commit to user
ANALISIS STABILITAS LERENG DENGAN PERKUATAN SOIL
NAILING MENGGUNAKAN PROGRAM GEOSLOPE
Stability Analysis with Soil Nailing Reinforcement Using Geoslope Computer Program
SKRIPSI
Disusun sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Surakarta
Disusun oleh :
VITRIANA KUMALASARI
I 0108156
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
commit to user
vi
ABSTRAK
Vitriana Kumalasari, 2012. Analisis Stabilitas Lereng dengan Perkuatan Soil Nailing Menggunakan Program Geoslope,Skripsi, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Analisis stabilitas lereng dilakukan untuk mengecek keamanan dari suatu lereng. Usaha peningkatan stabilitas lereng ada beberapa cara, salah satu diantaranya adalah perkuatan lereng
dengan soil nailing. Soil nailing adalah metode perbaikan tanah asli (in-situ) dengan cara
melakukan pemakuan batang-batang seperti cerucuk, baja, bambu, dan mini pile. Penelitian ini
bersifat teoritis yang dimodelkan dengan bantuan program geoslope, dan tidak dilakukan
permodelan fisik di laboratorium.
Hasil analisis menggunakan program geoslope kemudian dibandingkan dengan perhitungan
manual menggunakan metodebishop pada lereng tanpa perkuatan dan metode baji (wedge) pada
lereng dengan perkuatan. Dilakukan analisis stabilitas eksternal terhadap penggeseran dan kegagalan daya dukung tanah. Analisis stabilitas internal juga dilakukan terhadap putus tulangan dan cabut tulangan. Variasi dalam penelitian ini yaitu kemiringan lereng (450, 600 dan 900),
pemasangan sudut nail (100, 200 dan 300), dan jarak antar nail (1m, 1.5m dan 2m).
Dari hasil penelitian diperoleh bahwa semakin curam lereng, maka nilai SF semakin kecil.
Bertambahnya kemiringan lereng dari 450 ke 600 dan dari 600 ke 900 menyebabkan pengurangan
angka keamanan yaitu 7% dan 47% pada perhitungan manual dan 6% dan 46% dengan
menggunakan program geoslope. Bertambahnya jarak antar nail (ΔH) = 0,5m menyebabkan
penurunan angka keamanan yaitu 16% dan 30% dengan perhitungan manual dan dengan
menggunakan program geoslope. Kasus yang sama juga ditemukan pada kemiringan nail,
dimana setiap bertambahnya sudut pemasangan nail (i)=100 menyebabkan penurunan angka
keamanan yaitu dengan perhitungan manual +14%, dengan program geoslope +16%. Didapatkan pula perbandingan nilai SF analisis stabilitas terhadap kelongsoran lereng menggunakan program geoslope dan manual dengan metode baji (wedge) yaitu 50%.
commit to user
vii
ABSTRACT
Vitriana Kumalasari, 2012. Slope Stability Analysis with Soil Nailing Reinforcement Using Geoslope Computer Program, Thesis, Civil Engineering Faculty, Sebelas Maret University of Surakarta.
Slope stability analysis is performed to check the safety of a slope. There are several ways In efforts to increase the stability of the slope, one of them is reinforcement of slopes with soil nailing. Soil nailing is an original method of soil improvement (in-situ) by doing such nailing cerucuk, steel, bamboo, and minipile. This research is theoretical work by modelling the slope using geoslope computer program, without physical in modelling laboratory.
The results of slope stability analysis by geoslope computer program then is compared with the manual calculation using Bishop method for the slope without reinforcement and using
the wedge method for the slope with reinforcement. Manual calculation of external stability
also performed for the sliding stability failure and soil bearing capacity failure. Internal stability analysis is also conducted to the nail tensile failure and nail pull-out failure. The variations of increasing nail space (ΔH) of 0,5m caused the decreasing factor of safety of 16% and 30% by manual calculation and by computer program. The same case occurred in the nail inclination where the increase of 100 of the nail inclination decreased the slope stability of 140 by manual calculation and 16% by geoslope computer program. It was also also found that there was a dicrepancy up to 50% of slope safety factor after comparing the manual calculation to geoslope computer program.
commit to user
2.2.1. Stabilitas Lereng Tanpa Perkuatan ... 5
2.2.2. Struktur Perkerasan Beton Semen ... 7
2.2.3. Pembebanan pada Lereng ... 8
2.2.4. Perancangan elemen dasar sinding soil nailing ... 9
2.2.5. Tahapan Konstruksi ... 13
2.2.6. Kelebihan dan Kekurangan Soil Nailing ... 18
commit to user
x
2.2.8. Analisis Stabilitas Lereng dengan Geoslope ... 28
BAB 3. METODE PENELITIAN ... 30
3.1. Pemodelan Lereng... ... 30
3.1.1. Data Parameter Tanah dan Spesifikasi Soil Nailing ... 30
3.1.2. Perencanaan Struktur Jalan Raya ... 32
3.1.3. Variasi Permodelan ... 35
3.2. Analisis dengan Perhitungan Manual... ... 36
3.3. Analisis dengan Program Geoslope... ... 36
3.3.1. Pengaturan Awal ... 36
3.3.2. Membuat Sketsa Gambar ... 37
3.3.3. Analysis Settings ... 38
3.3.4. Mendefinisikan Parameter Tanah ... 40
3.3.5. Menentukan Parameter Tiap Lapisan Tanah ... 40
3.3.6. Menggambar Entry and Exit Bidang Longsor ... 41
3.3.7. Menggambar Beban Merata ... 42
3.3.8. Menggambar Perkuatan Soil Nailing ... 43
3.3.9. Memeriksa Masukan Data ... 43
3.3.10. Solving The Poblem ... 44
3.3.11. Menampilkan Hasil Analisis ... 45
3.3.12. Menyimpan Data ... 45
3.4. Pembahasan Hasil Penelitian... ... 46
3.5. Kesimpulan... ... 46
3.6. Diagram Alir Penelitian... ... 47
BAB 4. ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... 48
4.1. Analisis Stabilitas Lereng Tanpa Perkuatan ... 48
4.1.1. Analisis pada Lereng Atas ... 48
4.1.2. Analisis pada Lereng Bawah ... 50
4.2. Analisis Stabilitas Lereng dengan Perkuatan ... 52
4.2.1. Analisis Stabilitas Lereng Terhadap Keruntuhan Global Lereng ... 52
commit to user
xi
4.2.1.2. Analisis pada Lereng Bawah. ... 57
4.2.2. Analisis Stabilitas Lereng Terhadap Penggeseran ... 61
4.2.2.1. Analisis pada Lereng Atas. ... 62
4.2.2.2. Analisis pada Lereng Bawah. ... 62
4.2.3. Analisis Stabilitas Lereng Terhadap Kegagalan Daya Dukung Tanah ... 64
4.2.3.1. Analisis pada Lereng Atas. ... 64
4.2.3.2. Analisis pada Lereng Bawah ... 64
4.2.4. Analisis Stabilitas Internal Terhadap Putus Tulangan dan Cabut Tulangan ... 65
4.2.4.1. Analisis pada Lereng Atas. ... 65
4.2.4.2. Analisis pada Lereng Bawah ... 66
4.3. Hasil Perhitungan ... 67
4.4. Pembahasan ... 71
4.4.1. Hubungan Kemiringan Lereng dengan Angka Keamanan (SF) ... 71
4.4.2. Hubungan Jarak Vertikal Antar Nail dan Kemiringan Nail dengan Angka keamanan (SF)……… 72
4.4.3. Hubungan Jarak Vertikal Antar Nail dengan Stabilitas Internal ... 76
4.4.4. Perbandingan Hasil Analisis Stabilitas Lereng dari Perhitungan Manual dengan Program Geoslope ... 80
4.4.5. Permasalahan pada Penggunaan Soil Nailing ... 81
4.4.5.1. Perhitungan Stabilitas Lereng Keseluruhan (Global) ... 81
4.4.5.2. Efisiensi Penggunaan Nail ... 83
4.4.5.3. Penentuan Sudut Bidang Longsor Pada Perhitungan Manual ... 84
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN ... 85
5.1. Kesimpulan ... 85
commit to user
xii
DAFTAR PUSTAKA ... 87
commit to user
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Kegiatan transportasi merupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan dari kehidupan
manusia. Transportasi berperan penting dalam kehidupan manusia antara lain dalam aspek
-aspek sosial, politik, ekonomi, dan keamanan. Sebagai pemenuhan kebutuhan manusia
akan sarana dan prasarana transportasi yang tinggi maka banyak dilakukan proyek
pembangunan jalan raya. Terkadang ditemui rute jalan yang melalui daerah perbukitan
dan berlereng dengan kondisi tanah yang kurang baik. Lereng-lereng tersebut harus
mampu menahan beban yang besar akibat pembangunan jalan raya, kondisi ini dapat
memicu berkurangnya tingkat keamanan lereng yang berdampak pada kelongsoran. Hal
ini perlu diantisipasi untuk mencegah dari kemungkinan terburuk yang disebabkan oleh
bahaya longsor yang dapat menelan banyak korban jiwa dan kerugian ekonomi.
