TUGAS AKHIR DESAIN PERKUATAN LERENG DENGAN MENGGUNAKAN SOIL NAILING : STUDI KASUS LERENG JALAN KERETA API DAERAH GRINGSING, JAWA TENGAH.

(1)

TUGAS AKHIR

DESAIN PERKUATAN LERENG DENGAN MENGGUNAKAN SOIL

NAILING : STUDI KASUS LERENG JALAN KERETA API DAERAH

GRINGSING, JAWA TENGAH.

(MENGGUNAKAN PROGRAM PLAXIS V.8.2)

Disusun oleh: ANDREAN MANDALA

41109010013

UNIVERSITAS MERCU BUANA

FAKULTAS TEKNIK PERENCANAAN dan DESAIN PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

Kata Pengantar

ii

KATA PENGANTAR

“Alhamdulillahirobbil’alamin”, Segala puji dan syukur kita panjatkan kepada Allah SWT, atas karunia dan rahmat-Nya. Tak lupa shalawat serta salam semoga tercurah kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW beserta para sahabatnya, keturunannya dan pengikutnya hingga akhir zaman. Sehingga dengan dengan ijin-Nya proses penyusunan Tugas Akhir dalam rangka melengkapi salah satu syarat guna mencapai jenjang strata 1 (S-1) Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Perencanaan dan Desain, Universitas Mercu Buana dapat terselesaikan.

Penulis merasa bahwa dalam menyusun laporan ini masih menemui beberapa kesulitan dan hambatan, disamping itu juga menyadari bahwa penulisan laporan ini masih jauh dari sempurna dan masih banyak kekurangan –kekurangan lainnya, maka dari itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari semua pihak.

Menyadari penyusunan laporan ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, maka pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang setulus-tulusnya kepada:

1. Allah SWT atas segala nikmat dan karunianya yang sebesar-besarnya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas ini dengan baik.

(7)

Kata Pengantar

iii

2. Kedua orang tercinta, Ibu dan Bapak atas doanya yang selalu mengalir untuk penulis, memberikan kasih sayang dan memberikan dukungan baik moril maupun materil.

3. Dr. Ir. Pintor Tua Simatupang, MT selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu dan pikirannya untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Ir. Desiana Vidayanti, MT selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu dan pikirannya untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

5. Bapak Ir. Mawardi Amin, MT selaku ketua program studi jurusan sipil yang telah membantu penulis di jurusan teknik sipil.

6. Pak Kadi selaku staf Tata Usaha FTPD-UMB yang selama ini telah mempermudah mengurus keperluan Tugas Akhir di kampus.

7. Untuk adikku tercinta Widya dan Andika yang telah memberikan pengertiannya kalau kakaknya lagi sibuk mengerjakan Tugas Akhir ini.

8. Untuk teman-teman teknik sipil angkatan 2009, terima kasih banyak untuk pelajaran hidup dan kenangan yang tak terlupakan dalam 4 tahun kita bersama.

9. Untuk Nadia Zainal, terima kasih untuk segala doa dan dukungan serta segala perhatian dan pengertiannya.

(8)

Kata Pengantar

iv

10. Untuk Yuli Wahyu Cahyono, Maulana Abidin dan Bahrudin, terima kasih temen seperjuangan. Semoga kalian cepet-cepet lulus.

11. Buat kakak-kakak angkatan atas, banyak pelajaran dan tambahan wawasan dalam menghadapi kenyataan hidup. Terima kasih telah berbagi pengalaman kalian selama ini.

Akhir kata, semoga Allah SWT senantiasa melimpahkan karunia-Nya dan membalas segala amal budi serta kebaikan pihak-pihak yang telah membantu penuis dalam menyusun laporan ini dan semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat bagi pihak-pihak yang membutuhkan.

Tangerang, 22 Agustus 2013

(9)

Daftar Isi

v

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

ABSTRAK...i KATA PENGANTAR...ii DAFTAR ISI...v DAFTAR GAMBAR...xi DAFTAR TABEL...xvii DAFTAR NOTASI...xxi BAB I PENDAHULUAN... I - 1 1.1 Latar Belakang... I - 1

1.2 Maksud dan Tujuan...I - 2

1.3 Batasan Masalah... I - 3

1.4 Metodologi Perencanaan... I - 3

(10)

