AZA NUR FAUZI NIM I

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Analisis Tegangan-Perpindahan dan Faktor Keamanan (SF) Pada Lereng Miring Dengan Perkuatan Soil Nailing Menggunakan Program Plaxis 8.2 Stress-Deformation and Safety Factor (SF) Analysis on Slope With Soil Nailing Reinforcement Using Plaxis 8.2

SKRIPSI Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh :

AZA NUR FAUZI NIM I0107053

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012

commit to user


digilib.uns.ac.id

ii to user commit


digilib.uns.ac.id

commitiiito user


digilib.uns.ac.id

MOTTO ALLOH akan mengangkat derajat orang-orang yang beriman diantara kamu dan orang-orang yang berilmu beberapa derajat (Q.S. Al-Mujadalah:11)

Man jadda wajada – Siapa yang bersungguh-sungguh akan mendapatkannya (anonim)

commitivto user


digilib.uns.ac.id

PERSEMBAHAN

Dengan segenap cinta dan rasa bangga, aku persembahkan karya ini untuk: Sukarti (ibunda tercinta) Juwahir (ayah ku tercinta) Safrudin Nur Taufik (kakak ku) Arif Tri Wiharjo (adik ku)

commit to user


digilib.uns.ac.id

Life in this world is not long Seek for the knowledges as much as you can, maybe you can get the glory from it Climb the highest mountain, dive the deepest sea, cross the largest ocean, explore the caves, and see the other side of this world After you have done, You’ll find the way to do this life better (Juwahir – my beloved father)

Clever and civilized men will not stay at home Leave your home land and explore foreign fields Go out! You shall find replacements for those you have left Give your all, the sweetness of life will be tasted after the struggle I have seen that standing water stagnates If it flows, it is pure, if it does not, it will become murky If the lion doesn’t leave the den, he will not eat If the arrow does not leave the bow, it will not strike Gold dust is merely soil before excavated Aloewood is just ordinary wood if in the forest (Imam Syafi’i)

commit to user


digilib.uns.ac.id

ABSTRAK

Aza Nur Fauzi, 2011. Analisis Tegangan-Perpindahan dan Faktor Keamanan (SF) Pada Lereng Miring Dengan Perkuatan Soil Nailing Menggunakan Program Plaxis 8.2, Skripsi, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Lereng didifinisikan sebagai permukaan tanah yang tidak horisontal. Pada permukaan lereng, komponen gravitasi yang bekerja pada tanah cenderung akan menggerakkan tanah ke bawah. Komponen gravitasi ini disebut sebagai gaya penggerak tanah. Lereng mempunyai perkuatan alami yang berasal dari komponen material tanah itu sendiri, untuk melawan gaya penggerak tanah, sehingga gerakkan tanah atau kelongsoran tidak terjadi. Kondisi ini disebut sebagai stabilitas alami lereng. Ada banyak metode analisis yang bisa digunakan dalam menganilisis kestabilan lereng, salah satunya adalah dengan menggunakan metode elemen hingga atau finite element method (FEM). Perhitungan elemen hingga umumnya susah untuk dilakukan secara manual, sehingga diperlukan bantuan dengan menggunakan program komputer. Salah satu program komputer yang menggunakan prinsip elemen hingga untuk menyelesaikan permasalahan-permasalahan geoteknik termasuk permasalahan kestabilan lereng adalah Program Plaxis 8.2. Metode yang digunakan dalam penulisan ini adalah metode analisis, dimana data analisis diperoleh dari hasil penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. Data analisis merupakan kombinasi dari berbagai data analisis yaitu jenis tanah, kemiringan lereng, kemiringan nail, dan panjang nail. Kombinasi dari berbagai data analisis menghasilkan 81 variasi data analisis. Dari hasil analisis diperoleh bahwa semua variasi data analisis untuk tipe tanah A mengalami keruntuhan. Nilai faktor keamanan (safety factor atau SF) paling besar adalah 4,433 (lebih besar dari syarat aman, 1,5). Terjadi pada kemiringan lereng 300, kemiringan nail 300, panjang nail 30m, dan tanah tipe C yang memiliki nilai . Tanah tipe B merupakan tipe tanah yang paling stabil c = 0 dan dibanding tipe tanah yang lain dalam tiap kombinasi variasi analisisnya. Tanah tipe B merupakan tipe tanah yang paling stabil dibanding tipe tanah yang lain dalam tiap kombinasi variasi analisisnya Kata kunci : kestabilan lereng, soil nailing, nilai faktor keamanan (safety factor atau SF)

commit to user


digilib.uns.ac.id

ABSTRACT

Aza Nur Fauzi, 2011. Stress Deformation and Safety Factor Analysis on Slope with Soil Nailing Reinforcement Using Plaxis 8.2, Thesis, Civil Engineering Department, Engineering Faculty, Sebelas Maret University of Surakarta. Slope is defined as a soil surface wich is no horizontaly. On slope, component of grafity force wich work in soil will leading it to the bottom. The component of grafity is called soil moving force. The slope has a nature reinforcement from the component of soil wich contained in it, to holding the soil moving force, so soil movement or landslide can not happen. This condition is callaed slope stability of nature. There are many stability analysis method can use to analyze slope stabilization, one of them is finite element method (FEM). Commonly, manual calculation of finite element method is not easy to do, so the helping of computer program is necessary. One of it is Plaxis 8.2 The method wich used in this thesis is analyze method, where the analyze data is acquired from the result of the past research. The analyze data are combined from multiple data variety, there are kind of soil, slope inclination, nail inclination, and the length of nail. The combination of all those are getting 81 variation of analyze data. The result of analyze calculation is all of analyze data variation of soil type a are failure. The biggest value of safety factor is 4,433, it is happened at slope inclination 300, nail inclination 300, length of nail 30 m, and soil type C. The accuration of Plaxis 8.2 depends on model of parameter and mesh generation elemen. Beside of that, Plaxis 8.2 also can not make the real condition in field yet, so it need analyze using another method as a comparator. Key words: slope stability, soil nailing, safety factor (SF).

commit to user


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena dengan rahmat, hidayah , serta karuniaNya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Analisis Tegangan-Perpindahan dan Faktor Keamanan (SF) Pada Lereng Miring Dengan Perkuatan Soil Nailing Menggunakan Program Plaxis 8.2”. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dengan adanya penulisan skripsi ini diharapkan dapat memberikan wacana dan manfaat khususnya bagi penulis sendiri dan bagi orang lain umumnya. Atas bantuan dan kerjasama yang baik dari semua pihak hingga selesainya skripsi ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Pimpinan serta staf fakultas dan jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Dosen pembimbing skripsi: Pak Bambang Setiawan, ST, MT dan Pak Dr. Tech. Ir. Sholihin As’ad, MT 3. Dosen penguji Skripsi : Ir. Noegroho Djarwanti, MT dan Dr. Ir. Rr. Rintis Hadiani, MT 4. Pembimbing akademis: Wibowo, ST, DEA. 5. Rekan-rekan Teknik Sipil angkatan 2007. Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan sumbangan pemikiran bagi pembaca, karena banyak kekurangan yang masih harus diperbaiki. Kritik dan saran akan penulis terima untuk kesempurnaan tulisan ini. Surakarta, Januari 2012

Penulis

commitixto user


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

Halaman Judul....................................................................................................... i Halaman Pengesahan ........................................................................................... ii Halaman Persetujuan ........................................................................................... iii Motto .................................................................................................................. iv Persembahan ........................................................................................................ v Abstrak ............................................................................................................... vii Abstact .............................................................................................................. viii Kata Pengantar .................................................................................................... ix Daftar Isi .............................................................................................................. x Daftar Gambar ................................................................................................... xiii Daftar Tabel ....................................................................................................... xv Daftar Lampiran ................................................................................................ xvi BAB 1 PENDAHULUAN ............................................................................... 1 1.1 Latar Belakang Masalah ................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ........................................................................... 3 1.3 Batasan Masalah ............................................................................. 3 1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................ 3 1.5 Manfaat Penelitian .......................................................................... 3 BAB 2 LANDASAN TEORI ........................................................................... 4 2.1

Tinjauan Pustaka .......................................................................... 4

2.2

Dasar Teori ................................................................................... 4 2.2.1 Stabilitas Lereng ................................................................. 4 2.2.2 Soil Nailing ......................................................................... 6 2.2.2.1. Umum ................................................................... 6 2.2.2.2. Komponen Material Soil Nailing ........................ 11 2.2.2.3. Konstruksi Soil Nailing ....................................... 13

2.3. Metode Elemen Hingga .............................................................. 14 2.3.1. Umum............................................................................... 14 2.3.2. Tahapan Metode Elemen Hingga ..................................... 14 2.3.2.1. Diskritisasi .......................................................... 14

commitx to user


digilib.uns.ac.id

2.3.2.2. Pemilihan Model atau Fungsi Pendekatan .......... 15 2.3.2.3. Menentukan Hubungan Regangan-Perpindahan dan Tegangan-Regangan..................................... 17 2.3.2.4. Perakitan Persamaan Elemen Lokal ke Persamaan Global.................................................................. 19 2.4. Program Plaxis............................................................................ 19 2.4.1. Geometri Model ............................................................... 20 2.4.2. Kondisi Batas ................................................................... 20 2.4.3. Data Elemen ..................................................................... 20 2.4.4. Mesh Generation .............................................................. 23 2.4.5. Kondisi Awal ................................................................... 23 2.4.6. Perhitungan ...................................................................... 24 2.4.7. Keluaran Data .................................................................. 25 BAB 3 METODE PENELITIAN .................................................................. 27 3.1

Umum ......................................................................................... 27

3.2

Pemodelan .................................................................................. 27 3.2.1. Bentuk Pemodelan ........................................................... 27 3.2.2. Pemodelan Lereng Tanpa Perkuatan................................ 28 3.2.3. Titik Tinjau ...................................................................... 30

