UNIVERSITAS BINA NUSANTARA Jurusan Teknik Sipil Semester genap tahun 2007/2008 ANALISA PENGARUH GEMPA TERHADAP KONSTRUKSI LERENG DENGAN PERKUATAN GEOTEKSTIL WOVEN.
Dita Pravitra A. Kasthalisti (0700733841)
ABSTRAK Lereng merupakan suatu konstruksi tanah dengan ketinggian elevasi yang berbeda, sehingga menghasilkan komponen gravitasi yang cenderung menggerakkan massa tanah menuju ke permukaan lebih rendah. Gaya penggerak ini disebabkan oleh beberapa hal, diantaranya adalah gempa. Untuk mengatasi permasalahan kelongsoran lereng, perkuatan dengan menggunakan material geosintetik seperti geotekstil woven umum dilakukan untuk meningkatkan stabilitas lereng. Kondisi lereng yang dianalisa adalah lereng dengan ketinggian 5, 8 dan 10 m, sudut kemiringan 60°, 75°, dan 90°, dan variasi nilai kohesi berkisar antara 5-20 kN/m2. Pengaruh gempa akan dianalisa terhadap rancangan geotekstil woven sebagai perkuatan lereng dengan beban statik, menggunakan alat bantu program Slope/w berdasarkan metode keseimbangan batas. Proses perancangan material perkuatan geotekstil woven menggunakan metode Jewell. Dari hasil penelitian dengan menggunakan program Slope/w, dapat ditarik kesimpulan bahwa faktor keamanan menurun seiring dengan penambahan beban gempa. Dengan menggunakan perkuatan geotekstil woven, faktor keamanan lereng dapat ditingkatkan sampai dengan batas faktor keamanan minimum. Namun pada beberapa kasus untuk mencapai faktor keamanan minimum kuat tarik dan panjang penjangkaran geotekstil woven harus dikalikan dengan nilai faktor keamanan pengali sebesar 1,3. Kata kunci : Gempa, Geotekstil woven, Faktor keamanan, Konstrruksi lereng, Program Slope/w, Kuat geser tanah, Beban statik, Beban dinamik.
iv
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat-Nya lah skripsi ini dapat terselesaikan tepat pada waktu yang ditetapkan. Penulisan skripsi dimaksudkan untuk memenuhi persyaratan untuk memenuhi persyaratan untuk menyelesaikan program studi strata satu (S-1) Teknik Sipil di Universitas Bina Nusantara. Pada penulisan skripsi ini, penulis mengangkat masalah mengenai pengaruh gempa terhadap konstruksi lereng yang diperkuat dengan konstruksi geotekstil woven. Penulis menyadari tidak sedikit bantuan yang diterima mulai dari awal hingga terselesaikannya skripsi ini. Melalui kesempatan ini, penulis akan menyampaikan rasa terima kasih yang tak terhingga kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Gerardus Polla, M.App.Sc., selaku Rektor Universitas Bina Nusantara. 2. Bapak Iman H. Kartowisastro Ph.D selaku dekan Fakultas Teknik Unversitas Bina Nusantara. 3. Ibu Amelia Makmur, ST, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara. 4. Ibu Yuni Ayu Maharani, ST, selaku Sekertaris Jurusan Teknik Sipil Unversitas Bina Nusantara. 5. Bapak Dr. Made Suangga, selaku Koordinator Bidang Ilmu Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara. 6. Ibu Ir. Godeliva Yuliastuti, MT, selaku Koordinator Mata Kuliah Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara. 7. Bapak Irpan Hidayat, ST selaku Kepala Laboratorium Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara dan Mbak Eko Sri Wahyuni selaku Administrasi Laboratorium Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara. 8. Bapak Ir. Andryan Suhendra, MT., selaku dosen pembimbing, atas bantuan, kesabaran, pengertian, penulis mengucapkan terima kasih yang tidak berujung. 9. Orang tua dan keluarga penulis, Mama, Ayah, Bunbun yang telah memberikan banyak bantuan, baik berupa fisik maupun materiil. v
