Tugas Akhir Perkuatan Tanah

(1)

ANALISIS STABILITAS LERENG SUNGAI MULKI, TEMBAGAPURA DENGAN ANALISIS STABILITAS LERENG SUNGAI MULKI, TEMBAGAPURA DENGAN

ALTERNATIF PERKUATAN ALTERNATIF PERKUATAN

Oleh Oleh

Ressi Dyah Adriani Ressi Dyah Adriani

NIM : 1!1!!"1 NIM : 1!1!!"1

#Fa$%l&as Te$ni$ Si'il dan Lin($%n(an, Pr)(ra* S&%di Te$ni$ Si'il+ #Fa$%l&as Te$ni$ Si'il dan Lin($%n(an, Pr)(ra* S&%di Te$ni$ Si'il+

ABSTRAK ABSTRAK

Tugas akhir ini berisi tentang kelongsoran lereng dan penanggulangannya pada lereng alami Tugas akhir ini berisi tentang kelongsoran lereng dan penanggulangannya pada lereng alami di tepi Sungai Mulki, Tembagapura. Lereng ini merupakan lereng yang terbentuk secara di tepi Sungai Mulki, Tembagapura. Lereng ini merupakan lereng yang terbentuk secara alami yang mengalami kelongsoran akibat beban kendaraan berat yang melintas di jalan di alami yang mengalami kelongsoran akibat beban kendaraan berat yang melintas di jalan di atas lereng tersebut.

atas lereng tersebut.

Tugas akhir ini meliputi back calculation analysis dari parameter kuat geser tanah, analisis Tugas akhir ini meliputi back calculation analysis dari parameter kuat geser tanah, analisis kestabilan lereng asli, analisis kestabilan lereng dengan perkuatan serta pemilihan metode kestabilan lereng asli, analisis kestabilan lereng dengan perkuatan serta pemilihan metode alternatif perkuatan dengan menggunakan Soil Nailing dan Gabion Reinforced Soil Structure. alternatif perkuatan dengan menggunakan Soil Nailing dan Gabion Reinforced Soil Structure.

PENDAULUAN PENDAULUAN Le

Lerenreng g memerurupapakakan n sebsebuauah h pepermrmukukaanaan tanah yang terbuka dan berdiri membentuk tanah yang terbuka dan berdiri membentuk sudut tertentu terhadap sumbu horiontal sudut tertentu terhadap sumbu horiontal ak

akibibat at adadananya ya peperbrbededaan aan elele!e!asasi i papadada sua

suatu tu datdataranaran. . "er"erbedbedaan aan eleele!as!asi i padpadaa permukaan tanah, seperti

permukaan tanah, seperti yang terjadi padayang terjadi pada lere

lereng ng dapdapat at menmengakgakibaibatkatkan n perpergegerakarakann mas

massa sa tantanah ah dardari i bidbidang ang dendengan gan ele!ele!asiasi yang tinggi menuju bidang dengan ele!asi yang tinggi menuju bidang dengan ele!asi yang lebih rendah yang diakibatkan oleh yang lebih rendah yang diakibatkan oleh g

grraa!!iittaassi i yyaanng g mmeennggaakkiibbaattkkaann ketidakstabilan pada tanah.

ketidakstabilan pada tanah.

Lereng di tepi Sungai Mulki merupakan Lereng di tepi Sungai Mulki merupakan lere

lereng ng alamalami i yanyang g memmemilikiliki i kemkemiriniringangan #$

#$

⁰⁰

serserta ta keketitingnggiagian n %%%%.&.&' ' m. m. (i (i ataatass lleerreenng g tteerrsseebbuut t bbeerrddiirri i TeerrmT miinnaall Te

Tembagambagapura pura yang yang melaymelayani ani kendkendaraan)araan) ken

kendaradaraan an besbesar ar sertserta a jalajalan n yanyang g dildilalualuii o

olleh eh kkenenddaarraaan an ppeennggananggkkuut t bbaahhaann tam

tambanbang g dari dari perperusausahaahaan n perpertamtambanbangangan Freeport.

