ANALISIS STABILITAS LERENG DI DESA SUKAMAKMUR,
KABUPATEN BOGOR, MENGGUNAKAN METODE
FELLENIUS MELALUI APLIKASI GEOSTUDIO SLOPE/W
FADHLY ZUL AKMAL
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Stabilitas Lereng di Desa Sukamakmur, Kabupaten Bogor, Menggunakan Metode Fellenius Melalui Aplikasi Geostudio SLOPE/W adalah benar karya saya dengan arahan dari pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Desember 2015
Fadhly Zul Akmal
ABSTRAK
FADHLY ZUL AKMAL. Analisis Stabilitas Lereng di Desa Sukamakmur, Kabupaten Bogor, Menggunakan Metode Fellenius Melalui Aplikasi Geostudio SLOPE/W. Dibimbing oleh ERIZAL.
Desa Sukamakmur merupakan salah satu kecamatan di Kabupaten Bogor yang memiliki ancaman longsor tergolong tinggi. Longsoran yang terakhir terjadi pada 27 Januari 2015 di Kampung Babakan Epek RT 03/05. Longsor tersebut mengakibatkan 2 unit rumah tertimbun dan menutup akses jalan antar kampung. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui besar nilai faktor keamanan sebelum terjadi longsor dan merencanakan perkuatan lereng apabila lokasi tersebut masih rawan terhadap longsor susulan. Analisis stabilitas menggunakan metode Fellenius dengan bantuan aplikasi Geostudio SLOPE/W 2004 dan parameter Mohr-Coulomb. Dari hasil analisis diperoleh faktor keamanan bernilai 1.334 yang berarti rawan terjadi longsor dan pada lokasi tersebut masih mungkin terjadi longsor susulan disebabkan kondisi lereng setelah longsor memiliki sudut yang curam. Oleh karena itu, direncanakan bronjong setinggi 8 m dan lebar 5 m serta teras setinggi 3 m dan lebar 3 m pada lereng tersebut, sehingga aman terhadap bahaya longsor susulan. Kata Kunci : bronjong, metode Fellenius, parameter Mohr-Coulomb, stabilitas
lereng, teras.
ABSTRACT
FADHLY ZUL AKMAL. Analysis of Slope Stability in Sukamakmur village, Bogor Regency, Using Fellenius Method through Geostudio SLOPE/W Program. Supervised by ERIZAL.
Sukamarmur village is one of sub-districts in Bogor Regency and has a high potential of landslides. The last landslide was occurred on January 27th 2015, at Babakan Epek area (RT 03/05). This landslide covered 2 houses and closed inter-villages road. The aimed of this research were to determine the value of safety factor before landslides was happened and to plan the slope retaining if that location is still prone to landslides occur. Stability analysis used Fellenius method with Geostudio SLOPE/W 2004 program and Mohr-Coulomb parameters. The result of slope stability analysis showed that the value of safety factor was 1.334, so this is indeed prone to landslides and still highly prone to the subsequent landslides caused by it had steep angle. Therefore, it suggested to construct a gabion with hight of 8 m and wide of 5 m, and also a terrace with hight of 3 m and wide of 3 m on the steep slope, so it will be safe against the subsequent landslides.
Keyword : gabion, Fellenius method, Mohr-coulomb parameters, slope stability, terrace
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
ANALISIS STABILITAS LERENG DI DESA SUKAMAKMUR,
KABUPATEN BOGOR, MENGGUNAKAN METODE
FELLENIUS MELALUI APLIKASI GEOSTUDIO SLOPE/W
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
2016
Judul : Analisis Stabilitas Lereng di Desa Sukamakmur, Kabupaten Bogor, Menggunakan Metode Fellenius Melalui Aplikasi Geostudio SLOPE/W
Nama : Fadhly Zul Akmal NIM : F44110009
Disetujui oleh,
Dr. Ir. Erizal, MAgr Pembimbing
Diketahui oleh
Dr. Ir. Nora H. Pandjaitan, DEA Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian yang mulai dilaksanakan sejak bulan Maret hingga September 2015 ini berjudul Analisis Stabilitas Lereng di Desa Sukamakmur, Kabupaten Bogor, Menggunakan Metode Fellenius Melalui Aplikasi Geostudio SLOPE/W.
Penelitian dan penyusunan skripsi ini dapat diselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, ucapan terima kasih disampaikan kepada:
1. Dr Ir Erizal, MAgr selaku dosen pembimbing yang senantiasa membimbing dan mengarahkan dalam menyelesaikan skripsi, serta memberikan banyak ilmu dan pelajaran moral yang sangat bermanfaat.
2. Bapak Erik dan Kepala Desa Sukamakmur yang telah memberikan izin untuk mengambil data pengukuran dan pengambilan sampel tanah serta memberikan informasi mengenai lokasi dan peristiwa longsor di Kampung Babakan Epek. 3. Ayahanda Kharul Akmal, Ibunda Syamsul Aini, Uda Mondrian De Malgusta dan
Kakanda Widya Virsefni yang selalu ada dan tiada henti memberikan doa dan dukungan untuk menyelesaikan skripsi.
4. Staf Tata Usaha Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan dan Fakultas Teknologi Pertanian atas bantuan administrasi yang diberikan.
5. Teman-teman di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Pertanian Bogor angkatan 48 (SIL 48) untuk setiap semangat dan bantuannya dalam penyelesaian karya ilmiah ini.
6. Sahabat-sahabat pembina di Birena Al-Hurriyyah, sahabat Generator-48 serta teman-teman di Baitussalam yang tidak pernah lelah membantu selama penyelesaian skripsi dan selalu memberikan semangat serta dukungan.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat dan memberikan kontribusi yang nyata terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di bidang Teknik Sipil dan Lingkungan.
Bogor, Desember 2015
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vii
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR LAMPIRAN vii
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Perumusan Masalah 2
Tujuan Penelitian 2
Manfaat Penelitian 2
Ruang Lingkup Penelitian 2
TINJAUAN PUSTAKA 3 Stabilitas Lereng 3 GeoStudio SLOPE/W 2004 6 Bronjong 7 Teras 7 METODE PENELITIAN 8
Lokasi dan Waktu 8
Alat dan Bahan 8
Prosedur Penelitian 9
PEMBAHASAN 17
Topografi dan Karakteristik Tanah pada Lokasi 17
Analisis Kestabilan Lereng 19
Perencanaan Perkuatan Lereng dengan Bronjong dan Teras 20
SIMPULAN DAN SARAN 26
Simpulan 26
Saran 26
DAFTAR PUSTAKA 26
LAMPIRAN 29
DAFTAR TABEL
1 Ketentuan tinggi dan lebar bronjong 16
2 Hasil uji geser dan uji densitas tanah 18
3 Hasil perhitungan keamanan berbagai dimensi teras 25
DAFTAR GAMBAR
1 Keadaan lereng saat terjadi longsor 3
2 Garis keruntuhan Mohr dan hukum keruntuhan Mohr-Coulomb 4
3 Metode irisan 5
4 Jenis-jenis bentuk teras 8
5 Diagram alir prosedur penelitian 9
6 Pengambilan sampel tanah 10
7 Pemilihan new file untuk analisis stabilitas lereng 11 8 Halaman kerja untuk analisis stabilitas lereng 11
9 Permodelan lereng dalam dua dimensi 12
10 Input data karakteristik tanah 12
11 Pemilihan metode analisis dan arah kelongsoran 13
12 Model lereng yang akan dianalisis 13
13 Dimensi perhitungan bronjong 14
14 Model bronjong yang direncanakan 16
15 Denah lokasi longsoran 17
16 Topografi lokasi longsoran 17
17 Dimensi lereng sebelum longsor 18
18 Permodelan longsoran melalui Geostudio SLOPE/W 2004 18 19 Perbandingan longsoran di lapangan dan model longsoran 20
20 Kondisi lereng saat terjadi longsoran 21
21 Perencanaan perkuatan lereng dengan bronjong 21
22 Rancangan bronjong pada dinding lereng longsor 22 23 Analisis stabilitas pada sisi atas lereng yang longsor 24 24 Analisis stabilitas pada lereng yang telah memiliki teras 25
DAFTAR LAMPIRAN
1 Dokumentasi Penelitian 29
PENDAHULUAN
Latar BelakangBentuk muka bumi yang tidak rata menyebabkan fenomena-fenomena alam yang patut untuk dikaji oleh manusia. Salah satu fenomena alam akibat relief bumi tersebut ialah longsoran. Terlepas dari faktor alami ataupun aktivitas manusia, longsoran terjadi akibat adanya perbedaan elevasi dan gaya gravitasi yang selalu mengakibatkan suatu benda bermassa menuju arah pusat bumi. Pergerakan tanah di atas muka bumi tersebut tentu mengakibatkan perubahan pada muka bumi serta memberikan pengaruh yang besar bagi semua kehidupan diatasnya.