10. Ning Bunga, atas bantuan secara moril, materiil, dan niat baik untuk meminjami printer. 11. Ibu Henny Lestari dan rekan-rekan di Kitacomm, atas pengertian dan dukungannya. 12. Ardiaz Kamil Nuryadin, terima kasih atas dukungan dan bantuannya. 13. Anggi, Dhini, Nia, dan Dian, terima kasih atas doa dan dukungannya sebelum sidang. 14. Desland T.C, teman seperjuangan yang selalu mau membantu, menunggu dan maklum jika saya terlambat (selalu). 15. Gusnellya, terima kasih atas printer, dukungan, semangat, dan niat rajinnya yang menular. 16. Teman-teman seangkatan yang juga skripsi, Panda, Arya, terima kasih untuk semuanya. 17. Teman-teman seluruh angkatan Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara. Penulis berharap laporan skripsi ini dapat memberikan manfaat kepada kita semua, khususnya bagi mahasiswa Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara. Terima kasih. Jakarta, 2007
Penulis
vi
DAFTAR ISI
Halaman Daftar Isi Daftar Gambar Daftar Lampiran Daftar Tabel Daftar Notasi
vi ix xii xiii xiv
Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1.2 Identifikasi Masalah 1.3 Tujuan dan Manfaat Analisa 1.4 Ruang Lingkup dan Batasan 1.5 Sistematika Penulisan
1 2 3 4 6
Bab 2 Tinjauan Pustaka 2.1. Lereng 2.1.1. Kelongsoran Lereng 2.1.2. Kekuatan Geser Tanah 2.1.3. Stabilitas Lereng 2.1.4. Metode Irisan 2.1.5. Konstruksi Penahan Tanah 2.2. Geosintetik 2.2.1 Geotekstil Woven 2.3. Perancangan Perkuatan lereng menggunakan geotekstil woven Dengan Metode Jewell (1990) 2.3.1 Perhitungan Stabilitas Eksternal 2.3.2 Masalah Pada Pondasi Bored Pile 2.4. Gempa 2.4.1 Peta Zona Gempa 2.5. Program Geo-slope
7 7 7 14 16 18 24 26 26 29
Bab 3 Metodologi 3.1 Prosedur Analisis 3.2 Penyelidikan Lapangan dan Pengujian Laboratorium 3.2.1 Pengeboran 3.2.2 Pengujian Laboratorium 3.2.3 Uji Penetrasi Standar 3.2.4 Uji Penetrasi Kerucut 3.2.5 Korelasi antara Poisson Ratio (υ) dan Indeks Plastisitas 3.3 Parameter Percepatan Gempa 3.4 Metodologi Perhitungan 3.5 Program Slope/w
43 44 45 46 47 48 51 52 53 54 55
32 23 34 39 42
vii
Bab 4 Hasil dan Pembahasan 4.1 Geometri Lereng 4.2 Data Tanah 4.3 Prosedur Perhitungan 4.4. Hasil dan Analisa Perhitungan menggunakan Program Slope/w
71 71 72 73 80
Bab 5 Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan 5.2 Saran
88 88 89
Daftar Pustaka Riwayat Hidup
91 93
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1.1 Keruntuhan Lereng akibat gempa
1
Gambar 2.1 Keruntuhan lereng
10
Gambar 2.2 Kelongsoran Translasi
11
Gambar 2.3 Kelongsoran Rotasi
11
Gambar 2.4. Jenis-Jenis Kelongsoran Rotasi
12
Gambar 2.5 Kelongsoran Kombinasi
13
Gambar 2.6 Garis Keruntuhan menurut Mohr
15
Gambar 2.7 Pembagian Blok Kelongsoran menjadi bagian-bagian kecil
19
Menurut metode Irisan Gambar 2.8 Detail Potongan Irisan dan Gaya-gaya yang Berlaku menurut
19
Metode Irisan Gambar 2.9 Grafik fo
23
Gambar 2.10 Dinding Penahan Tanah
24
Gambar 2.11 Soil Nailing
25
Gambar 2.12 Sheet Pile Cantilever Wall of Soldier Pile
25
Gambar 2.13 Konstruksi Geotekstil
26
Gambar 2.14 Geotekstil Woven
28
Gambar 2.15 Aplikasi Geotekstil Woven di Lapangan
28
Gambar 2.16 Detail Panjang Penjangkaran dan Tebal Lapisan Geotekstil
31
Gambar 2.17 Pembagian Lempeng Dunia
35
Gambar 2.18 Peta Kepulauan Indonesia pada Pertemuan 3 Lempeng
36 ix
Gambar 2.19 Pembagian Wilayah Gempa Berdasarkan Percepatan Puncak
40
Batuan Dasar Gambar 3.1 Diagram Alir Prosedur Analisis
44
Gambar 3.2 Korelasi antara Parameter Cu, IP, dan E
52
Gambar 3.3 Korelasi antara Parameter Cu dan E
53
Gambar 3.4 Hubungan antara IP dengan υ
54
Gambar 3.5 Diagram Alir Perhitungan
56
Gambar 3.6 Diagram Alir Proses Analisa dalam Program Slope/w
57
Gambar 3.7 Tampilan Awal Program Slope/w
58
Gambar 3.8 Tampilan Kolom Point pada program Slope/w
59
Gambar 3.9 Tampilan kolom Soil Properties pada Program Slope/w
60
Gambar 3.10 Tampilan Kolom Key in Lines pada Program Slope/w
61
Gambar 3.11 Tampilan Program Slope/w setelah memasukkan data tanah
62
Gambar 3.12 Tampilan Key in Reinforcement Load pada Program Slope/w
63
Gambar 3.13 Tampilan Kolom Water Pressure pada Program Slope/w
64
Gambar 3.14 Tampilan Program Slope/w Setelah dimasukkan Muka Air Tanah
65
Gambar 3.15 Tampilan Kolom Slip Surface pada Program Slope/w
