PERHITUNGAN STABILITAS LERENG DENGAN PERKUATAN GEOGRID MENGGUNAKAN PROGRAM PLAXIS 2D JUDUL
TUGAS AKHIR JUDU
Oleh : I Komang Giya Pramardika 1204105034
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2016
HALAMAN PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini, saya: Nama : I Komang Giya Pramardika NIM : 1204105034 Judul TA : Perhitungan Stabilitas Lereng Dengan Perkuatan Geogrid Menggunakan Program Plaxis 2D Dengan ini saya nyatakan bahwa dalam Laporan Tugas Akhir/Skripsi saya ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya, juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini akan disebutkan dalam daftar pustaka. Denpasar, 09 Mei 2016 I Komang Giya Pramardika NIM. 1204105034
i
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR Tugas akhir ini telah diujikan dan dinyatakan lulus, sudah direvisi serta telah mendapat persetujuan pembimbing sebagai salah satu persyaratan untuk
menyelesaikan Program S-1 pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Udayana. Judul Tugas Akhir
:
Perhitungan Stabilitas Lereng Dengan Perkuatan
Nama
:
I Komang Giya Pramardika
:
Teknik Sipil
NIM
:
Diuji Tanggal
:
Jurusan
Geogrid Menggunakan Program Plaxis 2D
1204105034
20 Mei 2016 Bukit Jimbaran, 17 Juni 2016 Menyetujui:
Pembimbing I
Pembimbing II
I Nyoman Aribudiman, ST, MT. NIP. 19720302 199702 1 001
Ir. Tjok. Gde Suwarsa Putra, MT NIP. 19550722 198403 1 001
Mengetahui: Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana I KETUT SUDARSANA, ST, Ph.D. NIP. 196910161996011001
ii
ABSTRAK Lereng yang memiliki sudut kemiringan cukup besar dan menerima beban mempunyai potensi longsor lebih besar. Oleh karena itu, perkuatan diperlukan untuk meningkatkan stabilitas lereng tersebut. Beberapa jenis perkuatan yang biasa digunakan antara lain adalah dinding penahan, turap, terasering, dan perkuatan geosintetik. Pada penelitian ini perhitungan dilakukan untuk mengetahui bagaimana stabilitas lereng pada kondisi alami dan stabilitas lereng dengan perkuatan geogrid yang dipasang pada dinding penahan. Data tanah yan geser ( kN/m3, c =13,21 kN/m2, kN/m2, m3, c=17,88 kN/m2, =14 kN/m3, c =10 kN/m2, Tenax dengan nilai kuat tarik sebesar 160 kN/m. Analisis stablitas lereng dilakukan dengan menggunakan program Plaxis 2D. Pertama-tama analisis dilakukan terhadap model kondisi tanah alami. Selanjutnya pada stage construction, dilakukan analisis terhadap lereng yang sudah diperkuat. Dari hasil analisis program Plaxis 2D pada kondisi alami didapatkan nilai angka keamanan sebesar 0,998 dan ini berarti lereng tersebut tidak aman. Sedangkan untuk kondisi lereng setelah diperkuat didapatkan nilai angka keamanan sebesar 1,496. Dari hasil analisis pada lereng dengan perkuatan, angka keamanan yang didapatkan lebih besar dari 1, sehingga lereng tersebut aman. Kata kunci: lereng, longsor, perkuatan, geogrid, Plaxis 2D, stabilitas.
