ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH DENGAN VARIASI BIDANG LONGSOR BERDASARKAN TEORI PROBABILITAS Tugas Akhir
untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh : DIMAS ROMAN WIDYAPRAKASA NIM : D 100 060 010 NIRM : 06 6 106 03010 50010
kepada
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2012 i
LEMBAR PENGESAHAN ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH DENGAN VARIASI BIDANG LONGSOR BERDASARKAN TEORI PROBABILITAS Tugas Akhir diajukan dan dipertahankan pada Ujian Pendadaran Tugas Akhir di hadapan Dewan Penguji Pada tanggal ………... diajukan oleh : Dimas Roman Widyaprakasa NIM : D 100 060 010 NIRM : 06 6 106 03010 50010 Susunan dewan penguji : Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
Agus Susanto, S.T., M.T. NIK : 787
Anto Budi Listyawan, S.T., M.Sc. NIK : 100.913 Anggota,
Senja Rum Harnaeni, S.T., M.T. NIK : 795 Tugas Akhir ini diterima sebagai salah satu persyaratan untuk mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil Surakarta, ............................. Dekan Fakultas Teknik
Ketua Jurusan Teknik Sipil
Ir. Agus Riyanto, M.T. NIK : 483
Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T. NIK :732
ii
MOTTO ”Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan maka apabila kamu telah selesai mengerjakan sesuatu urusan, kerjkanlah dengan sungguh – sungguh urusan yang lain dan hanya kepada tuhanmulah kamu berharap” ( Q.s. Alam nasyrah : 6-8 ) “Jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu dan sesungguhnya yang demekian itu sungguh berat kecuali orangorang yang khusyu” ( Q.S. Al Baqarah :45 ) ”Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang – orang yang tidak menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan disaat mereka menyerah” ( Thomas Alva Edison ) “Kita selalu punya pilihan tiap hari, tinggal kita memilih memulainya dengan niat yang kemarin atau menunggu dan mendapatkan penyesalannya besok” ( Dimas Roman ) “Kebesaran seseorang tidak terlihat ketika dia berdiri dan memberi perintah, tetapi ketika dia berdiri sama tingginya dengan orang lain dan membantu orang lain mencapai yang terbaik dari diri mereka” (Dimas Roman)
iii
PERSEMBAHAN Atas Ridho Allah SWT dan perjuanganku selama ini kupersembahkan karya indah ini untuk Ayah dan Bunda terimakasih atas doa, kasih sayang dan bimbingannya selama ini. Nasehat dan petuah kalian akan selalu ananda ingat. Maaf hanya bisa mengucapkan terimakasih. Ananda akan tetap berusaha dan berdoa karena perjalanan untuk kedepan nya masih panjang dan lebih sulit. Adik - adiku yang selalu menghibur dan menjadi semangatku selama ini. Kekasihku Jena Hayu Widyasti yang selalu memberi doa, semangat dan nasehatnya. Terimakasih atas semuanya. Rekan tugas akhir stabilitas lereng Slamet dan Bayu terimakasih kerjasamanya dan bantuan baik dari materiil maupun spirituil. Teman-teman Sipil 2006 (Slamet, Bayu, Novit, Teguh, Wahab, Danang, Basori, Dani, Syamsudin, Puput, Guntur, Winardi, Wisnu, Efandi, Eka, Andre, Irman, Singgih, Nanda, Adit, Azam, Darus, Dika, Eko, Agus, Zaid, Fajar, Patria, Hasyim, Mujahidin, Dedi), serta yang teman - teman lainnya, terimakasih atas semangat dan kekompakkannya. Almamaterku UMS
iv
PRAKATA Assaalamu’alaikum Wr Wb. Alhamdulillah, segala puji syukur dipanjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penyusunan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi persyaratan untuk menyelesaikan program studi S-1 pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta. Bersama ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Kemudian dengan selesainya Tugas Akhir ini penyusun mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Agus Riyanto, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta . 2. Bapak Ir. Suhendro Trinugroho, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bapak Agus Susanto, S.T., M.T., selaku Pembimbing Utama sekaligus sebagai Ketua Dewan Penguji, yang telah memberikan dorongan, arahan serta bimbingan dan nasehatnya. 4. Bapak Anto Budi Listyawan, S.T., M.Sc., selaku Pembimbing Pendamping sekaligus sebagai Sekretaris Dewan Penguji, yang telah memberikan dorongan, arahan serta bimbingan dan nasehatnya. 5. Ibu Senja Rum Harnaeni, S.T., M.T., selaku Anggota Dewan Penguji yang telah memberikan dorongan, arahan serta bimbingan. 6. Bapak Kuswartomo, S.T., M.T., selaku Pembimbing Akademik yang telah memberikan arahan, dorongan dan nasehatnya. 7. Bapak – bapak dan ibu – ibu dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta terima kasih atas bimbingan dan ilmu yang telah diberikan.