Untuk mencegah bencana tanah longsor perlu dilakukan adanya upaya perkuatan pada
lereng. Pada saat ini telah banyak alternatif perkuatan lereng, salah satu diantaranya yaitu
dengan soil nailing. Soil nailing adalah merupakan metode perbaikan tanah asli (in-situ)
dengan cara melakukan pemakuan batang-batang seperti cerucuk, baja, bambu, dan mini
pile. Soil nailing dapat digunakan untuk banyak jenis tanah, dan kondisi. Pengalaman dari
berbagai proyek menunjukkan beberapa kondisi tanah yang menguntungkan, akan
membuat metode soil nailing menjadi lebih efektif dari segi biaya dibandingkan dengan
teknik lain (Lazarte, 2003).
Dalam penelitian ini akan membahas pengaruh penggunaan soil nailing pada lereng yang
di variasikan dengan kemiringan lereng, sudut nail dan jarak nail, terhadap nilai faktor
keamanan (SF) pada lereng. Pengamatan ini dianalisis menggunakan program geoslope
dan dibandingkan dengan perhitungan manual menggunakan metode bishop pada lereng
commit to user
2
1.2.
Rumusan Masalah
Dari uraian di atas maka diambil rumusan masalah :
1) Seberapa besar pengaruh kemiringan lereng terhadap besarnya nilai faktor keamanan
(SF) pada lereng?
2) Seberapa besar pengaruh jarak antar nail terhadap besarnya nilai faktor keamanan (SF)
pada lereng?
3) Seberapa besar pengaruh sudut kemiringan nail terhadap besarnya nilai faktor
keamanan (SF) pada lereng?
4) Seberapa besar perbandingan hasil analisis stabilitas lereng dengan menggunakan
program geoslope dan secara manual?
1.3.
Batasan Masalah
Untuk membatasi permasalahan agar penelitian ini lebih terarah dan tidak terlalu meluas
maka perlu pembatasan masalah. Batasan-batasan masalah yang diambil dalam penelitian
ini adalah sebagai berikut :
1) Data tanah yang digunakan adalah data tanah di Desa Bantas, Kecamatan Selemadeg
Timur, Kabupaten Tabanan, Provinsi Bali dengan 3 lapisan tanah.
2) Lereng terdiri dari dua tingkat, dengan ketinggian yang berbeda.
3) Model material tanah yang digunakan adalah Mohr-Coulumb.
4) Model berupa lereng miring dengan perkuatan soil nailing dengan dimensi nail
disesuaikan dengan kebutuhan di lapangan.
5) Analisis stabilitas lereng menggunakan bantuan program geoslope dan perhitungan
manual. Perhitungan manual menggunakan metode bishop pada lereng tanpa
perkuatan dan metode baji (wedge) pada lereng dengan perkuatan.
6) Longsor lereng diamati dengan menggunakan permodelan dua dimensi.
commit to user
3
1.4.
Tujuan Penelitian
1) Mengetahui seberapa besar pengaruh kemiringan lereng terhadap besarnya nilai faktor
keamanan (SF) pada lereng.
2) Mengetahui seberapa besar pengaruh jarak antar nail terhadap besarnya nilai faktor
keamanan (SF) pada lereng.
3) Mengetahui seberapa besar pengaruh sudut kemiringan nail terhadap besarnya nilai
faktor keamanan (SF) pada lereng.
4) Mengetahui seberapa besar perbandingan hasil analisis stabilitas lereng dengan
menggunakan program dan secara manual.
1.5.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini untuk :
1) Menambah pengetahuan tentang stabilitas lereng dengan perkuatan soil nailing.
2) Mendapatkan gambaran tentang visualisasi kelongsongan lereng dalam bentuk dua
dimensi.
3) Mengenal dan dapat mengoperasikan program geoslope.
4) Menghemat waktu dalam menyelesaikan permasalahan dalam bidang geoteknik
commit to user
4
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1.
Tinjauan Pustaka
Soil nailing merupakan jenis perkuatan pasif pada tanah dengan menancapkan
potongan-potongan baja (nails) yang kemudian di-grout. Soil nailing digunakan
secara khusus untuk menstabilisasi lereng atau galian yang lebih menguntungkan
dibandingkan sistem dinding penahan tanah yang lain. Pada beberapa kondisi, soil
nailing memberikan alternatif yang bisa dilakukan dilihat dari sisi kemungkinan
pelaksanaan, biaya pembuatan, dan lamanya waktu pengerjaan jika dibandingkan
dengan sistem perkuatan lereng yang lain (Lazarte, 2003).
Analisis tegangan – perpindahan dan faktor keamanan (SF) pada lereng miring
dengan perkuatan soil nailing menggunakan program plaxis 8.2. Hasil analisisnya
nilai faktor keamanan (SF) lereng mengalami peningkatan seiring dengan
penambahan panjang nail dan nilai faktor keamanan (SF) mengalami penurunan
seiring dengan penambahan sudut kemiringan lereng (Aza, 2012).
Analisis stabilitas lereng pada badan jalan dan perencanaan perkuatan dinding
penahan tanah pada studi kasus jalan raya Selemadeg, Desa Bantas, Kecamatan
Selemadeg Timur, Kabupaten Tabanan, Provinsi Bali. Hasil analisisnya nilai
faktor keamanan (SF) lereng pada kontur alami kurang dari 1. Faktor keamanan
(SF) mencapai angka lebih dari 1 setelah mengurangi kecuraman lereng dan
dibangun dinding penahan tanah (Tjokorda, 2010).
Metode kesetimbangan batas telah digunakan untuk stabilitas lereng dalam waktu
yang lama. Metode kesetimbangan konvensional memiliki beberapa keterbatasan,
salah satunya hanya memenuhi persamaan kesetimbangan gaya. Metode tersebut
tidak menganggap tegangan dan perpindahan dari suatu lereng. Keterbatasan ini
commit to user
tegangan geser total pada pada permukaan longsor sehingga dapat digunakan
untuk menentukan angka keamanan (Krahn, 2003).
Penelitian ini diharapkan mampu melengkapi penelitian-penelitian sebelumnya,
analisis yang dilakukan dengan bantuan program geoslope kemudian hasilnya
dibandingkan dengan perhitungan manual menggunakan metode bishop pada
lereng tanpa perkuatan dan metode baji (wedge) pada lereng dengan perkuatan.
Dilakukan pula analisis manual stabilitas eksternal terhadap penggulingan dan
kegagalan daya dukung tanah. Analisis stabilitas internal terhadap putus tulangan
dan cabut tulangan.
2.2.
Dasar Teori
2.2.1.
Stabilitas Lereng Tanpa Perkuatan
Suatu lereng dikatakan stabil jika lereng tersebut tidak mengalami pergerakan dan
tidak berpotensi mengalami pergerakan, yaitu apabila besarnya komponen gaya
penahan pada lereng lebih besar dibanding komponen gaya penggerak lereng.
Klasifikasi kemiringan lereng menurut SNI 03-1997-1995 yaitu sebagai berikut :
Tabel 2.1. Klasifikasi Kemiringan Lereng Menurut SNI 03-1997-1995
Sudut Kemiringan Lereng
(Sumber : SNI 03-1997-1995)
Adapula pendapat dari Christoper, dkk, (1990), mengklasifikasikan:
1) Struktur timbunan dengan kemiringan lereng < 70o yang lerengnya diperkuat, disebut lereng tanah bertulang (Reinforced Soil Slope, RSS).
2) Struktur timbunan dengan kemiringan lereng > 70o yang lerengnya diperkuat, disebut struktur dinding tanah distabilisasi secara mekanis (Mechanically
commit to user
Di dalam menganalisis stabilitas lereng tidaklah mudah, karena terdapat banyak
faktor yang sangat mempengaruhi hasil hitungan. Faktor-faktor tersebut
misalnya, kondisi tanah yang berlapis-lapis, kuat geser tanah yang anisotropis,
aliran rembesan air dalam tanah dan lain-lainya. Maka diperlukan ketelitian
dalam proses perhitunganya. Untuk mencari nilai faktor keamanan (SF) lereng
tanpa perkuatan pada penelitian ini dihitung mengggunakan metode bishop
sebagai berikut:
Gambar 2.1. Analisis Stabilitas Lereng dengan metode bishop
commit to user
2.2.2.
Struktur Perkerasan Beton Semen
Perkerasan beton semen (perkerasan kaku) adalah struktur yang terdiri atas pelat
beton semen yang bersambung (tidak menerus) tanpa atau dengan tulangan, atau
menerus dengan tulangan, terletak di atas lapis pondasi bawah atau tanah dasar,
tanpa atau dengan lapis permukaan beraspal (SNI PD T-14-2003).