iii
UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang Perhitungan Stabilitas Lereng Dengan Perkuatan Geogrid Menggunakan Program Plaxis 2D Dalam proses penulisan tugas akhir ini, penulis banyak mendapat bimbingan, arahan, dan informasi dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak I Nyoman Aribudiman, ST, MT. selaku dosen pembimbing I tugas akhir. 2. Bapak Ir. Tjok Gde Suwarsa Putra, MT. selaku dosen pembimbing II tugas akhir. 3. Teman-teman dan keluarga yang telah memberikan motivasi dalam penyusunan tugas ini. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih memiliki banyak kekurangan, maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca sebagai bahan penyempurnaan dalam penyusunan tugas akhir ini. Akhir kata, semoga tugas ini dapat memberikan inspirasi dan informasi bagi para pembaca khususnya di dalam melaksanakan proses perkuliahan di Jurusan Teknik Sipil. Bukit Jimbaran, 09 Mei 2016
Penulis
iv
DAFTAR ISI HALAMAN PERNYATAAN ................................................................................. i LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR .................................... ii ABSTRAK ...................................................................................................... iii UCAPAN TERIMA KASIH .................................................................................. iv DAFTAR ISI ....................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii DAFTAR TABEL ................................................................................................... x DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN .............................................................. xi BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang .............................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................2 1.3 Tujuan ..........................................................................................................2 1.4 Manfaat ........................................................................................................2 1.5 Lingkup/Batasan Masalah ............................................................................3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA............................................................................. 4 2.1 Pengertian Tanah ..........................................................................................4 2.2 Klasifikasi Tanah .........................................................................................4 2.2.1 Klasifikasi Berdasarkan Tekstur ..............................................................4 2.2.2 Klasifikasi Berdasarkan Pemakaian ........................................................5 2.3 Sifat Fisik Tanah ..........................................................................................9 2.3.1 Ukuran Butiran ........................................................................................9 2.3.2 Kadar Air ...............................................................................................10 2.3.3 Berat Jenis Tanah...................................................................................10 2.3.4 Angka Pori .............................................................................................11 2.3.5 Porositas.................................................................................................11 2.3.6 Derajat Kejenuhan .................................................................................11 2.3.7 Batas-Batas Atterberg ............................................................................12 2.3.8 Permukaan Spesifik ...............................................................................14 2.3.9 Aktivitas Tanah......................................................................................14 2.4 Sifat Mekanik Tanah ..................................................................................14 2.4.1 Pemadatan Tanah ...................................................................................14 2.4.2 Percobaan Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test) ............16 2.4.3 Percobaan CBR (California Bearing Ratio) ..........................................17 2.4.4 Konsolidasi ............................................................................................17 2.5 Parameter Tanah.........................................................................................18 2.5.1 Modulus Young .....................................................................................18 2.5.2 Poisson Ratio .........................................................................................19 2.5.3 Sudut Geser Dalam ................................................................................20 2.5.4 Kohesi ....................................................................................................20 2.6 Kekuatan Geser Tanah ...............................................................................20 2.7 Daya Dukung Tanah ..................................................................................21 2.8 Pengertian Lereng ......................................................................................22 2.9 Stabilitas Lereng.........................................................................................22 2.9.1 Analisis Stabilitas Lereng ......................................................................24 2.9.2 Analisis Kelongsoran Translasi Bidang ................................................25 2.9.3 Metode Irisan (Method of Slide) ............................................................25 v