v
8. Ayahanda, Ibunda, adik – adikku Dias dan Elok, serta keluarga besarku tercinta yang selalu memberikan dorongan baik material maupun spiritual. Terima kasih atas do’a dan kasih sayang yang telah diberikan selama ini, semoga Allah SWT membalas kebaikan kalian, selalu menjaga dalam setiap langkah dan desah nafas. 9. Kekasihku ” Jena Hayu Widyasti ” sebagai sandaran jiwa dan hati ini, terima kasih atas dukungan, semangat juga nasehatnya. 10. Slamet, Bayu, Novit, Teguh, Darus, Wisnu, Azam, Winardi, Danang, Wahab, Puput, Basori, Guntur, Andri, Hasim, Irman, Singgih, dan teman – teman angkatan 2006 Teknik Sipil UMS yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu, teman seperjuangan susah dan senang, terima kasih buat bantuannya dan semangatnya. Canda tawa kalian tak kan kulupakan. Perjuangan untuk ke depan masih panjang dan lebih sulit, kita harus berusaha dan berdoa. 11. Anak – anak ” Kost Rizki Putra” yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu, terima kasih buat dukungan dan semangatnya. Canda dan tawa kalian tak kan kulupakan. 12. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa penyusunan Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan dan semoga laporan ini bermanfaat bagi kita semua. Amin. Wassalamu’alaikum Wr Wb.
Surakarta,
Januari 2012
Penyusun
vi
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i HALAMAN PENGSAHAN .............................................................................. ii MOTTO ............................................................................................................iii PERSEMBAHAN ............................................................................................. iv PRAKATA ......................................................................................................... v DAFTAR ISI .................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix DAFTAR TABEL ............................................................................................. xi DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xii DAFTAR NOTASI.......................................................................................... xiii ABSTRAKSI .................................................................................................... xv BAB I
PENDAHULUAN A. Latar Belakang ............................................................................ 1 B. Rumusan Masalah ................................................................ .......3 C. Tujuan Penelitian ........................................................................ 3 D. Manfaat Penelitian ...................................................................... 4 E. Batasan Masalah ......................................................................... 4 F. Keaslian Tugas Akhir ................................................................. 5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA A. Teori Rehabilitasi Ilmu Geoteknik .............................................. 6 B. Lereng ........................................................................................ 6 C. Longsoran ................................................................................... 7 D. Pengujian Bikonus Belanda....................................................... 11
BAB III
LANDASAN TEORI A. CPT (Uji Sondir)....................................................................... 12 B. Statistik ..................................................................................... 16 C. Pengukuran dan Pengumpulan Data .......................................... 17 D. Distribusi Probabilitas ............................................................... 18
vii
E. Uji Chi Kuadrat ........................................................................ 22 F. Pengenalan Program Matlab7.0 ................................................ 23 G. Analisis Stabilitas Lereng.......................................................... 26 H. Pengenalan Program Crystal Ball.............................................. 30 BAB IV
METODE PENELITIAN A. Umum ...................................................................................... 31 B. Data Penelitian.......................................................................... 31 C. Alat Bantu Penelitian ................................................................ 31 D. Tahapan Penelitian .................................................................... 32 E. Pelaksanaan Penelitian .............................................................. 33
BAB V
ANALISA DAN PEMBAHASAN A. Data CPT Cijantung .................................................................. 35 B. Analisis Stabilitas Lereng.......................................................... 38 C. Analisis Statistik ....................................................................... 44 D. Parameter – parameter Statistik ................................................. 48 E. Analisis Stabilitas Lereng Lempung Jenuh Metode Deterministik ............................................................................ 49 F. Analisis Stabilitas Lereng dengan Teori Probabilitas Menggunakan Program Crystal Ball.. ....................................... 50