3.3

Pemodelan dengan Plaxis ........................................................... 30 3.3.1. Masukan (Input) ............................................................... 30 3.3.2. Diskritisasi Model ............................................................ 31 3.3.3. Penentuan Kondisi Awal (Initial Kondition) ................... 32 3.3.4. Perhitungan (Calculation) ................................................ 33 3.3.5. Keluaran Data (Output) .................................................... 34

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN.................................................... 37 4.1

Analisis ....................................................................................... 37 4.1.1. Data Analisis .................................................................... 37 4.1.2. Variasi Data Analisis ....................................................... 39 4.1.3. Hasil Analisis ................................................................... 41

4.2

Pembahasan ................................................................................ 47 4.2.1 Analisis Tegangan Perpindahan ........................................ 47

commitxito user


digilib.uns.ac.id

4.2.2 Analisis Faktor Keamanan (SF) ........................................ 48 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 51 5.1

Kesimpulan ................................................................................. 51

5.2

Saran ........................................................................................... 51

Daftar Pustaka .................................................................................................. xvii Lampiran ................................................................................................................

xiito user commit


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Teori Keruntuhan Mohr-Coulomb .................................................. 5 Gambar 2.2. Stabilitas lereng ............................................................................... 6 Gambar 2.3. Stabilitas Lereng Global dari Soil Nailing ...................................... 7 Gambar 2.4. Komponen Gaya yang Bekerja Pada Nail ...................................... 8 Gambar 2.5. Pullout Failure ................................................................................ 9 Gambar 2.6. Nail Tendon Failure ...................................................................... 10 Gambar 2.7. Detail Pemasangan Ujung Permukaan Nail .................................. 10 Gambar 2.8. Face Failure .................................................................................. 11 Gambar 2.9. Centralizer ..................................................................................... 12 Gambar 2.10. Detai Soil Nailing ........................................................................ 13 Gambar 2.11. Diskritisasi Elemen ..................................................................... 14 Gambar 2.12. Elemen segitiga dalam sumbu lokal dan global .......................... 15 Gambar 2.13. Elemen segitiga dalam sumbu lokal ............................................ 16 Gambar 2.14. Jendela Penggambaran Geometri Model..................................... 20 Gambar 2.15. Jendela Data Material Tanah dan Antarmuka ............................. 21 Gambar 2.16. Jendela Data Material Pelat ......................................................... 22 Gambar 2.17. Jendela Data Material Geogrid .................................................... 22 Gambar 2.18. Jendela Data Material Jangkar .................................................... 23 Gambar 2.19. Mesh Generation ......................................................................... 23 Gambar 2.20. Kondisi Awal............................................................................... 24 Gambar 2.21. Jendela General Setting............................................................... 25 Gambar 2.22. Bidang Gelincir Lereng ............................................................... 26 Gambar 2.23. Grafik Nilai SF ............................................................................ 26 Gambar 3.1. Pemodelan lereng tanpa perkuatan ................................................ 28 Gambar 3.2. Hasil analisis lereng tanpa perkuatan ............................................ 29 Gambar 3.3. Output analisis lereng tanpa perkuatan ......................................... 29 Gambar 3.4. Pemodelan dan Titik Tinjau .......................................................... 30 Gambar 3.5. Parameter Umum Dalam Plaxis .................................................... 31 Gambar 3.6. Masukan Pemodelan Dalam Plaxis (input) ................................... 31

xiiito user commit


digilib.uns.ac.id

Gambar 3.7. Diskritisasi Model Dalam Plaxis ................................................... 32 Gambar 3.8. Kondisi Awal Model (initial conditioni)....................................... 33 Gambar 3.9. Tahap Perhitungan Pada Plaxis ..................................................... 34 Gambar 3.10. Perilaku Deformasi Pada Tanah .................................................. 34 Gambar 3.11. Bidang Gelincir (slip-surface) Tanah .......................................... 35 Gambar 3.12. Grafik Nilai Faktor Keamanan (SF) ............................................ 35 Gambar 3.13. Diagram Alir Tahapan Penelitian................................................ 36 Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Nilai SF dengan Panjang Nail Pada Kemiringan Lereng 300 Untuk Tanah Tipe B .................................................... 45 Gambar 4.2. Grafik Hubungan Antara Nilai SF dengan Panjang Nail Pada Kemiringan Lereng 450 Untuk Tanah Tipe B .................................................... 45 Gambar 4.3. Grafik Hubungan Antara Nilai SF dengan Panjang Nail Pada Kemiringan Lereng 600 Untuk Tanah Tipe B .................................................... 45 Gambar 4.4. Grafik Hubungan Antara Nilai SF dengan Panjang Nail Pada Kemiringan Lereng 300 Untuk Tanah Tipe C .................................................... 46 Gambar 4.5. Grafik Hubungan Antara Nilai SF dengan Panjang Nail Pada Kemiringan Lereng 450 Untuk Tanah Tipe C .................................................... 46 Gambar 4.6. Grafik Hubungan Antara Nilai SF dengan Panjang Nail Pada Kemiringan Lereng 600 Untuk Tanah Tipe C .................................................... 46 Gambar 4.7. Keruntuhan Lereng Hasil Analisis Tegangan Perpindahan .......... 48 Gambar 4.8. Kegagalan Analisis Faktor Keamanan (SF) .................................. 48

xivto user commit


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Data input parameter tanah, kemiringan lereng, kemiringan nail, dan panjang nail ........................................................................................................ 28 Tabel 4.1. Data Material Tanah ......................................................................... 37 Tabel 4.2. Nilai Modulus Elastisitas (E) Tanah ................................................. 38 Tabel 4.3. Data Material Pelat ........................................................................... 38 Tabel 4.4. Data input parameter tanah, kemiringan lereng, kemiringan nail, dan panjang nail ........................................................................................................ 39 Tabel 4.5. Kombinasi Variasi Data Analisis ...................................................... 39 Tabel 4.6. Hasil Analisis .................................................................................... 42 Tabel 4.7. Nilai Tegangan Geser Masing-masing Jenis Tanah .......................... 47

xvto user commit


digilib.uns.ac.id

DAFTAR LAMPIRAN

Lamp. A1. Data Analisis Kadar Air Pada Tanah Tipe A ....................................... Lamp. A2. Data Analisis Berat Isi Tanah Pada Tanah Tipe A .............................. Lamp. A3. Data Analisis Berat Jenis (Specific Gravity, GS) Pada Tanah Tipe A Lamp. A4. Data Analisis Uji Triaxial Pada Tanah Tipe A .................................... Lamp. A5. Data Analisis Kadar Air Pada Tanah Tipe B ....................................... Lamp. A6. Data Analisis Berat Isi Tanah Pada Tanah Tipe B .............................. Lamp. A7. Data Analisis Berat Jenis (Specific Gravity, GS) Pada Tanah Tipe B Lamp. A8. Data Analisis Uji Triaxial Pada Tanah Tipe B .................................... Lamp. A9. Data Analisis Kadar Air Pada Tanah Tipe C ....................................... Lamp. A10. Data Analisis Berat Isi Tanah Pada Tanah Tipe C ............................ Lamp. A11. Data Analisis Berat Jenis (Specific Gravity, GS) Pada Tanah Tipe C Lamp. A12. Data Analisis Uji Direct Shear Pada Tanah Tipe C ........................... Lamp. B1. Hasil Analisis Plaxis

xvito user commit


digilib.uns.ac.id

1

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah Lereng didifinisikan sebagai permukaan tanah yang tidak horisontal. Pada permukaan lereng, komponen gravitasi yang bekerja pada tanah cenderung akan menggerakkan tanah ke bawah (Hardiyatmo, 2007). Komponen gravitasi ini disebut sebagai gaya penggerak tanah. Lereng mempunyai perkuatan alami yang berasal dari komponen material tanah itu sendiri, untuk melawan gaya penggerak tanah, sehingga gerakkan tanah atau kelongsoran tidak terjadi. Kondisi ini disebut sebagai stabilitas alami lereng. Penambahan komponen gravitasi dapat terjadi akibat adanya beban luar yang bekerja pada lereng. Jika komponen gravitasi yang bekerja pada lereng sangat besar, perlawanan terhadap gaya penggerak yang dikerahkan oleh tanah dapat terlampaui, yang akan menimbulkan kelongsoran lereng. Diperlukan adanya perkuatan tambahan untuk mencegah terjadinya kelongsoran sehingga kestabilan lereng dapat tercapai. Perkuatan lereng yang biasanya dipakai adalah dengan membuat dinding penahan tanah pada lereng. Penambahan perkuatan lereng diperoleh dengan meningkatkan tegangan normal dari penambahan beban dinding. Cara ini sangat efektif digunakan untuk meningkatkan kestabilan lereng karena dengan bertambahnya tegangan normal, maka gaya gesekan yang diperoleh juga akan semakin besar. Namun cara ini sama sekali tidak efisien, jika gaya penggerak tanah sangat besar. Karena diperlukan beban dinding yang lebih besar juga. Hal ini berarti diperlukan dimensi dinding yang lebih besar dan akan meningkatkan biaya konstruksi menjadi sangat besar. Salah satu alternatif perkuatan lereng yang bisa digunakan adalah dengan menggunakan soil nail. Soil nail adalah jenis perkuatan lereng dengan memasang batangan-batangan baja ke dalam tanah (Lazarte, 2003). Perkuatan yang diberikan diperoleh dari kekuatan tegangan baja dan gesekan antara permukaan batangan baja dengan tanah disekelilingnya yang akan memberikan gaya perlawanan tambahan bagi lereng.