Daftar Isi

vi

BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II - 1

2.1 Umum... II - 1

2.2 Data Pengujian Lapangan... II - 2

2.2.1 Data Sondir... ... II - 2

2.2.2 Data Bor... II - 8

2.3 Parameter Tanah... II - 10

2.3.1 Modulus Young... II - 10

2.3.2 Poissons Ratio... II - 13

2.3.3Berat Jenis Tanah Kering... II - 14

2.3.4 Berat Jenis Tanah Jenuh... II - 14

2.3.5 Sudut Geser Dalam... II - 14

2.3.6 Kohesi... II - 15

2.3.7 Permeabilitas... II - 16

2.4 Stabilitas Lereng... II - 17

2.4.1 Tinjauan Umum... II - 17

2.4.2 Penyelidikan Longsoran... II - 21

(11)

Daftar Isi

vii

2.4.4 Evaluasi dan Analisa Kemantapan Lereng... II - 28

2.4.5 Penyebab Gerakan Tanah dan Longsoran... II - 32

2.5 Konsepsi Kemantapan Lereng... II - 34

2.5.1 Teori Dasar... II - 34

2.5.2 Metode Analisis... II - 36

2.5.3 Angka Keamanan (Safety Factor) ... II - 37

2.5.4 Metode Analisis... II - 40

2.5.4.1 Metode Irisan (Method of Slice) ... II - 40

2.5.4.1.1 Metode Analisis Stabilitas Lereng Tanpa Soil

Nailing... II - 41

2.5.4.1.1.1 Metode Fellenius... II - 41

2.5.4.1.1.2 Metode Bishop... II - 44

2.5.4.1.2 Metode Analisis Stabilitas Lereng Dengan Soil

Nailing... II - 46

2.5.4.1.2.1 Metode Fellenius... II - 46

2.5.4.1.2.2 Metode Bishop... II - 48

(12)

Daftar Isi

viii

2.6.1 Latar Belakang Teori Soil Nailing... II - 52

2.6.2 Paku (Nail) ... II - 54

2.6.3 Struktur Penutup Permukaan (Facing) ... II - 56

2.6.3.1 Facing desain prosedur... II - 60

2.6.4 Keuntungan dan Kerugian Soil Nailing... II - 73

2.7 Plaxis... II - 74

2.7.1 Input... II - 76

2.7.1.1 General Settings...II - 77

2.7.1.2 Geometry Contour... II - 78

2.7.1.3 Boundary Conditions... II - 79

2.7.1.4 Material Data Sets... II - 79

2.7.1.5 Mesh Generation... II - 81

2.7.1.6 Initial Conditions (Kondisi Awal) ... II - 82

2.7.2 Calculation... II - 83

2.7.3 Output... II - 85

(13)

Daftar Isi

ix

BAB III DASAR PERENCANAAN... III - 1

3.1 Data Perencanaan... III - 1

3.1.1Data Penyelidikan Tanah (Soil Investigation) ... III – 1

3.1.1.1 Data Pengujian Bor... III – 2

3.1.1.2 Data Pengujian Sondir... III - 3

3.1.2 Gambar Rencana Lereng... III - 5

3.2 Dasar Pemilihan Soil Nailing Sebagai Perkuatan... III - 6

3.3 Bagan Alir Perencanaan... III - 7

BAB IV PERENCANAAN LERENG GALIAN... IV - 1

4.1 Pendahuluan... IV - 1

4.2 Struktur Penutup Permukaan (Facing Design) ... IV - 2

4.2.1 Perhitungan Facing Design... IV - 4

4.3 Perhitungan Lereng Alami... IV - 8

4.3.1 Metode Bishop Disederhanakan (Simplified Bishop Method) ... IV - 8

4.3.2 Metode Fellenius... IV - 15

4.4 Perhitungan Lereng Galian (Cut Slope) ... IV - 21

(14)

Daftar Isi

x

4.4.2 Metode Fellenius... IV - 27

4.5 Perhitungan Lereng Yang Telah Dipasang Perkuatan Soil Nailing.. IV - 33

4.5.1 Metode Bishop Disederhanakan Perkuatan Soil Nailing... IV - 33

4.5.2 Metode Fellenius Dengan Perkuatan Soil Nailing... IV - 40

4.6 Perhitungan Menggunakan Plaxis V.8.2... IV - 46

4.6.1 Tahap-Tahap Perhitungan Soil Nailing Pada Plaxis V.8.2. ... IV - 49

4.6.2 Plaxis V.8.2. Input... IV - 49

4.6.3 Plaxis V.8.2. Calculation... IV - 55

4.6.4 Plaxis V.8.2. Output... IV – 57

4.6.4.1 Plaxis V.8.2. Output (Tanpa Soil Nailing)... IV - 57

4.6.4.2 Plaxis V.8.2. Output (Dengan Soil Nailing)... IV - 62

4.6.5 Plaxis V.8.2. Curves... IV - 70

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... V - 1

5.1 Kesimpulan... V - 1

5.2 Saran... V - 2

DAFTAR PUSTAKA

(15)