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan............................................................................... 68 B. Saran ........................................................................................ 69
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar II.1. Sketsa Longsoran Tipe Gelinciran ................................................. 8 Gambar II.2. Sketsa Longsoran Tipe Runtuhan .................................................. 8 Gambar II.3. Sketsa Longsoran Tipe Gulingan ................................................... 9 Gambar II.4. Sketsa Longsoran Tipe Aliran ....................................................... 9 Gambar III.1. Skema alat penetrasi kerucut statis (Meigh, 1987) ....................... 12 Gambar III.2. Contoh grafik histogram. ............................................................. 17 Gambar III.3. Contoh grafik distribusi normal. .................................................. 20 Gambar III.4. Contoh grafik distribusi gamma................................................... 20 Gambar III.5. Contoh grafik distribusi beta. ...................................................... 21 Gambar III.6. Contoh grafik distribusi log-normal. ............................................ 22 Gambar III.7. Bentuk – bentuk bidang longsor. ................................................. 27 Gambar III.8. Bentuk bidang lereng. ................................................................. 29 Gambar IV.1. Bagan alir tahaan penelitian......................................................... 32 Gambar IV.2. Bagan alir MATLAB .................................................................... 34 Gambar IV.3. Bagan alir program Crystal Ball .................................................. 34 Gambar V.1. Bentuk variasi titik bidang lereng. ............................................... 38 Gambar V.2. Detail 1 dari gambar bentuk variasi titik bidang lereng. ............... 39 Gambar V.3. Detail 2 dari gambar bentuk variasi titik bidang lereng. ............... 39 Gambar V.4. Grafik hubungan antara kedalaman dengan perlawanan konus (qc) dan cu ...................................................... 43 Gambar V.5. Hasil uji statistik program MATLAB 7.0. ..................................... 45 Gambar V.6. Contoh input data sondir variasi 1 ............................................... 51 Gambar V.7. Grafik frekuensi awal pada titik variasi 1..................................... 51 Gambar V.8. Grafik frekuensi kumulatif pada titik variasi 1 ............................. 52 Gambar V.9. Hasil uji statistik pada titik variasi 1 ............................................ 52 Gambar V.10. Grafik frekuensi 50% F pada titik variasi 1 ................................. 53 Gambar V.11. Grafik frekuensi dengan nilai F = 1,0 pada titik variasi 1 ............. 53 Gambar V.12. Contoh input data sondir variasi 2 ............................................... 54
ix
Gambar V.13. Grafik frekuensi awal pada titik variasi 2 .................................... 54 Gambar V.14. Grafik frekuensi kumulatif pada titik variasi 2 ............................. 55 Gambar V.15. Hasil uji statistik pada titik variasi 2 ............................................ 55 Gambar V.16. Grafik frekuensi 50% F pada titik variasi 2 ................................. 56 Gambar V.17. Grafik frekuensi dengan nilai F = 1,0 pada titik variasi 2 ............. 56 Gambar V.18. Contoh input data sondir variasi 3 ............................................... 57 Gambar V.19. Grafik frekuensi awal pada titik variasi 3 .................................... 57 Gambar V.20. Grafik frekuensi kumulatif pada titik variasi 3 ............................. 58 Gambar V.21. Hasil uji statistik pada titik variasi 3 ............................................ 58 Gambar V.22. Grafik frekuensi 50% F pada titik variasi 3 ................................. 59 Gambar V.23 Grafik frekuensi dengan nilai F = 1,0 pada titik variasi 3 .............. 59 Gambar V.24. Contoh input data sondir variasi 4 ............................................... 60 Gambar V.25. Grafik frekuensi awal pada titik variasi 4 .................................... 60 Gambar V.26. Grafik frekuensi kumulatif pada titik variasi 4 ............................. 61 Gambar V.27. Hasil uji statistik pada titik variasi 4 ............................................ 61 Gambar V.28. Grafik frekuensi 50% F pada titik variasi 4 ................................. 62 Gambar V.29. Grafik frekuensi dengan nilai F = 1,0 pada titik variasi 4 ............. 62 Gambar V.30. Contoh input data sondir variasi 5 ............................................... 63 Gambar V.31. Grafik frekuensi awal pada titik variasi 5 .................................... 63 Gambar V.32. Grafik frekuensi kumulatif pada titik variasi 5 ............................. 64 Gambar V.33. Hasil uji statistik pada titik variasi 5 ............................................ 64 Gambar V.34. Grafik frekuensi 50% F pada titik variasi 5 ................................. 65 Gambar V.35. Grafik frekuensi dengan nilai F = 1,0 pada titik variasi 5 ............. 65 Gambar V.36. Grafik perbandingan analisis deterministik dengan probabilitas pada kadaan Cu rata – rata ........................................ 66 Gambar V.37. Grafik tingkat keyakinan F > 1 .................................................... 67