Jawa Barat merupakan salah satu provinsi di Indonesia yang memiliki angka rawan terjadinya peristiwa longsor. Berdasarkan data Badan Nasional Penanggulangan Bencana (BNPB), sejak bulan januari hingga bulan September 2015 telah terjadi peristiwa tanah longsor di Jawa Barat sebanyak 79 kali, dengan jumlah korban meninggal atau hilang sebanyak 44 jiwa serta mengakibatkan 169 unit rumah mengalami rusak berat. Masih tingginya angka tersebut perlu menjadi perhatian pemerintah dan semua pihak agar mempersiapkan diri menghadapi bencana longsor.
Desa Sukamakmur terletak di Kabupaten Bogor, Jawa Barat. Sukamakmur merupakan salah satu kecamatan di Bogor yang memiliki ancaman tinggi longsor pada zona B4 (perumahan hunian rendah, pertanian lahan basah, pertanian lahan kering, perkebunan, perikanan, peternakan) (Prastyo 2013). Longsoran yang terakhir terjadi yakni pada 27 Januari 2015 tepatnya terjadi di Kampung Babakan Epek RT 03/05 Desa Sukamakmur, Bogor Timur. Peristiwa tersebut mengakibatkan 2 rumah tertimbun dan menutup akses jalan antar kampung. Menurut kesaksian warga setempat, kejadian tersebut diawali dengan hujan deras kemudian tepat jam 19.00 WIB terjadi peristiwa tanah longsor tersebut.
Peristiwa tanah longsor menjadi wajib untuk dikaji oleh kalangan akademis maupun badan pemerintah yang berwenang. Tujuan dengan adanya kajian tersebut dapat menciptakan solusi bagi daerah yang rawan longsor dengan merancang bangunan perkuatan lereng. Hal ini tentu harus mempertimbangkan banyak parameter, salah satunya parameter yang dikemukakan oleh Charles Augustin Coulomb, bahwa keruntuhan lereng dapat dikaji melalui nilai kohesi, sudut geser dan nilai berat isi tanah yang kemudian membentuk fungsi bagi kekuatan geser tanah pada lereng tersebut (Craig 1989).
Analisis stabilitas lereng merupakan salah satu cara untuk menentukan lereng dalam kondisi rawan atau aman dari peristiwa tanah longsor. Analisis menghasilkan angka keamanan yang didasarkan pada parameter-parameter yang telah ditentukan. Untuk mendapatkan suatu nilai keamanan minimum dari suatu analisis stabilitas lereng memerlukan suatu proses coba-coba. Pada proses trial and error yang dilakukan secara manual akan membutuhkan waktu yang cukup lama dan diperlukan ketelitian (Hidayah dan Gratia 2007). Namun seiring kemajuan zaman, saat ini analisis stabilitas lereng menjadi lebih cepat dan tepat dengan menggunakan aplikasi komputer, yakni salah satunya Geostudio 2004.
2
Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut dapat dirumuskan permasalahan yang merupakan objek dari penelitian ini, yaitu:
1. Apa penyebab terjadinya bencana tanah longsor di Desa Sukamakmur, Kabupaten Bogor?
2. Berapa nilai faktor keamanan sebelum terjadi longsor pada lereng di Desa Sukamakmur tersebut?
3. Apakah longsor di Desa Sukamakmur tersebut dapat dimodelkan dalam bentuk dua dimensi?
4. Jika terdapat perbedaan antara model yang dianalisis dengan keadaan nyata lapangan, apa yang menjadi penyebabnya?
5. Apakah di lokasi tersebut masih rawan terjadi longsor susulan?
6. Bagaimana langkah menanggulangi sisi lereng yang masih rawan longsor?
Tujuan Penelitian
1. Menganalisis kestabilan lereng berdasarkan perhitungan faktor keamanan dengan metode Fellenius (irisan biasa) pada program Geostudio 2004.
2. Merencanakan perkuatan lereng pada dinding lereng yang mungkin mengalami longsor dengan bronjong dan teras.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini memberikan kajian peristiwa tanah longsor yang terjadi di Desa Sukamakmur, Kabupaten Bogor, dengan memberikan nilai kestabilan lereng tersebut sebelum terjadinya longsor. Selain itu, dalam penelitian ini juga memberikan masukan untuk merencanakan perkuatan lereng agar tidak terjadi longsor susulan pada lereng tersebut.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup dari penelitian dideskripsikan secara singkat sebagai berikut: 1. Lereng yang dianalisis berlokasi di Desa Sukamakmur, Kecamatan
Sukamakmur, Kabupaten Bogor.
2. Penelitian menganalisis lahan sebelum terjadinya longsor dengan mengambil acuan sudut lereng sama dengan lereng di sisi lahan yang longsor.
3. Analisis dilakukan dalam bentuk dua dimensi. 4. Lereng tidak dipengaruhi oleh gempa.
5. Nilai tegangan normal yang terjadi pada lereng diasumsikan sama dengan tegangan efektifnya atau tekanan air pori sama dengan nol
TINJAUAN PUSTAKA
Stabilitas Lereng
Kondisi tanah di permukaan bumi memiliki ketinggian yang berbeda-beda antara suatu titik dengan titik lainnya. Material penyusun tanah memiliki ikatan yang tidak begitu kuat, sehingga dengan adanya gaya gravitasi dapat membuat tanah retak sehingga terjadi tanah longsor. Dalam ilmu mekanika tanah yang disebut tanah ialah semua endapan alam yang berhubungan dengan teknik sipil (Soedarmono dan Purnomo 1993). Endapan alam tersebut mencakup semua bahan, dari tanah lempung (clay) sampai berangkal (boulder).
Menurut Hidayah dan Gratia (2007), lereng didefenisikan sebagai suatu permukaan tanah yang membentuk sudut tertentu terhadap bidang horizontal sehingga berbentuk bidang miring. Komponen massa tanah yang pada bidang gelincir tentu berpengaruh terhadap kestabilan lereng karena menghasilkan gaya yang menyebabkan pergerakan tanah ke arah bawah. Suatu gelinciran adalah keruntuhan dari massa tanah yang terletak di bawah sebuah lereng. Dalam peristiwa tersebut terjadi pergerakan massa tanah pada arah ke bawah dan pada arah ke luar (Terzaghi dan Peck 1987).
Analisis stabilitas lereng merupakan proses menghitung dan membandingkan tegangan geser yang terbentuk sepanjang permukaan longsor yang paling mungkin dengan kekuatan geser dari tanah yang bersangkutan. Kekuatan geser suatu massa tanah merupakan perlawanan internal tanah tersebut per satuan luas terhadap keruntuhan atau pergeseran sepanjang bidang geser dalarn tanah yang dimaksud (Das 1994).