Daftar Gambar

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Lokasi lereng yang akan diberikan perkuatan soil nailing I-2

Gambar 2.1 Grafik hubungan antara tekanan konus (qc), Friction II-4

Ratio (FR) dan jenis tanah

Gambar 2.2 Penentuan E50 II-11

Gambar 2.3 Kelongsoran lereng II-20

Gambar 2.4 Skema pemasangan instrumen di daerah galian II-27

Gambar 2.5 Jenis longsoran (1) Runtuhan (2) Pengelupasan (3) II-30

Longsoran (4) Rayapan (5) Aliran tanah/debris

Gambar 2.6 Jenis-jenis longsoran rotasi II-31

Gambar 2.7 Skemati longsoran translasi II-32

Gambar 2.8 Kekuatan geser tanah II-35

Gambar 2.9 Keseimbangan benda pada bidang miring II-35

Gambar 2.10 Gaya-gaya yang bekerja pada bidang longsor II-41

(16)

Daftar Gambar

xii

Gambar 2.12 Sistem gaya pada suatu elemen menurut Bishop II-45

Gambar 2.13 Penentuan harga Mi () II-45

Gambar 2.14 Sistem Gaya Dengan Metode Bishop Dengan II-48

Ditambahkannya Nail

Gambar 2.15 Penentuan harga Mi () II-50

Gambar 2.16 Daerah aktif dan daerah pasif II-53

Gambar 2.17 Kegagalan lekatan (adhesion) nail II-55

Gambar 2.18 Kegagalan luar (eksternal failure) pada soil nailing wall II-55 (a) Gelincir (b) Miring (c) Kelongsoran (slip failure)

Gambar 2.19 (a) Fraktur dan (b) Pola Lendutan Facing Saat Mengalami II-58 Flexure Failure

Gambar 2.20 Punching Shear Failure II-59

Gambar 2.21 Headed-Stud Tensile Failure II-59

Gambar 2.22 Gambar Untuk Headed-Stud Dimensions II-65

Gambar 2.23 Dialog box Create/Open project II-76

Gambar 2.24 Tab sheet Project dari windows General Settings II-77 Gambar 2.25 Tab sheet Dimensions dari windows General Setting II-78 Gambar 2.26 Tab sheet General dari windows Soil and interfaces II-80

data sets

(17)

Daftar Gambar

xiii

Gambar 3.2 Potongan Melintang Proyek 53+600 III-6 Gambar 4.1 Geometri Lereng Dengan Perkuatan Soil Nailing IV-2 Gambar 4.2 Lereng Alami dengan Irisan Bidang Longsor Mengikuti IV-11

Bidang Longsor Dari Plaxis yang Dihitung Dengan Metode Bishop

Gambar 4.3 Lereng Alami dengan Irisan Bidang Longsor Mengikuti IV-18 Bidang Longsor Dari Plaxis yang Dihitung Dengan Metode Fellenius

Gambar 4.4 Lereng Galian dengan Irisan Bidang Longsor Mengikuti IV-23 Bidang Longsor Dari Plaxis yang Dihitung Dengan Metode Bishop

Gambar 4.5 Lereng Galian dengan Irisan Bidang Longsor Mengikuti IV-30 Bidang Longsor Dari Plaxis yang Dihitung Dengan Metode Fellenius

Gambar 4.6 Lereng Dengan Perkuatan Soil Nailing dan Irisan Bidang IV-38

Longsor Mengikuti Bidang Longsor Dari Plaxis yang

Dihitung Dengan metode Bishop

Gambar 4.7 Lereng Dengan Perkuatan Soil Nailing dan Irisan Bidang IV-43

Longsor Mengikuti Bidang Longsor Dari Plaxis yang

(18)

Daftar Gambar

xiv

Gambar 4.8 Geometri Lereng Dengan Perkuatan Soil Nailing IV-50

Gambar 4.9 Geometri Lereng Dengan Perkuatan Soil Nailing Di Plaxis IV-51 Gambar 4.10 Besar Pembebanan Akibat Beban Tower IV-51 Gambar 4.11 Properties Untuk Tiap Lapisan Tanah, Nailing dan IV-52