Pada umumnya perkerasan beton semen dilapisi dengan perkerasan aspal di
atasnya. Namun struktur perkerasan beton semen secara tipikal sebagaimana terlihat
pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Tipikal Struktur Perkerasan Beton Semen
Bahan pondasi bawah pada perkerasan beton semen berdasarkan SNI PD
T-14-2003 dapat berupa :
1) Bahan berbutir.
2) Stabilisasi atau dengan beton kurus giling padat (Lean Rolled Concrete).
3) Campuran beton kurus (Lean-Mix Concrete).
Tebal pondasi minimum yang mempunyai mutu sesuai dengan SNI No.
03-6388-2000 dan AASHTO M-15 serta SNI No. 03-1743-1989 adalah 10 cm. Perancangan
tebal perkerasan beton semen dapat dihitung dengan menggunakan beberapa
metode diantaranya; metode AASHTO , AUSTROAD 2000, metode Bina Marga,
metode Asphalt Institute, metode ROAD NOTE 29, dan lain-lain. Pada umumnya
tebal perkerasan beton semen berkisar antara 20 - 30 cm.
Bahan-bahan yang digunakan untuk perkerasan beton semen harus sesuai dengan
commit to user
untuk perkerasan beton semen berdasarkan Peraturan Pembebanan Jembatan Bab
III hal. 37 dalam Herma, dkk 2010 adalah sebagai berikut :
1) Beton bertulang : 24 kN/m3 2) Beton biasa : 22 kN/m3 3) Perkerasan jalan beraspal : 20 – 25 kN/m3
2.2.3.
Pembebanan pada Lereng
Gaya yang ditimbulkan oleh adanya struktur jalan raya di atas konstruksi lereng
harus mampu ditahan oleh lereng tersebut. Gaya tersebut yaitu gaya vertikal yang
disebabkan oleh beban perkerasan dan beban kendaraan. Gaya-gaya yang berasal
dari kendaraan nantinya akan diteruskam pada perkerasan sebagai tekanan vertikal.
Tekanan vertikal dapat ditentukan dengan menggunakan penyebaran tekanan ( 2H:
1V atau = ± 260) dari Giroud dan Noiray (1981).
= sudut penyebaran beban terhadap vertikal (0)
L = panjang bidang kontak (m)
B = lebar bidang kontak (m)
commit to user
Beban gandar (P) disebarkan mengikuti penyebaran tekanan yang bersudut
terhadap vertikal. Bidang kontak ekivalen tekanan ban di atas permukaan jalan
adalah B x L .
Untuk kendaraan berat dengan roda lebar dan ganda :
𝐵= 𝑃 2
𝑝𝑐 ,𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛𝐿= 0,5 𝐵 (2.4)
Giroud dan Noiray, 1981, menyatakan besarnya tekanan ban (pc) untuk kendaraan
proyek sebesar 620 kPa.
2.2.4.
Perancangan elemen dasar sinding soil nailing
Secara umum elemen-elemen yang dibutuhkan dalam perkuatan dengan soil nailing
adalah sebagai berikut :
Gambar 2.4. Potongan Melintang Lereng Dengan Perkuatan Soil Nailing
(Sumber: GEO Civil Engineering and Development Department The Government of The Hong Kong)
commit to user
Gambar 2.5. Potongan Melintang Lereng Dengan Perkuatan Soil Nailing
(Sumber: Porterfield et al. (1994)., dalam “Soil Nail Walls”,
Report FHWA-IF-03-017)
1) Batang baja (Nail Bars)
Besarnya nilai kuat tarik yang dianjurkan oleh Federal Highway Administration
(FHWA) adalah sebesar 420 MPa – 520 MPa dengan diameter bervariasi yaitu 19
mm, 22 mm, 25 mm, 29 mm, 32 mm, 36 mm, dan 43 mm, tergantung kebutuhan
(Lazarte, 2003).
Menurut standar ASTM A615 baja yang umum digunakan pada soil nailing adalah
baja ulir dengan daya dukung tarik 420 MPa (60 ksi atau Grade 60) atau 520 MPa
(75ksi atau Grade 75). Ukuran diameternya yang tersedia adalah 19, 22, 25, 29, 32,
commit to user
Tabel 2.2. Properti Baja Ulir [ASTM A615, Fy = 420 dan 525 MPa (60 dan 75 ksi)]
Diameter Luas Penampang Berat Jenis Kuat Leleh Kapasitas Beban Aksial
Mengacu pada standar ASTM baja yang umum digunakan pada soil nailing adalah
baja ulir dengan daya dukung tarik 420 MPa, pada penelitian ini dipakai baja ulir
diameter 25 mm, dengan fy 420 Mpa dan kapasitas beban aksial 211 kN.
2) Nail Head
Nail Head adalah bagian ujung dari baja yang menonjol keluar dari wall facing
(tampilan dinding).
3) Hex nut , washer, dan bearing plate
Hex nut (mur persegi enam), dan washer (cincin yang terbuat dari karet atau logam)
yang digunakan harus memiliki kuat leleh yang sama dengan batangan bajanya.
Bearing plate (pelat penahan) umumnya berbentuk persegi dengan panjang sisi
200-250 mm, tebal 19m, dan kuat leleh 250 MPa (ASTM A36).
4) Grout (Cor beton)
Cor beton untuk soil nailing dapat berupa adukan semen pasir. Semen yang
commit to user
digunakan untuk kondisi yang tidak memerlukansyarat khusus, semen tipe II
digunakan jika menginginkan panas hidrasi lebih rendah dan ketahanan korosi
terhadap sulfat yang lebih baik daripada semen tipe I, sedangkan semen tipe III
digunakan jika memerlukan waktu pengerasan yang lebih cepat.
5) Centralizers (Penengah)
Centralizers adalah alat yang dipasang pada sepanjang batangan baja dengan jarak
tertentu (0.5–2.5m) untuk memastikan tebal selimut beton sesuai dengan rencana
sehingga dalam terhindar dari karat yang diakibatkan oleh oksidasi dalam tanah dapat
dihindari. Alat ini terbuat dari PVC atau material sintetik lainnya.
Gambar 2.6. Centralizers (Penengah) (Sumber : www.navidfotovati.blogspot.com)
6) Reinforcement Connector (Coupler) / Penghubung
Coupler / penghubung digunakan untuk menyambung potongan – potongan baja
apabila terjadi penyambungan baja karena kebutuhan baja terlalu panjang.
7) Wall Facing (Muka/Tampilan Dinding)
Pembuatan muka/tampilan dinding terbagi menjadi dua tahap. Tahap pertama,
muka/tampilan sementara (temporary facing) yang dibuat dari shotcrete, berfungsi
sebagai penghubung antar batangan-batangan baja (nail bars), dan sebagai proteksi
permukaan galian tanah terhadap erosi. Tahap berikutnya adalah pembuatan
muka/tampilan permanen (permanent facing). Muka permanen dapat berupa panel
beton pracetak terbuat dari shotcrete. Muka permanen memiliki fungsi yang sama
dengan muka sementara, tetapi dengan fungsi proteksi terhadap erosi yang lebih
commit to user
8) Drainage System (Sistem Drainase)
Untuk mencegah meningkatnya tekanan air pada lereng di belakang muka dinding,
biasanya dipasangkan lembaran vertikal geokomposit di antara muka dinding
sementara dan permukaan galian Pada kaki lereng harus disediakan saluran
pembuangan (weep hole) untuk air yang telah dikumpulkan oleh lembaran
geokomposit.
Gambar 2.7. Sistem Drainase Pada Dinding Soil Nailing
(Sumber: “Soil Nail Walls”, Report FHWA-IF-03-017)
2.2.5.
Tahapan Konstruksi
Tahapan-tahapan pekerjaan sebuah konstruksi dinding soil nailing secara umum
digambarkan secara skematis seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.8.
commit to user
Lanjutan Gambar 2.8. Tahapan Konstruksi Dinding Soil Nailing Secara Umum
(Sumber: “Soil Nail Walls”, Report FHWA-IF-03-017)
Keterangan :
Tahap 1. Galian Tanah
Galian tanah dilakukan secara bertahap dengan kedalaman galian tertentu
(umumnya 1-2 m / 3 and 6 ft), hingga mencapai kedalaman galian
rencana. Kedalaman galian tiap tahap harus disesuaikan dengan
kemampuan tanah, sehingga muka galian dapat berdiri tanpa perkuatan,
commit to user
Gambar 2.9. Pekerjaan Galian Tanah
(Sumber : www.sully-miller.com)
Tahap 2. Pengeboran lubang nail
Dalam pekerjaan soil nailing, pengeboran dilakukan dengan alat auger
dengan lubang terbuka (tanpa casing/selubung) digunakan karena
pekerjaannya menjadi relatif lebih cepat dan biaya yang lebih rendah.