Menurut Mohr dalam Das (1994), keruntuhan terjadi pada suatu material akibat kombinasi kritis antara tegangan normal dan geser, dan bukan hanya akibat tegangan normal maksimum atau tegangan geser maksimum saja. Hubungan antara tegangan normal dan geser pada sebuah bidang keruntuhan dapat dinyatakan dalarn bentuk grafik pada Gambar 2. Coulomb menyatakan pada sebagian besar masalah-masalah mekanika tanah, garis yang dikemukakan oleh Mohr cukup didekati dengan sebuah garis lurus yang menunjukkan hubungan linear antara tegangan normal dan geser. Persamaan itu dapat dituliskan sebagai berikut :
4
𝜏𝑓 = 𝑐 + 𝜎𝑓tan ∅
dengan :
𝜏𝑓 = kekuatan geser rata-rata dari tanah (kN/m2) 𝜎𝑓 = tegangan normal (kN/m2)
𝑐 = kohesi (kN/m2)
∅ = sudut geser dalam (°)
Tegangan normal dan geser pada sebuah bidang dalam suatu massa tanah sedernikian rupa sehingga tegangan-tegangan tersebut dapat digambarkan sebagai titik A dalam Gambar 2, maka keruntuhan geser tidak akan terjadi pada bidang tersebut. Tetapi apabila tegangan normal dan geser yang bekerja pada suatu bidang lain dapat digambarkan sebagai titik B (yang tepat berada pada garis keruntuhan), maka keruntuhan geser akan terjadi pada bidang tersebut. Suatu keadaan kombinasi tegangan yang berwujud titik C tidaklah mungkin terjadi karena bila titik tersebut tergambar di atas garis keruntuhan, keruntuhan geser pasti sudah terjadi sebelumnya.
Menurut Hardiyatmo (2006), faktor keamanan (FK) merupakan nilai perbandingan antara gaya yang menahan dan gaya yang menggerakkan. Secara umum, faktor keamanan dapat dijelaskan sebagai berikut
𝐹𝐾 = 𝜏𝑓 𝜏𝑑 dengan :
𝜏𝑑 = tegangan geser rata-rata yang bekerja sepanjang bidang longsor (kN/m2) Mengingat lereng terbentuk oleh banyaknya variabel dan banyaknya faktor ketidakpastian antara lain parameter-parameter tanah seperti kuat geser tanah, kondisi tekanan air pori maka dalam menganalisis selalu dilakukan penyederhanaan dengan berbagai asumsi (Rachim 2012). Biasanya, nilai faktor keamanan terhadap
5
kekuatan geser yang dapat diterima untuk merencanakan suatu stabilitas lereng adalah 1.5 dengan mempertimbangkan aliran air pada musim hujan (DPU 1987).
Penyelesaian Fellenius dalam analisis stabilitas lereng merupakan salah satu cara dari metode irisan. Pada metode irisan ini keruntuhan diasumsikan berbentuk busur lingkaran dengan pusat O dan jari-jari r (Craig 1989), seperti yang disajikan pada Gambar 3.
Massa tanah (ABCD) di atas permukaan runtuh coba-coba (AC) dibagi oleh bidang-bidang vertikal menjadi sejumlah irisan dengan lebar b, seperti diperlihatkan pada Gambar 3. Dasar dari setiap irisan diasumsikan sebagai garis lurus. Untuk setiap irisan, sudut yang dibentuk oleh dasar irisan dan sumbu horisontal adalah a dan tingginya, yang diukur pada garis sumbu adalah h.
Gaya (per satuan ukuran yang tegak lurus terhadap potongan) yang bekerja pada irisan adalah:
a) Berat total irisan, 𝑊 = 𝛾𝑏ℎ.
b) Gaya normal total pada dasar, N (sama dengan σl). Umumnya, gaya ini memiliki dua buah komponen, yaitu gaya normal efektif N' (sama dengan σ'l) dan gaya air batas U (boundary water force), (sama dengan ul), dimana u adalah tekanan air pori pada pusat dasar dan l adalah panjang dasar. c) Gaya geser pada dasar, 𝑇 = 𝜏𝑚𝑙.
d) Gaya normal total pada sisi-sisi 𝐸1 dan 𝐸2. e) Gaya geser pada sisi-sisi, 𝑋1 dan 𝑋2.
Penyelesaian menurut Fellenius mengasumsikan bahwa untuk setiap irisan, resultan gaya-gaya antar irisan adalah nol. Penyelesaian tersebut meliputi penyelesaian ulang untuk gaya-gaya pada setiap irisan yang tegak lurus terhadap dasar, yaitu
𝑁` = 𝑊 cos 𝛼 − 𝑢𝑙
Komponen-komponen 𝑊 cos 𝛼 dan 𝑊 𝑠𝑖𝑛 𝛼 dapat ditentukan secara grafis untuk setiap irisan. Untuk suatu analisis yang menggunakan tegangan total, digunakan parameter-parameter kohesi (𝑐) dan sudut geser dalam (∅), dan nilai u pada persamaan tersebut adalah nol.
6
Geostudio SLOPE/W 2004
Analisis stabilitas lereng merupakan langkah untuk menentukan faktor keamanan minimum pada suatu lereng dengan cara coba-coba. Penyelesaian secara manual, tentu saja dapat dilakukan pada peninjauan lereng. Namun seiring dengan berkembangnya teknolongi komputer, pemakaian software pada permasalahan geoteknik, akan sangat membantu akan kecepatan dan ketepatan perhitungan yang dapat diandalkan (Subri 2013).
Geostudio Office adalah sebuah paket aplikasi untuk pemodelan geoteknik dan geolingkungan. Aplikasi ini melingkupi SLOPE/W, SEEP/W, SIGMA/W, QUAKE/W, TEMP/W, dan CTRAN/W yang sifatnya terintegrasi sehingga memungkinkan untuk menggunakan hasil dari satu produk ke produk yang lain (Pradana 2012). Penggunaan aplikasi ini sangat membantu kalangan akademisi maupun profesional dalam menangani persoalan geoteknik dan geolingkungan, seperti tanah longsor, pembangunan bendungan, penambangan dan lain-lainya.
SLOPE/W merupakan produk perangkat lunak untuk menghitung faktor keamanan lereng baik yang tersusun oleh tanah maupun batuan. Analisis faktor keamanan dapat dilakukan dalam kondisi lapangan yang berbeda seperti berbagai macam kemiringan tanah, terdapat tekanan air pori atau tidak, maupun sifat tanah yang berbeda-beda. SEEP/W adalah salah satu software yang digunakan untuk menganalisis rembesan air tanah, masalah kelebihan disipasi tekanan pori air. SEEP/W dapat mempertimbangkan analisis mulai dari masalah tingkat kejenuhan yang tetap sampai yang tidak jenuh tergantung dari masalah itu terjadi.
SIGMA/W digunakan untuk menganalisis tekanan geoteknik dan masalah masalah deformasi. Melalui SIGMA/W dapat dipertimbangkan analisis mulai dari masalah deformasi sederhana hingga masalah tekanan efektif lanjutan secara bertahap dengan menggunakan model konstitutif tanah seperti linear-elastis, anisotropik linier-elastik, nonlinier-elastis (hiperbolik), elastis-plastik atau Cam-clay.
QUAKE/W adalah software yang digunakan untuk menganalisis gerakan dinamis dari struktur bumi hingga menyebabkan gempa bumi. QUAKE/W sangat cocok sekali untuk menganalisis perilaku dinamis dari bendungan timbunan tanah, tanah dan kemiringan batuan, daerah di sekitar tanah horizontal dengan potensi tekanan pori-air yang berlebih akibat gempa bumi.
TEMP/W digunakan untuk menganalisis masalah panas bumi. Software ini dapat menganalisis masalah konduksi tingkat panas yang tetap. Pengguna dapat mengontrol tingkat di mana panas diserap atau dibebaskan selama fase perubahan. Kondisi batas termal dapat ditentukan dari memasukan data iklim dan kondisi batas disediakan untuk thermosyphons dan pipa pembekuan.
CTRAN/W adalah salah satu software yang dalam penggunaannya berhubungan dengan SEEP/W untuk pemodelan transformasi kontaminasi. CTRAN/W dapat menganalisis masalah yang sederhana seperti pergerakan partikel dalam gerakan air atau serumit menganalisis proses yang melibatkan difusi, dispersi, adsorpsi, peluruhan radioaktif dan perbedaan massa jenis.