x
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel II.1. Klasifikasi longsoran menurut kecepatan pergerakan massa runtuh (Varnes, 1978) ............................................................ 10 Tabel V.1. Data CPT Cijantung ......................................................................... 35 Tabel V.2. Nilai rata – rata qc dan cu pada kedalaman 0 – 17 m ......................... 40 Tabel V.3. Hasil uji statistik untuk nilai Tabel V.4. Hasil perhitungan
best fit distribution (qc) ................... 45
best fit distribtion (qc) ...................................... 47
Tabel V.5. Hasil perhitungan nilai – nilai parameter statistik .............................. 49 Tabel V.6. Hasil analisis deterministik variasi bidang longsor ............................ 50 Tabel V.7. Rekapitulasi hasil data titik variasi bidang longsor ............................ 66
xi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Tabel Chi-Square (χ2) Lampiran 2. Perhitungan Manual Lampiran 3. Program MATLAB 7.0 Lampiran 4. Program Crystal Ball
xii
DAFTAR NOTASI
CPT
= Cone Penetration Test
Cu
= Komponen kohesi
(kN/m2)
Cw
= Pembacaan dari nilai perlawanan konus
(kg/cm2)
d
= Jarak pusat berat
(m)
terhadap
= Frekuensi yang diharapkan F
= Faktor keamanan
Fs
= Hambatan lekat
h
= Kedalaman atau tinggi pembacaan pada sondir
k
= Jumlah interval kelas
Kw
= Selisih nilai dari nilai Tw dikurangi nilai Cw
(kg/cm2)
La
= Panjang pada bagian lingkaran
(m)
Lf
= Nilai perlawanan geser atau hambatan setempat
(kg/cm2)
m
= Parameter populasi dari statistik sempel
n
= Jumlah data
Nc’
= Konstanta yang nilainya diantara 5 sampai 70, tergantung dari
(m)
macam tanah dan OCR. = Frekuensi pengamatan po’
= Tekanan efektif akibat tanah diatasnya pada kedalaman CPT
(kN/m2)
qc
= Nilai perlawanan konus
(kN/m2)
r
= Jari – jari
(m)
Rf
= Nilai angka banding geser
(%)
Tf
= Nilai jumlah hambatan
(kg/cm)
Tw
= Nilai perlawanan konus dan hambatan setempat
(kg/cm2)
V
= Koefisien variasi
(%)
v
= Derajat kebebasan
W
= Berat total massa tanah
(kN/m)
= Chi-Kuadrat γ
= Nilai tengah atau mean
(kN/m2)
= Berat isi tanah
(kN/m3)
xiii
γ1
= Berat isi tanah diatas muka air tanah
(kN/m3)
γsat
= Berat isi tanah dibawah muka air tanah
(kN/m3)
γw
= Berat isi air
(kN/m3)
µ
= Tekanan pori (kN/m2)
= Standart deviasi α
= level of significance
xiv
ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH DENGAN VARIASI BIDANG LONGSOR BERDASARKAN TEORI PROBABILITAS ABSTRAKSI Analisis stabilitas lereng ini digunakan untuk mengetahui keamanan lereng alam, lereng galian dan lereng timbunan. Pada era 1990an, analisis perancangan bangunan tanah didasarkan pada analisis secara deterministik. Tetapi, karena tanah yang sangat bervariasi dan kemungkinan yang bersifat homogen jarang terjadi, maka konsep analisis dengan pendekatan secara probabilitas menjadi solusi mutakhir untuk mengatasi kurang telitinya model deterministik. Salah satu propertis tanah yang menunjukan tingginya variasi data adalah Cone Penetration Test (CPT). Pengolahan data CPT ini digunakan dalam analisis probabilitas yang selanjutnya dipakai untuk analisis stabilitas lereng. Data CPT diperoleh dari tanah lempung jenuh di lokasi Cijantung dengan kedalaman yang dipakai 17 meter. Data CPT dianalisis mengunakan metode statistik untuk menentukan fungsi kepadatan probabilitas dan memastikan parameter – parameter statistik mean, standar deviasi, dan koefisien variasi. Untuk mendapatkan hasil yang reliabel, digunakan distribusi normal, beta, gamma, dan log-normal yang dianalisis menggunakan program MATLAB. Pengujian kesesuaian distribusi frekuensi menggunakan metode Uji Chi-Kuadrat. Untuk mendapatkan angka keamanan dengan teori probabilitas digunakan program aplikasi Crystal Ball. Selanjutnya angka keamanan hasil hitungan teori probabilitas dibandingkan dengan angka keamanan hasil hitungan manual. Hasil yang diperoleh dari analisis ini adalah nilai distribusi log-normal yang mewakili dari data CPT dengan nilai χ2 best fit distribution sebesar 0,0055481, kemudian dilakukan pengujian Chi-Kuadrat (χ2) dan menunjukan data dapat didistribusikan secara normal. Dari hasil analisis metode deterministik dengan analisis probabilitas (Crystal Ball), didapatkan angka keamanan yang paling besar pada variasi bidang longsor 5, untuk deterministik sebesar 5,9328 dan probabilitas sebesar 5,95. Sedangkan angka keamanan yang paling kecil pada variasi bidang longsor 2, untuk deterministik sebesar 4,6287 dan probabilitas sebesar 4,64. Karena nilai angka keamanan yang tinggi dengan presentase lebih dari 90%, kemungkinan besar lereng tidak akan mengalami longsor. Dari 5 variasi titik bidang longsor, didapatkan hasil angka keamanan yang stabil.
Kata kunci : CPT, stabilitas lereng, lempung jenuh, MATLAB, Crystal Ball
xv