Namun, untuk tanah yang kurang stabil, pengeboran berdiameter besar
harus berhati-hati dan dianjurkan pengeboran dengan drill
casing/selubung untuk menghindari keruntuhan tanah pada lubang bor.
Gambar 2.10. Pengeboran lubang nail
(Sumber : http://protexttunnel.com)
Tahap 3. Pemasangan Nail Bar dan Grouting
Batangan baja yang sudah terpasang dengan centralizers, dimasukkan ke
dalam lubang bor, dan kemudian dicor dengan beton. Secara umum,
pengecoran dengan menuangkan adukan beton, menghasilkan ikatan yang
commit to user
tertentu pada tanah yang lemah memerlukan daya ikatan yang lebih tinggi,
ini dapat dihasilkan dengan melakukan pengecoran dengan tekanan tinggi
(jet grouting). Adanya tekanan juga dapat menghasilkan beton yang lebih
padat, dan diameter efektif pengecoran mengembung menjadi lebih besar,
dengan demikian kemampuan menahan gaya cabut juga menjadi lebih baik.
Aliran air ke dalam dinding galian harus dicegah. Oleh karena itu, metode
konvensional dalam pengendalian air permukaan dan drainase, diperlukan
selama masa konstruksi. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya,
penambahan lembaran geokomposit vertikal, dapat membantu mencegah
peningkatan tekanan air tanah pada muka lereng.
Gambar 2.11. Grouting dengan menggunakan pipa tremi (Sumber: Porterfield et al. (1994)., dalam “Soil Nail Walls”,
Report FHWA-IF-03-017)
Tahap 4. Pembuatan Muka Sementara (Temporary Wall Facing)
Muka sementara dari sebuah dinding soil nailing umumnya terbuat dari
shotcrete, dengan ketebalan antara 75 sampai 100 mm. Lapisan shotcrete
akan menjadi perkuatan sementara, dan melindungi permukaan galian dari
erosi, serta sebagai pengisi rongga-rongga yang terbentuk akibat keretakan
commit to user
Gambar 2.12. Muka/tampilan sementara (temporary facing) (Sumber : http://www.fhwa.dot.gov)
Tahap 5. Pembangunan Tingkat Selanjutnya (Construction of Subsequent Levels)
Pengulangan langkah dari tahap 1 hingga 4, pada tiap – tiap level
selanjutnya. Disetiap level penggalian gulungan dibuka hingga sampailah
ke penggalian paling bawah. Di galian paling bawah kemudian
geokomposit diikat pada collecting toe drain.
Tahap 6. Pembuatan Muka Permanen (Permanent Wall Facing)
Metode yang umum dilakukan dalam pembuatan muka permanen adalah
dengan shotcrete, dan beton pracetak. Di samping dua metode ini, masih
banyak metode yang dapat dilakukan, dan masih terus dikembangkan.
Pembuatan muka permanen dari shotcrete sama dengan yang dilakukan
dalam pembuatan muka sementara. Ketebalan muka permanen dari
shotcrete umumnya berkisar antara 150, dan 300 mm, belum termasuk
ketebalan dari dinding sementara. Pengecoran dilakukan secara berlapis
dengan ketebalan tiap lapisan antara 50 hingga 100 mm.
Gambar 2.13. Muka/tampilan permanen (Permanent Wall Facing)
commit to user
2.2.6.
Kelebihan dan Kekurangan Soil Nailing
Dalam upaya stabilitas lereng dengan menggunakan perkuatan soil nailing terdapat
banyak kelebihan apabila dibandingkan dengan perkuatan lereng dengan metode
lain, tetapi adapula kelemahan dalam perkuatan soil nailing.
Kelebihan soil nailing dibandingkan dengan metode lain adalah:
1) Dapat menghemat biaya karena volume baja untuk nail bars dalam soil nailing
lebih sedikit dibandingkan dengan ground anchors, karena umumnya batangan
baja dalam soil nailing lebih pendek. Material yang dibutuhkan juga relatif lebih
sedikit, waktu pengerjaan lebih cepat dan dapat memakai peralatan pengeboran
kecil jika dibandingkan dengan ground anchors.
2) Luas area yang dibutuhkan dalam masa konstruksi lebih kecil dibandingkan
dengan teknik lain, sehingga cocok untuk pekerjaan yang memiliki areal
konstruksi terbatas.
3) Dinding dengan soil nailing relatif lebih fleksibel terhadap penurunan, karena
dinding untuk soil nailing lebih tipis jika dibandingkan dengan dinding
gravitasi.
4) Dapat dipakai untuk struktur permanen maupun struktur sementara.
5) Dapat menyesuaikan dengan kondisi lapangan terhadap kemiringan permukaan
dan tulangan, bentuk struktur, density, dan dimensi perkuatan dapat disesuaikan
dengan kondisi lapangan dan karakteristik tanah diketahui pada tiap level
kedalaman selama proses penggalian.
6) Mempunyai tahanan terhadap gempa.
7) Metode kontruksinya tidak mengganggu lingkungan sekitarnya karena memakai
peralatan yang relatif kecil, tingkat kebisingan rendah, bebas dari getaran.
Disamping kelebihan-kelebihannya, berikut kekurangan dari metode soil nailing:
1) Metode soil nailing tidak cocok untuk daerah dengan muka air tanah tinggi.
2) Soil nailing tidak cocok diaplikasikan untuk struktur yang membutuhkan
kontrol ketat terhadap deformasi. Hal ini dapat diatasi dengan menggunakan
post tension nail, namun langkah ini akan meningkatkan biaya konstruksi.
3) Pelaksanaan konstruksi soil nailing relatif lebih sulit, sehingga membutuhkan
commit to user
2.2.7.
Analisis stabilitas lereng dengan perkuatan soil nailing
Suatu perkuatan dinding penahan tanah harus dirancang agar aman/ stabil terhadap
pengaruh-pengaruh gaya dalam dan gaya luar. Analisis terbagi menjadi dua yaitu
stabilitas ekstern atau stabilitas luar (external stability) dan stabilitas intern atau
stabilitas dalam (internal stability).
Gambar 2.14. Analisis external stability dan internal stability
commit to user
1) Analisis stabilitas eksternal
a) Faktor aman terhadap keruntuhan lereng global (global stability failure)
Perkuatan lereng harus aman terhadap keruntuhan, pada perhitungan
manual, mengadopsi metode baji (wedge) dengan bidang longsor
planar.yaitu :
Gambar 2.15. Gaya yang Bekerja Dalam Metode Baji (Wedge Method)
∑𝑇i-Pn Sin∝ +Pt Cos∝ = 0 (2.5)
𝑊 − 𝑃𝑛𝐶𝑜𝑠𝛼 − 𝑃𝑡𝑆𝑖𝑛𝛼 − ∑𝑉𝑖= 0 (2.6)
Variabel “P” dalam persamaan 2.5 dan 2.6 merupakan gaya dari tanah pada permukaan bidang longsor, dan dengan mempertimbangkan keseimbangan
gaya, maka:
𝑃𝑡= 𝑃𝑛
𝐹𝑜𝑠 (2.7)
Pada tanah yang memiliki nilai kohesi, maka perlu diperhitungkan kuat
geser tanah pada sepanjang permukaan bidang longsor, berikut persamaan
untuk menghitung kuat geser:
𝑆=𝑐.𝐿𝑓
𝐹𝑜𝑠 (2.8)
Dari persamaan 2.5, 2.6, 2.7, dan 2.8, nilai faktor keamanan dapat dihitung
dengan persamaan berikut:
𝐹𝑆=𝑐.𝐿𝑓+(𝑊+𝑄) cos𝛼𝑛.tan𝜑+ ∑𝑇𝑖𝑆𝑖𝑛 𝛼+𝑖 −∑𝑉𝑖𝐶𝑜𝑠 𝛼+𝑖 𝑡𝑎𝑛𝜑
commit to user
Keterangan :
FS = faktor aman
c = kohesi tanah (kN/m2)
= sudut gesek dalam tanah (0)
= sudut kemiringan bidang longsor terhadap garis horisontal
W = berat irisan tanah ke-n (kN/m)
Q = beban mati diatas lereng (kN/m)
Lf = panjang lengkung lingkaran pada irisan ke-n (m)
Le = panjang nail bar di belakang bidang longsor (m)
β = kemiringan lereng(0) i = kemiringan nail (0)
ΣTi = jumlah daya dukung terhadap gaya tarik (kN/m)
ΣVi = jumlah daya dukung gaya geser (kN/m)
Gaya Geser dan Gaya Tarik Ijin Global
Untuk menghitung stabilitas lereng dengan perkuatan secara global perlu
diperhatikan Gaya geser, dan gaya tarik ijin dari sebuah nail bar dapat dihitung
dengan persamaan 2.9, dan 2.10.
