BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Analisis data tanah Data tanah yang digunakan peneliti dalam peneltian ini adalah
menggunakan data sekunder yang didapat dari hasil penelitian sebelumnya. Data properties tanah pada lereng di Desa Tambakmerang, Girimarto, Wonogiri dapat dilihat pada Tabel 4.1 berikut : Tabel 4.1. Data properties tanah (Prabawa, 2015) Lereng
Lereng
Lereng
Atas
Tengah
Bawah
kN/m3
14,42
13,94
14,91
c
kN/m2
40,21
30,20
26,67
ϕ
°
26,27
14,73
27,80
Klasifikasi Tanah
-
MH
ML
ML
Parameter Tanah
Satuan
γ
Data kondisi eksisting lereng yang akan digunakan yaitu dengan ketinggian 14 m dan sudut kemiringan lereng 60° seperti pada Gambar 4.1. berikut.
Gambar 4.1 Kondisi eksisting lereng 45
46
4.2
Analisis stabilitas lereng
Perhitungan stabilitas lereng pada lereng di Desa Tambakmerang, Girimarto, Wonogiri akan ditinjau berdasarkan 3 kondisi. Analisis tersebut antara lain : 1.
Kondisi tanpa perkuatan bronjong yaitu kondisi pada lereng Tambakmerang, Girimarto, Wonogiri tanpa diberi perkuatan bronjong.
2.
Kondisi setelah diberi perkuatan bronjong dengan berbagai variasi yaitu kondisi pada lereng Tambakmerang, Girimarto, Wonogiri setelah diberi perkuatan bronjong dengan memperhitungkan adanya pemasangan bronjong dan menghitung stabilitas bronjong. Konfigurasi pemasangan bronjong dianalisis berdasarkan bronjong variasi I-IV.
4.2.1 Analisis stabilitas lereng tanpa perkuatan
4.2.1.1 Menggunakan metode Bishop yang disederhanakan
Penelitian ini dilakukan perhitungan stabilitas lereng secara manual dengan menggunakan metode Bishop yang disederhanakan untuk mengklarifikasi hasil dari analisis stabilitas lereng menggunakan bantuan software Geoslope. Bidang longsor dari masing masing irisan tersebut digunakan sebagai perhitungan safety factor (SF).
Hasil analisis kelongsoran dengan bantuan software Geoslope, maka didapatkan titik rotasi kelongsoran. Perhitungan manual dengan metode Bishop yang disederhanakan dilakukan dengan menggunakan bidang longsor tersebut untuk masing – masing sudutnya, seperti terlihat pada Gambar 4.2.
47
Gambar 4.2 Bidang longsor permodelan lereng sudut 60o
Penerapan aplikasi metode Bishop yang disederhanakan dibuat contoh perhitungan pada irisan no.8 dengan lebar irisan (b) = 0,62 m, kohesi (c) = 13,94 kN/m2, luas irisan lapisan atas (Aa) = 2,17 m2, luas irisan lapisan tengah (At) = 3,14 m2sudut irisan (θ) = 32°, berat volume lapisan atas (γa) = 14,42 kN/m3, dan berat volume lapisan bawah (γb) = 13,94 kN/m3. Berat irisan lapisan atas dan tengah dihitung dengan mengalikan γ dan A, kemudian dijumlahkan sehingga didapat nilai total berat irisan (Wt) = 75,10 kN. Nilai safety factor (SF) dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.12) pada sisi kiri dan kanan permukaan irisan lereng. Nilai F sisi kiri dan kanan permukaan pada Persamaan (2.12) didapat dengan cara trial and error hingga kedua nilai tersebut mendekati hasil SF pada kedua sisi. Nilai SF pada irisan no. 8 dengan menggunakan Persamaan (2.12) didapatkan hasil SF(1,162) = 1,16 pada sisi kiri dan SF(1,164) = 1,16 pada sisi kanan.
48
4.2.1.2 Menggunakan software Geoslope Pemodelan dilakukan berdasarkan kondisi eksisting yaitu dengan ketinggian 14 m dari permukaan tanah tanah dasar dengan kemiringan lereng 60°. Lereng terdiri dari 3 lapisan tanah, yaitu lapisan atas dengan kedalaman 3,5 m, lapisan tengah dengan kedalaman 7 m, dan lapisan bawah dengan kedalaman 3,5. Pemodelan kondisi eksisting dapat dilihat pada Gambar 4.3. berikut.