Freeport. LeLerenreng g tetersersebubut t memengngalaalamimi

kelongsoran, sehingga akan berbahaya jika kelongsoran, sehingga akan berbahaya jika dibiarkan begitu saja. Maka dari itu, pada dibiarkan begitu saja. Maka dari itu, pada tugas akhir ini akan ditentukan alternatif tugas akhir ini akan ditentukan alternatif desain perbaikan dan atau perkuatan yang desain perbaikan dan atau perkuatan yang se

sesusuai ai dedengngan an kokondndisi isi tatananah h aslasli i papadada lereng di tepi Sungai Mulki, Tembagapura, lereng di tepi Sungai Mulki, Tembagapura, menggunakan metode elemen hingga pada menggunakan metode elemen hingga pada program komputer "L*+S % program komputer "L*+S %( -.%.( -.%. METODOLOGI METODOLOGI *. *. "N"NG/MG/M"/L"/L*N (**N (*TT** •

• (ata topografi lereng Sungai Mulki(ata topografi lereng Sungai Mulki

sebelum dan setelah terjadi longsor. sebelum dan setelah terjadi longsor.

•

• 0oto lapangan0oto lapangan

1

1.. **NN**LLSSS S ((**TT* * ((**NN "R2T/NG*N

"R2T/NG*N *n

*nalisalisa a datdata a dan dan perperhithitungungan an daldalamam tu

tugagas s akakhihir r inini i didibabagi gi memenjnjadadi i titigaga bagian, yaitu 3

bagian, yaitu 3

•

• 1ack 4alculation *nalysis1ack 4alculation *nalysis

Ta

Tahapanhapan)tahapa)tahapan n yang yang dilakudilakukankan u

unnttuukk baback ck cacalclcululatatioionn dalam dalam program "L*+S 3

(2)

5. Memodelkan geometri serta beban yang diterima oleh lereng dalam program input "L*+S.

%. Mendefinisikan material yang

digunakan dengan

memasukkan parameter tanah yang akan di trial dari rentang nilai parameter tanah Silty Clay 6. Mendefinisikan kondisi a7al

yang berupa tegangan air pori (water pressure), pada kasus ini kondisi muka air tanah ditentukan dalam kondisi rapid dra7do7n yang merupakan kondisi ekstrem yang terjadi ketika longsor terjadi serta pembebanan akibat beban statik

kendaraan

8. Melakukan perhitungan pada program calculate. "ada tahap ini perlu didefinisikan tahapan) tahapan pembebanan yang akan terjadi hingga akhirnya didapatkan nilai faktor keamanan.

'. !aluasi hasil dengan membandingkan bidang runtuh hasil keluaran "L*+S dengan bidang runtuh setelah longsor, dan memeriksa nilai angka keamanannya apakah telah mendekati 5 atau bernilai 5. *pabila masih belum sesuai dengan kriteria tersebut, maka dilakukan trial kembali terhadap parameter kuat geser tanah 9

ϕ

: dan c:;.

• *nalisis Stabilitas Lereng *sli

"erhitungan stabilitas lereng asli menggunakan soft7are "L*+S %( dengan memasukkan parameter)parameter tanah yang

didapat dari back calculation.

• "erencanaan perkuatan lereng

longsor dengan alternatif dan langkah perencanaan sebagai berikut 3



"erkuatan dengan Soil Nailing 3



"reliminary (esign dengan menentukan kebutuhan diameter dan panjang penanaman



"emeriksaan terhadap stabilitas global menggunakan soft7are "L*+S %( terhadap beban statik dan seismik dan pemeriksaan terhadap stabilitas internal, yaitu pullout dan tensile failure terhadap beban statik dan seismik



"erkuatan dengan Gabion Reinforcement Soil Structure 3



Menentukan dimensi gabion dan spesifikasi 7ire mesh



"emeriksaan terhadap stabilitas global menggunakan soft7are "L*+S %( terhadap beban statik dan seismik dan pemeriksaan terhadap stabilitas internal, yaitu pullout dan tensile failure terhadap beban statik dan seismik

4. "enentuan dan "emilihan "erkuatan Lereng

(ari alternatif perkuatan yang telah direncanakan dilakukan pemilihan alternatif yang tepat dengan pertimbangan sebagai berikut 3

• *ngka <eamanan, 0S statik = 5.'

dan 0S seismik = 5.5

• <emudahan dalam memperoleh

(3)

Soil Reinforced

Gabion inlling stone

Wiremesh 19 m

5,5 m

1.9 m

• <emudahan dalam pelaksanaan

konstruksi.