𝑉 = 𝑅𝑛
Untuk menghitung gaya geser ijin dari tanah dapat dihitung dengan persamaan
berikut:
𝑉= 𝑃𝑚𝑎𝑥 𝐷
commit to user
Keterangan:
V = gaya geser ijin pasif tanah
D = diameter nail bar+grouting
𝐿𝑜 = 4 𝐾4𝐸𝐼𝑠𝐷 = panjang penyaluran
EI = kekakuan nail bar, dengan diameter nail bar tanpa grouting
Ks = modulus reaksi lateral tanah, ditentukan dari Tabel 2.3.
Pmax =Pu/ 2= tegangan pasif yang dibatasi menjadi setengah dari tegangan
pasif ultimit,
Pu dihitung dengan mengambil nilai terkecil dari persamaan berikut:
𝑃𝑢 = (𝐶1𝑍+𝐶2𝐷)𝛾′𝑍 (2.13)
1. 𝑃𝑢 =𝐶3𝐷𝛾′𝑧 (2.14)
z = 2/3H (2.15)
1. (Nilai koefisien C1, C2, dan C3, ditentukan dari Gambar 2.16)
2.
Koefisien C1, C2, dan C3
Gambar 2.16. Grafik Korelasi Untuk Tanah Pasir API
commit to user
23
Tabel 2.3. Harga Perkiraan Modulus Reaksi Lateral Tanah (ks)
Jenis Tanah ks,kcf ks,kN/m3
Pasir lepas
Pasir padat sedang
Pasir padat
Pasir padat berlempung
Pasir padat sedang berlanau
Tanah berlempung
(Sumber : Bowles, Foundation Analysis and Design)
Setelah mendapatkan gaya geser ijin terkecil antara nail bar dan tanah, maka gaya
tarik ijin pada nail bar perlu dibatasi, yang ditentukan dari persamaan berikut:
𝑉𝑚𝑎𝑥2
Gaya Tarik Ijin Dari Perkuatan Soil Nailing
Apabila lebih besar dari gaya ijin global lebih besar daripada gaya tarik ijin dari
masing-masing nail maka gaya ijin yang digunakan adalah gaya ijin global, baik
untuk gaya ijin tarik.
𝑇𝑖 = 𝜋DL𝐹𝑜𝑆efmax (2.17)
fmax adalah daya dukung geser pada ikatan antara tanah dengan permukaan
sepanjang nail bar, sebaiknya dilakukan pengujian di lapangan untuk medapatkan
commit to user
24
Tabel 2.4. Daya Dukung Geser Soil Nailing pada Tanah Pasir
Soil Type Ultimate Bond Strength (kN/m2)
Sand/gravel 100 – 180
Silty sand 100 – 150
Silty clayey sand 60 – 140
Silty fine sand 55 – 90
(Sumber: Ellias and Juran, 1991)
b) Faktor aman terhadap penggeseran (sliding stability failure)
Gambar 2.17. Stabilitas terhadap penggulingan pada perkuatan soil nailing
(Sumber: “Soil Nail Walls”, Report FHWA-IF-03-017)
Faktor aman terhadap penggulingan :
𝐹𝑆= cb BL +(W + Q+PA sinδ) tan φ
PA cos δ (2.18)
Tekanan aktif lateral dihitung menggunakan rumus berikut :
𝑃𝐴= 𝐶.𝐻1
2
2 .𝐾𝑎 (2.19)
commit to user
25
Keterangan :
FS = faktor aman
Cb = kohesi tanah (kN/m2) Bl = lebar struktur (m)
W = berat irisan tanah (kN/m)
Q = beban mati diatas lereng (kN/m)
= sudut gesek dalam tanah (0)
H = tinggi dinding tanah (m)
= Berat isi tanah (kN/m3)
δ = sudut gesek antara tanah fondasi dan dasar struktur (fondasi dianggap sangat kasar terbuat dari beton tgδ=tgφ)
c) Faktor Aman terhadap kegagalan daya dukung tanah (bearing failure)
𝑆𝐹
=
𝑐.𝑁𝑐+0.5𝛾𝐵𝑒𝑁𝛾𝐻𝑒𝑞.𝛾
(2.21)
Keterangan :
c = kohesi tanah pondasi (kN/m2) γ = berat volume tanah pondasi (kN/m3)
q = tekanan overburden pada dasar pondasi (kN/m2)
Nc, Nγ = koefisien-koefisien kuat dukung yang merupakan fungsi
dari sudut geser dalam tanah, yang dapat dalam Tabel 2.5.
Heq = tinggi dinding tanah (m)
commit to user
26
Tabel 2.5. Faktor Kapasitas Dukung Terzaghi
ф Nc Nq Nγ ф Nc Nq Nγ
0 5.70 1.00 0.00 26 27.09 14.21 9.84
1 6.00 1.10 0.01 27 29.24 15.90 11.60
2 6.30 1.22 0.04 28 31.61 17.81 13.70
3 6.62 1.35 0.06 29 34.24 19.98 16.18
4 6.97 1.49 0.10 30 37.16 22.46 19.13
5 7.34 1.64 0.14 31 40.41 25.28 22.65
6 7.73 1.81 0.20 32 44.04 28.52 26.87
7 8.15 2.00 0.27 33 48.09 32.23 31.94
8 8.60 2.21 0.35 34 52.64 36.50 38.04
9 9.09 2.44 0.44 35 57.75 41.44 45.41
10 9.61 2.69 0.56 36 63.53 47.16 54.36
11 10.16 2.98 0.69 37 70.01 53.80 65.27
12 10.76 3.29 0.85 38 77.50 61.55 78.61
13 11.41 3.63 1.04 39 85.97 70.61 95.03
14 12.11 4.02 1.26 40 95.66 81.27 115.31
15 12.86 4.45 1.52 41 106.81 93.85 140.51
16 13.68 4.92 1.82 42 119.67 108.75 171.99
17 14.60 5.45 2.18 43 134.58 126.50 211.56
18 15.12 6.04 2.59 44 151.95 147.74 261.60
19 16.56 6.70 3.07 45 172.28 173.28 325.34
20 17.69 7.44 3.64 46 196.22 204.19 407.11
21 18.92 8.26 4.31 47 224.55 241.80 512.84
22 20.27 9.19 5.09 48 258.28 287.85 650.67
23 21.75 10.23 6.00 49 298.71 344.63 831.99
24 23.36 11.40 7.08 50 347.50 415.14 1072.80
commit to user
27
2) Analisis stabilitas internal
a) Faktor aman (SF) terhadap putus tulangan :
Gambar 2.18. Keruntuhan putus tulangan
(Sumber: Soil Nail for Stabilization of Steep Slopes Near Railway Tracks)
Faktor aman (SF) terhadap putus tulangan :
𝐹𝑟
=
(0.25xπx d 2x fy
1000 )
𝜎.𝑆𝑣.𝑆 (2.22)
𝜎 =𝐾𝑎𝛾.𝑧 (2.23)
Keterangan :
Sv = jarak tulangan arah vertikal (m)
Sh = jarak tulangan arah horisontal(m)
𝑓𝑦 = daya dukung tarik baja (MPa)
d = diameter tulangan (mm)
σh = tekanan horizontal tanah pada kedalaman yang ditinjau (kN/m2)
= Berat isi tanah (kN/m3)
z = kedalaman yang ditinjau (m)
commit to user
28
b) Faktor aman (SF) terhadap cabut tulangan :
Gambar 2.19. Keruntuhan cabut tulangan
(Sumber: “Soil Nail for Stabilization of Steep Slopes Near Railway Tracks”,
Report RDSO Lucknow)
Faktor aman (SF) terhadap cabut tulangan :
𝐹𝑝= π.qu.DdhLp
𝜎.𝑆𝑣.𝑆 (2.24)
Keterangan :
Sv = jarak tulangan arah vertikal (m)
qu = ultimate bond strength (kN/m2)
σh = tekanan horizontal tanah pada kedalaman yang ditinjau (kN/m2)
Lp = panjang tulangan yang berada di zona pasif (m)
φ = sudut gesek internal tanah ( 0 ) DDH = diameter lunang bor (m)
2.2.8.
Analisis Stabilitas Lereng dengan Geoslope
Slope/w adalah suatu program yang menggunakan metode kesetimbangan batas untuk
memecahkan (mencari faktor keamanan). Program ini dibuat oleh Geo-Slope
International Ltd, Calgary, Alberta, Canada.. Software ini melingkupi slope w, seep w,
sigma w, quake w, temp w, dan ctran w. Bersifat terintegrasi sehingga memungkinkan
commit to user
29
Slope w merupakan produk perangkat lunak untuk menghitung faktor keamanan
tanah dan kemiringan tanah. Dengan slope w, kita dapat menganalisis masalah baik
secara sederhana maupun kompleks dengan menggunakan salah satu dari delapan metode
kesetimbangan batas untuk berbagai permukaan yang miring, kondisi tekanan pori-air,
sifat tanah dan beban terkonsentrasi. Kita dapat menggunakan elemen tekanan pori air
yang terbatas, tegangan statis, atau tekanan dinamik pada analisis kestabilan lereng. Anda
juga dapat melakukan analisis probabilistik.