Gambar 4.3 Pemodelan kondisi eksisting lereng Hasil menggunakan software Geoslope maka diketahui besarnya kelongsoran yang terjadi dengan nilai SF sebesar 1,177. Hasil tersebut dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Dasar potensial keruntuhan lereng dengan software Geoslope
49
Sehingga dari perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa nilai safety factor menggunakan software Geoslope diperoleh sebesar 1,177 dan cara mnual dengan metode Bishop yang disederhanakan diperoleh sebesar 1,16.
4.2.2 Analisis stabilitas bronjong
4.2.2.1 Perhitungan berat eksternal bronjong
Perencanaan suatu konstruksi dengan perkuatan bronjong dilakukan perhitungan berat bronjong sendiri dengan pembagian antar dimensi agar memudahkan
dalam
perhitungan.
Untuk
batu
pecah
pengisi
bronjong
menggunakan berat volume sebesar 14,5 kN/m3 dan untuk tanah urugan menggunakan tanah atas dengan berat volume sebesar 14,42 kN/m3. Contoh pembagian dimensi pada variasi I dapat dilihat pada Gambar 4.5.
Gambar 4.5 Perencanaan pembagian dimensi bronjong
50
Berat eksternal bronjong pada variasi I dihitung dengan membagi dimensi bronjong menjadi 18 bagian. Luas bagian (A) dan lengan momen vertikal (X) didapatkan dari tiap bagian. Perhitungan berat bagian (W) didapatkan dengan mengalikan nilai A dan berat volume (γ) bronjong, kemudian dilakukan perhitungan momen (M) dengan mengalikan nilai W dan X. Contoh perhitungan pada bagian 1 (W1) didapatkan nilai M = 30,83 kN dengan nilai W = 4,18 kN/m dan X = 7,37 m. Seluruh bagian dihitung, kemudian dijumlahkan sehingga didapatkan nilai Wtotal = 676,08 kN/m dan Mtotal = 2923,49 kN. Perhitungan tekanan tanah aktif (Pa) dihitung menggunakan Persamaan (2.15) didapatkan nilai Pa = 132,89 kN/m dan koefisien tekanan tanah aktif (Ka) dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.16) didapatkan nilai Ka = 0,36. Perhitungan tekanan tanah pasif (Pp) dihitung menggunakan Persamaan (2.17) didapatkan nilai Pp = 5,12 kN/m dan koefisien tekanan tanah pasif (Kp) dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.16) didapatkan nilai Kp = 2,75. Perhitungan momen horizontal akibat tekanan tanah dihitung dengan mengalikan nilai tekanan tanah (P) dan lengan momen horizontal (Y). Nilai momen akibat tekanan tanah (M) didapatkan dengan mengalikan P dan Y, sehingga diperoleh nilai Ma = 310,09 kN dan Mp = 0,85 kN.
4.2.2.2 Stabilitas terhadap penggeseran
Stabilitas geser berkaitan dengan gaya transversal yang dapat menggeser struktur bronjong. Akan tetapi gaya tersebut akan ditahan oleh gaya gesek yang terjadi antara bidang dasar bronjong dengan tanah yang ada di bawahnya. Stabilitas geser tersebut dipengaruhi oleh jenis tanah dasar, nilai kohesi dan sudut geser tanah. Dari data properties tanah dasar didapatkan (c) = 26,67 kN/m², berat volume (γ) = 14,91 kN/m³, sudut geser (ϕ) = 27,80°. Perhitungan nilai tahanan dinding (Rh) menggunakan Persamaan (2.22), diperoleh nilai 433,34 kN. Perhitungan stabilitas terhadap penggeseran (Fgs) menggunakan Persamanan (2.19), diketahui nilai Fgs = 3,26 ≥ 1,5. Sehingga, bronjong AMAN terhadap geser.
51
4.2.2.3 Stabilitas terhadap penggulingan
Tekanan tanah lateral akibat tanah di belakang bronjong akan mengakibatkan guling dengan pusat rotasi pada ujung kaki depan bronjong. Perhitungan
stabilitas
terhadap
penggulingan
(Fgl)
menggunakan
Persamanan (2.23), diketahui nilai Fgl = 9,43 ≥ 1,5. Sehingga, bronjong AMAN terhadap guling.
