BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN

(1)

BAB 4

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Parameter Masukan

Tabel 4.1. Data parameter tanah yang digunakan pada analisis ini adalah γb,

γsaturated, φ ,dan c. Tabel 4.1 Hasil Tanah.

Parameter Satuan Hasil

w % 19,38 b kN/m3 17,81 sat kN/m3 19,15 Gs - 2,66  o 37,47 c kN/m2 0 hsat m 0,473 e - 0,744 Gravel % 13,42 Sand % 50,48 Silt % 9,46 Clay % 26,64 (Sumber : Widyo, 2015)

4.2. Analisis Stabilitas Lereng Metode Statik.

4.2.1. Lereng dengan sudut(

α)30o

Analisis stabilitas lereng metode statik ini terdiri dari beban sendiri dan beban hujan, pada perhitunganya menggunakan program Geo-Studio dengan fitur

Slope/W untuk memudahkan dalam menganalisa safety factor/faktor keamanan

lereng. Geometri lereng di modelkan dengan sudut kemiringan α = 30o, kemudian

(2)

volume basah), φ (sudut geser dalam), c(kohesi)dan terakhir dilakukan solve

analyses.Outputseperti yang ditunjukan pada gambar 4.1 dengan menggunakan

tipe slip surface grid and radius. Ketebalan tanah jenuh akibat hujan 2 harian diasumsikan konstan (0,473 m) baik untuk kondisi permukaan tanah datar maupun miring sedangkan tanah asli (20 m).

Gambar 4.1. Analisis Geo-Slopepada lereng 300setelah hujanmenggunakan slip

surface option grid and radius.

4.2.2. Lereng dengan sudut(α) 45

o

Analisis stabilitas lereng metode statik ini terdiri dari beban sendiri dan beban hujan, dalam perhitunganya menggunakan program Geo-Studio dengan fitur

Slope/W untuk memudahkan dalam menganalisa safety factor/faktor keamanan

lereng. Geometri lereng di modelkan dengan sudut kemiringan α = 45o, kemudian

(3)

volume basah), φ (sudut geser dalam), c(kohesi)dan terakhir dilakukan solve

analyses. Output seperti yang ditunjukan pada gambar 4.2 dengan menggunakan

tipe slip surface grid and radius. Ketebalan tanah jenuh akibat hujan 2 harian diasumsikan konstan (0,473 m) baik untuk kondisi permukaan tanah datar maupun miring sedangkan tanah asli (20 m).

Gambar 4.2. Analisis Geo-Slopepada lereng 450setelah hujan.

4.2.3. Lereng dengan sudut(α)60

o

Analisis stabilitas lereng metode statik ini menggunakan program Geo-Studio dengan fitur Slope/W untuk memudahkan dalam menganalisa safety factor/faktor

keamanan lereng. Geometri lereng di modelkan dengan sudut kemiringan α = 60o,

kemudian memasukan properti tanah yang meliputi: γsaturated(berat isi tanah jenuh),

γb(berat volume basah), φ (sudut geser dalam), c(kohesi)dan terakhir dilakukan

solve analyses. Output seperti yang ditunjukan pada gambar 4.3 dengan

menggunakan tipe slip surface grid and radius. Ketebalan tanah jenuh akibat hujan 2 harian diasumsikan konstan (0,473 m) baik untuk kondisi permukaan tanah datar maupun miring sedangkan tanah asli (20 m).

(4)

Gambar 4.3. Analisis Geo-Slopepada lereng 600setelah hujan.

Analisis stabilitas lerengmetode statik dengan menggunakan programSlope/Wini

didapatkan hasiluntuk lereng α 30o

sebesar 1,33, sedangkan α 45o sebesar 0,78 dan

α 60o

sebesar 0,47. Analisis stabilitas lereng metode statik dengan penambahan

beban hujan ini didapatkan kondisi lereng kritis pada α 45o

dan α 60o karena lereng tersebut termasuk dalam golongan lereng yang curam. Rekapitulasi nilaianalisis stabilitas lereng metode statik terhadap nilai safety factor (SF) yang disajikan padaTabel 4.2

Tabel 4.2. Rekapitulasi nilai saefety factor lereng akibat pengaruh statik.