VADOSE/W adalah salah satu software yang berhubungan dengan lingkungan, permukaan tanah, zona vadose dan daerah air tanah lokal. Software ini dapat menganalisa masalah batas fluks seperti:
7
1. Rancangan dan memonitor performa satu atau lebih lapisan yang menutupi tambang dan fasilitas limbah rumah.
2. Menentukan iklim yang mengontrol distribusi tekanan pori-air pada lereng untuk digunaka dalam analisis stabilitas
3. Menentukan infiltrasi, evaporasi dn transpirasi dari proyek-proyek pertanian atau irigasi
Bronjong
Berdasarkan SNI-03-0090-1999 tentang spesifikasi bronjong kawat, Bronjong didefenisikan sebagai kotak yang dibuat dari anyaman kawat baja berlapis seng yang penggunaannya diisi batu-batu untuk pencegahan erosi yang dipasang pada tebing-tebing, tepi sungai, yang proses penganyamannya dengan menggunakan mesin. Pembangunan dinding penahan tanah harus benar-benar berdasarkan perhitungan kestabilan dan faktor keselamatan karena kesalahan yang terjadi dalam pembangunan dinding penahan tanah dapat berakibat fatal yaitu kerugian harta benda dan hilangnya korban jiwa (Rosihun dan Endaryanta 2011).
Bronjong umumnya dipasang di kaki lereng yang juga berfungsi mencegah penggerusan. Keberhasilan penggunaan bronjong sangat tergantung dari kemampuannya dalam menahan geseran pada tanah di bawah alasnya. Oleh karena itu bronjong harus diletakkan dengan mantap di bawah bidang longsoran. Bronjong efektif bila digunakan untuk longsoran dangkal, namun tidak efektif untuk longsoran berantai (multiple slide). Keuntungan penggunaan bronjong antara lain sebagai berikut:
a) bronjong adalah struktur yang tidak kaku sehingga dapat menahan gerak vertikal maupun horisontal,
b) apabila runtuh masih bisa dimanfaatkan lagi,
c) bersifat lulus air sehingga tidak menyebabkan terjadinya genangan air permukaan,
d) pelaksanannya mudah, e) material mudah didapat,
f) biayanya relatif lebih ekonomis. Teras
Teras merupakan metode konservasi yang ditujukan untuk mengurangi panjang lereng, menahan air sehingga kecepatan dan jumlah aliran permukaan, serta memperbesar peluang penyerapan air oleh tanah. Tipe teras yang relatif banyak dikembangkan pada lahan di Indonesia adalah teras bangku (bench terrace) dan teras gulud (ridge terrace). Fungsi utama dari teras bangku adalah (Puslitbangtanak 2004) :
a) memperlambat aliran permukaan,
b) menampung dan menyalurkan aliran permukaan dengan kekuatan yang tidak merusak,
c) meningkatkan laju infiltrasi, d) mempermudah pengolahan tanah.
Teras dibuat dengan cara menggali tanah pada lereng dan meratakan tanah di bagian bawah sehingga terjadi suatu deretan tangga atau bangku. Teras dapat dibuat pada tanah berlereng 2% sampai 30% atau lebih besar. Keunggulan teras adalah dapat digunakan sebagai area pertanian (Arsyad et al. 2013).
METODE PENELITIAN
Lokasi dan Waktu
Lokasi lereng penelitian berada di Kampung Babakan Epek, Desa Sukamakmur, Kecamatan Sukamakmur, Kabupaten Bogor. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret hingga September 2015. Area yang diteliti merupakan daerah yang mengalami longsor pada 17 Januari 2015. Selanjutnya, analisis karakteristik tanah dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah, Institut Pertanian Bogor.
Alat dan Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini berupa data primer tanah, meliputi kadar air, berat isi, kohesi, dan sudut geser dalam, serta topografi permukaan lereng. Data primer tersebut didapatkan melalui pengukuran dan pengujian langsung di lapangan dan di laboratorium, sehingga alat-alat yang digunakan meliputi perangkat survei lapangan berupa theodolit, GPS, kompas, pita ukur, ring sampel, alat uji geser langsung, oven, timbangan. Program-program komputer yang digunakan yaitu Geostudio SLOPE/W 2004, AutoCAD 2010, Surfer 10.0, Microsoft Office 2013, Microsoft Excell 2013, Google Earth, dan perangkat laptop Lenovo, serta alat tulis.
Gambar 4 Jenis-jenis bentuk teras : (a) bench terrace, (b) outward-sloping
9
Prosedur Penelitian
Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan yang digambarkan melalui diagram alir seperti pada Gambar 5.
YA
TIDAK
Kesimpulan
Gambar 5 Diagram alir prosedur penelitian Mulai
Studi Literatur : 1. Analisis stabilitas lereng 2. Pengoperasian GeoStudio 2004 3. Perhitungan Bronjong
4. Perkuatan dengan teras
Pengumpulan Data : 1. Topografi
Permukaan lereng 2. Karakteristik Tanah
Hitung nilai faktor keamanan
Identifikasi kemungkinan longsor susulan Perkuatan lereng dengan bronjong dan teras
10
Secara umum, prosedur penelitian tersebut dapat dibagi menjadi beberapa tahapan berikut :
1. Studi Pustaka
Studi pustaka dilakukan untuk memperoleh pengetahuan dan referensi tentang analisis stabilitas lereng, baik metode maupun parameter-parameter tanah yang akan dibutuhkan dalam analisis. Literatur didapatkan dari berbagai bentuk tulisan ilmiah yang tersedia, yakni meliputi buku manual, skripsi, tesis, maupun jurnal-jurnal yang terpublikasi secara resmi.
2. Pengumpulan Data
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan data primer yang diperlukan dalam analisis, yakni topografi lereng, nilai kohesi tanah, sudut geser dalam, dan berat isi tanah. Topografi lereng didapatkan dari pengukuran langsung di lokasi longsor dengan menggunakan perangkat survei lapangan, sedangkan data lainnya diambil dari hasil uji sampel tanah tidak terganggu di laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah IPB. Hasil survei lapangan kemudian diolah dengan Microsoft Excell 2013 dan Surfer 10.0 untuk membuat peta topografi.
Sampel tanah diambil dari sisi lahan yang longsor dengan membagi tiga lereng berdasarkan nilai ketinggiannya. Peta pengambilan sampel dapat dilihat pada Gambar 6. Pada bagian bawah lereng terdapat batu lemah dengan ketinggian 2 m dari bibir lereng, kemudian sisa ketinggian lereng dibagi tiga titik dengan ketinggian satu sama lain adalah sama. Pada setiap titik diambil tiga buah sampel tanah menggunakan ring berdiameter 8 cm dan tinggi 15 cm.
3. Analisis Stabilitas Lereng
Tahap ini menentukan faktor keamanan lereng sebelum terjadinya longsor. Lereng yang longsor diasumsikan memiliki sudut kemiringan yang sama dengan sisi-sisinya yang belum longsor. Analisis stabilitas menggunakan Geostudio 2004 agar menghemat waktu dan nilai faktor keamanan yang didapatkan lebih akurat.
Tools yang digunakan dalam Geostudio 2004 ialah SLOPE/W yang khusus untuk
menentukan nilai faktor keamanan minimum dalam analisis stabilitas lereng. Gambar 6. Pengambilan sampel tanah
11
Tahapan pelaksanaan analisis kestabilan lereng dengan menggunakan Geostudio SLOPE/W 2004 :
a. Setelah program mulai dijalankan, kemudian pilih fitur SLOPE/W.
b. Selanjutnya dilakukan pengaturan halaman kerja. Pengaturan ini melalui menu Set. Pada menu tersebut dapat diatur ukuran halaman dengan Page, satuan dan skala dengan Units and Scale, kordinat pemodelan dengan
Grid, dan kordinat sumbu untuk geometri lereng melalui Axes. Hasil
pengaturan ditunjukan pada Gambar 8.
