ANALISIS STABILITAS LERENG MENGGUNAKAN PERKUATAN GEOGRID (Studi Kasus Jalan Medan – Berastagi, Desa Sugo) TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh :
IRO GANDA 05 0404 118
BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2012 1 Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Kelongsoran tanah merupakan salah satu yang paling sering terjadi pada bidang Geoteknik akibat meningkatnya tegangan geser suatu massa tanah atau menurunnya kekuatan geser suatu massa tanah. Dengan kata lain, kekuatan geser dari suatu massa tanah tidak mampu memikul beban kerja yang terjadi. Gangguan terhadap stabilitas lereng dapat disebabkan oleh berbagai kegiatan manusia maupun kondisi alam. Lereng yang tidak stabil sangatlah berbahaya terhadap lingkungan sekitarnya, oleh sebab itu analisis stabilitas lereng sangat diperlukan. Pada kasus ini kondisi jalan Medan – Berastagi mengalami kelongsoran hingga badan jalan. Tujuan studi ini adalah melakukan analisis stabilitas lereng pada kondisi awal sebelum menggunakan perkuatan geogrid dan sheetpile, analisis stabilitas lereng setelah perkuatan standart menggunakan Geogrid dan Sheetpile, dan analisis stabilitas lereng dengan menggunakan perkuatan alternatif dengan menambahkan beban Counterweight dibelakang Sheet Pile. Adapun metode yang dilakukan untuk menganalisis perkuatan Sheet pile
dan perkuatan Geogrid, digunakan metode
elemen hingga yaitu menggunakan program Plaxis 2D versi 8.2. Dan pada Tugas Akhir ini didapatkan hasil nilai Safety Faktor pada kondisi awal sebesar 0,67. Nilai Safety Faktor pada perkuatan standard yang menggunakan Geogrid dan Sheet Pile sebesar 1.18. Nilai Safety Faktor dengan menggunakan perkuatan alternatif dengan penambahan Counterweight dibelakang sheet pile sebesar 1,35. Perhitungan Safety Faktor teraman adalah pada penambahan beban Counterweight
disamping
sheet
pile.
Hingga
kemungkinan
terjadinya
kelongsoranpun kecil.
2 Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR Puji
dan syukur
atas
pertolongan Tuhan
sehingga penulis
dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini sebagai syarat utama dalam memperoleh gelar sarjana Teknik dari Universitas Sumatera Utara dengan judul “Analisis Stabilitas Lereng Menggunakan Perkuatan Geogrid”. Dengan menyadari sepenuhnya bahwa penyelesaian Tugas Akhir ini tidak lepas dari bimbingan, bantuan dan dukungan dari banyak pihak, baik moriil maupun materiil, maka pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. 2. Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, M.S.C.E selaku pembimbing Tugas Akhir, yang telah banyak meluangkan waktu, pikiran dan tenaga dalam memberikan bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 4. Kepada bapak dan ibu pembanding yang juga selaku penguji, bapak Dr. Ir. Sofian Asmirza, S. Msc. ,bapak Ir. Rudi Iskandar, ST. MT. , dan ibu Ika Puji Hastuty, ST. MT. 5. Bapak/Ibu Dosen Pengajar Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
Secara khusus, penulis juga ingin menyampaikan terima kasih yang tulus dan sedalam-dalamnya kepada:
3 Universitas Sumatera Utara
1. Kedua orang tua tercinta, A. Sitohang dan T. Manik, atas segala jerih payah, kasih sayang, dukungan dan doa yang selalu menyertai penulis. Kepada kakak saya Elfrida Sitohang, SKM , adik-adik saya yang saya sayangi, Paulus Rob Sugandi. Sitohang, dan David Fetrihot Sitohang, saya ucapkan terima kasih atas semua dukungan dan doanya. 2. Kepada teman-teman stambuk 2005 dan 2008, Edward JHL, Muhadri P. NST, Fari Gesit, Tonggo Surbakti, Ronald Kobe. S, Heddy Sianipar, Albert Rei. M, Aran Gregorius. S, Saur. P, Aswadi, dan juga teman-teman yang lain yang tidak dapat saya tuliskan satu persatu. 3. Kepada teman – teman diluar dari Teknik Sipil, Rotua. SE, Desmond. S, Benjamin. R, Turbol S, dan teman-teman lain yang tidak dapat saya ucapkan satu persatu, saya ucapkan terima kasih atas semua dukungan doanya. 4. Semua pihak yang telah turut membantu penulis, yang tidak dapat saya tuliskan satu persatu, secara langsung maupun tidak langsung, dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini jauh dari sempurna, karena keterbatasan pengetahuan dan kemampuan penulis, untuk itu penulis akan sangat terbuka terhadap segala saran maupun kritik mengenai Tugas Akhir ini. Akhirnya, semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat dan memberikan sumbangan pengetahuan bagi yang membaca. Medan, April 2012 Penulis