Sudut Lereng Safety Factor

30o 1,33

45o 0,78

60o 0,47

(5)

4.3. Analisis Stabilitas Lereng Metode Pseudo Statik

Nilai percepatan gempa dasar didapatkan dari peta zona gempa Indonesia (SNI2012) yang dipakai sebagai acuan dalam merencanakan bangunan gedung dan non gedung. Analisis ini diambil data sekunder tanah yang digolongkan dengan kelas situs SC (pasir berlempung). Mencari nilai koefisien gempa dengan menggunakan metode pseudo statik ditunjukan pada gambar 4.4 peta zona gempa Indonesia 2012 dan gambar 4.5 menunjukan tipkal lereng di DAS Tirtomoyo.

Gambar 4.4.Peta zona gempa Indonesia 2012.

Gambar 4.5.Tipikallereng di DAS Tirtomoyo (60o).

20 5,77 21,23 15 60° 10 10 42 commit to user

(6)

Gambar 4.4 peta zona gempa Indonesia untuk daerah Kabupaten Wonogiri didapatkan percepatan gempa permukaan terkoreksi (ad) sebesar 0,8 g – 0,9 g dan diambil nilai sebesar 0,9 g, setelah itu dicari koefisien pseudo statik (kh) dengan menggunakan Persamaan 2.12. kh = 𝑎𝑑 𝑔 kh = 0,9 9,81 kh = 0,092

Penelitian ini didapatkan nilai koefisien gempa dengan metode pseudo statiknilai

sebesar kh = 0,092,setelah itu di input ke seismic loaddan seperti yang disajikan

pada gambar 4.6.

Gambar 4.6. Input coefficient Seimic Load.

4.3.1. Lereng dengan sudut (α)30

o

Analisis stabilitas lereng metode pseudo statik dengan parameter masukanya

properti tanah yang meliputi:γsaturated(berat isi tanah jenuh), γb(berat volume

basah), φ(sudut geser dalam), c (kohesi)dan terakhir memasukan koefisien pseudo statik horisontal pada keyln seismic load, setelah itu solve analysismaka didapatkan output seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.7 dengan menggunakan tipe slip surface grid and radius. Metode ini percepatan gempa vertikal diabaikan, karena pada umumnya percepatan gempa vertikal lebih kecil dari percepatan gempa horisontal, sehingga percepatan gempa vertikal tidak begitu menentukan dalam perhitungan gaya lateral yang bekerja pada lereng. Analisis ini ketebalan tanah jenuh akibat hujan 2 harian diasumsikan konstan (0,473 m) baik untuk kondisi permukaan tanah datar maupun miring sedangkan tanah asli (20m).

(7)

Gambar 4.7. Analisis Geo-Slopepada lereng 30osetelah hujan dan beban gempa.

4.3.2. Lereng dengan sudut (α)45

o

properti tanah yang meliputi: γsaturated (berat isi tanah jenuh), γb(berat volume

basah), φ (sudut geser dalam), c (kohesi)dan terakhir memasukan koefisien pseudo statik horisontal pada keyln seismic load, setelah itu solve analysismaka didapatkan output seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.8 dengan menggunakan tipe slip surface grid and radius. Metode ini percepatan gempa vertikal diabaikan, karena pada umumnya percepatan gempa vertikal lebih kecil dari percepatan gempa horisontal, sehingga percepatan gempa vertikal tidak begitu menentukan dalam perhitungan gaya lateral yang bekerja pada lereng. Analisis ini ketebalan tanah jenuh akibat hujan 2 harian diasumsikan konstan (0,473 m) baik untuk kondisi permukaan tanah datar maupun miring sedangkan tanah asli (20 m).

(8)

Gambar 4.8. Analisis Geo-Slopepada lereng 45o setelah hujan dan beban gempa.