commit to user


digilib.uns.ac.id

2

Perhitungan mengenai gaya penggerak tanah dan perlawanannya disebut analisis stabilitas lereng. Banyak variabel terkait dalam analisis stabilitas lereng. Beberapa metode mempunyai syarat batas sesuai yang diharapkan. Penelitian yang akan dilakukan ini mempunyai batasan untuk analisis kekuatan tanah. Parameter yang diperoleh dari hasil uji tanah di laboratorium diasumsikan valid. Salah satu variabel yang diuji dalam penelitian ini adalah faktor keamanan (safety factor atau Sf) yang merupakan monitor dalam perencanaan keamanan konstruksi dalam stabilitas lereng. Ada banyak metode analisis yang bisa digunakan dalam menganilisis kestabilan lereng, salah satunya adalah dengan menggunakan metode elemen hingga atau finite element method (FEM). Perhitungan elemen hingga umumnya susah untuk dilakukan secara manual, sehingga diperlukan bantuan dengan menggunakan program komputer. Salah satu program komputer yang menggunakan prinsip elemen hingga untuk menyelesaikan permasalahan-permasalahan geoteknik termasuk permasalahan kestabilan lereng adalah Program Plaxis 8.2. Program Plaxis 8.2 merupakan salah satu program komputer analisis tanah yang menggunakan FEM dalam analisisnya. Bentuk lereng yang dimodelkan akan dianalisis dengan pendekatan elemen hingga berdasarkan parameter kekuatan tanah dan jenis perkuatan yang diberikan terhadap tanah tersebut. Pada penelitian ini akan dilakukan dua analisis yaitu analisis tegangan perpindahan dan analisis SF lereng. Analisis tegangan perpindahan dilakukan untuk mengetahui kekuatan lereng terhadap penagruh beban yang diberikan apakah lereng mengalami keruntuhan atau tidak. Sedangkan analisis SF dilakukan untuk mengetahui besarnya nilai SF yang dimiliki oleh lereng. Penelitian ini akan membahas tentang analisis kestabilan lereng terbebani dengan perkuatan soil nail dengan variasi jenis tanah, sudut kemiringan lereng, sudut kemiringan nail, dan panjang nail menggunakan program Plaxis 8.2. Penggunaan program Plaxis dipilih karena program ini merupakan program analisis geoteknik yang memiliki berbagai macam pilihan variasi model material tanah.

commit to user


digilib.uns.ac.id

3

1.2. Rumusan Masalah Bagaimana perilaku tegangan-perpindahan dan besarnya nilai SF pada lereng terbebani dengan perkuatan soil nailing dengan variasi jenis tanah, sudut kemiringan lereng, sudut kemiringan nail, dan panjang nail menggunakan program Plaxis 8.2. 1.3. Batasan Masalah Untuk mempersempit dan memfokuskan analisis penelitian, maka dilakukan batasan masalah sebagai berikut: 1.

Model material tanah menggunakan Mohr-Coulomb,

2.

Analisis metode elemen hingga menggunakan model Plainstrain dengan jumlah titik tiap elemen adalah 15,

3.

Jumlah lapis tanah yang digunakan adalah satu lapis,

4.

Tidak dipengaruhi adanya muka air tanah,

5.

Variasi sudut kemiringan lereng adalah 300-600,

6.

Variasi sudut kemiringan nail adalah 100-300,

7.

Variasi panjang nail adalah 20m - 30m,

8.

Analisis Program Plaxis 8.2 dilakukan dengan pengaturan standar program.

1.4. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini untuk mengetahui kestabilan lereng dan besarnya nilai faktor keamanan (SF) pada lereng terbebani dengan perkuatan soil nailing dan pemodelan elemen hingga dengan variasi jenis tanah, sudut kemiringan lereng, sudut kemiringan nail, dan penjang nail menggunakan program Plaxis 8.2.

1.5. Manfaat Penelitian Manfaat yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah: 1.

Pengembangan ilmu pengetahuan di bidang teknik sipil dalam kaitannya dengan analisis stabilitas lereng.

2.

Pemanfaatan

program

komputer

dalam

geoteknik.

commit to user

menyelesaikan

permasalahan


digilib.uns.ac.id

4

BAB 2 LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka Soil nailing merupakan jenis perkuatan pasif pada tanah dengan menancapkan potongan-potongan baja (nails) yang kemudian di-grout. Soil nailing digunakan secara khusus untuk menstabilisasi lereng atau galian yang lebih menguntungkan dibandingkan sistem dinding penahan tanah yang lain. Pada beberapa kondisi, soil nailing memberikan alternatif yang bisa dilakukan dilihat dari sisi kemungkinan pelaksanaan, biaya pembuatan, dan lamanya waktu pengerjaan jika dibandingkan dengan sistem perkuatan lereng yang lain (Lazarte, 2003). Metode elemen hingga adalah metode numerik untuk mendapatkan solusi dari permasalahan yang sering terjadi dalam analisis teknik. Peningkatan penggunaan komputer sebagai alat bantu dalam mendesain membuat perlu bahwa para praktisi teknik mempunyai pengetahuan tentang bagaimana metode elemen hingga itu bekerja (Segerlind dalam Antonius 2007). Program Plaxis, merupakan program komputer yang menggunakan metode elemen hingga untuk analisis-analisis dalam mekanika tanah. Dalam analisis kestabilan lereng, nilai faktor keamanan (SF) diperoleh dari analisis phi/c reduction. Sedangkan nilai tegangan-perpindahan diperoleh dari analisis plastic (Brinkgreve, 2007). 2.2. Dasar Teori 2.2.1.

Stabilitas Lereng

Suatu lereng dikatakan stabil jika lereng tersebut tidak mengalami pergerakan dan tidak berpotensi mengalami pergerakan. Kondisi tersebut dapat tercapai jika besarnya komponen gaya penahan pada lereng lebih besar dibanding komponen gaya penggerak lereng. Perbandingan antara komponen gaya penahan lereng dan gaya penggerak lereng dinamakan faktor keamanan (SF) lereng. Nilai faktor keamanan lereng dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut:

commit to user


digilib.uns.ac.id

5

SF = Keterangan :

(2.1a) SF = faktor keamanan lereng, = tegangan geser maksimum penggerak tanah, d = tegangan geser penahan tanah.

Menurut teori Mohr-Coulomb, besarnya kohesi tanah tergantung pada jenis tanah dan kepadatannya namun tidak tergantung pada tegangan yang bekerja pada bidang gesernya. Sedangkan gesekan antar butir tanah berbanding lurus dengan tegangan pada bidang gesernya. Secara umum teori diatas digambarkan sebagai berikut:

Gambar 2.1. Teori Keruntuhan Mohr-Coulomb Berdasarkan Gambar 2.1, maka tahanan geser ( ) yang dapat dikerahkan oleh tanah di sepanjang bidang longsornya, dapat dinyatakan oleh : =c+ Keterangan :

tg ø

(2.1b)

c = kohesi tanah, = tegangan normal, ø = sudut gesek dalam tanah.

Persamaan tersbut juga dapat berlaku pada tegangan geser penahan tanah, sehingga persamaan SF dapat dituliskan (Hardiyatmo 2007): (2.1c)

SF =

Secara skematik, prinsip dasar dari kestabilan lereng dapat digambarkan sebagai berikut:

commit to user


digilib.uns.ac.id

6

Gambar 2.2. Stabilitas lereng Berdasarkan persamaan (2.1b) maka komponan gaya penggerak tanah dapat dituliskan dalam persamaan: f

= Ta =

(2.2)

Sedangkan untuk komponen gaya penahan tanah dapat dituliskan dalam persamaan: d

=c+

tg ø

=c+(

) tg ø

(2.3)

Sehingga substitusi persamaan (2.2) dan persamaan (2.3) ke persamaan (2.1c) menjadi: SF =

2.2.2.

(2.4)

Soil Nailing

2.2.2.1. Umum Soil nailing merupakan salah satu jenis perkuatan lereng dengan memasang potongan-potongan baja (nails) kedalam tanah. Proses ini menghasilkan sebuah bagian perkuatan yang stabil dan bisa menahan tanah di belakangnya (Lazarte, 2003). Perkuatan yang bekerja bersifat pasif dan kinerja perkuatannya berkembang

melalui interaksi antara tanah dan nails dalam deformasi tanah

selama proses konstruksinya. Secara skematik, stabilitas lereng global dengan perkuatan soil nailing dapat diilustrasikan sebagai berikut:

commit to user


digilib.uns.ac.id

7

Gambar 2.3 Stabilitas Lereng Global dari Soil Nailing (Lazarte, 2003) Keterangan :

= sudut kemiringan permukaan lereng, = sudut kemiringan lereng, ø = sudut gesek dalam, = sudut inklinasi bidang gelincir lereng, i = sudut kemiringan nail, LF = panjang bidang gelincir lereng, W = berat tanah, QT = beban luar, T = gaya ekuivalen nail, NF = gaya normal, SF = gaya geser lereng.

Nilai angka keamanan yang terjadi berdasarkan Gambar 2.6 adalah: SF = =

(2.5)

Secara umum, komponen-komponen pada Gambar 2.6 sudah biasa sering dijumpai pada analisis kestabilan lereng secara umum. Namun, yang perlu diperhatikan disini adalah terdapatnya nilai T (gaya ekuivalen nail). Nilai T merupakan penjumlahan dari kuat tarik baja nail dan gaya gesek antara permukaan nail dan tanah, yang besarnya dipengaruhi oleh tegangan tarik baja, diameter baja nail, dan kekasaran permukaan nail. Berdasarkan gambar 2.6, maka besarnya gaya penahan tanah akan semakin meningkat seiring dengan penambahan panjang nail. Gaya-gaya yang bekerja pada nail dapat digambarkan sebagai berikut :

commit to user


digilib.uns.ac.id

8

Gaya Normal Butiran Tanah

Nail

Gaya Tarik

Gaya Normal

Gambar 2.4. Komponen Gaya yang Bekerja Pada Nail (Hardiyatmo, 2010) Besarnya nilai T dapat dituliskan kedalam persamaan: + (fy A)

T=(

(2.6a)

Substitusi persamaan (2.3) ke dalam persamaan (2.6a) menjadi: T= Keterangan:

+(

)

(2.6b)

T = gaya ekuivalen nail, D = diameter nail, L = panjang perkuatan nail, c = kohesi tanah, = tegangan normal tanah, ø = sudut geser dalam tanah, SH = jarak antar nail, A = luas penampang nail, Fy = tegangan leleh baja nail.