PEREN-ANAAN DAN ANALISIS

STABILITAS PERKUATAN LERENG Peren.anaan Per$%a&an Ga/i)n

Rein0)r.ed S)il S&r%.&%re "reliminary (esign Tebal (inding T % m "anjang Reinforcement 1 $.& > 2 5' m 1ackface Slope *ngle ? 6$

⁰

1ackfill Slope *ngle @ $

⁰

Soil 1ackfil 0riction *ngle A : **S2T B 9%$$&; 68

⁰

Spesifikasi Gabion "oisson Ratio C $.6 Modulus lastisitas  58> 5$' k " a "orosity N $.6 Spesific Gra!ity G s 6 1erat Denis ϒ 95) n;>9Gs> 7; ϒ 5- k " a L 5' m 2 5 m

1erikut sketsa dari perkuatan lereng Sungai Mulki 3

Analisis S&a/ili&asLeren( den(an Per$%a&an Ga/i)n Rein0)r.ed S)il S&r%.&%re

5. Stabilitas ksternal



Stabilitas terhadap B!erturning pada pembebanan statik

• Tekanan tanah aktif 3

Pa

=

Ka×

(

1 2 γ H 2

+

qH

)

Pa

=

Kae ×

(

1 2 γ H 2

+

qH

)(

1

−

_kv

)

/ntuk pembebanan seismik, koefisien tekanan lateral menjadi 3

K _ae

=

sin

2

(

φ'

+

β

−

θ'

)

cosθ' sin2 βsin

(

β

−

θ'

−

δ '

)

[

1

+

√

sin

(

φ

'

+

δ '

)

sn

(

φ'

sin

(

β'

−

δ '

−

θ'

)

s didapatkan nilai <ae sebesar

$.-(iketahui 3 c: E 5F k"a

:

(4)

m ϒ E 5' k"a sat ϒ E 5' k"a 7 ϒ E 5$ k"a Surcharge E 65.%, P_a1

=

72.9

∗

15.75 2

=

573.72kN P_a2

=

400.69kN P_a₃

=

33.34kN P_u₁

=

151.25kN P_u₂

=−

18.051kN P_total

=

1140.96kN

(idapatkan tekanan lateral tanah aktif total sebesar 558$.F# kN.

Mencari lokasi titik berat

tekanan lateral tanah aktif total 9da; 3

da

=(((

Pa1×1

/

3h1

)+(

Pa2×1

/

2

/ntuk seismik 3

(idapatkan tekanan lateral tanah aktif total sebesar 5F55.-% kN.

dan

da

=((

0.6×21.25×850.872

)+((

2

• Momen B!erturning

Mo

=

Patotal ×da

=

8751.84kNm Mo

=

Paetotal ×da

=

10855.7kNm

• Momen Resisting

Momen tahanan yang bekerja pada tanah berasal dari berat gabion juga tanah yang diberi perkuatan.

Mr

=(

W _gd_g

+

W _sd_s

)

d_g

=

A! _!

d_s

=

H susunan ga"!on

−

A! _! Sehingga dapat dihitung momen tahanan 3

Mr

=(

W gdg

+

W sds

)

Mr

=

82435.5kNm

<estabilan terhadap guling  o!erturning dapat dihitung sebagai berikut 3 #$

=

Mr Mo

=

82435.5 8751.84

=

9.4 = % Seismik 3 #$

=

Mr Mo

=

82435.5 10855.7

=

7.6 = 5.'



Stabilitas terhadap SlidingGeser #$ _s

=

%Wv

Pa tot

(engan

%

=

tanφ re!n&ored so!l

Wv

=

(otal )a*avert!kal +adad!nd!ng +enahan

Total gaya !ertikal Wv

=

Ws

+

Wg

Sehingga didapatkan nilai angka keamanan sebesar 8 = 5.', menyatakan bah7a dinding stabil dari kegagalan geser. /ntuk Seismic didapatkan %.6 = 5,5

(5)

"emeriksaan eksentrisitas 3 e

=

, 2

−

(

Mr

−

Mo Wv

)

=−

0.024 (engan 1 E %8 m

−

, 6

<

e

<

, 6

−

4

<−

0.024

<

4,-K Ptoe

=

. W ,

(

1

+

6e ,

)

=

253.785kN

/

m 2 Pheel

=

. W ,

(

1

−

6e ,

)

=

256.865kN

/

m Seismik 3 "emeriksaan eksentrisitas 3 e

=

, 2

−

(

Mr

−

Mo Wv

)

=

0.3184 (engan 1 E %8 m

−

, 6

<

e

<

, 6

−

4

<

0.3184

<

4,-K Ptoe

=

. W ,

(

1

+

6e ,

)

=

275.67kN

/

m 2 Pheel

=

. W ,

(

1

−

6e ,

)

=

234.973kN

/

m <apasitas daya dukung tanah dapat dihitung menggunakan persamaan kapasitas daya dukung ultimate pada kasus pondasi dangkal, yaitu

q_u

=

 ' N _ $ _d $ _!