Gambar 7 Pemilihan new file untuk analisis stabilitas lereng
12
c. Berikutnya yakni memodelkan bentuk lereng secara dua dimensi berdasarkan hasil pemetaan topografi. Dalam hal ini pemetaan topografi hanya dilakukan pada sisi lereng bukit yang longsor, sedangkan sisi lainnya diasumsikan saja. Model lereng digambar melalui sketch line dengan memperhitungkan grid dan skala pada halaman kerja. Pada analisis ini lereng dibagi menjadi tiga layer berdasarkan ketinggian. Hasilnya dapat dilihat pada Gambar 9.
d. Langkah selanjutnya adalah memasukan data material lereng menggunakan model material Mohr-Coulomb, meliputi berat isi, kohesi dan sudut geser dalam. Data tersebut di-input melalui material properties yang terdapat pada menu KeyIn. Lereng dibagi menjadi tiga bagian agar mengurangi adanya perbedaan jenis tanah pada tiap lapisan. Kemudian digunakan Regions pada menu Draw untuk menandakan lapisan sesuai data yang telah di-input.
Jarak Horizontal (m) Ketinggian
(m)
Gambar 9 Permodelan lereng dalam dua dimensi
13
e. Setelah langkah tersebut dibuka kembali menu KeyIn kemudian dipilih
Analysis Setting. Pada menu tersebut dipilih metode yang digunakan
dalam analisis, yakni metode Bishop, Ordinary, dan Janbu. Selain itu, pada menu tersebut juga diaturpendugaan arah bidang longsor yakni dari kanan ke kiri berdasarkan model yang telah digambarkan.
f. Kemudian dibuat garis keruntuhan lereng dan sebuah grid yang diperkirakan memiliki titik keamanan minimum. Tools yang digunakan ialah Slip Surface yang terdapat pada menu Draw, sehingga didapatkan hasil seperti pada Gambar 12.
Gambar 11 Pemilihan metode analisis dan arah kelongsoran
Gambar 12 Model lereng yang akan dianalisis
Ketinggian (m)
14
g. Kemudian dilakukan perhitungan faktor keamanan minimum melalui tools SOLVE, setelah memastikan tidak terjadi kesalahan melalui tools Verify. Hasil permodelan kelongsoran dan letak titik faktor keamanan terkecil kemudian dapat dilihat melalui tools CONTOUR.
Setelah didapatkan nilai faktor keamanan minimum lerengnya, kemudian dibuat kesimpulan tentang penyebab terjadinya longsoran berdasarkan analisis kestabilan lahan. Selain itu, juga diidentifikasi kemungkinan terjadinya longsor susulan pada lokasi tersebut. Jika masih ada kemungkinan terjadi longsor, maka dilanjutkan pada tahap selanjutnya terkait perkuatan dinding lereng.
4. Perencanaan Dinding Bronjong
Perencanaan ini dilakukan untuk mengantisipasi terjadinya longsor susulan di lokasi longsoran Desa Sukamakmur. Longsor susulan diprediksi melalui pengamatan langsung di lapangan dan permodelan melalui Geostudio 2004 untuk sisi lereng yang bersisa. Apabila masih memungkinkan terjadinya longsor, maka perlu dilakukan pemasangan bronjong agar tidak kembali menutup akses warga.
Perencanaan bronjong dan analisis kestabilannya dilakukan secara manual, dengan perhitungan menurut GEO (2004). Perhitungan tersebut kemudian dikombinasikan dengan spesifikasi bahan menurut SNI 03-0090-1999. Ukuran bronjong yang digunakan adalah 2 m (p) x 1 m (l) x 1 m (t). Data yang diperlukan pada perencanaan bronjong adalah berat isi tanah, sudut geser antara bronjong dan tanah, berat isi bronjong, tinggi rencana, lebar rencana, sudut kemeringan bronjong, sudut kemiringan tanah, dan debit jika bronjong dipengaruhi aliran air. Gaya-gaya yang bekerja pada struktur bronjong dapat dilihat pada Gambar 13
15
Perhitungan perecanaan bronjong adalah sebagai berikut a. Menghitung koefisien tekanan Ka :
𝐾𝑎 = 𝑐𝑜𝑠²(ø − 𝛽)
𝑐𝑜𝑠²𝛽 cos(𝛿 + 𝛽) [1 + √sin(ø + 𝛽)sin (ø − 𝛼) cos(𝛿 + 𝛽) cos (𝛼 − 𝛽)] ²
(1)
b. Menghitung tekanan aktif total :
𝑃𝑎 = 𝐾𝑎((𝑤𝑠 𝐻2/2) + 𝑞 𝐻) (2)
c. Menghitung tekanan tanah aktif pada arah horizontal :
𝑃ℎ = 𝑃𝑎 cos 𝛽 (3)
d. Jarak vertikal menuju Ph : 𝑑𝑎 =𝐻(𝐻 +
3𝑞 𝑤𝑠) 3(𝐻 +2𝑞𝑤𝑠)
+ 𝐵 𝑠𝑖𝑛𝛽 (4)
e. Momen guling (overturning) :
𝑀𝑜 = 𝑑𝑎 𝑃ℎ (5)
f. Berat bronjong untuk setiap 1 m panjang :
𝑊𝑔 = (𝛴𝐴). 𝑤𝑔 (6)
g. Jarak Horizontal ke Wg
𝑑𝑔 = 𝛴𝐴𝑥/𝛴𝐴 (7)
h. Momen tahanan
𝑀𝑟 = 𝑑𝑔 𝑊𝑔 (8)
i. Faktor keamanan terhadap Guling (overturning)
𝑆𝐹𝑜 = 𝑀𝑟/𝑀𝑜 (9)
j. Faktor keamanan terhadap geser (sliding)
𝑆𝐹𝑠 = 𝜇𝑊𝑔/𝑃ℎ (10)
16 𝑒 =𝐵 2 − (𝑀𝑟 − 𝑀𝑜)/𝑊𝑔 (11) Batas eksentrisitas −𝐵/6 ≤ 𝑒 ≤ 𝐵/6 (13) dengan : H : q : α : β : ø : δ : ws : wg : B : Tinggi dinding (m) Beban merata (kN/m2)
Sudut kemiringan tanah timbunan (°) Sudut kemiringan dinding (°)
Sudut gesek tanah (°)
Sudut gesek tanah dengan dinding bronjong (°) Densitas tanah (kN/m3)
Densitas bronjong (kN/m3) Lebar dinding (m)
Berdasarkan modul bronjong pada GEO (2004), spesifikasi tinggi dan lebar bronjong yang direncanakan disajikan pada Tabel 1 dan Gambar 14.
H (m) B (m) 1.0 2.0 2.0 2.0 3.0 3.0 4.0 3.0 5.0 4.0 6.0 4.0 7.0 5.0 8.0 5.0 9.0 6.0 10.0 6.0
Gambar 14 Model bronjong yang direncanakan Tabel 1 Ketentuan tinggi dan lebar bronjong
PEMBAHASAN
Topografi dan Karakteristik Tanah pada Lokasi
Analisis stabilis lereng dilakukan pada bukit kecil di Kampung Babakan Epek RT 03/05 Desa Sukamakmur, Kecamatan Sukamakmur, Kabupaten Bogor. Desa tersebut dikelilingi oleh barisan perbukitan yang memiliki lereng-lereng dengan berbagai sudut kemiringan. Sebagian besar penduduk Desa Sukamakmur memanfaatkan lahan di kaki perbukitan tersebut untuk berladang.
Pengukuran topogrofi hanya dilakukan pada sisi bukit yang mengalami longsor, sedangkan sisi bukit lainnya diasumsikan. Setelah melakukan pengukuran survei lapangan dan meng-input datanya dalam program Surfer 10.0, maka kondisi lereng bukit yang longsor ditunjukkan oleh Gambar 16.
Gambar 16 Topografi lokasi longsoran Gambar 15 Denah lokasi longsoran Sumber : Google Map ( tanggal akses : 8/12/15)
18
Dimensi lereng yang dianalisis melalui Geoslope 2004 adalah bentuk lereng sebelum terjadi longsor. Bentuk lereng tersebut diperoleh dari dimensi sisi-sisi lereng yang belum terjadi longsor, karena lereng yang longsor diasumsikan memiliki topografi yang sama dengan sisi-sisinya sebelum terjadi longsoran. Berdasarkan peta topografi tersebut, kemudian lereng pada sisi longsor digambarkan dalam bentuk dua dimensi, dengan sudut lereng sebasar 29.41° dan titik tertinggi 31 m dari bibir lereng. Dimensi lereng sebelum terjadi longsoran yang ditunjukkan oleh Gambar 17.