4.2.2.4 Stabilitas terhadap keruntuhan kapasitas dukung tanah
Perhitungan stabilitas terhadap keruntuhan kapasitas dukung tanah, menggunakan persamaan Hansen dengan menganggap pondasi terletak di permukaan. Perhitungan stabilitas terhadap keruntuhan kapasitas dukung tanah harus diketahui nilai eksentrisitas (e), lebar efektif (B’) dan nilai-nilai faktor daya dukung. Didapatkan nilai e = 0,009 m dan B’ = 7,73 m. Nilai faktor daya dukung didapatkan dengan melakukan interpolasi berdasarkan nilai ϕ = 26,27° menggunakan Tabel 2.4, didapat nilai : Faktor Kapasitas Dukung Nq = 18,19 Nc = 31,88 Nγ = 15,3 Faktor Kedalaman dq
= 1,05
dc
= 1,03
dγ
=1
52
Faktor Kemiringan Beban iq
= 0,999
ic
= 0,998
iγ
= 0,998
Perhitungan kapasitas dukung ultimit dilakukan dengan menggunakan Persamaan (2.24), diperoleh nilai qu = 1895,30 kN/m2 Nilai e ≤ B/6, maka untuk perhitungan tekanan akibat beban struktur menggunakan Persamaan (2.27), diperoleh nilai q = 88,09 kN/m2 Faktor aman terhadap keruntuhan kapasitas dukung tanah (F) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.25), diperoleh nilai F = 21,52 ≥ 3. Sehingga, bronjong AMAN terhadap keruntuhan kapasitas dukung tanah. Tabel hasil analisis stabilitas bronjong pada IV variasi dapat dilihat pada Tabel 4.2. Tabel 4.2 Rekapitulasi hasil analisis stabilitas bronjong F No.
Tinggi Bronjong
Sudut Kemiringan Lereng
Guling Geser
Keruntuhan Kapasitas Dukung Tanah
Keterangan *
Kesimpulan
1
½H
60°
9,4
3,3
21,5
Fguling > 1.5
Aman
2
¼H
60°
15,5
5,1
28,8
Fgeser > 1.5
Aman
3
¼H
60°
10,3
4,1
26,6
4
⅓H
60°
13,4
5,3
31,5
*) Das (2002)
Fdaya dukung tanah > 3
Aman Aman
53
4.2.3 Analisis stabilitas lereng dengan perkuatan bronjong Stabilitas lereng menggunakan perkuatan bronjong ini akan dianalisis dengan memperhitungkan adanya beban mati saja. Contoh perhitungan diambil pada kondisi bronjong variasi I. Penelitian ini diketahui ada 3 (tiga) lapisan tanah yaitu tanah atas, tanah tengah, tanah bawah serta terdapat tanah urug dan bronjong, sehingga terdapat 5 (lima) nilai berat isi (γ), kohesi (c), dan sudut geser tanah (ϕ), seperti terlihat pada Tabel 4.3. Tabel 4.3. Rekapitulasi data properties tanah dan bronjong (Prabawa, 2015) Parameter Lereng Satuan Tanah Atas 3 γ kN/m 14,42 2 c kN/m 40,21 ϕ ° 26,27 *) : Maccaferri (2013)
Lereng Tengah 13,94 30,20 14,73
Lereng Bawah 14,91 26,68 27,80
Tanah Urug 14,42 40,21 26,27
Bronjong * 23 17 40
Perhitungan manual dengan menggunakan bidang longsor untuk masing – masing sudutnya seperti terlihat pada Gambar 4.6.