(Lazarte 2003) menjelaskan bahwa ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam mendesain perkuatan soil nailing berdasarkan mode keruntuhan yang mungkin terjadi antara lain: 1) Pullout Failure Pullout failure dapat terjadi akibat tidak cukupnya panjang tusukan nail yang melewati batas bidang gelincir lereng dan gaya gesekan tanah yang bekerja pada permukaan nail. Besarnya gaya gesekan tanah yang bekerja pada nail dipengaruhi oleh nilai kohesi tanah dan kekasaran permukaan nail. Untuk meningkatkan kekasaran permukaan nail, biasanya dilakukan grout dengan semen disekitar nail.

commit to user


digilib.uns.ac.id

9

Gambar 2.5. Pullout Failure (Lazarte, 2003) Dalam Gambar 2.2. dapat dilihat bahwa panjang perkuatan soil nailing harus melawati batas bidang gelincir tanah, sehingga gaya T yang diperoleh dari nilai kuat tarik baja nail dan gaya gesek antara permukaan grout dapat bekerja secara optimal. Sebagai akibat adanya reaksi kemungkinan terjadinya pergerakan tanah pada sebelah kiri batas bidang gelincir tanah. 2) Nail Tendon Failure Keruntuhan ini terjadi akibat ketidakmampuan kekuatan tegangan nail dalam menahan beban tanah diatas bidang gelincir lereng. Hal ini dipengaruhi oleh besarnya nilai tegangan leleh baja (fy) yang digunakan sebagai nail. Nail tendon failure juga dapat terjadi akibat berkurangnya kekuatan nail yang disebabkan oleh oksidasi dalam tanah yang mengakibatkan terjadinya karat pada nail. Nail tenon failure dapat dicegah dengan menggunakan mutu baja yang lebih tinggi untuk meningkatkan nilai tegangan lelehnya (fy). Sedangkan untuk mencegah terjadinya karat pada baja, maka perlu dipasang centralizer sebelum dilakukan peng-grouting-an pada nail. Pemasangan centralizer dilakukan untuk memastikan agar baja nail terpasang tepat di tengah lubang bor sehingga oksidasi tanah dapat dihindari.

commit to user


digilib.uns.ac.id

10

Gambar 2.6. Nail Tendon Failure (Lazarte, 2003) 3) Face Failure Keruntuhan ini biasanya disebabkan lebih kepada kesalahan pekerjaan pada saat proses konstruksi. Face failure terjadi akibat ketidakmampuan ujung permukaan nail menahan gaya lateral tanah. Gaya lateral tanah yang seharusnya bisa ditahan oleh dinding pada ujung permukaan nail, dapat mengalami keruntuhan jika terjadi kesalahan dalam pemasangannya.

Gambar 2.7. Detail pemasangan ujung permukaan nail (Lazarte, 2003)

commit to user


digilib.uns.ac.id

11

Untuk mencegah terjadinya face failure adalah dengan lebih memperhatikan detail pemasangan nail pada dinding penahan penahan. Perhitungan mengenai struktur dinding penahan juga harus benar-benar diperhatikan.

Gambar 2.8. Face failure (Lazarte, 2003) 2.2.2.2. Komponen Material Soil Nailing Beberapa komponen material yang terdapat pada soil nailing adalah sebagai berikut: 1)

Baja Nail

Baja nail merupakan komponen utama pada perkuatan soil nailing. Baja nail berfungsi sebagai penahan gaya tekanan tanah lateral dengan memanfaatkan kuat tariknya. Besarnya nilai kuat tarik yang dianjurkan oleh Federal Highway Administration (FHWA) adalah sebesar 420 MPa – 520 MPa dengan diameter bervariasi yaitu 19 mm, 22 mm, 25 mm, 29 mm, 32 mm, 36 mm, dan 43 mm, tergantung kebutuhan (Lazarte, 2003). 2)

Centralizer

Centralizer berfungsi untuk menjaga agar baja nail tetap berada di tengah sebelum dilakukan peng-groutingan. Umumnya, centralizer terbuat dari pipa PVC yang dibentuk sedemikian rupa hingga bisa dipasang pada nails.

commit to user


digilib.uns.ac.id

12

Gambar 2.9. Centralizer 3)

Pelat Beton

Pelat beton digunakan sebagai dinding penahan pada perkuatan soil nailing. Pelat beton akan menyalurkan beban yang diterima dari tanah ke baja-baja nails. Beton yang digunakan adalah jenis beton normal. Sebelum dilakukan pengecoran pada pelat, terlebih dahulu dipasang tulangan. Tulangan yang digunakan dapat menggunakan tulangan fabrikasi (wire mesh) untuk memudahkan proses konstruksi. Ketebalan pelat yang umum digunakan berkisar antara 75 mm sampai 100 mm. Namun, ketebalan dapat ditingkatkan jika kondisi tanah sangat lemah atau tanah menerima beban yang sangat besar. 4)

Material Grouting

Material grouting yang umumnya digunakan adalah menggunakan campuran antara pasir dan semen dengan nilai faktor air semen 0,4 sampai 0,5 dan nilai slump 30 mm. Kuat tekan yang dianjurkan untuk material grouting adalah 21 Mpa pada umur 28 hari. Penggunaan jenis semen juga perlu diperhatikan dalam material grouting. Semen tipe I digunakan untuk jenis tanah normal dan semen tipe II dan V digunakan untuk tanah yang banyak mengandung sulfat.

commit to user


digilib.uns.ac.id

13

Gambar 2.10. Detail Soil Nailing

2.2.2.3. Konstruksi Soil Nailing 1)

Pengeboran tanah sebagai tempat nails Diameter lubang bor yang dianjurkan untuk perkuatan soil nailing adalah 10-20 cm (FHWA), arah pengeboran disesuaikan dengan sudut rencana pemasangan nails.

2)

Pemasangan nails dan proses grouting Setelah lubang bor siap, langkah selanjutnya adalah pemasangan nails kedalam lubang bor. Untuk memastikan nails terpasang ditengah lubang sebelum dilakukan peng-grouting-an, pada nails diberikan centralizer. Pemasangan centralizer dilakukan sebelum nail terpasang pada lubang bor. Dalam satu nail dapat dipasang 2-4 centralizer, tergantung dari panjang nail. Setelah nails terpasang, kemudian dilakukan peng-grouting-an pada lubang bor untuk memberikan perkuatan dan ikatan pada nails.

3)

Pengecoran pelat beton Langkah terakhir adalah pengecoran pelat beton pada permukaan lereng. Pengecoran dinding dilakukan setelah tulangan terpasang pada permukaan lereng. Dinding ini nantinya berfungsi sebagai dinding penahan tanah pada lereng.

commit to user


digilib.uns.ac.id

14

2.3. Metode Elemen Hingga (FEM) 2.3.1.

Umum

Metode elemen hingga merupakan salah satu metode pendekatan dengan cara mengganti domain dari masalah dengan koleksi dari subdomain sederhana yang disebut elemen hingga (digilib.petra.ac.id). Disebut elemen hingga karena ukuran elemen kecil ini berhingga dan umumnya mempunyai bentuk geometrik yang lebih sederhana dibandingkan komponen utamanya. Dengan menggunakan metode elemen hingga suatu masalah dengan derajat kebebasan tak berhingga dapat diubah menjadi permasalahan dengan jumlah derajat kebebasan tertentu sehingga proses pemecahannya akan lebih sederhana. 2.3.2.

Tahapan Perhitungan Metode Elemen Hingga

2.3.2.1. Diskritisasi Diskritisasi adalah pembagian sebuah elemen global menjadi sejumlah elemen lokal yang lebih kecil (Antonius 2007). Bagian-bagian kecil itu yang kemudian disebut sebagai elemen hingga. Dalam analisis mekanika tanah, diskritisasi dilakukan dengan membagi satu elemen global kedalam bentuk segitiga-segitiga kecil yang kemudian disebut sebagai jaring-jaring elemen (mesh). Perpotongan antara sisi elemen dinamakan simpul (node). Sedangkan permukaan antara elemen-elemen disebut garis simpul. Pembagian jumlah elemen segitiga dalam diskritisasi akan mempengaruhi ketelitian analisis dalam metode elemen hingga. Semakin kecil elemen tiap elemen yang dibentuk, maka akan semakin besar tingkat ketelitian analisisnya.

Gambar 2.11. Diskritisasi elemen

commit to user


digilib.uns.ac.id

15

Setelah diskritisasi dilakukan, akan diperoleh koordinat lokal dan koordinat global tiap elemen yang terbentuk. Penggunaan koordinat lokal diberikan karena untuk mempermudah dalam melakukan analisis tiap elemen. Setelah analisis lokal dilakukan, hasil dari analisis lokal akan dikembalikan ke sistem global sehingga dapat dilakukan analisis global. 2.3.2.2. Pemilihan Model atau Fungsi Pendekatan Langkah ini dilakukan untuk memilih model atau fungsi pendekatan untuk besaran yang tidak diketahui (perpindahan) pada suatu titik. Pada elemen segitiga, terdapat dua perpindahan yang tidak diketahui u, v pada titik P(x,y). Dengan melakukan pendekatan, perpindahan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut (Suhendro 2000): u(x,y) =

1+

2x

+

3y

v(x,y) =

4+

5x

+

6y

(2.7a)

persamaan (2.7a) jika ditulis dalam matriks adalah:

(2.7b)

atau {U} = [ ] { } Keterangan:

(2.7c)

{U} = [u,v], { }T = [ 1 2 3 4 5 6], [ ] = adalah matriks koordinat.