Sampel tanah yang telah diambil dilapangan kemudian dilakukan uji geser langsung (direct shear) dan uji densitas di Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah IPB. Pada uji geser langsung setiap sampel diuji dengan beban 0.5 kg/cm2, 1.0 Kg/cm2, dan 1.5Kg/cm2. Tegangan normal total yang terjadi dalam pengujian sama dengan tegangan normal efektifnya, karena salah satu kekurangan pengujian ini adalah pengaliran airnya yang tidak dapat dikontrol sehingga tekanan air pori diasumsikan bernilai sama dengan nol. Hasil pengujian diplot dalam grafik sesuai persamaan Mohr-Coulomb.
Pengujian densitas atau berat isi tanah dilakukan pada kondisi tanah saat kering. Kondisi kering ini dipilih karena permodelan kelongsoran diasumsikan tanpa adanya aliran air dalam tanah. Nilai kohesi, sudut geser dalam dan berat isi tanah dari hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 2.
Titik Kohesi Sudut Geser
Dalam (°) Berat isi Kg/cm2 KN/m2 gr/cm3 KN/m3 A 0.30 29.71 22.93 1.61 15.78 B 0.29 28.18 23.20 1.71 16.76 C 0.31 30.44 17.51 1.81 17.74
Gambar 17 Dimensi lereng sebelum longsor
19
Analisis Stabilitas Lereng
Analisis stabilitas lereng di Desa Sukamakmur, Kabupaten Bogor, menggunakan Geostudio Slope/W 2004 dengan metode Fellenius (Ordinary). Setelah data hasil pengujian diinput dalam Geostudio Slope/W 2004, maka diperoleh hasil model longsor seperti Gambar 18.
Angka keamanan lereng terendah yang diperoleh dari analisis adalah 1.334. Berdasarkan rentang angka keamanan yang tercantum dalam SKBI-2.3.06 tahun 1987, angka keamanan hasil analisis berada di bawah 1.5 yang berarti rawan terjadi longsor. Hal ini menunjukkan bukit di Kampung Babakan Epek tersebut sejak awal sudah memiliki lereng yang tidak stabil.
Kriteria kelongsoran diatas hanya memperhatikan parameter yang dikemukakan oleh Mohr-Coulomb. Selain parameter tersebut, masih banyak faktor yang menyebabkan terjadi longsor. Menurut Arsyad et al. (1989) longsoran akan terjadi jika terpenuhi tiga keadaan sebagai berikut:
a. adanya lereng yang cukup curam sehingga massa tanah dapat bergerak atau meluncur ke bawah,
b. adanya lapisan di bawah permukaan massa tanah yang agak kedap air dan lunak, yang akan menjadi bidang luncur,
c. adanya cukup air dalam tanah sehingga lapisan massa tanah yang tepat di atas lapisan kedap air tersebut menjadi jenuh.
Ketiga keadaan diatas jika dibandingkan dengan kondisi lereng di Desa Sukamakmur, sudah memenuhi syarat untuk terjadinya longsor. Pertama, lereng memiliki sudut 29.41°. Sudut tersebut memang tidak lebih dari setengah sudut siku-siku, tetapi cukup untuk membuat massa tanah bergerak menuju pusat bumi. Kedua, lapisan pada bawah permukaan tanah berupa batuan lemah atau bedrock. Meskipun batuan ini mudah hancur, namun memiliki sifat sukar menyerap air. Kondisi ini membuat tegangan geser menjadi lebih besar pada bidang longsor. Ketiga,
Ketinggian (m)
Jarak Horizontal (m)
20
berdasarkan keterangan warga sebelum terjadinya longsor didahului oleh hujan. Hujan dalam debit diatas rata-rata sewaktu-waktu dapat membuat tanah menjadi jenuh, sehingga ikatan antarmolekul tanah menjadi terpisah. Hal ini akan mempermudah pergerakan massa tanah menuju arah pusat bumi pada bidang geser. Hasil permodelan longsoran yang didapatkan dari Geostudio SLOPE/W 2004 kemudian dibandingkan dengan kondisi nyatanya di lapangan, sehingga didapatkan perbandingannya seperti Gambar 19. Pada gambar tersebut terlihat bahwa longsor yang terjadi di lapangan memiliki jari-jari lebih kecil dari model oleh Geostudio, namun masih dalam jari-jari kelongsoran model. Hal ini berarti ancaman longsoran pada 17 Januari 2015 tersebut bisa lebih besar. Perbedaan model kelongsoran tersebut dapat disebabkan adanya retakan pada lereng sebelum terjadinya longsor. Perbedaan model dan kenyataannya di lapangan lebih utama disebabkan oleh aktivitas manusia diatas lahan tersebut. Berdasarkan keterangan warga sebelum terjadinya longsor lahan tersebut digunakan sebagai ladang. Hal ini tentu membuat tutupan lahan menjadi berkurang dan daya infiltrasi air sat terjadi hujan menjadi berkurang. Seiring kemampuan tanah menyerap air hujan berkurang, tegangan geser pada tanah semakin meningkat akibat meningkatnya tekanan air pori. Pada akhirnya tepat tanggal 17 Januari 2015 terjadi tanah longsor pada lahan tersebut.
Perkuatan Lereng dengan Bronjong dan Teras
Perencanaan perkuatan lereng sisi bukit yang longsor didasarkan pada kondisi saat ini di lapangan. Lereng sisa kejadian longsor menunjukkan bahwa sebagian tanah urugan tertumpuk pada sisi bawah lereng. Tanah urugan tersebut memang sudah dirapihkan secara swadaya oleh warga, karena sisi bawah lereng merupakan jalur akses warga antar kampung. Kondisi lereng yang longsor dapat dilihat pada Gambar 20.
Ketinggian (m)
Jarak Horizontal (m)
21
Perkuatan terhadap lereng yang longsor dilakukan untuk menghindari terjadinya longsor susulan. Perencanaan perkuatan lereng dilakukan dengan membangun bronjong pada sisi bawah lereng yang telah longsor, karena pada sisi tersebut memiliki lereng yang curam dan merupakan tanah urugan. Bronjong dipilih karena sangat ekonomis dan sesuai dengan kondisi lereng yang tidak terlalu tinggi. Penempatan bronjong pada sisi lereng dapat dilihat pada Gambar 21.
Perencanaan bronjong dan analisis kestabilannya dilakukan secara manual berdasarkan GEO (2004). Perhitungan tersebut dikombinasikan dengan spesifikasi bahan menurut SNI 03-0090-1999. Sudut geser bronjong terhadap tanah bernilai 330 berdasarkan standar nilai yang ditetapkan Naval Facilities Engineering
Command (NAVFAC). Data yang diperlukan pada perencanaan bronjong adalah densitas tanah, sudut geser dalam, densitas isi bronjong, tinggi rencana, lebar rencana, sudut kemiringan bronjong, sudut kemiringan tanah, dan beban tambahan jika akan direncanakan ada bangunan lain diatas lereng.