2.9.4 Metode Bishop Disederhanakan (Simplified Bishop Method)...............27 2.9.5 Metode Elemen Hingga .........................................................................29 2.10 Jenis Stabilisasi Lereng ..............................................................................29 2.10.1 Terasering.........................................................................................29 2.10.2 Turap ................................................................................................32 2.10.3 Soil Nailing ......................................................................................32 2.10.4 Dinding Penahan Tanah ...................................................................33 2.10.5 Perkuatan Geosintetik ......................................................................33 2.11 Plaxis ..........................................................................................................34 2.12 Geogrid.......................................................................................................35 2.12.1 Pengertian Geogrid...........................................................................35 2.12.2 Jenis-Jenis Geogrid ..........................................................................35 2.12.3 Kelebihan Pemakaian Geogrid .........................................................36 2.13 Tanah Timbunan ........................................................................................37 2.14 Perkuatan Lereng dengan Geosintetik .......................................................37 2.14.1 Kuat Tarik Ijin Rencana (Ta) ...........................................................37 2.14.2 Tegangan Lateral Tanah ( ) .........................................................39 2.14.3 Spasi Vertikal Perkuatan (Sv) ..........................................................40 2.14.4 Panjang Perkuatan (L) ......................................................................40 2.14.5 Kontrol Stabilitas Eksternal .............................................................41 BAB III METODE PENELITIAN........................................................................ 44 3.1 Umum.........................................................................................................44 3.2 Identifikasi Masalah ...................................................................................44 3.3 Studi Literatur ............................................................................................44 3.4 Data Penelitian ...........................................................................................45 3.4.1 Data Tanah .............................................................................................45 3.4.2 Data Geogrid..........................................................................................45 3.5 Model Penampang Melintang ....................................................................45 3.6 Perencanaan Perkuatan Lereng ..................................................................46 3.7 Kerangka Penelitian ...................................................................................46 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 48 4.1 Gambaran Umum .......................................................................................48 4.2 Data Material ..............................................................................................49 4.2.1 Data Tanah .............................................................................................49 4.2.2 Data Geogrid..........................................................................................49 4.3 Perhitungan Model Lereng Kondisi Alami ................................................50 4.3.1 Input Model dan Material ......................................................................50 4.3.2 Calculation (Stage Construction) ..........................................................53 4.3.3 Output Perhitungan ................................................................................57 4.4 Perhitungan Model Lereng Dengan Perkuatan Geogrid ............................61 4.4.1 Perencanaan Perkuatan Lereng ..............................................................62 4.4.2 Input Dinding Perkuatan Geogrid..........................................................69 4.4.3 Calculation (Stage Construction) ..........................................................71 4.4.4 Output Perhitungan ................................................................................75 BAB V PENUTUP ................................................................................................ 78 5.1 Simpulan ....................................................................................................78 5.2 Saran ...........................................................................................................78 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 79 vi