Shortcrete

Gambar 4.12 Tampilan Setelah Dilakukan Mesh Generation IV-53 Gambar 4.13 Tampilan Untuk Menetapkan Gravity Loading IV-54 Gambar 4.14 Lereng yang terdeformasi akibat Gravity Loading IV-57

Gambar 4.15 Arah gerakan tanah dan penurunan akibat Gravity Loading IV-58

Gambar 4.16 Lereng yang terdeformasi akibat Vertical Loading IV-59

Gambar 4.17 Arah gerakan tanah dan penurunan akibat Vertical Loading IV-60

Gambar 4.18 Lereng yang terdeformasi akibat sutet dan kondisi tanah IV-61

tanah asli (tanpa soil nailing)

Gambar 4.19 Arah gerakan tanah dan akibat sutet dan kondisi tanah IV-61

Gambar 4.20 Incremental Shear Strains akibat sutet dan kondisi IV-62

(19)

Daftar Gambar

xv

Gambar 4.22 Arah gerakan tanah dan penurunan akibat Gravity Loading IV-63

Gambar 4.23 Lereng yang terdeformasi akibat Vertical Loading IV-64

Gambar 4.24 Arah gerakan tanah dan penurunan akibat Vertical Loading IV-65

Gambar 4.25 Lereng yang terdeformasi setelah pemasangan soil nailing IV-66

dan shortcrete

Gambar 4.26 Arah gerakan tanah dan penurunan setelah pemasangan IV-66

soil nailing dan shortcrete

dan shortcrete

Gambar 4.31 Incremental shear strains setelah pemasangan soil nailing IV-70

(20)

Daftar Gambar

xvi

Gambar 4.32 Angka keamanan akibat soil nailing dan shortcrete IV-70

(21)

Daftar Tabel

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Hubungan antara konsistensi dengan tekanan konus II-5

Tabel 2.2 Hubungan antara kepadatan, relative density, nilai N, qc II-5

dan Ø

Tabel 2.3 Korelasi empiris antara nilai N-SPT dengan unconfined II-6 compressive strength dan berat jenis tanah jenuh (γsat)

untuk tanah kohesif

Tabel 2.4 Korelasi berat jenis tanah (γ) untuk tanah non kohesif dan II-6

kohesif

Tabel 2.5 Korelasi berat jenis tanah jenuh (γsat) untuk tanah non II-7

kohesif

Tabel 2.6 Nilai SPT dan properties tanah berdasarkan Standard II-9

Penetration Test

Tabel 2.7 Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah II-12

Tabel 2.8 Hubungan antara Es dengan qc II-12

(22)

Daftar Tabel

xviii

Tabel 2.10 Hubungan antara sudut geser dalam dengan jenis tanah II-15

Tabel 2.11 Hubungan antara kohesi, N-SPT dan sudut geser pada II-16

tanah lempung

Tabel 2.12 Klasifikasi Gerakan Tanah II-21

Tabel 2.13 Macam pengujian di laboratorium dan aplikasinya II-26

Tabel 2.14 Instrumentasi di daerah gerakan tanah II-27

Tabel 2.15 Cara Analisis Kemantapan Lereng II-36

Tabel 2.16 Faktor Keamanan Minimum Stabilitas Lereng II-39

Tabel 2.17 Properti Baja Ulir II-55

Tabel 2.18 Weld Wire Mesh Dimension II-61

Tabel 2.19 Bar Sizes II-62

Tabel 2.20 Area of Reinforcement Bars at Given Spacing II-63

Tabel 2.21 Headed-Stud Dimensions II-64

Tabel 2.22 Faktor CF II-67

Tabel 2.23 Minimum Recommended Factors of Safety Untuk Desain II-69

Soil Nails Walls Menggunakan ASD Method

(23)