4.3.3. Lereng dengan sudut (α)60

o

properti tanah yang meliputi: γsaturated (berat isi tanah jenuh), γb(berat volume

basah), φ (sudut geser dalam), c (kohesi) dan terakhir memasukan koefisien pseudo statik horisontal pada keyln seismic load, setelah itu solve analysismaka didapatkan output seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.9 dengan menggunakan tipe slip surface grid and radius. Metode ini percepatan gempa vertikal diabaikan, karena pada umumnya percepatan gempa vertikal lebih kecil dari percepatan gempa horisontal, sehingga percepatan gempa vertikal tidak begitu menentukan dalam perhitungan gaya lateral yang bekerja pada lereng. Analisis ini ketebalan tanah jenuh akibat hujan 2 harian diasumsikan konstan (0,473 m) baik untuk kondisi permukaan tanah datar maupun miring sedangkan tanah asli (20 m).

(9)

Gambar 4.9. Analisis Geo-Slopepada lereng 60o setelah hujan dan beban gempa. Analisis stabilitas lereng metode pseudo statik dengan menggunakan program

Slope/W ini didapatkan hasil untuk lereng α 30o sebesar 1,09, sedangkan α 45o

sebesar 0,64 dan α 60o

sebesar 0,38. Analisis stabilitas lereng metode pseudo statik dengan penambahan beban hujan ini didapatkan kondisi lereng kritis semua, karena ada penambahan beban gempa pada lereng tersebut sehingga meningkatkan faktor kelongsoran. Rekapitulasi nilai analisis stabilitas lereng metode pseudo statik terhadap nilai safety factor (SF) yang disajikan pada tabel 4.3.

Tabel 4.3. Rekapitulasi nilai saefety factor lereng akibatbeban gempa dengan menggunakan metode pseudo statik.

Sudut Lereng Safety Factor

30o 1,09

45o 0,64

60o 0,38

(10)

4.4. Analisis Stabilitas Lereng Metode Dinamik

Nilai parameter masukan metode dinamik antara lain: modulus geser maksimum

(Gmaks), poisson ratio (v), dan damping ratio (ξ), dan didapat nilai:

Mencari nilai massa tanah (𝜌) dengan menggunakan Persamaan (2.14.)

𝜌 = 1,952 kN/m3

Mencari nilai modulus geser (G) dengan menggunakan Persamaan (2.15.)

G = 1923.077 kN/m2

Mencari nilai gelombang geser (VS) dengan menggunakan Persamaan (2.16.)

Vs = 31.388m/det

Mencari nilai tegangan geser ()dengan menggunakan Persamaan (2.17.)

 = 9,058 kN/m2

Mencari nilai regangan geser (ᵞ) dengan menggunkan Persamaan (2.18.)

ᵞ = 4,7161 x 10-3

Mencari nilai damping ratio (ξ) dengan menggunakan Persamaan (2.19.)

ξ = 0,22 kN/m2

Mencari nilai modulus geser maksimum (Gmaks) dengan menggunakan Persamaan

(2.20.)

Gmaks = 1923,123 kN/m2

4.4.1. Lereng dengan sudut (α)30

o

Analisis stabilitas lereng metode dinamik parameter masukanya meliputi:

modulus geser (Gmaks), poisson ratio (v), dan damping ratio (ξ), setelah itu solve

analysis.Pada fitur Quake/wdibutuhkan earthquake record untuk menjalarkan

gempa, karena didaerah wonogiri tidak ada earthquake record sehingga diambil data dari fitur Quake/W yang ditunjukan pada Gambar 4.10 dan diplacement seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.11dan selanjutnya sub analysis pada fitur

(11)

pada Gambar 4.12. Penelitian ini ketebalan tanah jenuh akibat hujan 2 harian diasumsikan konstan (0,473 m) baik untuk kondisi permukaan tanah datar maupun miring sedangkan tanah asli (20 m).

Gambar 4.10. earthquake record.

Analisis stabilitas lereng metode dinamik dengan program Quake/W ini digunakan untuk mencari stabilitas lereng kibat beban gempa. ProgramSlope/Wtidak mengakomodasi akibat beban gempa maka dari itu penelitian ini memakai fitur

Quake/W sebagai parent analyses dan Slope/W sebagai sun analyses. Dampak

pengaru beban gempa disajikan pada Gambar 4.11.