Slope w Define merupakan program yang digunakan untuk pemodelan permasalahan
lereng dalam bentuk penggambaran pada layar komputer dalam aplikasi Computer Aided
Design (CAD). Perhitungan dilakukan dengan input data material properties tanah (c,γ,danφ) dan pengaturan analisis (Analysis Setting) sesuai kebutuhan. Setelah proses penginputan dan pengaturan analisis maka tahap verify untuk pengecekan apakah terjadi
kesalahan dalam proses penginputan data. Kemudian data yang telah dimodelkan
dianalisis dengan menggunakan slope w solve. Hasil analisis kemudian dapat ditampilkan
menggunakan slope w contour dan ditampilkan grafis seluruh bidang longsor yang
berbentuk sirkular (lingkaran) dan nilai faktor aman dapat ditunjukkan dalam bentuk
faktor keamanan (SF) serta diagram dan poligon yang dapat dilihat pada tiap pias bidang
longsor.
Ada beberapa metode perhitungan faktor keamanan (SF) antara lain dengan metode
ordinary, bishop dan janbu, yang dapat dipilih sesuai keinginan. Hasil gambar ouput
perhitungan bisa di export ke dalam bentuk foto format (bmp, wmf dan emf) dan gambar
commit to user
30
BAB 3
METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan progam geoslope dengan metode
bishop dan dibandingkan dengan perhitungan manual menggunakan metode bishop
pada lereng tanpa perkuatan dan metode baji (wedge) pada lereng dengan perkuatan.
Di dalam penelitian ini menggunakan variasi yaitu dari kemiringan lereng, kemiringan
nail dan jarak nail. Parameter tetap yang digunakan yaitu parameter tanah dan
besarnya pembebanan. Dengan bantuan program geoslope didapatkan bentuk bidang
gelincir kritis yang mungkin terjadi, kemudian bidang longsor ini dijadikan acuan
untuk menentukan panjang nail agar dapat menembus bidang kritis longsor lereng.
Hasil dari penelitian ini analisis stabilitas lereng dengan menggunakan program
geoslope dan dibandingkan dengan perhitungan manual menggunakan metode bishop
pada lereng tanpa perkuatan dan metode baji (wedge) pada lereng dengan perkuatan.
3.1.
Pemodelan Lereng
Pemodelan lereng menggunakan program geoslope dengan data-data yang diperlukan
berikut:
3.1.1.
Data Parameter Tanah dan Spesifikasi Soil Nailing
Pada penelitian ini digunakan pemodelan lereng di Desa Bantas, Kecamatan
Selemadeg Timur, Kabupaten Tabanan, Provinsi Bali dengan 3 lapisan tanah. Data
tanah didapat dari hasil uji laboratorium tanah di lokasi tersebut, diambil dari jurnal
Tjokorda Gde Suwarsa Putra.dkk tahun 2010 yang berjudul analisis stabilitas lereng
pada badan jalan dan perencanaan perkuatan dinding penahan tanah jurusan Teknik
commit to user
31
X=2m Tabel 3.1. Data Parameter Tanah
No. Jenis pemeriksaan Lapisan tanah 3 (22m – 12 m )
(Sumber: Tjokorda Gde Suwarsa Putra.dkk, 2010)
Model lereng yang digunakan dapat dilihat dalam gambar berikut:
Gambar 3.1. Sketsa Kondisi Lereng
Sedangkan untuk variasi sudut kemiringan lereng yang digunakan yaitu 45o, 60o, dan 90o. Pemilihan kondisi lereng tersebut berdasarkan pada SNI 03-1997-1995 dan klasifikasi lereng yang dilakukan oleh Christopher, (2000), yang dapat dilihat dalam
commit to user
32
100 kN 100 kN 100 kN 100 kN
2 m 3 m 3 m 2 m
bahu jalan jalur tanah dasar jalur bahu jalan
pondasi bawah perkerasan beton
perkerasan aspal Tabel 3.2. Kondisi Lereng
Sudut Kemiringan
45 Sedang lereng tanah bertulang
60 Curam lereng tanah bertulang
90 - Dinding tanah distabilisasi secara mekanis
Mengacu pada beberapa sumber pada dasar teori pada penelitian ini dipakai baja ulir
diameter 25mm, dengan fy 420Mpa dan kapasitas beban aksial 211 kN. Daya dukung
geser soil nailing pada tanah silty sand 100 – 150 kN/m2, diambil 125 kN/m2.
3.1.2.
Perencanaan Struktur Jalan Raya
Kelas jalan yang direncanakan dalam penelitian lereng ini yaitu Arteri III dengan
asumsi VLHR sebesar 8.000 smp/hari. Lebar jalur yang digunakan untuk kelas jalan
Arteri IIIA dalam penelitian ini yaitu 3 m dan lebar bahu sebesar 2m. Adapun struktur
jalan yang direncanakan dapat dilihat pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2. Sketsa Struktur Jalan Raya dan Pembebanannya
1) Perkerasan Jalan
Perkerasan yang digunakan yaitu perkerasan beton yang dilapisi dengan
perkerasan aspal, sedangkan pondasi bawah direncanakan menggunakan beton
commit to user
33
Tebal perkerasan aspal = 10 cm
Tebal perkerasan beton = 30 cm
Tebal pondasi bawah = 15 cm
Jarak gelagar memanjang = 140 cm
Berat isi aspal (sspal) = 24 kN/m3
Berat isi beton (beton) = 24 kN/m3
2) Kendaraan
Pada perancangan ini diasumsikan pada saat dua buah kendaraan berpapasan dan
sejajar. Beban as kendaraan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu MST
sumbu triple (3 as) sebesar 20 ton sehingga beban untuk masing-masing roda
kendaraan sebesar 100 kN (Bina Marga, 1984). Dimensi kendaraan truk 3 as dan
kedudukannya ditunjukkan pada Gambar 3.3.
Keterangan :
a1 = a2 = 30 cm ;
Ma = Ms = muatan rencana sumbu
b1 = 12,50 cm
b2 = 50,00 cm
3) Perhitungan beban
a) Beban perkerasan
Berat perkerasan aspal = 0,10 x 24 = 2,4 kN/m2
commit to user
Distribusi beban kendaraan dapat dilihat dalam Gambar 3.4.
Gambar 3.4. Penyaluran Beban oleh Roda
Maka tekanan akibat roda kendaraan
𝑝′ = 𝑃
2 𝐵+ 2ℎ𝑡𝑔 𝐿+ 2ℎ𝑡𝑔
= 100
2 𝑥 0,48 + 2 𝑥 0,55 𝑥 𝑡𝑔 260 0,24 + 2 𝑥 0,55 𝑡𝑔 260
= 63,59 𝑘𝑁/𝑚2
c) Beban total (qtotal)
qtotal = qperkerasan + 4𝑝′
= 13,2 + (4 x 63,59)
commit to user
35
3.1.3.
Variasi Pemodelan
Tabel 3.3. Variasi Kemiringan Lereng, Kemiringan Nail, dan Jarak antar Nail
Variasi
commit to user
36
3.2.
Analisis dengan Perhitungan Manual
Analisis dengan perhitungan manual dilakukan setelah mengetahui bidang gelincir
masing-masing lereng. Dari analisis ini diperoleh beberapa data, antara lain:
1) Stabilitas internal (untuk lereng dengan perkuatan).
2) Stabilitas eksternal (untuk lereng dengan perkuatan).
3) Stabilitas terhadap kelongsoran (untuk lereng dengan perkuatan dan tanpa
perkuatan).
3.3.
Pemodelan Lereng dengan Program Geoslope
3.3.1.
Pengaturan Awal
Pengaturan awal untuk melakukan analisis dengan program Geoslope terdiri dari
beberapa tahap, diantaranya pengaturan kertas kerja, skala gambar, dan jarak grid.
Kertas kerja merupakan ukuran ruang yang disediakan untuk melakukan
mendefinisikan masalah. Skala gambar merupakan perbandingan yang digunakan
untuk mendefinisikan ukuran lereng sebenarnya terhadap gambar pada program. Grid
diperlukan untuk memudahkan dalam menggambarkan titik supaya tepat dengan
koordinat yang diinginkan. Adapun langkah-langkah pengaturan awal adalah sebagai
berikut :
1) Mengatur kertas kerja, klik menu utama set kemudian klik page.
commit to user
37
2) Mengatur skala gambar, dari menu utama set klik scale.
Gambar 3.6. Jendela Pengaturan Skala Gambar
3) Mengatur jarak grid, dari menu utama set klik grid.
Gambar 3.7. Jendela Pengaturan Jarak Grid
3.3.2.