Daftar Tabel

xix

Tabel 3.1 Hasil Penyelidikan Bor Titik BT.1 III-3

Tabel 3.2 Hasil Penyelidikan Bor Titik BT.2 III-3

Tabel 3.3 Hasil Penyelidikan Sondir S.1 III-3

Tabel 3.4 Hasil Penyelidikan Sondir S.2 III-4

Tabel 3.5 Hasil Penyelidikan Sondir S.2A III-4

Tabel 3.6 Summary Of Soil Test III-5

Tabel 4.1 Pehitungan Tmax IV-4

Tabel 4.2 Ringkasan Facing Design (Temporary dan Permanent) IV-7

Tabel 4.3 Hitungan Faktor Aman Lereng Alami Dengan Metode IV-12

Bishop

Tabel 4.4 Hitungan Faktor Aman Lereng Alami Dengan Metode IV-19

Fellenius

Tabel 4.5 Hitungan Faktor Aman Lereng Galian Dengan Metode IV-24

Bishop

Tabel 4.6 Hitungan Faktor Aman Lereng Galian Dengan Metode IV-31

Fellenius

(24)

Daftar Tabel

xx

Tabel 4.8 Hitungan Faktor Aman Lereng Dengan Perkuatan Soil IV-39

Nailing Metode Bishop

Tabel 4.9 Hitungan Faktor Aman Lereng Dengan Perkuatan Soil IV-44

Nailing Metode Fellenius

Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Angka Keamanan Masing-Masing IV-45

Lereng

Tabel 4.11 Parameter-Parameter Untuk Tanah dan Antarmuka IV-47

Tabel 4.12 Parameter-Parameter Untuk Nailing (Pelat) IV-48

Tabel 4.13 Parameter-Parameter Untuk Shotcrete (Pelat) IV-48

(25)

Daftar Notasi

xxi

DAFTAR NOTASI

avn = Tulangan silang luas penampang persatuan lebar dalam arah vertikal pada kepala paku

avm = Tulangan silang luas penampang per satuan lebar dalam arah vertikal di tengah bentang;

ahn = Tulangan silang luas penampang per satuan lebar dalam arah horisontal pada kepala kuku;

ahm = Tulangan silang luas penampang per satuan lebar dalam arah horisontal di tengah bentang

b = Lebar potongan lereng1 CU = Kuat geser tanah

CF = Faktor yang mempertimbangkan tekanan tanah yang tidak seragam di belakang facing

CPT = Cone PenetrometerTest

c = kohesi

c’ = kohesi efektif Dr = Relatif Density

d = Setengah ketebalan facing E = Modulus elastisitas

(26)

Daftar Notasi

xxii E’ = Gaya normal efektif Eref = Modulus young

FR = Friction Ratio

FK = Angka keamanan terhadap kekuatan tanah fy = Penguatan tarik kekuatan leleh, dan fc ' = Kuat tekan beton

Gs = Specific Gravity

h = Tinggi potongan lereng h = Ketebalan facing

k = Koefisien Permeabilitas Kx = Permeabilitas arah horisontal Ky = Permeabilitas arah vertikal

Mpenahan = Momen tahanan geser pada bidang longsor

N = Gaya normal yang tegak lurus pada bidang longsor N’ = Resultan gaya normal efektif

qc = Tekanan Konus

R = Gaya geser

r = Jari-jari bidang longsor

RFF = Facing flexural resistance

RFP = Facingpunching shear resistance

RFH = Facingheaded stud resistance

SPT = Standard Penetration Test

(27)

Daftar Notasi

xxiii Sv = Jarak nail arah vertikal

Sh = Jarak nail arah horisontal

T’ = Resultan gaya geser efektif

Tn = Gaya tarik nail yang muncul keluar dimana dari dasar irisan T0 = Gaya tarik maksimum pada wall facing

Tmax = Gaya axial maksimal yang ada di dalam soil nail

u = Tegangan air pori didasar bidang longsoran Wt = Berat tanah irisan

X’ = Gaya geser efektif

 = Kemiringan bidang longsor bagian bawah

 = Kemiringan bidang longsor bagian atas

sat = Berat jenis tanah jenuh

 = Berat jenis tanah

w = Berat isi air

 dry = Berat volume tanah kering

 wet = Berat volume tanah basah

 = Sudut geser dalam

’

= Sudut geser dalam efektif

 = Sudut nail

v = poisson ratio

ρhm = Rasio tulangan horisontal di tengah bentang ρhn = Rasio tulangan horisontal di kepala kuku ρvm = Rasio tulangan vertikal di tengah bentang

(28)

Daftar Notasi

xxiv

ρvn = Rasio tulangan vertikal di kepala kuku ρtot = Jumlah rasio tulangan

ρmax = Rasio tulangan maksimum untuk kapasitas lentur facing ρmin = Rasio tulangan minimum untuk kapasitas lentur facing

f = Kekuatan geser rata-rata dari tanah

d = Tegangan geser rata-rata yang bekerja sepanjang bidang longsor