Gambar 20 Kondisi lereng saat terjadi longsoran
22
Perhitungan perencanaan bronjong adalah sebagai berikut :
H : B : q : α : β : 8 m 5 m
0 kN/m2 (beban diatas berm) 00 00 ø : δ : ws : wg : 330 00 16.76 kN/m3 23 kN/m3
Nilai koefisien tekanan berdasarkan Persamaan 1 didapatkan Ka = 0.46, kemudian dihitung nilai tekanan aktif total melalui Persamaan 2 sebagai berikut :
𝑃𝑎 =0.45 . 16.76 𝑘𝑁
𝑚3. (8 𝑚)2
2 = 246.71 𝑘𝑁/𝑚
Nilai cos 𝛽 = 1, sehingga nilai tekanan tanah aktif pada arah horizontal sama dengan nilai tekanan aktif total (𝑃ℎ = 𝑃𝑎 = 246,71 𝐾𝑁/𝑚). Kemudian dihitung jarak vertikal menuju Ph melalui Persamaan 4 sebagai berikut :
𝑑𝑎 =
8(8 +16,76)3𝑥0
3(8 +16,6)2𝑥0
+ 14 sin 0 = 2.67 𝑚
Momen guling (overturning) dihitung melalui Persamaan 5 sebagai berikut:
𝑀𝑜 = 2,67 𝑚 𝑥 246,71 𝑘𝑁/𝑚 = 657.88 𝑘𝑁
Berat bronjong untuk setiap 1 m panjang dapat dilihat pada Gambar 22, dengan dimensi bronjong berdasarkan ketentuan GEO (2004). Tinggi (H) bronjong direncanakan 8 m sedangkan jarak horizontal (B) adalah 5 m. Ukuran bronjong yang digunakan di Indonesia yakni berdasarkan SNI 03-0090-1999 adalah 2 m (p) x 1 m (l) x 1 m (t) dengan berat bronjong sebesar 23 kN/ m3 :
23
Berat bronjong untuk setiap 1 m panjang dihitung melalui Persamaan 6 seperti berikut:
𝑊𝑔 = (10 + 8 + 6 + 4) 𝑚2. 23𝑘𝑁
𝑚3 = 700 𝑘𝑁/𝑚
Jarak Horizontal ke Wg :
𝑑𝑔 = 𝛴𝐴𝑥/𝛴𝐴
𝛴𝐴 merupakan luasan total bronjong dan 𝑥 adalah jarak ke 0. Diperoleh perhitungan seperti di bawah ini
A.x1 = 10 (2.5 cos 0 + 1 sin 0) = 16
A.x2 = 8 (3 cos 0 + 3 sin 0) = 21
A.x3 = 6 ( 3.5 cos 0 + 5 sin 0) = 24
A.x4 = 4 (4 cos 0 + 7 sin 0) = 25
𝛴𝐴𝑥 = 86 m2
𝑑𝑔 =𝛴𝐴𝑥
𝛴𝐴 =
86
28= 3.07 𝑚
Terakhir dihitung nilai momen tahanan melalui Persamaan 8, yakni
𝑀𝑟 = 3.07 𝑚 𝑥 700 𝑘𝑁/𝑚 = 2150 𝑘𝑁
Setelah semua nilai dihitung, kemudian diperiksa faktor keamanan terhadap guling (overturning) melalui persamaan 9 :
𝑆𝐹𝑜 = 2150 𝑘𝑁
657.88 𝐾𝑁 = 3.27 > 2 (Aman)
Faktor keamanan terhadap geser (sliding) berdasarkan Persamaan 10 : 𝑆𝐹𝑠 =𝜇𝑊𝑔
𝑃ℎ = tan 33° 𝑥
700 𝑘𝑁/𝑚
246.71 𝑘𝑁/𝑚 = 1.84 > 1.5 (Aman)
Eksentrisitas reaksi berdasarkan Persamaan 11 : 𝑒 =5 2− 2150 𝑘𝑁−657.88 𝑘𝑁 700 𝑘𝑁/𝑚 = −0.36 Batas eksentrisitas −5/6 ≤ 𝑒 ≤ 15/6 −0.83 ≤ −0.36 ≤ 0.83 (Aman)
Teras pada lereng yang longsor di Desa Sukamakmur juga direncanakan pada sisi lereng bagian atas. Hal ini disebabkan lereng pada bagian atas memiliki sudut yang cukup curam. Perencanaan teras diharapkan mampu menghindari terjadinya longsor susulan sehingga dapat menyebabkan rusaknya bronjong yang telah dirancang. Angka keamanan lereng pada bagian atas dapat dianalisis kembali melalui Geostudio SLOPE/W 2004 dengan mengasumsikan tidak terjadi perubahan tekstur tanah pada lereng sisa longsor dan semua tanah urugan telah dibersihkan. Hasil analisis dapat dilihat pada Gambar 23.
24
Hasil analisis pada permukaan lereng bagian atas setelah longsor memiliki angka keamanan 1.187. Angka tersebut menunjukkan bahwa lereng masih sangat rawan terjadi longsor kembali. Longsor tersebut dapat ditanggulangi dengan pembuatan teras. Pemilihan teras pada lereng memberikan banyak keuntungan bagi pihak yang memiliki lahan tersebut.
Berdasarkan Peraturan Menteri Pertanian No. 47 tahun 2006 tentang Pedoman Umum Budidaya Pertanian pada Lahan Pegunungan, Teras bangku atau teras tangga dibuat dengan cara memotong panjang lereng dan meratakan tanah di bagian bawahnya, sehingga terjadi deretan bangunan yang berbentuk seperti tangga. Teras bangku dapat dibuat datar (bidang olah datar, membentuk sudut 0° dengan bidang horizontal), miring ke dalam/goler kampak (bidang olah miring beberapa derajat kearah yang berlawanan dengan lereng asli), dan miring keluar (bidang olah miring ke arah lereng asli).
Dimensi (tinggi dan lebar) teras ditentukan dengan coba-coba sehingga menghasilkan nilai faktor keamanan yang aman. Selain itu, untuk mengurangi biaya dan waktu kerja, volume tanah yang dibuang dilakukan secara efisien. Tinggi teras dipengaruhi oleh faktor erosi dan jumlah tangga teras tertentu. Teras yang tinggi akan memudahkan terjadinya erosi sedangkan tangga yang terlalu pendek akan menghasilkan tangga yang banyak, sehingga memerlukan banyak waktu dan tenaga. Sementara itu, lebar teras dirancang agar mampu dimanfaatkan untuk dijadikan lahan pertanian. Lebar teras tidak kurang dari nilai tingginya agar mampu menahan beban dan tidak mudah tergerus oleh air hujan.
Perhitungan keamanan teras kembali menggunakan Geostudio 2004 agar mendapatkan dimensi yang tepat untuk sisi lereng bagian atas yang rawan longsor. Volume tanah yang terbuang digambarkan dalam bentuk dua dimensi, sehingga volumenya dapat diwakili oleh luas tanah yang terbuang. Hasil beberapa kali percobaan dimensi lereng yang berbeda dapat dilihat pada Tabel 3. Faktor
Jarak Horizontal (m)
Gambar 23 Analisis stabilitas pada sisi atas lereng yang longsor
Ketinggian (m)
25
keamanan yang dinilai aman dan luas tanah yang dibuang minimal didapatkan dengan dimensi teras setinggi 3 m dan lebar 3 m.
Analisis stabilitas pada percobaan pencarian dimensi teras yang tepat tersebut masih menggunakan metode Fellenius, dengan radius bidang longsoran dipersempit pada sisi atas lereng saja. Hasil analisis teras berdiameter 3 m x 3 m dapat dilihat pada Gambar 24. Analisis stabilitas menggunakan dimensi teras tersebut bernilai 1.618. Angka tersebut cukup ideal mendekati standar keamanan 1.5 sehingga tidak perlu membuang banyak tanah pada sisi atas lereng. Perkuatan bronjong pada sisi bawah lereng diasumsikan tidak memberikan perkuatan pada sisi atas. Oleh karena itu, adanya dua perkuatan tersebut dapat meminimalisir terjadi longsor di bukit tersebut.