4 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK................................................................................................................... i KATA PENGANTAR .................................................................................................... ii DAFTAR ISI ................................................................................................................ iv DAFTAR TABEL .......................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... viii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ............................................................................ 1 1.2 Tujuan ........................................................................................ 3 1.3 Metodologi .................................................................................. 3 1.4 Pembatasan Masalah ................................................................... 4 1.5 Sistematika Penulisan ................................................................. 4 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Geogrid ...................................................................................... 5 2.1.1Jenis-jenis Geogrid ............................................................ 11 2.1.2Kelebihan Pemakaian Geogrid .......................................... 15 2.1.3Kekurangan Pemakaian Geogrid ....................................... 16 2.2 Penulangan Tanah ...................................................................... 16
5 Universitas Sumatera Utara
2.2.1Tanah Bertulang ................................................................. 17 2.2.2Prinsip dan Interaksi Tulangan Tanah .................................. 18 2.3 Akibat Penggunaan Tulangan pada Kekuatan Geser Tanah ........ 21 2.3.1 Koefisien Gaya Tampak ...................................................... 22 2.3.2 Sudut Geser, Kohesi Tanah dan Tegangan Overburden ...... 24 2.4 Bidang Longsor ............................................................................ 27 2.4.1 Distribusi Tegangan Vertikal .............................................. 28 2.4.2 Distribusi Tegangan Horizontal .......................................... 29 2.4.2.1 Gaya Horisontal yang Ditahan Tulangan ......................... 30 2.5 Dinding Penahan Tanah ............................................................... 31 2.5.1 Definisi Dinding Penahan Tanah ....................................... 32 2.5.2 Jenis Dinding Penahan Tanah ........................................... 33 2.12.2.1 Gravity Walls ...................................................... 34 2.12.2.2 In Situ or Embedded Walls ................................. 35 2.12.2.3 Reinforced Soil Walls ......................................... 37 2.12.2.4 In Situ Reinforcement ......................................... 37 2.6 Tanah ........................................................................................... 37 2.6.1 Kriteria Umum Tanah Timbunan ...................................... 38 2.6.2 Pemadatan Tanah Timbunan ............................................. 40 2.7 Sistem Drainase pada Dinding Penahan Tanah ........................... 40 2.7.1 Jenis Drainase pada Dinding Penahan Tanah .................... 41 2.8 Tekanan Tanah Lateral ................................................................ 43 2.8.1 Tekanan Tanah dalam Keadaan Diam (At-Rest) ............... 43 2.8.2 Tekanan Tanah Aktif dan Pasif Menurut Rankine ............ 45
6 Universitas Sumatera Utara
BAB III
METODOLOGI ANALISIS 3.1 Pengumpulan dan Interpretasi Data ............................................ 46 3.2 Korelasi Data .............................................................................. 51 3.3 Analisis Kondisi Lapisan Tanah ................................................. 60
BAB IV
ANALISIS DAN PERHITUNGAN
4.1 Kondisi Awal Lereng .................................................................. 72 4.2 Analisa Kondisi Lereng Dengan Perkuatan Standart ................ 76 4.3 Analisa Kondisi Lereng Dengan Perkuatan Alternatif ............... 82 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ........................................................................... 88 5.2 Saran ..................................................................................... 89
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
7 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel : 2.1
Faktor-faktor daya dukung Meyerhoff, Brinch Hansen, dan Vesic ............. 55
2.2
Faktor bentuk pondasi oleh Vesic ................................................................ 57
2.3
Faktor kedalaman pondasi ........................................................................... 57
2.4
Faktor kemiringan beban (Vesic, 1975) ....................................................... 58
2.5
Faktor kemiringan dasar pondasi ................................................................. 58
2.6