Membuat Sketsa Gambar
Pemodelan lereng dimulai dengan pembuatan sketsa gambar dari model, yang
merupakan representasi dari masalah yang ingin dianalisis. Pemodelan tersebut dibuat
dari menu utama sketch, kemudian klik lines untuk menggambar model geometri
commit to user
38
Gambar 3.8. Jendela Penggambaran Model Geometri Lereng
3.3.3.
Analysis Settings
Analysis Settings merupakan tahapan untuk menentukan pengaturan dalam
menganalisis stabilitas kelongoran lereng. Langkah-langkahnya yaitu :
1) Menentukan Project ID, dari menu utama KeyIn klik analysis settings.
Project ID digunakan untuk mendefinisikan nama atau judul pada masalah yang
sedang dianalisis seperti terlihat pada Gambar 3.8.
commit to user
39
2) Menentukan metode analisis, klik tabsheet method pada analysis settings.
Dalam tabsheet ini terdapat beberapa metode yang digunakan untuk analisis
stabilitas lereng. Klik pada only Bishop, Ordinary, and Janbu seperti yang
terdapat pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10. Jendela Penentuan Metode Analisis
3) Menentukan bidang gelincir, klik tabsheet slip surface pada analysis settings.
Dalam tabsheet ini pergerakan arah kelongsoran dapat ditentukan sesuai
dengan keinginan, baik dari arah kiri ke kanan maupun sebaliknya. Bidang
longsor ditentukan dengan memilih option Entry and Exit seperti yang
terdapat pada Gambar 3.11.
commit to user
40
3.3.4.
Mendefinisikan Parameter Tanah
Jenis material yang diinput sesuai dengan uraian umum pada langkah-langkah
sebelumnuya. Material model yang digunakkan adalah Mohr-Coulomb. Parameter
yang diperlukan yaitu berat isi tanah (), kohesi (c), dan sudut geser (). Sebelum
dilakukan input data perlu dilakukan penyeragaman satuan masing-masing parameter.
Langkah untuk mendefinisikan parameter tanah yaitu dari tampilan menu utama
KeyIn klik material properties seperti yang terdapat pada Gambar 3.12.
Gambar 3.12. Jendela Pendefinisian Parameter Tanah
3.3.5.
Menentukan Parameter Tiap Lapisan Tanah
Setelah parameter tanah didefinisikan, maka langkah selanjutnya yaitu menentukan
parameter masing-masing lapisan tanah. Ada dua tahapan dalam menentukan
parameter tiap lapisan tanah, yaitu :
1) Klik sketch pada menu utama kemudian pilih lines, gambar masing-masing
lapisan tanah. Klik pointer lalu tarik sehingga embentuk lapisan tanah yang
commit to user
41
Gambar 3.13. Jendela Penggambaran Lapisan Tanah
2) Menggambar properties tanah klik draw lalu plih regions. Klik titik pertama
yang dijadikan titik acuan kemudian buat garis mengelilingi lapisan tanah
tersebut dan kembali ke titik pertama. Lalu pilih tipe material.
Gambar 3.14. Jendela Penggambaran Parameter Tanah
3.3.6.
Menggambar Entry and Exit Bidang Longsor
Salah satu kesulitan dengan metode Grid and Radius adalah untuk memvisualisasikan
commit to user
42
menentukan lokasi dimana percobaan bidang longsor kemungkinan akan masuk dan
keluar dari permukaan tanah. Metode ini disebut Entry and Exit. Untuk
menggambarkan Entry and Exit bidang longsor yaitu dari menu utama draw klik slip
surface, kemudian pilih Entry and Exit seperti yang terdapat pada Gambar 3.15.
Gambar 3.15. Jendela Penggambaran Bidang Longsor
3.3.7.
Menggambar Beban Merata
Menggambar beban merata langkah pertama klik draw lalu pilih pressure lines isi
beban yang dikehendaki lalu mulailah menggambar.
commit to user
43
3.3.8.
Menggambar Perkuatan Soil Nailing
Spesifik geotekstil yang digunakan sesuai dengan yang spesifikasi nail yang
digunakan, diantaranya diameter lubang, kuat gesek, spasi antar nail, kapasitas beban
dll. Langkah untuk menggambar soil nailing pada model lereng yaitu pada menu
utama draw klik reinforcement loads. Pilih nail, lalu ketik spesifikasi nail yang
digunakan seperti yang terlihat pada Gambar 3.17.
Gambar 3.17. Jendela Penggambaran Perkuatan Soil Nailing
3.3.9.
Memeriksa Masukan Data
Setelah data-data yang dibutuhkan untuk proses analisis termodelkan, maka dilakukan
pemeriksaan data. Hal ini bertujuan untuk menghindari adanya kesalahan dalam
proses pemasukan data. Jika dalam tabsheet verify tidak terdapat kesalahan (0 error),
maka proses solving the problem dapat dilakukan. Langkah untuk melakukan
commit to user
44
Gambar 3.18. Jendela Verifikasi Data Masukan
3.3.10.
Solving The Poblem
Solving the problem bertujuan untuk menghitung angka keamanan pada lereng
berdasarkan data-data yang telah dimasukkan. Langkah untuk solving the problem
yaitu dari menu utama tools klik SOLVE, kemudian klik start untuk memulai
perhitungan. Selama perhitungan SOLVE menampilkan angka keamanan minimum
dan jumlah slip surfaces yang sedang dianalisis seperti yang terdapat pada Gambar
3.19
commit to user
45
3.3.11.
Menampilkan Hasil Analisis
Untuk menampilkan hasil analisis dalam bentuk gambar bidang longsor pada menu
disamping kiri pilih gambar contour. Ada beberapa metode analisis keamanan lereng
diantaranya metode bishop, ordinary, dan janbu.
Gambar 3.20. Jendela Hasil Analisis
3.3.12.
Menyimpan Data
Setelah proses analisis selesai, hasil running program kemudian disimpan sehingga
bisa dilihat kembali ketika dibutuhkan. Langkah yang harus dilakukan yaitu pada
menu utama klik file, lalupilih save seperti yang terdapat pada Gambar 3.21.
commit to user
46
3.4.
Pembahasan Hasil Penelitian
Pembahasan dalam penelitian ini menitikberatkan pada output penelitian yang
terdapat pada Tabel 3.4. berikut :
Tabel 3.4. Gambaran Output Penelitian
Variasi Tinjauan Lereng
Stabilitas Internal Stabilitas Eksternal
SFp SFr SF Geser
Dari output tersebut maka dapat diperoleh beberapa data, antara lain :
1) Pengaruh kemiringan lereng, kemiringan nail, dan jarak vertikal antar nail
terhadap angka keamanan (SF).
2) Perbandingan hasil analisis stabilitas lereng menggunakan perhitungan manual
dengan program Geoslope.
3.5.
Kesimpulan
Tahap kesimpulan yaitu membuat kesimpulan dari pembahasan yang telah dilakukan
commit to user
47
3.6.
Diagram Alir
Gambar 3.23. Diagram Alir Penelitian MULAI
STUDI LITERATUR SOIL NAILING DAN PEMAHAMAN PROGRAM GEOSLOPE
PENGUMPULAN DATA SEKUNDER
Data Parameter Tanah
Struktur Jalan Raya
Spesifikasi soil nailing
ANALISIS KESTABILAN LERENG DENGAN PROGRAM GEOSLOPE UNTUK MENGETAHUI
BIDANG LONGSOR DAN MENENTUKAN PANJANG NAIL
PEMBAHASAN
KESIMPULAN DAN SARAN
SELESAI
ANALISIS KESTABILAN LERENG DENGAN PROGRAM
GEOSLOPE
Stabilitas terhadap kelongsoran global lereng
ANALISIS KESTABILAN LERENG SECARA MANUAL Stabilitas internal
Stabilitas terhadap cabut tulangan Stabilitas terhadap putus tulangan
Stabilitas eksternal
Stabilitas terhadap guling
commit to user
4.1.
Lereng Stabilitas Lereng Tanpa Perkuatan
Analisis kestabilan lereng tanpa perkuatan lereng dilakukan pada stabilitas terhadap
kelongsoran lereng. Dengan bantuan program geoslope didapatkan bentuk bidang
gelincir kritis yang mungkin terjadi, kemudian hasil perhitungan program geoslope
dibandingkan dengan perhitungan manual dengan menggunakan metode bishop.
Tinjauan perhitungan dilakukan selebar 1 m bidang gambar. Contoh perhitungan
yang digunakan dalam analisis ini yaitu variasi 1 seperti yang terlihat pada Gambar
4.1.
Gambar 4.1. Penampang Lereng Variasi 1
4.1.1.