66
Gambar 3.16 Tampilan Program Slope/w setelah Posisi Slip Surface ditentukan
67
Gambar 3.17 Tampilan Program Verify pada Program Slope/w
68
Gambar 3.18 Ikon Calculate untuk Menjalankan Proses Perhitungan
69
Gambar 3.19 Tampilan Kolom Faktor Keamanan pada Program Slope/w
69
Gambar 3.20 Tampilan Ikon Kontur Keruntuhan pada Program Slope/w
70
Gambar 3.21 Tampilan Pola Keruntuhan pada Program Slope/w
71
Gambar 3.22 Tampilan Kolom Keyin Seismic Load pada Program Slope/w
72 x
Gambar 4.1 Geometri Lereng
73
Gambar 4.2 Perhitungan Faktor Keamanan Lereng Sudut 60° dan Tinggi 5 m
83
Gambar 4.3 Perhitungan Faktor Keamanan Lereng Sudut 75° dan Tinggi 8 m
84
Gambar 4.4 Grafik Perbandingan Faktor Keamanan Terhadap Lereng sudut 60° dan c = 5 kN/m2 dengan Variasi Tinggi Lereng
88
Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Faktor Keamanan Terhadap Lereng sudut 75° dan c = 5 kN/m2 dengan Variasi Tinggi Lereng Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Faktor Keamanan Terhadap Lereng sudut
89 90
90° dan c = 5 kN/m2 Svj =1,0 m dengan Variasi nilai c Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Faktor Keamanan Terhadap Lereng sudut
92
60° dan c = 5 kN/m2 Svj = 0,5 m dan 1,0 m dengan variasi nilai c Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Faktor Keamanan Terhadap Lereng sudut
94
60° dan c = 5 kN/m2 Svj =1,0 m terhadap variasi nilai c= variasi
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1
Perhitungan faktor keamanan terhadap kondisi statik dan
L1
dinamik Lampiran 2
Tabel perbandingan faktor keamanan terhadap beban statik
L2
Dan dinamik Lampiran 3
Grafik Jewell
L3
xii
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1. Faktor keamanan minimum
17
Tabel 2.2. Skala MMI
38
Tabel 2.4. Koefisien profil tanah Tabel 2.5. Percepatan maksimum dengan periode ulang 500 tahun dalam
41
6 wilayah Indonesia Tabel 3.1 Prosedur dan pengujian parameter tanah secara umum di laboratorium
41
Tabel 3.2 Korelasi antara nilai N-SPT dengan paremeter tanah non Kohesif
49
Tabel 3.3 Korelasi antara nilai N – SPT dengan parameter tanah Kohesif
49
Tabel 3.4. Hubungan kerapatan relatif dan sudut geser dalam tanah pasir dari
50
penyelidikan lapangan Tabel 3.5. Percepatan puncak batuan dasar (g) berdasarkan zona gempa Indonesia
55
Tabel 4.1. Data tanah Bore hole
75
Tabel 4.2. Nilai Kreq Berdasarkan grafik Jewell (1990) seluruh perhitungan
77
Tabel 4.3. Hasil seluruh perhitungan kuat tarik desain dan kuat tarik batas
78
Tabel 4.5. Hasil perhitungan panjang penjangkaran seluruh perhitungan
79
Tabel 4.6. Nilai Kh
83
Tabel 4.6. Perhitungan secara manual lereng sudut 60°dan tinggi 5 m
84
Tabel 4.7. Perhitungan secara manual lereng sudut 75° dan tinggi 8 m
85
Tabel 4.8 Perbandingan perhitungan antara program Slope/w dengan manual
97
xiii
DAFTAR NOTASI
c
=
Kohesi
Ø
=
Sudut geser internal
FK
=
Faktor keamanan
Sn
=
Kuat geser pada bidang yang dituju
Sm
=
Kuat geser pada dasar bidang
Um
=
Tekanan air pori
Uβ
=
Tekanan air permukaan
W
=
Luas irisan
N’
=
Tekanan normal efektif
Q
=
Beban luar
Kv
=
Koefisien gempa vertikal
Kh
=
Koefisien gempa horizontal
hα
=
Tinggi dari pusat ke dasar irisan
h
=
Tinggi rata-rata irisan
α
=
Besar sudut pada dasar irisan
β
=
Besar sudut pada sisi atas irisan
b
=
Lebar lapisan
Svj
=
Tebal tanah antar lapisan geosintetik
Kreq
=
Koefisien tegangan lateral tanah, didapat dari grafik Jewell
Zmax
=
Ketinggian lereng maksimum
γ
=
Berat isi volume tanah xiv
n
=
Jumlah lapisan
Lej
=
Panjang penjangkaran geotekstil
(LR / H)
=
Ratio panjang penjangkaran terhadap tinggi, didapat dari grafik Jewell (1990)
F
=
gaya tahan terhadap stabilitas ggeser
P
=
gaya dorong
Mov
=
Momen guling
Ms
=
momen stabilitas
S
=
Koefisien profil tanah
δ
=
Gaya gesek antara material perkuatan dengan lapisan tanah
A1
=
Percepatan gempa maksimum hasil perhitungan pada suatu koordinat dan periode ulang tertentu.
xv