Persamaan di atas dapat diilustrasikan sebagai berikut: Y y

k x j i

a

X

Gambar 2.12. Elemen segitiga dalam sumbu lokal dan global

commit to user


digilib.uns.ac.id

16

Jika elemen segitiga di atas ditransformasi ke dalam sumbu lokal akan menjadi:

y k

x

i

Gambar 2.13. Elemen segitiga dalam sumbu lokal Evaluasi u dan v di tiga titik simpul memberikan un =

1

+

2xn

+

3yn

vn =

4

+

5xn

+

6yn

n = i, j, k

(2.8a)

Persamaan di atas jika ditulis dalam matriks menjadi:

(2.8b)

Invers dari persamaan (2.8b) adalah:

(2.8c)

Dimana:

A = luas elemen segitiga (½ (xj-xi)(yk-yi)) (2.8d)

Berdasarkan Gambar 2.13, titik I berhimpit dengan sumbu koordinat lokal dan titik j berhimpit dengan sumbu koordinat horisontal lokal, sehingga xi = 0; yi = 0; yj = 0. Oleh karena itu, persamaan 2.3d dapat disederhanakan menjadi: A = ½ xj yk

commit to user


digilib.uns.ac.id

17

(2.8e)

Substitusi persamaan 2.7b ke dalam persamaan 2.7c adalah:

=

(2.9a)

=

(2.9b)

Keterangan :

N1 = ¼ (xjyk) – ykx + (xk-yj)y, N2 = ykx - xky, N3 = xjy

(2.10)

2.3.2.3. Menentukan Hubungan Regangan-Perpindahan dan TeganganRegangan. Suatu benda yang dibebani dalam bidang dua dimensi (x-y), variasi ketebalan terhadap z, arah melintang, adalah konstan. Karenanya dari keenam komponen tegangan dalam benda tiga dimensi ( dalam arah z ( xy)

z

xz

yz)

x

y

z

xy

xz

yz)

tiga komponen tegangan

dapat diabaikan. Tiga komponen tegangan sisanya (

x

y

diidealisasikan dengan. Sama seperti komponen tegangan, komponen

regangan juga memiliki enam komponen dalam kondisi tiga dimensi ) dan dalam bidang dua dimensi semua komponen dalam arah

( z(

) dapat diabaikan: (Antonius, 2007) { }=

(2.11a)

{ }=

commit to user

(2.11b)


digilib.uns.ac.id

18

Yang merupakan fungsi koordinat x dan y saja. Pada material linier, elastik, dan isotropik maka sifat bahan dapat dinyatakan dengan hukum Hooke. x

=

y

=

xy

=

(2.12a)

dalam notasi matriks { } = [C] { } = Keterangan:

(2.12b)

[C] = matriks tegangan-regangan, E = Modulus Young, v = angka poisson.

Dalam idealisasi tegangan bidang 2 dimensi (z dianggap konstan), nilai regangan bidang dapat dinyatakan dengan persamaan : ;

;

Dan (2.13) Sehingga diperoleh: (2.14) Atau { } = [B] {q}

(2.15)

dimana [B] merupakan matriks transformasi regangan-perpindahan. Apabila regangan total ( ) sebagai jumlah tegangan elastik efektif ( e) dan terdapat residu awal/residu ( 0) sebelum beban diterapkan, maka: { } = [C] { } = [C]({ }-{ 0}) = [C]{ e) -1

Matriks [C] = [D], dengan [D] adalah matriks regangan-tegangan.

commit to user

(2.16)


digilib.uns.ac.id

19

[D] =

(2.17)

2.3.2.4. Perakitan Persamaan Elemen Lokal ke Persamaan Global Persamaan lokal yang sudah didapatkan kemudian dikalikan dengan matrik transformasi untuk mendapatkan persamaan global. Dari persamaan global baru dapat kita hitung deformasi global tiap titik dalam elemen. Salah satu metode untuk

menggabungkan

masing-masing

kekakuan

elemen-elemen

dapat

menggunakan metode kekakuan langsung. Pada setiap titik elemen antara sumbu lokal dan global didapatkan sudut transformasi, misalkan pada titik 1. Karena garis satu 12 membentuk sudut , maka koordinat lokal pada titik 1 harus ditransformasikan kedalam koordinat global terlebih dahulu. Dengan menggunakan metode kekakuan langsung diperoleh: (Antonius, 2007).

(2.18)

C = cos ; S = sin Transformasi dilakukan dengan menggunakan persamaan: {u,v} = [T] {s,t}

(2.19)

K = TT k T

(2.20)

Dengan u, v adalah deformasi pada koordinat global, k adalah matriks kekakuan pada koordinat lokal, dan K adalah kekakuan pada koordinat global 2.4. Program Plaxis Plaxis adalah program komputer yang menggunakan metode elemen hingga yang dikembangkan untuk analisis berbagai permasalahan geoteknik. Program ini mulai dikembangkan pada tahun 1987 di Universitas Delf, Belanda (Antonius, 2007).

commit to user


digilib.uns.ac.id

20

2.4.1. Geometri Model Geometri model merupakan sarana untuk menggambarkan kondisi geometri tanah yang akan dianalisis. Model yang digambarkan dalam Plaxis 8.2 adalah model 2 dimensi yang mewakili objek 3 dimensi.

Gambar 2.14. Jendela Penggambaran Geometri Model 2.4.2. Kondisi Batas Kondisi batas menggambarkan batas garis pada input geometri. Plaxis menyediakan pilihan kondisi batas standar yang bisa dipilih. Kondisi batas standar merupakan kondisi batas umum yang biasa digunakan dalam analisis (Brinkgreve, 2007). 2.4.3. Data Elemen Plaxis merupakan program analisis non-linier sehingga perilaku tanah dan batuan pada saat dilakukan pembebanan adalah non-linier (Antonius, 2007). Tegangan dan regangan pada kondisi ini dapat dimodelkan menjadi beberapa jenis model. Oleh karena itu, diperlukan propertis yang lengkap dari elemen yang akan dianalisis. Antara lain: 1) Tanah dan Antarmuka (soil dan interface) Karena plaxis merupakan program analisis geoteknik, maka elemen tanah merupakan yang paling dominan dan memiliki jumlah propertis yang paling banyak, seperti: Material set

commit to user


digilib.uns.ac.id

21

Menampilkan nama material, model material , dan tipe material. Model material tersedia dalam pilihan linear-elastic, mohr-coulomb, hardening soft soil, soft soil, dan soft soil creep. Sedangkan tipematerial tersedia dalam pilihan drained, undrained, dan non-porous. General Properties Berupa berat isi kering dan berat isi basah. Permeability Menampilkan permeabilitas tanah dalam arah x dan y. Kekakuan Berupa modulus Young dan Poisson Ratio. Kuat geser Menampilkan kohesi (c), sudut geser dalam (ø), dan sudut inklinasi ( ). Strength Berupa Rigid dan Manual.

Gambar 2.15. Jendela Data Material Tanah dan Antarmuka 2) Pelat (plates) Data yang perlu dimasukkan untuk parameter plates terdiri dari: Material set Menampilkan nama elemen plates dan tipe material yang tersedia dalam pilihan elastic dan elastoplastic.

commit to user


digilib.uns.ac.id

22

Data material Menampilkan nilai kekakuan aksial (EA), kekakuan lentur (EI), diameter (D), berat elemen (W), dan angka rasio poisson (v).

Gambar 2.16. Jendela Data Material Pelat 3) Geogrid Data yang perlu dimasukkan dalam geogrid adalah: Material set Menampilkan nama elemen geogrid dan tipe material yang tersedia dalam pilihan elastic dan elastoplastic. Properties Menampilkan nilai kekakuan aksial (EA).

Gambar 2.17. Jendela Data Material Geogrid 4) Jangkar (anchor) Data yang perlu dimasukkan adalah memilih tipe material dari jangkar, kekakuan aksial, dan jarak antar jangkar.

commit to user


digilib.uns.ac.id

23

Gambar 2.18. Jendela Data Material Jangkar 2.4.4. Mesh Generation Mesh generation merupakan tahapan yang harus dilakukan dalam analisis plaxis. Jika mesh generation tidak bisa dilakukan maka analisis perhitungan tidak bisa dilanjutkan (Brinkgreve 2007). Hal ini menunjukkan bahwa ada kesalahan dalam melakukan input. Jika mesh generation telah dilakukan, maka plaxis akan membagi model menjadi elemen-elemen segitiga sehingga berbentuk menyerupai jaring (mesh) (Gambar 2.18). Jumlah dan besarnya segitiga yang dibentuk bisa diatur dan ditentukan. Plaxis menyediakan pilihan untuk melakukan hal tersebut antara lain: very coarse, coarse, medium, fine, dan very fine.

Gambar 2.19. Mesh Generation 2.4.5. Kondisi Awal Penentuan kondisi awal merupakan tahapan yang dilakukan pada kondisi awal tanah sebelum diberikan pembebanan dan perkuatan (Gambar 2.19). Pada tahap ini akan ditentukan nilai koefisien tekanan tanah (K0) pada tanah, plaxis akan secara otomatis memasukkan nilai K0 dari perhitungan persamaan (Hardiyatmo 2007):

commit to user


digilib.uns.ac.id

24

K0 = 1-sin ø Keterangan :

(3.1)

K0 = Koefisien tekanan tanah lateral kondisi awal, ø = Sudut geser dalam tanah ø,

Selain nilai K0, penentuan kondisi awal juga dapat diatur untuk menunjukkan keberadaan muka air tanah.