Analisis pada Lereng Atas
1) Perhitungan manual dengan metode Bishop
Perhitungan Berat Irisan Tanah
commit to user
Perhitungan selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1. Analisis pada Lereng Atas
No Δx c.Δx W W sin an W tanφ (3)+(7) Mi (8)/(9)
Hasil nilai F dicoba-coba hingga sama dengan nilai Fs
𝐹𝑠 =𝛴(10) 𝛴(6)
F = 0.78
commit to user
50
2) Perhitungan dengan Program Geoslope
Dari hasil perhitungan dengan program geoslope didapatkan bentuk bidang
longsor pada lereng atas dengan kemiringan lereng 450, yang kemudian titik koordinat dari bidang longsor tersebut dijadikan acuan untuk menentukan titik
entry and exit pada perhitungan selanjutnya. Angka keamanan terhadap
kelongsoran yang diperoleh pada lereng atas sebesar 0.774 seperti yang terdapat
pada Gambar 4.2. berikut :
4.1.2.
Analisis pada Lereng Bawah
1) Perhitungan manual dengan metode bishop
Perhitungan Berat Irisan Tanah
W1 = ( x A1)+(q x L) = (19.5 x 0.5 x 1.28 x 0.875 x 1) + (267.58 x 0.875)
= 245 kN
W2 = ( x A2)+(q x L) = (19.5 x 0.5 x (1.28 + 2.16) x 0.875 x 1) + (267.58 x
0.875)= 263.4kN
W3 = x A3 = 19.5 x 0.5 x (2.16 + 2. 89) x 1 x 1= 49.2 kN
W4 = x A4 = 19.5 x 0.5 x (2.89 + 2.41) x 1 x 1= 51.67 kN
Gambar 4.2. Hasil Analisis Kelongsoran Lereng dengan Program Geoslope pada
commit to user
Perhitungan selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 4.2. berikut :
Tabel 4.2. Analisis pada Lereng Bawah
No Δx c.Δx W W sin an W tanφ (3)+(7) Mi (8)/(9)
Hasil nilai F dicoba-coba hingga sama dengan nilai Fs
𝐹𝑠 =𝛴(10) 𝛴(6)
F = 0.367
Fs = 0.367
2) Perhitungan dengan Program Geoslope
Dari hasil perhitungan dengan program geoslope didapatkan bentuk bidang
longsor pada lereng bawah dengan kemiringan lereng 450, yang kemudian titik koordinat dari bidang longsor tersebut dijadikan acuan untuk menentukan titik
entry and exit pada perhitungan selanjutnya. Angka keamanan terhadap
kelongsoran yang diperoleh pada lereng bawah sebesar 0,383 seperti yang terdapat
commit to user
52
4.2.
Analisis Stabilitas Lereng dengan Perkuatan
4.2.1.
Analisis Stabilitas Lereng Terhadap Keruntuhan Global
Lereng
Analisis kestabilan lereng dengan perkuatan lereng dilakukan pada stabilitas terhadap
keruntuhan global lereng. Dengan bantuan program geoslope didapatkan bentuk
bidang gelincir kritis yang mungkin terjadi, titik koordinat dari bidang longsor
tersebut dijadikan acuan untuk menentukan titik entry and exit pada analisis stabilitas
lereng dengan perkuatan. Kemudian hasil perhitungan program geoslope
dibandingkan dengan perhitungan manual dengan menggunakan metode baji (wedge). Penentuan sudut bidang longsor α dihitung dengan trial and error, pada setiap kemiringan lereng yang sama besarnya α selalu sama agar dapat terlihat hasil apakah variasi kemiringan nail (i) dan jarak atar nail berpengaruh pada nilai keamanan (SF)
ataukah tidak.
Gambar 4.3. Hasil Analisis Kelongsoran Lereng dengan Program Geoslope pada
commit to user
4.2.1.1. Analisis pada Lereng Atas
1) Perhitungan Manual dengan mengadopsi metode baji (wedge) dengan bidang
longsor planar
Kemiringan bidang longsor kritis dalam kasus ini dihitung dengan trial and error ,
menghasilkan nilai sebesar α = 30 o untuk sudut kemiringan lereng (β) = 45o dan kemiringan nail (i) = 10o. Besarnya α pada lereng 450 pada lereng atas selalu sama yaitu 300.
W = berat massa tanah yang berada dalam bidang gelincir
W1 = x A1 =21 x 36.602 = 768.653 kN
LF = panjang bidang gelincir
LF = 10 x cos(90-α) = 20m
Cek terhadap gaya tarik dan gaya geser
Hitung daya dukung tarik tulangan
Rn = Fy x As tul = 420 x π x 252
=206.0625 kN
Rc = 0.5 x Rn = 103.0313 kN
Gambar 4.4. Sketsa Lereng dengan Perkuatan terhadap Keruntuhan Global Variasi 2
Kemiringan Lereng 450, Kemiringan Nail 100, dan Jarak Antar Nail 1m
Kemiringan lereng = 450
α=300
L nail =8 i = 100
Kemiringan lereng = 450
commit to user
54
Gaya geser ijin tulangan
𝑉 = 𝑅𝑛
2 1 + 4𝑡𝑎𝑛2(90−(𝛼+𝑖))
=
206.06252 1+4𝑡𝑎𝑛2(90−(30+10))
= 39.861 kN
Gaya tarik ijin tulangan
T = 4 x V x tan (90−(𝛼+𝑖))
= 4 x 39.861 x tan(90-40) = 190.016 kN
Gaya geser ijin dari tanah
- Pu = (c1.2/3H + c2D).γ. 2/3H
= (1.1x6.667 + 1.95x x0.025) x 21 x 6.667 = 1033.49 kN
- Pu = c3.D.γ.Z = 12 x 0.025 x 21 x 6.667 = 42 kN
1. (Nilai koefisien C1, C2, dan C3, ditentukan dari Gambar 2.16.)
Diambil Pu terkecil = 42 kN
Pmax =Pu/ 2= 42/ 2= 21 kN
Parameter-parameter yang dibutuhkan dalam persamaan di atas adalah:
E = modulus elastisitas baja = 2.108 kN/m2
sebesar 0.0903 kN. Adanya pembatasan gaya geser ijin, maka gaya tarik ijin dari
commit to user
Menghitung panjang Le
Gambar 4.5. Panjang Le pada Lereng Atas
Misal perhitungan untuk nail ke-1
FS = faktor keamanan, untuk perhitungan pertama dapat menggunakan asumsi faktor
keamanan sebesar 2
Untuk nail bar 2-10 dapat dilihat dalam tabel 4.3.
commit to user
56
Tabel 4.3. Hasil perhitungan manual Lereng Atas
no.nail hi(m) le (m) T(kN) V(kN)
Gaya tarik ijin total dari nail bar (per unit panjang tegak lurus bidang) ΣTi = 𝑇1+𝑇2+⋯+𝑇𝑖
𝑆𝐻 =
390.488
1 = 284.350kN/m
SH = 1 m = spasi horisontal (tegak lurus bidang)
Gaya geser ijin total dari nail bar (per unit panjang tegak lurus bidang) ΣVi = 𝑉1+𝑉2+⋯+𝑉𝑖
𝑆𝐻 =
0.9030
1 = 0.9030 kN/m lari
Menghitung Faktor Keamanan
Nilai faktor keamanan dapat dihitung dengan persamaan yang di bawah ini :
𝐹𝑆=𝑐.𝐿𝑓+𝑊cos𝛼𝑛. tan𝜑+ ∑𝑇𝑖𝑆𝑖𝑛 𝛼+𝑖 − ∑𝑉𝑖𝐶𝑜𝑠 𝛼+𝑖 𝑡𝑎𝑛𝜑
Nilai faktor keamanan hasil perhitungan (FS = 3.859) berbeda dengan nilai faktor
keamanan yang diasumsikan di awal perhitungan (FS = 2), maka perhitungan
commit to user
57
penelitian ini proses trial dilakukan dengan menggunakan program EXCEL, dan
memberikan nilai faktor keamanan yang konvergen sebesar 2.492.
2) Perhitungan dengan Program Geoslope
Angka keamanan terhadap kelongsoran yang diperoleh pada lereng atas sebesar
3.303 seperti yang terdapat pada Gambar 4.5. berikut :
Gambar 4.6. Hasil Analisis Kelongsoran Lereng dengan Program Geoslope pada
Lereng Atas
4.2.1.2. Analisis pada Lereng Bawah
1) Perhitungan Manual dengan mengadopsi metode baji (wedge) dengan bidang
longsor planar
Kemiringan bidang longsor kritis dalam kasus ini dihitung dengan trial and error
dan menghasilkan nilai sebesar α = 31 o untuk sudut kemiringan lereng (β) = 45o dan kemiringan nail (i) = 10o. Besarnya α pada lereng 450 pada lereng bawah selalu sama yaitu 310.
W = berat massa tanah yang berada dalam bidang gelincir
W2 = ( x A2) + (Q x L) = (19.5 x 5.314) + (267.58 x 0.7)= 290.934 kN
LF = panjang bidang gelincir