LAMPIRAN A DATA MATERIAL .................................................................... 81 LAMPIRAN B OUTPUT PLAXIS 2D KONDISI ALAMI LERENG ................ 82 LAMPIRAN C OUTPUT PLAXIS 2D KONDISI LERENG SETELAH DIPERKUAT .............................................................................. 88 LAMPIRAN D SK TUGAS AKHIR .................................................................... 95
vii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Klasifikasi tanah menurut Mississipi River Comission ....................... 5 Gambar 2.2 Batas-batas konsistensi tanah (aterrberg) ......................................... 12 Gambar 2.3 Tipe-tipe keruntuhan lereng .............................................................. 23 Gambar 2.4 Analisa lereng dengan metode irisan ................................................ 27 Gambar 2.5 Gaya gaya pada segmen ................................................................. 27 Gambar 2.6 Contoh jaring jaring dari elemen hingga .......................................... 29 Gambar 2.7 Teras datar ......................................................................................... 30 Gambar 2.8 Teras kredit........................................................................................ 31 Gambar 2.10 Teras guludan .................................................................................. 31 Gambar 2.11 Teras kebun ..................................................................................... 31 Gambar 2.12 Teras bangku ................................................................................... 31 Gambar 2.13 Turap ............................................................................................... 32 Gambar 2.14 Soil nailing ...................................................................................... 32 Gambar 2.15 Dinding penahan tanah .................................................................... 33 Gambar 2.15 Jenis-jenis geosintetik ..................................................................... 34 Gambar 2.16 Geogrid uniaksial ............................................................................ 35 Gambar 2.17 Geogrid biaksial .............................................................................. 36 Gambar 2.18 Geogrid triaksial .............................................................................. 36 Gambar 2.19 Tegangan lateral dan teori untuk geosintetik ................................. 39 Gambar 3.1 Model penampang melintang ............................................................ 46 Gambar 4.1 Penampang melintang lereng yang dimodelkan................................ 50 Gambar 4.2 Model penampang melintang ............................................................ 51 Gambar 4.3 Tampilan geometry model setelah di generate mesh fine ................. 52 Gambar 4.4 Prosedur gravity loading pada initial condation ............................... 53 Gambar 4.5 Staged contruction pada PLAXIS 2D ............................................... 54 Gambar 4.6 Edit phase window pada PLAXIS 2 .................................................. 55 Gambar 4.7 Edit phase window pada PLAXIS 2D untuk proses Nil Step ........... 55 Gambar 4.8 Edit phase window pada PLAXIS 2D untuk proses SF 1 ................. 56 Gambar 4.9 Informasi output calculation SF 1 ..................................................... 57 Gambar 4.10 Deformasi akibat berat sendiri lereng ............................................. 58 Gambar 4.11 Displacement akibat berat sendiri lereng ........................................ 58 Gambar 4.12 Arah pergerakan tanah akibat berat sendiri lereng .......................... 58 Gambar 4.13 Tampilan PLAXIS Output 2D AE .................................................. 59 Gambar 4.14 Tampilan curves manager ............................................................... 60 Gambar 4.15 Tampilan curve generation ............................................................. 60 Gambar 4.16 Tampilan kurva SF 1 ....................................................................... 61 Gambar 4.17 Gambar rencana dinding penahan geogrid ...................................... 62 Gambar 4.18 Perubahan beban akibat tanah 1 ...................................................... 62 Gambar 4.19 Diagram tegangan lateral ................................................................ 63 Gambar 4.20 Perkuatan dengan Sv dan L yang direncanakan .......................... 66 Gambar 4.21 Tegangan total tanah yang terjadi ................................................... 67 Gambar 4.22 Tekanan tanah aktif akibat pengaruh ........................................ 68 Gambar 4.23 Model geometri lereng dengan dinding perkuatan geogrid ............ 70 Gambar 4.24 Aktivasi jenis geogrid...................................................................... 70 Gambar 4.25 Aktivasi jenis tanah yang digunakan untuk interface ..................... 71 viii