Gambar 2.20. Kondisi Awal 2.4.6. Perhitungan Perhitungan pada plaxis meliputi perhitungan aliran air tanah, konsolidasi, dan deformasi (Antonius 2007). Adapun prosedur yang harus dilakukan dalam perhitungan plaxis yaitu penggunaan faktor pembesaran yang dimaksudkan agar output hasil perhitungan sesuai dengan kondisi di lapangan dan penyesuaian selama perhitungan. Dalam melakukan analisis perhitungan, plaxis akan melakukannya secara bertahap. Plaxis akan melakukan iterasi analisis dengan memasukkan nilai pembebanan secara bertahap sampai sebesar beban rencana. Jumlah iterasi dan besarnya tingkat kesalahan dalam iterasi dapat diatur dalam menu perhitungan. Jika selama tahapan perhitungan keruntuhan telah terjadi, maka plaxis akan menghentikan perhitungan. Hal ini berarti bahwa tanah tidak mampu menahan beban rencana. Untuk analisis tegangan perpindahan calculation type yang digunakan adalah plastic, sedangkan untuk analisis faktor keamanan (SF) menggunakan phi/c reduction dalam calculation type-nya. Penggunaan calculation type dapat dipilih dalam combo box yang tersedia dalam general setting (Gambar 2.11).

commit to user


digilib.uns.ac.id

25

Gambar 2.21. Jendela general setting 2.4.7. Keluaran Data Data keluaran yang dihasilkan dari analisis plaxis adalah: 1.

Tabel data masukan

Pada tabel ini berisi semua data yang dimasukkan ke dalam masukan plaxis yang meliputi koordinat titik-titik pada elemen, penomoran elemen, kondisi batas, properties elemen dan kondisi air tanah. 2.

Grafik data masukan

Grafik yang ditampilkan adalah konfigurasi awal elemen, penomoran elemen, penomoran titik elemen dan kondisi air tanah. 3.

Tabel data keluaran

Tabel data keluaran merupakan tabel dari hasil perhitungan yang telah dilakukan meliputi koordinat titik elemen, peralihan dari titik elemen tersebut, tegangan yang terjadi dan tekanan air pori. 4.

Grafik data keluaran

Grafik yang ditampilkan pada keluaran perhitungan dapat berupa gaya-gaya dalam yang bekerja di potongan tertentu dan peralihan yang terjadi di potongan gambar yang dipilih.

commit to user


digilib.uns.ac.id

26

Gambar 2.22. Bidang Gelincir Lereng

Gambar 2.23. Grafik Nilai SF

commit to user


digilib.uns.ac.id

27

BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1. Umum Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah FEM dengan pemodelan menggunakan program Plaxis 8.2. Pemodelan dilakukan dengan beberapa jenis tanah, sudut kemiringan lereng, sudut kemiringan nail, dan panjang nail. Jenis pemodelan yang dipilih adalah model material Mohr-Coulomb. Model Mohr-Coulomb dipilih karena model ini merupakan pendekatan awal untuk semua jenis tanah. Model ini dapat menunjukkan titik keruntuhan yang terjadi. Parameter kekuatan tanah diperoleh dari hasil uji laboratorim yang pernah dilakukan. Jika data yang ada kurang lengkap, maka akan dilakukan asumsi melalui pendekatan dari jenis tanah yang sudah ada. Analisis

tegangan-perpindahan

dalam

penelitian

ini

menggunakan

tipe

perhitungan (Calculation Type) Plastic sedangkan untuk analisis nilai SF menggunakan

tipe

perhitungan

(Phi/c

reduction).

Diskritisasi

model

menggunakan tipe very fine, pemilihan tipe ini dimaksudkan untuk mendapatkan hasil analisis yang lebih teliti. Model pembebanan menggunakan plane strain berupa beban fleksibel. Beban yang diberikan berupa beban merata sepanjang 50 m dengan nilai 100 kN/m2. Setiap variasi nilai parameter tanah yang digunakan akan diperoleh hasil hubungan tegangan-perpindahan pada titik yang telah ditentukan dan grafik nilai SF dari hasil analisis. Nilai SF yang diambil adalah hasil analisis terakhir yang dilakukan Plaxis pada tiap variasi nilai parameter tanah. 3.2. Pemodelan 3.2.1. Bentuk Pemodelan Bentuk pemodelan yang dibuat adalah lereng miring dengan berbagai variasi sudut kemiringan. Pada lereng diberi perkuatan soil nail supaya lereng menjadi

commit to user


digilib.uns.ac.id

28

stabil dan tidak mengalami keruntuhan. Sudut kemiringan nail dan panhang nail juga divariasi supaya diperoleh lebih banyak kombinasi analisis. Variasi data yang akan dianalisis ditunjukkan pada Tabel 3.1: Tabel 3.1. Data input parameter tanah, kemiringan lereng, kemiringan nail, dan panjang nail Jenis Tanah

Sudut Kemiringan Sudut Kemiringan

Panjang Nail

Lereng ( )

Nail (i)

(m)

c

0

30

10

20

ø

0

45

20

25

c&ø

60

30

30

Kombinasi dari berbagai data di atas akan diperoleh 81 variasi data analisis. Jenis tanah diperoleh dari hasil uji laboratorium mekanika tanah Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3.2.2. Pemodelan Lereng Tanpa Perkuatan Pada pemodelan ini akan dibuat sebuah contoh pemodelan lereng tanpa perkuatan soil nailing, kemudian dilakukan analisis. Pemodelan ini dimaksudkan untuk mengetahui kestabilan alami lereng apakah lereng mampu menahan beban rencana atau tidak. Jika lereng mengalami keruntuhan, maka layak untuk dilakukan analisis dengan perkuatan soil nailing. Analisis dilakukan terhadap lereng dengan kemiringan 300 dan tipe tanah C. Pemilihan sudut kemiringan lereng 300 dan tanah tipe C dilakukan karena pada kondisi tersebut dianggap sebagai kondisi alami lereng yang paling stabil dibanding kondisi yang lain.

Gambar 3.1. Pemodelan lereng tanpa perkuatan

commit to user


digilib.uns.ac.id

29

Gambar 3.2. Hasil analisis lereng tanpa perkuatan

Gambar 3.3. Output analisis lereng tanpa perkuatan Setelah dilakukan analisis terhadap kestabilan lereng tanpa perkuatan, ternyata hasilnya adalah lereng mengalami keruntuhan (Gambar 3.2 dan Gambar 3.3). Pada gambar 3.2, keterangan dengan tulisan berwarna merah (Prescribed ultimate state not reached!, Soil body collapses, Inspect output and load-displacement curve) menunjukkan bahwa hasil analisis lereng mengalami keruntuhan. Sedangkan pada Gambar 3.3 menunjukkan gambar keruntuhan lereng yang terjadi.

commit to user


digilib.uns.ac.id

30

Berdasarkan hasil analisis yang dilakukan terhadap kestabilan lereng tanpa perkuatan, maka perlu diberikan suatu perkuatan tambahan pada lereng sehingga kestabilan lereng dapat tercapai. 3.2.3. Titik Tinjau Titik-titik yang akan ditinjau adalah titik-titik yang diperkirakan sebagai titik kritis pada lereng. Pada titik-titik tersebut akan dicari berapa nilai teganganperpindahan dan faktor keamanannya. Titik yang ditinjau pada berbagai variasi analisis adalah sama. Jumlah titik yang akan ditinjau dalam penelitian ini adalah 6 buah titik. A B C

i

D E F

a

80 m 50 m

300 m

Gambar 3.4. Pemodelan dan Titik Tinjau 3.3. Pemodelan dengan Plaxis 3.3.1. Masukan (input) Pemodelan dalam Plaxis 8.2 dibuat sesuai dengan kondisi lereng dalam bentuk 2 dimensi (2D). Sebelum penggambaran model dilakukan, Plaxis akan meminta memasukkan terlebih dulu parameter umum yang akan dilakukan dalam analisis seperti: dimensi dan satuan, model pembebanan, jumlah titik nodal tiap elemen yang akan digunakan, dan lain-lain (Gambar 3.2). Baru kemudian pemodelan dapat di gambar.

commit to user


digilib.uns.ac.id

31

Gambar 3.5. Parameter Umum Dalam Plaxis Setelah pemodelan selesai di gambar, kemudian menentukan nilai parameter tanah dan jenis perkuatan yang akan diberikan (Gambar 3.3).

Gambar 3.6. Masukan Pemodelan Dalam Plaxis (input) 3.3.2. Diskritisasi Model Diskritisasi model merupakan tahapan yang sangat penting dalam melakukan analisis metode elemen hingga. Dalam analisis mekanika tanah, diskritisasi

commit to user


digilib.uns.ac.id

32

dilakukan dengan membentuk beberapa segitiga kecil yang saling terhubung satu sama lain sehingga menyerupai jaring (mesh). Semakin kecil ukuran segitiga tiap elemen atau semakin banyak elemen yang dibentuk, maka akan semakin besar tingkat ketelitian analisisnya. Dalam Plaxis, perhitungan analisis tidak dapat dilakukan sebelum melakukan diskritisasi model. Sehingga sebelum melanjutkan ke tahap perhitungan harus dilakukan diskritisasi terlebih dahulu. Plaxis menyediakan pilihan untuk membuat mesh sesuai dengan keinginan, tersedia 5 pilihan yang bisa kita gunakan, very coarse, coarse, medium, fine, very fine. Semakin banyak mesh yang ingin dibentuk, maka diperlukan fasilitas komputer yang lebih tinggi.