Faktor kemiringan permukaan ..................................................................... 59
8 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Kondisi awal tanah dengan menggunakan beronjong dan kelongsorannya ......... 2 1.2
Perencanaan perkuatan tanah menggunakan Geogrid dan Retaing Wall ....... 3
2.1
Jenis – jenis Geoteknis ................................................................................... 8
2.2
Geogrid Uni-Axial ....................................................................................... 13
2.3
Geogrid Bi-Axial ......................................................................................... 14
2.4
Geogri Triax ................................................................................................. 14
2.5
Transfer geser tanah-tulangan ....................................................................... 18
2.6
Variasi gaya tarik sepanjang tulangan ......................................................... 19
2.7
Hubungan linear antara tegangan normal dan tegangan geser ..................... 22
2.8
Penjelasan kohesi tampak pada peningkatan kekuatan karena tulangan ..... 25
2.9
Konsep naiknya confinement tanah bertulang ............................................. 26
2.10
Garis kekuatan untuk pasir dan pasir bertulang ........................................... 26
2.11
Dinding penahan tanah tanpa tulangan ........................................................ 28
2.12
Dinding penahan tanah dengan tulangan ..................................................... 28
2.13
Gaya horizontal yang harus ditahan tulangan .............................................. 31
9 Universitas Sumatera Utara
2.14
Diagram fase tanah ...................................................................................... 38
2.15
Drainase dasar .............................................................................................. 41
2.16
Drainase punggung ...................................................................................... 42
2.17
Sistem drainase inklinasi (inclined drain)dan drainase horisontal ................ 42
2.18
Distribusi tekanan tanah dalam keadaan diam pada dinding penahan .......... 45
2.19
Grafik hubungan pergerakan dinding penahan dan tekanan tanah .............. 45
2.20
Mekanisme kegagalan dinding penahan tanah ............................................. 48
2.21
Gaya yang bekerja pada stabilitas eksternal menggunakan Meyerhoff ........ 51
2.22
Zona aktif dan zona penahan dinding penahan .............................................62
2.23
Bidang-bidang Longsor Potensia ................................................................. 63
3.1
Bagan Alir Penelitian ................................................................................... 66
3.2
Potongan Melintang Pemasangan Geogrid dan Sheetpile ........................... 67
4.1
Model Penampang Melintang Lereng .......................................................... 68
4.2
Tahapan perhitungan dengan Plaxis 2D ...................................................... 70
4.3
Kondisi displacement lereng asli ................................................................. 70
4.4
Faktor keamanan asli lereng ........................................................................ 71
4.5
Potongan melintang tipikal perkuatan standar .............................................72
4.6
Tahapan perhitungan dengan plaxis 2D pada perkuatan standard ............... 75
4.7
Kondisi displacement dengan perkuatan standar ......................................... 75
4.8
Kondisi strain pada lereng dengan perkuatan standar .................................. 76
4.9
Faktor keamanan dengan perkuatan standar ................................................ 77
10 Universitas Sumatera Utara
4.10
Potongan melintang tipikal perkuatan alternatif .......................................... 78
4.11
Data parameter tanah counterweight ............................................................ 79
4.12
Potongan melintang tipikal perkuatan alternatif .......................................... 79
4.13
Pembentukan mesh ...................................................................................... 80
4.14
Kondisi air tanah model ............................................................................... 81
4.15
Tahapan perhitungan Plaxis 2D pada perkuatan alternatif .......................... 81
4.16
Total dispacements pada perkuatan alternatif .............................................. 82
4.17
Shear Strains pada perkuatan alternatif ........................................................ 82
4.18
Safety faktor perkuatan alternatif ................................................................. 83
11 Universitas Sumatera Utara