(12)

Gambar 4.11. Displacementpada lereng 30o setelah hujan dan beban gempa. Hasil safety factor pada analisis stabilitas lereng metode dinamik ini pada sudut α

30o didapatkan nilai sebesar 1,27 seperti yang disajikan Gambar 4.12.

4.4.2. Lereng dengan sudut (α)45

o

Analisis stabilitas lereng metode dinamik parameter masukanya meliputi:

modulus geser maksimum (Gmaks), poisson ratio (v), dan damping ratio (ξ), setelah

itu solve analysespada fitur Quake/wmaka didapatkan diplacement seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.13 dan selanjutnya sub analysis pada fitur

Slope/Wdengan menggunakan tipe slip surface grid and radius yang ditunjukan

pada Gambar 4.14. Penelitian ini ketebalan tanah jenuh akibat hujan 2 harian diasumsikan konstan (0,473 m) baik untuk kondisi permukaan tanah datar maupun miring sedangkan tanah asli (20 m). commit to user

(13)

Gambar 4.13. Displacementpada lereng 45o setelah hujan dan beban gempa. Hasil safety factor pada analisis stabilitas lereng metode dinamik ini pada sudut α

4.4.3. Lereng dengan sudut (α)60

o

Analisis stabilitas lereng metode dinamik parameter masukanya meliputi: modulus geser (Gmaks), poisson ratio (v), dan damping ratio (ξ), setelah itu solve commit to user

(14)

analysispada fitur Quake/wmaka didapatkan diplacement seperti yang ditunjukan

pada Gambar 4.15 dan selanjutnya sub analysis pada fitur Slope/Wdengan menggunakan tipe slip surface grid and radius yang ditunjukan pada Gambar 4.16. Penelitian ini ketebalan tanah jenuh akibat hujan 2 harian diasumsikan konstan (0,473 m) baik untuk kondisi permukaan tanah datar maupun miring sedangkan tanah asli (20 m).

Gambar 4.15. Displacementpada lereng 60o setelah hujan dan beban gempa.

Hasil safety factor pada analisis stabilitas lereng metode dinamik ini pada sudut α

(15)

Gambar 4.16. Analisis Geo-Slope pada lereng 60o setelah hujan dan beban gempa. Analisis stabilitas lereng metode dinamik dengan menggunakan program

Quake/W sebagai parent analysis dan Slope/W sebagai sub analysis ini didapatkan

hasil untuk lereng α 30o

sebesar 1,27, sedangkan α 45o sebesar 0,70 dan α 60o

sebesar 0,40. Analisis stabilitas lereng metode dinamik dengan penambahan beban hujan ini didapatkan kondisi lereng kritis semua, karena ada penambahan beban gempa pada lereng tersebut sehingga meningkatkan faktor kelongsoran. Rekapitulasi nilai analisis stabilitas lereng metode dinamik terhadap nilai safety

factor (SF) yang disajikan pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4. Rekapitulasi nilai saefety factor lereng akibatbeban gempa dengan menggunakan metode dinamik.

Sudut Lereng Safety Factor

30o 1,27

45o 0,70

60o 0,40

Analisis stabilitas lereng dengan metode statik, pseudo statik dan dinamik dapat disimpulkan bahwa nilai faktor keamanan lereng pada metode pseudo statik berada paling kritis diantara metode statik maupun dinamik, karena metode ini arah gaya gempanya dianggap ke arah luar lereng yang meningkatan faktor kelongsoran. Rekapitulasi nilaisafety factor lereng akibat statik, pseudo statik dan dinamik disajikan pada tabel 4.5.

Tabel 4.5. Rekapitulasi nilai safety factor lereng akibat statik, pseudo statik dan dinamik.

Sudut Lereng

Beban sendiri + beban hujan

Beban sendiri + beban hujan + beban gempa

SF Statik SF Pseudostatik SF Dinamik

30o 1,33 1,09 1,27

45o 0,77 0,64 0,70

60o 0,47 0,38 0,40

(16)

4.5. Pengaruh SF terhadap nilai parameter masukan

4.5.1. Pengaruh nilai kohesi (c) terhadap nilai SF

Grafik pengaruh hubungan antara nilai kohesi (c) terhadap nilai safety factor (SF) untuk metode statik, pseudo statik dan dinamik ditunjukan pada Gambar 4.17.