Gambar 3.7. Diskritisasi Model Dalam Plaxis 3.3.3. Penentuan Kondisi Awal (initial condition) Dalam penelitian ini kondisi awal muka air tanah dianggap tidak ada sedangkan nilai koefisian tekanan tanah (K0) ditentukan berdasarkan perhitungan dari plaxis.

commit to user


digilib.uns.ac.id

33

Gambar 3.8. Kondisi Awal Model (initial condition) 3.3.4. Perhitungan (calculation) Tahap perhitungan meliputi penentuan tipe perhitungan, tipe pembebanan, fase perhitungan dan titik tinjauan. Plaxis dapat melakukan perhitungan dengan janis perhitungan yang berbeda-beda. Dalam analisis tegangan-perpindahan maka digunakan tipe perhitungan plastic, sedangkan untuk analisis faktor keamanan (SF) digunakan tipe perhitungan Phi-c/reduction. Phi-c/reduction merupakan bentuk dari analisis keamanan dalam Plaxis. Jenis perhitungan Phi-c/reduction harus dipilih jika ingin menghitung faktor keamanan global suatu permodelan dalam Plaxis. Perhitungan Phi-c/reduction akan membandingkan besarnya nilai perkuatan yang diberikan pada tanah dengan pembebanan yang diberikan pada tanah. Perlu diketahui bahwa perhitungan menggunakan Phi-c/reduction tidak bisa dilakukan untuk menghitung kondisi awal. Jadi, perhitungan Phi-c/reduction harus diawali dengan tipe perhitungan yang lainnya misalnya Plastic. Namun, perhitungan Phi-c/reduction juga tidak dapat dilakukan jika pada perhitungan sebelumnya terjadi keruntuhan atau kegagalan. Sehingga jika nilai faktor keamanan (SF) dalam suatu analisis tidak akan bisa diketahui jika dalam analisis sebelumnya terjadi keruntuhan.

commit to user


digilib.uns.ac.id

34

Gambar 3.9. Tahap Perhitungan Pada Plaxis (calculation) 3.3.5. Keluaran Data (output) Pada tahapan ini, plaxis akan menampilkan hasil analisis perhitungan yang telah dilakukan. Data keluaran dapat disajikan dalam beberapa macam antara lain: gambar deformasi (Gambar 3.7), gambar bidang gelincir (slip-surface) (Gambar 3.8), gambar tegangan efektif (Gambar 3.9), tabel nilai tegangan yang terjadi, kurva diagram tegangan-perpindahan, kurva nilai faktor keamanan, dan lain-lain.

Gambar 3.10. Perilaku Deformasi Pada Tanah

commit to user


digilib.uns.ac.id

35

Gambar 3.11. Bidang Gelincir (slip-surface) Tanah

Gambar 3.12. Grafik Nilai Faktor Keamanan (SF)

commit to user


digilib.uns.ac.id

36

Tahap penelitian ini digambarkan dalam bentuk diagram alir seperti terlihat dalam Gambar 3.10. Mulai

Membuat model pada Plaxis 8.2 dengan menggunakan beberapa variasi data analisis

Memasukkan Parameter kekuatan tanah, nail, dan dinding pelat

Tidak Mesh Generation Ya

Menganalisis hubungan Tegangan-Perpindahan dan nilai faktor keamanan (SF)

Mengolah data hasil analisis dan menarik kesimpulan

Selesai

Gambar 3.13. Diagram Alir Tahapan Penelitian

commit to user


digilib.uns.ac.id

37

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1. Analisis 4.1.1.

Data Analisis

Data analisis yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1.

Data Material Tanah

Data material tanah yang digunakan adalah: Tabel 4.1. Data Material Tanah

36.91

b (kg/cm3) 1.782

sat (kg/cm3) 2.813

c (kg/cm2) 0.486

0.00

E50 (kg/cm2) 166.667

2.68

29.29

1.837

3.079

0.592

24.689

211.111

2.64

46.73

1.739

2.655

0

48.67

200

Tanah

Gs

w (%)

Tipe A

2.66

Tipe B Tipe C

Data material tanah yang digunakan diambil dari hasil uji triaksial yang telah dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, terdapat tiga jenis tipe tanah yang digunakan yaitu Tipe A, Tipe B, dan Tipe C (Tabel 4.1). Nilai modulus elastisitas tanah yang digunakan adalah nilai E50. Penggunaan nilai E50 sebagai nilai modulus elastisitas tanah didasarkan karena tanah pada dasarnya bersifat plastis sehingga nilai modulus elastisitas tanah tidak bisa benar-benar didapatkan. Nilai E50 diambil dari nilai pertengahan yang dibentuk oleh kurva tegangan-regangan pada tanah. Sedangkan untuk tanah tipe C, nilai modulus elastisitas dari nilai modulus elastisitas untuk jenis tanah pasir tidak padat. Gambar 4.1 menyajikan beberapa nilai modulus elastisitas (E) dari berbagai jenis tanah. Dalam Gambar 4.1 dapat dilihat bahwa nilai modulus elastisitas tanah yang ditampilkan sangat bervariasi dan mempunyai jarak perbedaan yang besar dalam satu macam jenis tanah.

commit to user


digilib.uns.ac.id

38

Tabel 4.2. Nilai Modulus Elastisitas (E) Tanah (Bowles dalam Hardiyatmo, 2007) E (kg/cm2)

Macam tanah Lempung Sangat lunak Lunak Sedang Keras Berpasir Pasir Berlanau Tidak padat Padat Pasir dan kerikil Padat Tidak padat Lanau Loose Cadas 2.

3-30 20-40 45-90 70-200 300-425 50-200 100-250 500-1000 800-2000 500-1400 20-200 150-600 1400-14000

Data Material Nails

Nails yang digunakan menggunakan baja dengan nilai Fy = 420 MPa. Nilai tersebut mengacu pada standar yang ditetapkan FHWA dalam penggunaan perkuatan soil nailing yang dipakai secara umum di Amerika. 3.

Data Material Pelat

Data pelat yang digunakan menggunakan material yang telah disediakan oleh Plaxis, untuk jenis Diapragm Wall dengan spesifikasi sebagai berikut: Tabel 4.3. Data Material Pelat Jenis Pelat Diapragm Wall

EA

EI

(kN/m)

(kNm2/m)

7,5 . 106

1 . 106

EA dan EI adalah kumpulan data material pelat yang harus dimasukkan dalam analisis Plaxis. EA merupakan nilai kekakuan per satuan lebar dalam arah keluar (sumbu z) dari bidang gambar. Sedangkan EI adalah kekakuan lentur material dalam arah keluar (sumbu z) dari bidang gambar.

commit to user


digilib.uns.ac.id

39

4.1.2.

Variasi Data Analisis

Variasi jenis tanah, sudut kemiringan lereng, sudut kemiringan nail, dan panjang nail yang digunakan dalam penelitian ini disajikan dalam Tabel. 4.3. Tabel 4.4. Data Input Parameter Tanah, Kemiringan Lereng, Kemiringan Nail, dan Panjang Nail Jenis Tanah

Sudut Kemiringan Sudut Kemiringan

Panjang Nail

Lereng ( )

Nail (i)

(m)

Tipe A

30

10

20

Tipa B

45

20

25

Tipa C

60

30

30

Kombinasi dari berbagai variasi data di atas akan diperoleh 81 kombinasi variasi data analisis ditampilkan dalam Tabel. 4.4 Tabel 4.5. Kombinasi Variasi Data Analisis No

Kemiringan Lereng

Kemiringan Nail

Panjang Nail

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30

10 10 10 10 10 10 10 10 10 20 20 20 20 20 20 20 20 20 30 30 30

20 20 20 25 25 25 30 30 30 20 20 20 25 25 25 30 30 30 20 20 20

commit to user

Jenis Tanah Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C

Kombinasi Variasi Data Analisis 30, 10, 20A 30, 10, 20B 30, 10, 20C 30, 10, 25A 30, 10, 25B 30, 10, 25C 30, 10, 30A 30, 10, 30B 30, 10, 30C 30, 20, 20A 30, 20, 20B 30, 20, 20C 30, 20, 25A 30, 20, 25B 30, 20, 25C 30, 20, 30A 30, 20, 30B 30, 20, 30C 30, 30, 20A 30, 30, 20B 30, 30, 20C


digilib.uns.ac.id

40

Tabel 4.5. (Lanjutan) No

Kemiringan Lereng

Kemiringan Nail

Panjang Nail

22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63

30 30 30 30 30 30 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 60 60 60 60 60 60 60 60 60

30 30 30 30 30 30 10 10 10 10 10 10 10 10 10 20 20 20 20 20 20 20 20 20 30 30 30 30 30 30 30 30 30 10 10 10 10 10 10 10 10 10

25 25 25 30 30 30 20 20 20 25 25 25 30 30 30 20 20 20 25 25 25 30 30 30 20 20 20 25 25 25 30 30 30 20 20 20 25 25 25 30 30 30

commit to user

Jenis Tanah Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C

Kombinasi Variasi Data Analisis 30, 30, 25A 30, 30, 25B 30, 30, 25C 30, 30, 30A 30, 30, 30B 30, 30, 30C 45, 10, 20A 45, 10, 20B 45, 10, 20C 45, 10, 25A 45, 10, 25B 45, 10, 25C 45, 10, 30A 45, 10, 30B 45, 10, 30C 45, 20, 20A 45, 20, 20B 45, 20, 20C 45, 20, 25A 45, 20, 25B 45, 20, 25C 45, 20, 30A 45, 20, 30B 45, 20, 30C 45, 30, 20A 45, 30, 20B 45, 30, 20C 45, 30, 25A 45, 30, 25B 45, 30, 25C 45, 30, 30A 45, 30, 30B 45, 30, 30C 60, 10, 20A 60, 10, 20B 60, 10, 20C 60, 10, 25A 60, 10, 25B 60, 10, 25C 60, 10, 30A 60, 10, 30B 60, 10, 30C


digilib.uns.ac.id

41

Tabel 4.5. (Lanjutan) No

Kemiringan Lereng

Kemiringan Nail

Panjang Nail

64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81

60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60

20 20 20 20 20 20 20 20 20 30 30 30 30 30 30 30 30 30

20 20 20 25 25 25 30 30 30 20 20 20 25 25 25 30 30 30

4.1.3.