Tinggi (m) Lebar (m) Nilai Faktor
Keamanan
Luas Bidang yang
Terbuang (m2) 2 2 1.812 179.0 2 3 2.316 249.0 3 3 1.618 149.5 3 4 1.916 199.0 4 3 1.374 126.0 4 4 1.687 174.5 4 5 1.779 204.5 5 4 1.381 123.0 5 6 1.796 204.5 5 5 1.686 212.5 Jarak Horizontal (m)
Gambar 24 Analisis stabilitas pada lereng yang telah memiliki teras Tabel 3 Hasil perhitungan keamanan berbagai dimensi teras
Ketinggian (m)
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Hasil analisis stabilitas lereng dengan menggunakan metode Fellenius melalui Geostudio SLOPE/W 2004 di Desa Sukamakmur, Kabupaten Bogor, menghasil nilai faktor keamanan 1.334. Nilai tersebut menunjukkan bahwa lereng sebelum terjadinya longsor sudah dikategorikan lereng yang rawan terjadi pergerakan tanah, karena nilai faktor keamanan kurang dari 1.5. Berdasarkan pengamatan dan hasil analisis, lereng pada lokasi longsor tersebut saat ini masih rawan untuk terjadi longsor susulan. Oleh karena itu diperlukan perencanaan perkuatan lereng. Perkuatan lereng pada lokasi longsoran menggunakan bronjong dan teras. Bronjong dirancang dengan ketinggian 8 m dan lebar 5 m, sedangkan teras dirancang dengan tinggi 3 m dan lebar 3 m.
Saran
Analisis stabilitas lereng perlu dikembangkan di Kabupaten Bogor karena wilayah tersebut memiliki banyak daerah yang rawan terjadi bencana longsor. Analisis diperlukan agar dapat mencegah dampak yang besar akibat bencana tersebut bagi kehidupan masyarakat yang tinggal di daerah rawan longsor. Selain itu, dalam pengujian parameter tanah agar dapat menggunakan faktor tekanan air tanah, sehingga dapat memprediksi kondisi tanah pada saat hujan. Uji yang dapat dilakukan untuk mengetahui tekanan air pori yakni uji triaksial. Sementara itu, dalam perkuatan lereng dengan teras lebih baik menggunakan persamaan-persamaan yang dapat mendekati, sehingga tidak memerlukan waktu yang lama dalam coba-coba dimensi menggunakan Geostudio.
DAFTAR PUSTAKA
Arsyad A, Harianto T, Samang L, Angi R. 2013. Analisis kestabilan lereng berdasarkan integrasi data geofisika tahanan batuan dan geoteknik N-SPT. Di dalam : Hamid W, editor. Hasil Penelitian Fakultas Teknik [Internet]. [Waktu dan tempat pertemuan tidak diketahui]. Makasar (ID) : Universitas Hasanudin. Vol : VII. Tersedia pada : journal.unhas.ac.id/index.php/prostek/ article.pdf
[BNPB] Badan Nasional Penanggulangan Bencana. 2015. Data Informasi Bencana Indonesia (dibi). Jakarta (ID) : Badan Nasional Penanggulangan Bencana. [BSN] Badan Standarisasi Nasional. 1999. SNI 03-0090-1999 : Spesifikasi
27
Craig RF. 1989. Mekanika Tanah : Edisi Keempat. Soepandji BS, penerjemah. Jakarta (ID) : Erlangga. Terjemahan dari : Soil Mechanics.
Das, BM. 1994. Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid 2. Mochtar NE, Mochtar IS, penerjemah. Jakarta (ID) : Erlangga. Terjemahan dari : Principles of Geotechnical Engineering.
Department of The Navy Naval Facilities Engineering Command. 1970. Design Manual Structural Engineering. NAVFAC DM‐2. U.S.Naval Publications and Forms Center, USA.
[DPU] Departemen Pekerjaan Umum. 1987. Buku Petunjuk teknis Perencanaan Penganggulangan Longsoran. Jakarta (ID) : Yayasan Badan Penerbit PU.
[GEO] Geotechnical Engineering Office, Civil Engineering Department. 2004. Modular Gabion Systems. Houston (US) : Shepherd Company C.E.
Hardiyatmo HC. 2006. Penangangan Tanah Longsor dan Erosi. Yogyakarta (ID): Gadjah Mada Univ. Pr.
Hidayah S, Gratia YR. 2007. Program analisis stabilitas lereng [skripsi]. Semarang (ID) : Universitas Diponegoro.
[Permentan] Peraturan Mentri Pertanian Nomor 47/Permentan/OT.140/10/2006 tentang Pedoman Umum Budidaya Pertanian pada Lahan Pegunungan. Jakarta (ID) : Kementrian Pertanian.
Pradana HA. 2012. Analisis stuktur bendungan krenceng terhadap gempa. [skripsi]. Bogor (ID) : Intitut Pertanian Bogor.
Prastyo, H. 2013. Laporan Final Analisis Data Spasial untuk KSN. Project Safer Communities Through Disaster Risk Reduction in Development (SCDRR-D) Phase II. Jakarta (ID) : Badan Informasi Geospasial.
[Puslitbangtanak] Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanah dan Agrolimat. 2004. Teknologi Konservasi Tanah pada Lahan Berlereng. Kurnia U, Rahman A, Dariah A, editor. Bogor (ID) : Puslitbangtanak, Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Departemen Pertanian.
Rachim, Armansyah. 2012. Pengaruh stabilisasi kapur pada permukaan timbunan terhadap konstruksi lereng dengan metode trial & error menggunakan GEO SLOPE/W [skripsi]. Makasar (ID) : Universitas Hasanudin.
Rosihun M, Endaryanta. 2011 Des.Analisis Stabilitas Talud Bronjong UIN Sunan
Kalijaga Yogyakarta. INERSIA. Vol. VII No. 2.
Soedarmono GD, Purnomo SJ. 1993. Mekanika Tanah 1. Malang (ID) : Kanisius. Subri S. 2013. Studi perkuatan lereng dengan software Geoslope pada tanah
lempung [skripsi]. Makasar (ID) : Universitas Hasanudin.
Terzaghi K, Peck RB. 1987. Mekanika Tanah dalam Praktek Rekayasa edisi kedua
Jilid 1. Witjaksono B, Krisna RB, penerjemah. Jakarta (ID) : Erlangga. Terjemahan dari : Soil Mechanics.
29
Lampiran 1 Dokumentasi penelitian
Kondisi lereng di Desa Sukamakmur setelah terjadi longsor
Pengambilan sampel tanah untuk diuji di laboratorium
Pengujian Direct Shear di Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah IPB
30
Lampran 1 Lanjutan
Sisi lereng yang akan direncanakan
pemasangan bronjong
Sisi lereng yang direncanakan
5 m
29 m
3 m
8 m
3 m
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
GAMBAR 25:
C:\Users\user\Documents\logo ipb.jpg
GAMBAR PERENCANAAN BRONJONG DAN TERAS PADA LERENG
SATUAN CM SKALA 1 : 500 31 Lampiran 2 Perencanaan bronjong dan teras pada lereng
33
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 7 Juni 1993 di Saruaso, Batusangkar, Sumatra Barat. Penulis merupakan anak terakhir dari tiga orang bersaudara dari pasangan Bapak Khairul Akmal, S.Pd dan Ibu Syamsul Aini, S.Pd. Pendidikan formal yang ditempuh dimulai dari TK Aquaduk Pancasila, dilanjutkan ke SD Negri 32 Kubang Landai. Pada tahun 2005 penulis melanjutkan pendidikan di MTs Negri 1 Batusangkar dan setelah lulus penulis melanjutkan pendidikan di SMA Negri 1 Batusangkar.
Pada tahun 2011 penulis diterima di Program Strata-1 Institut Pertanian Bogor melalui jalur SNMPTN Undangan Seleksi Masuk IPB dan diterima di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Selama menempuh pendidikan di IPB penulis aktif di berbagai organisasi kemahasiswaan, diantaranya anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Sipil (Himatesil) IPB, pembina Bimbingan Remaja dan Anak-anak (Birena) Al-Hurriyyah, dan pengurus Forum Bina Islami (FBI) Fateta periode 2013-2014.
Penulis melakukan Praktik lapangan pada bulan Juli hingga bulan Agustus 2014 di PT Adhi Karya Persero Tbk. dengan judul Evaluasi Penerapan Keselamatan Kesehatan Kerja dan Lingkungan pada Proyek RSUD Budhi Asih. Penulis melakukan penelitian dan menyusun skripsi sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknologi Pertanian, dengan judul Analisis Stabilitas Lereng di Desa Sukamakmur, Kabupaten Bogor, Menggunakan Metode Fellenius Melalui Aplikasi Geostudio Slope/W dibimbing oleh Dr. Ir. Erizal, M.Agr.