Gambar 4.17.Pengaruh perubahannilai c (kohesi) terhadap nilai SF.

Pengaruh nilai kohesi (c) terhadap nilai SF sangat berpengaruh terhadap longsoran karena semakin tinggi nilai kohesi (c) pada material lereng akan menimbulkan longsoran dalam, sehingga nilai SF akan semakin aman. Ketiga analisis yaitu: metode statik, pseudo statik dan dinamik didapatkan nilai SF pada analisis pseudo statik berada di paling kritis karena arah gaya gempa dianggap ke arah luar lereng yang dapat meningkatkan gaya longsor.

Arah gaya gempa sebenarnya bekerja bersifat transient (arah gaya bergantian ke luar dan masuk lereng sesuai riwayat percepatan gempa). Metode dinamik dipengaruhi oleh material tanah itu sendiri, semakin nilai kohesi (c) tinggi akan meningkatkan nilai safety factor/faktor keamanan, sehingga jenis tanah berperan penting pada stabilitas lereng terhadap beban gempa. Metode pseudo statik dipengaruhi oleh letak daerah pada peta zonasi gempa 2012 jadi metode pseudo statik tidak terpengaruh oleh jenis tanah . pengaruh nilai c (kohesi) terhadap nilai

SFdisajikan pada Tabel 4.6. 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

DINAMIK STATIK PSEUDOSTATIK

An gk a Ke am an an SF kohesi(c) commit to user

(17)

Tabel 4.6. Perbandingan pengaruh nilai c (kohesi) terhadap nilai SF

c (kN/m2)

Beban sendiri + beban hujan

Beban sendiri + beban hujan +

beban gempa Keterangan

SF Statik SF Pseudo statik SF Dinamik

0 1,33 1,09 1,27 existing

10 2,19 1,67 1,83 simulasi

20 2,75 2,08 2,26 simulasi

30 3,23 2,44 2,62 simulasi

40 3,67 2,79 2,91 simulasi

4.5.2. Pengaruh nilai ϕ

O

_{(sudut geser dalam) terhadap nilai SF}

Grafik pengaruh hubungan antara nilai sudut geser dalam (ϕO

) terhadap nilai safety

factor (SF) untuk metode statik, pseudo statik dan dinamik ditunjukan pada

Gambar 4.18.

Gambar 4.18. Pengaruh Perubahan nilaiϕO_{(sudut geser dalam) terhadap nilai SF.}

Grafik pengaruh hubungan antara nilai ϕO

terhadap nilai safety factor (SF) untuk

statik sangat berpengaruh terhadap longsoran karena semakin kecil nilai ϕO

pada material lereng akan menimbulkan longsoran dangkal, sehingga nilai SF akan semakin tidak aman. Pengaruhnya untuk pseudo statik sama seperti statik semakin

kecil nilai ϕO_{semakin rendah nilai SFbegitu juga dengan dinamik. Pengaruh nilai}

ϕO_{pada ketiga analisis ini akan mempengaruhi longsoran lereng dimana nilai}

0 0.5 1 1.5 2 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

sudut geser dalam(ϕO

) An gk a Ke am an an SF commit to user

(18)

ϕO_{kecil akan menimmbulkan nilai SF yang semakin kritis karena kemampuan}

tanah untuk menahan tekanan semakin kecil, sehingga longsor menjadi tidak

aman, seperti ditunjukan pada perbandingan pengaruh nilai ϕO_{(sudut geser}

dalam) terhadap nilai SF pada Tabel 4.7.

Tabel 4.7. Perbandingan pengaruh nilai ϕO_{(sudut geser dalam) terhadap nilai SF}

ϕO

10 0,31 0,23 0,29 existing

20 0,63 0,47 0,60 existing

30 1,00 0,75 0,96 existing

37,47 1,33 1,00 1,27 simulasi

40 1,46 1,09 1,39 existing

4.5.3. Pengaruh nilai modulus geser maksimum (G

maks

) terhadap

nilai SF

Grafik pengaruh hubungan antara nilai sudut modulus geser maksimum (Gmaks)

terhadap nilai safety factor (SF) untuk metode statik, pseudo statik dan dinamik ditunjukan pada Gambar 4.19.