Gambar 4.26 Tampilan model geometri lereng dengan dinding perkuatan setelah di generate mesh fine.......................................................................... 71 Gambar 4.27 Model lereng pada phase initial condition lereng dengan dinding perkuatan ............................................................................................ 72 Gambar 4.28 Proses activate geogrid dan interface pada phase pemasangan geogrid ................................................................................................ 73 Gambar 4.29 Proses activate cluster pada phase timbunan .................................. 73 Gambar 4.30 Windows edit phase pada phase SF 2 pada lereng dengan dinding perkuatan ............................................................................................ 74 Gambar 4.31 Model lereng dengan dinding perkuatan pada phase terakhir ......... 75 Gambar 4.32 Deformasi lereng setelah diperkuat ................................................. 75 Gambar 4.33 Displacements lereng setelah diperkuat .......................................... 76 Gambar 4.34 Arah pergerakan tanah pada lereng setelah diperkuat ..................... 76 Gambar 4.35 Informasi output calculation SF 2 ................................................... 77 Gambar 4.36 Curve perbandingan SF ................................................................... 77
ix
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Klasifikasi tanah sistem AASHTO ......................................................... 6 Tabel 2.2 Klasifikasi tanah sistem Inified ............................................................... 8 Tabel 2.3 Klasifikasi tanah sistem Inified (lanjutan) .............................................. 9 Tabel 2.4 Nilai Es berdasarkan jenis tanah ........................................................... 19 Tabel 2.5 Nilai poisson ratio berdasarkan jenis tanah........................................... 19 Tabel 2.6 Nilai sudut geser dalam berdasarkan jenis tanah .................................. 20 Tabel 2.7 Klasifikasi kemiringan lereng menurut USSSM dan USLE ................. 22 Tabel 2.8 Beberapa kisaran nilai sifat-sifat indeks dan mekanis tanah................. 37 Tabel 2.9 Rekomendasi nilai elongasi .................................................................. 38 Tabel 2.10 Variasi faktor parsial pada tipe-tipe area aplikasi ............................... 38 Tabel 3.1 Data tanah ............................................................................................. 45 Tabel 3.2 Data spesifikasi geogrid TT160 SAMP ................................................ 45 Tabel 4.1 Data material tanah ............................................................................... 49 Tabel 4.2 Koordinat untuk input geometri model pada Plaxis untuk lereng ........ 51 Tabel 4.3 Hasil perhitungan spasi vertikal perkuatan ......................................... 64 Tabel 4.4 Hasil perhitungan panjang perkuatan .................................................... 66
x
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN A
: Aktivitas/Activity
c
: Kohesi
B
d1
d2
: Panjang perkuatan paling bawah yang kontak dengan tanah : Lengan Pa sin
: Lengan Pa cos
untuk mencari momen ke titik O
untuk mencari momen ke titik O
e
: Angka pori
FSgeser
: Faktor keamanan terhadap geser
FS
: Faktor keamanan
FSguling
: Faktor keamanan terhadap guling
Gs
: Berat jenis tanah
FSDDTdasar
: Faktor keamanan terhadap daya dukung tanah dasar
: Tinggi dinding perkuatan
: tan2 (45
/2) : Koefisien tekanan tanah aktif
: Panjang perkuatan
: Panjang tertanam dibelakang garis runtuh/ embedment length LL
Nc
Nq N
Pa
: Panjang nonacting dimuka garis runtuh : Batas cair
: Tinggi benda uji mula-mula
: Jumlah pukulan pada kadar air
: Koefisien daya dukung untuk kohesi
: Koefisien daya dukung untuk berat tanah (beban)
: Koefisien daya dukung untuk berat volume tanah : Porositas
: Beban hidup
: Tekanan yang menyebabkan gaya geser
PI
: Indeks Plastisitas
q
: Beban merata
PL
qact
: Batas plastis
: Daya dukung tanah ( : Berat tanah
)
xi
RF
: Faktor reduksi ( RFCR x RFID x RFD x RFBD)
RFCR
: Faktor reduksi rangkak
RFCD
: Faktor reduksi ketahanan terhadap faktor kimia
RFID
: Faktor reduksi kerusakan saat instalasi.
RFBD
: Faktor reduksi ketahanan terhadap faktor biologi
SL
: Batas susut
: Derajat Kejenuhan
SS
: Permukaan spesifik (spesific surface)
Tall
: Kuat tarik jangka panjang per satuan lebar geosintetik
Sv
Tult
: Spasi vertikal perkuatan dalam satuan meter. : Kuat tarik ultimit geosintetik
: 0,121 (tidak semua tanah mempunyai harga : Volume keseluruhan massa tanah
=0,121)
: Volume pori
: Volume butir padat
: Volume air
: Volume tanah basah
w w
Ww Ws
: Volume tanah kering
: Gaya karena beban tanah sendiri ( : Kadar air
)
: Berat air
: Berat tanah kering
: Kadar air saat tanah tertutup : Berat piknometer
: Berat piknometer + tanah + air
x
: Berat piknometer + air
: Lengan w untuk mencari momen ke titik O
: Kedalaman dari permukaan yang ditinjau : Kedalaman
: Berat isi tanah
: Berat volume butiran xii
: Berat volume air
: Berat volume pada kondisi ZAV
: Pemendekan/pengurangan tinggi benda uji : Regangan aksial
: Sudut geser tanah f
: Kekuatan Geser maksimum yang dapat dikerahkan oleh tanah
: Tegangan geser yang terjadi akibat gaya berat tanah yang akan longsor
: Tekanan aksial
f
: Tegangan efektif
f
-u
: Tegangan horizontal total (lateral)
: Tegangan horizontal akibat berat sendiri tanah
: Tegangan horizontal akibat beban merata : Tegangan horizontal akibat beban hidup
: Sudut friksi tanah dengan geosintetik (geogrid nilainya 2/3 tan )
xiii