Hasil Analisis

Jenis Tanah Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C Tipe A Tipe B Tipe C

Kombinasi Variasi Data Analisis 60, 20, 20A 60, 20, 20B 60, 20, 20C 60, 20, 25A 60, 20, 25B 60, 20, 25C 60, 20, 30A 60, 20, 30B 60, 20, 30C 60, 30, 20A 60, 30, 20B 60, 30, 20C 60, 30, 25A 60, 30, 25B 60, 30, 25C 60, 30, 30A 60, 30, 30B 60, 30, 30C

Setelah semua data terkumpul dan model selesai dibuat, maka tahap selanjutnya adalah melakukan analisis. Analisis dilakukan dengan cara penggantian tipe tanah dalam tiap model perkuatan lereng yang dibuat. Pengaturan parameter perhitungan dilakukan dengan pengaturan standar program. Setelah dilakukan analisis dengan program Plaxis 8.2, maka diperoleh hasil analisis yang ditampilkan dalam Tabel 4.5.

commit to user


digilib.uns.ac.id

commit to user


digilib.uns.ac.id

commit to user


digilib.uns.ac.id

commit to user


digilib.uns.ac.id

45

Secara grafis, hasil analisis yang terjadi digambarkan dalam gambar 4.1 – gambar 4.3: 3 2.5 2 Kemiringan Nail 10 Kemiringan Nail 20 Kemiringan Nail 30

1.5 1 10

20

30

40

Panjang Nail (m)

Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Nilai SF dengan Panjang Nail Pada Kemiringan Lereng 300 Untuk Tanah Tipe B 2.5

2

1.5

Kemiringan Nail 10 Kemiringan Nail 20 Kemiringan Nail 30

1 10

15

20

25

30

35

Panjang Nail (m)

Gambar 4.2. Grafik Hubungan Antara Nilai SF dengan Panjang Nail Pada Kemiringan Lereng 450 Untuk Tanah Tipe B 2.5 2 1.5


1 10

15

20

25

30

35

Panjang Nail (m)

Gambar 4.3. Grafik Hubungan Antara Nilai SF dengan Panjang Nail Pada Kemiringan Lereng 600 Untuk Tanah Tipe B

commit to user


digilib.uns.ac.id

46

4.5 4 3.5 Kemiringan Nail 10 Kemiringan Nail 20 Kemiringan Nail 30

3 2.5 10

15

20

25

30

35

Panjang Nail (m)

Gambar 4.4. Grafik Hubungan Antara Nilai SF dengan Panjang Nail Pada Kemiringan Lereng 300 Untuk Tanah Tipe C 4

3.5

3


2.5 10

15

20

25

30

35

Panjang Nail (m)

Gambar 4.5. Grafik Hubungan Antara Nilai SF dengan Panjang Nail Pada Kemiringan Lereng 450 Untuk Tanah Tipe C 3.5

3

2.5


2 10

15

20

25

30

35

Panjang Nail (m)

Gambar 4.6. Grafik Hubungan Antara Nilai SF dengan Panjang Nail Pada Kemiringan Lereng 600 Untuk Tanah Tipe C

commit to user


digilib.uns.ac.id

47

4.2. Pembahasan Hasil analisis yang telah dilakukan menggunakan program Plaxis 8.2, menunjukkan bahwa semua kombinasi variasi data analisis untuk tanah tipe A mengalami keruntuhan. Hal ini disebabkan karena tanah jenis tipe A memiliki parameter kekuatan tanah yang sangat kecil dibanding jenis tanah yang lain. Berdasarkan model keruntuhan Mohr-Coulomb dan dengan mengasumsikan nilai tegangan normal ( ) sebesar 100 kN/m2, maka nilai tegangan geser untuk masingmasing jenis tanah adalah sebagai berikut: Tabel 4.7. Nilai Tegangan Geser Masing-masing Jenis Tanah c (kg/cm2)

Jenis Tanah

(0 )

(kN/m2)

Tipe A

0.486

0

48.6

Tipe B

0.592

24.689

105.1716

Tipe C

0

48.67

113.7075

Tabel 4.6 di atas menunjukkan bahwa nilai tegangan geser tanah tipe C memiliki nilai yang paling besar. Kondisi ini menjadikan perhitungan analisis untuk tanah tipe C menghasilkan nilai faktor keamanan (SF) yang paling besar pada tiap variasi data analisis. 4.2.1.

Analisis Tegangan Perpindahan

Analisis tegangan perpindahan merupakan tahapan analisis yang dilakukan untuk mengetahui kestabilan suatu pemodelan analisis dalam Plaxis 8.2. Apakah pemodelan tersebut stabil atau mengalami keruntuhan. Karena sifat dari analisis ini yang hanya mengetahui kestabilan suatu pemodelan dalam Plaxis 8.2, maka perlu dilakukan analisis lain untuk mengetahui besarnya kekuatan atau nilai faktor keamanan (SF) dalam suatau pemodelan, dalam hal ini analisis faktor keamanan (SF). Dalam analisis Plaxis 8.2, jika terjadi keruntuhan pada analisis tegangan perpindahan, maka tidak bisa dilanjutkan ke analisis faktor keamanan (SF). Sehingga nilai faktor keamanan (SF) tidak dapat diketahui.

commit to user


digilib.uns.ac.id

48

Gambar 4.7. Keruntuhan Lereng Hasil Analisis Tegangan Perpindahan 4.2.2.

Analisis Faktor Keamanan (SF)

Dalam analisis faktor keamanan (SF), pada beberapa kombinasi variasi data analisis terdapat keterangan “kondisi akurat tidak tercapai”. Hal ini berarti bahwa Plaxis belum selesai melakukan analisis karena terbatasnya jumlah iterasi. Oleh Plaxis, kondisi ini dianggap sebagai kegagalan analisis dan bisa diperbaiki dengan menambahkan jumlah iterasi. Walaupun begitu, hal ini tidak berarti lereng mengalami keruntuhan, sehingga nilai faktor keamanan (SF) masih dapat diketahui.

Gambar 4.8. Kegagalan Analisis Faktor Keamanan (SF) Dalam hasil analisis yang ditunjukkan pada Gambar 4.1 – Gambar 4.6 menunjukkan bahwa tanah tipe B merupakan tipe tanah stabil karena nilai faktor keamanan yang terbentuk menunjukkan sebuah pola yang bisa dijelaskan sebagai berikut:

commit to user


digilib.uns.ac.id

49

1.

Nilai faktor keamanan (SF) mengalami peningkatan seiring dengan penambahan panjang nail.

Hal ini terjadi karena jika panjang nail semakin besar, maka panjang permukaan gesekan antara tanah dan nail juga akan semakin besar. Kondisi ini menyebabkan gaya penahan tanah yang ditimbulkan dari perkuatan soil nailing menjadi semakin besar sehingga nilai faktor keamanannya (SF) juga akan bertambah. Sesuai dengan persamaan (2.6b), nilai gaya ekuivalen nail berbanding lurus dengan panjang nail. 2.

Nilai faktor keamanan (SF) mengalami peningkatan seiring dengan penambahan sudut kemiringan nail.

Dalam persamaan (2.5), komponen tegangan normal dari gaya ekuivalen nail diperoleh dari besarnya nilai gaya ekuivalen nail dikalikan dengan cosinus sudut kemiringan lereng dikurangi cosinus sudut kemiringan nail (Lazarte, 2003). =

(4.1)

Berdasarkan persamaan (4.1) diatas, nilai tegangan normal ( ) akan semakin besar jika sudut kemiringan nail (i) semakin besar. Peningkatan nilai tegangan normal ini akan menyebabkan gaya penahan tanah semakin besar pula, sehingga nilai faktor keamanan (SF) juga akan semakin besar 3.

Nilai faktor keamanan (SF) mengalami penurunan seiring dengan penambahan sudut kemiringan lereng.

Berdasarkan persamaan (2.3), besarnya tegangan normal yang bekerja pada lereng miring dinyatakan dengan (Hardiyatmo, 2007): =

(4.2)

Nilai tegangan normal ( ) dari persamaan (4.2) di atas akan semakin berkurang jika sudut kemiringan lereng ( ) semakin besar. Penurunan nilai tegangan normal ini akan menyebabkan gaya penahan tanah berkurang pula, sehingga nilai faktor keamanan (SF) juga akan semakin kecil.

commit to user


digilib.uns.ac.id

50

Sedangkan untuk tanah tipe C cenderung mengalami ketidakstabilan pada nilai faktor keamanannya (SF). Hal ini disebabkan karena tanah tipe C merupakan jenis tanah pasir dengan nilai kohesi (c) = 0, yang menunjukkan bahwa tanah tersebut bersifat sangat lepas. Kondisi ini menyebabkan untuk tanah tipe C mudah mengalami pergerakan karena tidak adanya ikatan antar butiran tanah, yang menyebabkan kondisi tanah menjadi labil sehingga nilai faktor keamanannya juga tidak stabil. Walaupun demikian, tanah tipe C mempunyai nilai faktor keamanan yang paling besar untuk setiap kombinasi variasi analisis dibanding dengan jenis tanah yang lain.

commit to user


digilib.uns.ac.id

51

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan Berdasarkan hasil analisis data dan pembahasan yang telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1.

Semua variasi analisis untuk tanah tipe A mengalami keruntuhan.

2.

Tanah tipe B merupakan tipe tanah yang paling stabil dibanding tipe tanah yang lain dalam tiap kombinasi variasi analisisnya.

3.

Tanah tipe B merupakan tipe tanah yang paling stabil dibanding tipe tanah yang lain dalam tiap kombinasi variasi analisisnya.

4.

Nilai faktor keamanan (SF) paling besar adalah 4,433. Terjadi pada kemiringan lereng 300, kemiringan nail 300, panjang nail 30m, dan tanah tipe C.

5.2. Saran Saran yang bisa dilakukan untuk pengembangan kedepannya adalah sebagai berikut, Kepada Peneliti: 1.

Perlu dilakukannya analisis dengan memperhatikan keberadaan muka air tanah (MAT).

2.

Perlu dilakukannya analisis pada jumlah lapis tanah lebih dari satu.

3.

Perlu dilakukannya analisis dengan Plaxis versi 3D untuk mendapatkan hasil analisis yang lebih akurat.

Kepada Praktisi: 1.

Perlu dilakukannya analisis menggunakan metode kesetimbangan batas (limit equilibrium method) sebagai pembanding.

2.

Perlu dilakukan analisis dengan pengaturan lanjut terutama pada jumlah itersai analisis. Sehingga dapat diperoleh hasil analisis secara sempurna.

commit to user

AZA NUR FAUZI NIM I

Recommend Documents