Gambar 4.19. Pengaruh Perubahan nilai Gmaks (modulus geser maksimum)

terhadap nilai SF. 0 0.5 1 1.5 0 1000 2000 3000 4000 5000

modulus geser maksimum (Gmaks)

A n g ka K ea m an an S F commit to user

(19)

Grafik pengaruh hubungan antara nilai Gmaks (modulus geser) terhadap nilai safety factor (SF) untuk statik dan pseudo statik tidak berpengaruh, karena analisis ini

tidak membutuhkan parameter masukan untuk menjalarkan getaran akibat beban gempa, sehingga nilai SF tidak terpengaruh. Nilai modulus geser maksimum dipengaruhi oleh jenis tanah setempat, dan didapatkan pendekatan nilai modulus elasitas tanah (E), poisson ratio (v) dan berat jenis tanah (selanjutnya ketiga parameter tersebut didapatkan nilai 𝜌(massa tanah) dan Vs (kecepatan gelombang geser). Sehingga jika nilai massa tanah semakin besar dan kecepatan gelombang

gesernya semakin besar maka nilai Gmaks juga akan semakin besar. Sedangkan

untuk dinamik nilai Gmaks mempengaruhi bentuk longsoran semakin tinggi nilai

Gmaks stabilitas lereng akan semakin tidak aman, seperti ditunjukan pada

perbandingan pengaruh nilai Gmaks(modulus geser maksimum) terhadap nilai

SFdisajikan pada Tabel 4.8.

Tabel 4.8. Perbandingan pengaruh nilai Gmaks(modulus geser maksimum) terhadap

nilai SF

Gmaks

(kN/m2)

1923,123 1,33 1,00 1,27 existing

2000 1,33 1,00 1,26 simulasi

3000 1,33 1,00 1,25 simulasi

4000 1,33 1,00 1,24 simulasi

4.5.4. Pengaruh nilai ξ (damping ratio) terhadap nilai SF

Grafik pengaruh hubungan antara nilai ξ(damping ratio) terhadap nilai safety

factor (SF) untuk metode statik dan pseudo statik tidak berpengaruh karena

analisis ini tidak membutuhkan parameter masukan untuk meredam energi getaran akibat beban gempa, sehingga nilai SF tidak terpengaruh. Nilai damping ratio dipengaruhi oleh parameter masukanya yaitu: modulus elasitas tanah (E), poisson

ratio (v), berat jenis tanah (dankedalamantinjauan tanah (z). Beberapa parameter tersebut didapatkan nilai modulus geser dan tegangan geser yang selanjutnya untuk mencari nilai regangan gesernya. Grafik pengaruh hubungan _{commit to user}

(20)

antara nilai sudut modulus geser maksimum (Gmaks) terhadap nilai safety factor

(SF) untuk metode statik, pseudo statik dan dinamik ditunjukan pada Gambar 4.20.

Gambar 4.20. Pengaruh Perubahan nilai ξ (damping ratio) terhadap nilai SF. Analisa stabilitas lereng metode dinamik nilai ξ (damping ratio) mempengaruhi bentuk longsoran semakin tinggi nilai ξ longsoran akan semakin dalam, sehingga lereng semakin aman, seperti ditunjukan pada Gambar 4.20 dan Perbandingan pengaruh nilai ξ (damping ratio) terhadap SFdisajikan pada Tabel 4.9.

Tabel 4.9. Perbandingan pengaruh nilai ξ (damping ratio) terhadap SF

ξ

0,1 1,33 1,00 1,21 simulasi 0,15 1,33 1,00 1,25 simulasi 0,2 1,33 1,00 1,26 simulasi 0,22 1,33 1,00 1,27 existing 0,3 1,33 1,00 1,27 simulasi 0 0.5 1 1.5 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

ξ (damping ratio) An gk a Ke am an an SF commit to user

(21)