Gambar 4.6 Bidang longsor lereng setelah pemasangan bronjong
54
Penerapan aplikasi metode Bishop yang disederhanakan dibuat contoh perhitungan pada irisan no.8 dengan lebar irisan (b) = 0,72 m, kohesi (c) = 30,20 kN/m2, luas irisan lapisan atas (Aa) = 2,52 m2, luas irisan lapisan tengah (At) = 2,14 m2sudut irisan (θ) = 38°, berat volume lapisan atas (γa) = 14,42 kN/m3, dan berat volume lapisan bawah (γb) = 13,94 kN/m3. Berat irisan lapisan atas dan tengah dihitung dengan mengalikan γ dan A, kemudian dijumlahkan sehingga didapat nilai total berat irisan (Wt) = 66,17 kN. Nilai safety factor (SF) dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.12) pada sisi kiri dan kanan permukaan irisan lereng. Nilai F sisi kiri dan kanan permukaan pada Persamaan (2.12) didapat dengan cara trial and error hingga kedua nilai tersebut mendekati hasil SF pada kedua sisi. Nilai SF pada irisan no. 8 dengan menggunakan Persamaan (2.12) didapatkan hasil SF(1,373) = 1,37 pada sisi kiri dan SF(1,371) = 1,37 pada sisi kanan. Hasil analisis nilai safety factor dengan menggunakan software Geoslope dan Bishop yang disederhanakan pada lereng kondisi eksisting dan lereng dengan perkuatan bronjong akibat berat sendiri dapat dilihat pada Tabel 4.4. berikut. Tabel 4.4. Rekapitulasi nilai safety factor
Metode
Eksisting
Nilai Safety Factor Dengan Perkuatan Bronjong 1
2
3
4
Geoslope
1,177
1,392
1,47
1,394
1,383
Bishop Yang Disederhanakan
1,16
1,37
1,43
1,38
1,35
55
4.3
Pembahasan
Hasil akhir dari analisis stabilitas lereng tersebut adalah dengan menampilkan hubugan antara nilai safety factor dengan pemasangan bronjong pada lereng.
4.3.1 Hubungan ketinggian bronjong dengan safety factor (SF) Variasi pada ketinggian bronjong ½ , ⅓, ¼ dari ketinggian lereng (H) menunjukan perbedaan safety factor yang cukup signifikan seiring dengan penambahan tinggi bronjong. Gambar 4.7 berikut adalah grafik hubungan ketinggian bronjong dengan safety factor dan dapat dilihat nilai safety factor lereng yang terbesar yaitu pada bronjong dengan ketinggian ⅓ H. 1.5
Safety Factor
1.45
1.4 Bishop Yang Disederhanakan 1.35
Geoslope
1.3
1.25 ¼
⅓
½
Tinggi Bronjong (H)
Gambar 4.7 Grafik hubungan ketinggian bronjong dengan safety factor (SF)
56
4.3.2 Hubungan lebar bronjong dengan safety factor (SF)
Variasi lebar bronjong 3 dan 4 meter menunjukan perbedaan safety factor yang cukup signifikan seiring dengan penambahan lebar bronjong. Gambar 4.8 berikut adalah grafik hubungan lebar bronjong dengan safety factor dan dapat dilihat nilai safety factor lereng yang terbesar yaitu pada bronjong dengan lebar 3 m.
1.5
Safety Factor
1.45
1.4 Bishop Yang Disederhanakan 1.35
Geoslope
1.3
1.25 3
4 Lebar Bronjong (m)
Gambar 4.8 Grafik hubungan lebar bronjong dengan safety factor (SF)
4.3.3 Hubungan jumlah bronjong dengan safety factor (SF) Pada variasi jumlah bronjong menunjukan perbedaan safety factor yang cukup signifikan seiring dengan penambahan jumlah bronjong. Gambar 4.9 berikut adalah grafik hubungan jumlah bronjong dengan safety factor dan dapat
57
dilihat nilai safety factor lereng yang terbesar yaitu pada bronjong dengan jumlah 16 bronjong.
1.5
Safety Factor
1.45
1.4 Bishop Yang Disederhanakan 1.35
Geoslope
1.3
1.25 8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Jumlah Bronjong
Gambar 4.9 Grafik hubungan jumlah bronjong dengan safety factor (SF)
4.3.4 Hasil metode Bishop yang disederhanakan dan software Geoslope Hasil
perhitungan
manual
menggunakan
metode
Bishop
yang
disederhanakan diperoleh nilai yang lebih kecil dari hasil analisis menggunakan software Geoslope. Perbedaan tersebut dapat terjadi karena perbedaan nilai F pada sisi kiri dan kanan permukaan yang dilakukan dengan cara trial and error. Hasil analisis software Geoslope digunakan untuk mengklarifikasi hasil perhitungan manual sehingga perhitungan manual dengan menggunakan metode Bishop yang disederhanakan dapat digunakan dalam perhitungan analisis stabilitas lereng.