+

q N _q $ _qd $ _q!

+

Sehingga didapat nilai Hu sebesar 6##'.8& kNm%_{= %'#.-#' kNm}%

/ntuk Seismik nilai Hu sebesar 6##'.8& kNm%_{= %&'.#& kNm}%



Stabilitas Global menggunakan "L*+S %( -.%  7ire %>5$- _kNm% Tensile Strength -$.6 kN m Regangan ijin $.' I * 5$%%$ kN m S0E5.F% S0 E 5.5

1idang <eruntuhan saat 1eban Statik 1ekerja dan Seismik pada Dangka

"anjang, S0 E 5.F% dan S0 E5.5

%. Stabilitas nternal



Stabilitas terhadap <egagalan Tarik



Menghitung <apasitas Tarik 9R T; Tensile Strength E -$.6 kNm S0 E5.' /₍

=

(ens!le #trength #$

(6)



Menghitung *ngka <eamanan

#$

=

/( (ma

T ma> merupakan gaya maksimum yang bekerja pada tiap layer

(7)

a. Statik

b. Gempa

(ari hasil

perhitungan di atas seluruh perkuatan di tiap layer melebihi nilai angka keamanan minimum, yaitu 5.' dan 5.6'. Sehingga dapat disimpulkan bah7a lereng dengan perkuatan stabil terhadap

kegagalan tarik.



Stabilitas terhadap <egagalan 4abut 9"ullout 0ailure;



Menghitung panjang penanaman yang mele7ati bidang runtuh, 9Le;

(i atas dinding, jarak + ke bidang runtuh, sebesar 8'

⁰

, dari belakang dinding adalah 3 0

=

Htan

(

1

)

−

Htanβ (engan 1 E 8'

⁰

β E 6$

⁰

2 E %5.%' m Sehingga didapatkan, + E -.88 m

"ada tiap lapisan (layer), panjang penanaman yang mele7ati bidang runtuh, Le

¿=

,

−

t

−

0

(

H

−

2

)/

H (engan 1 E 5F m, dan t E % m • Menghitung panjang pananaman minimum, untuk mendapatkan S0 E 5.' pada tiap lapisan 9Lem;

3em

=

1.5(

/(

2 4 &vtanφ

)

(engan f! adalah tegangan tanah pada tiap lapisan perkuatan dan 4 adalah scale correction factor yang diasumsikan sebesar $.#'.(ari perhitungan di atas untuk beban statik dan seismik, semua panjang penanaman 9Le; melebihi Lem sehingga dapat dinyatakan aman.

(8)

1.25 m

α

Peren.anaan Per$%a&an S)il Nailin( "reliminary (esign • Tinggi (inding, 2 E %5.%' m • 0ace batter 3 J E 6$

⁰

, • 1ackslope angle 3 K E $

⁰

• Spacing 3 Sh E % m S! E 5.%' m • Nail inclination 3 i E %$

⁰

• Nail Material 3 fy E 8%$ M"a • Surcharge E 65.5% k"a

5. Menentukan gaya aksial yang dibutuhkan 3 ( ma

(

kN

)

=

Ka×

(

q_s

+

γH

)

×#h×#v dengan Ka

=

1

−

s!nφ 1

+

s!nφ E $.65 (idapatkan (ma

=

245.6kN

%. Menentukan kebutuhan diameter dan panjang nail tendon

*gar tidak terjadi putus tulangan, maka digunakan 0S sebesar 5.- untuk desain a7al, sehingga

Luas penampang butuh 3 A_t

(

mm2

)

=

( ma× $#(

&*

=

1052.5mm

2

(icoba menggunakan diameter sebesar 86 mm, panjang nail tendon, dicoba sebesar $.#2, digunakan 5- m. 1erikut sketsa desain perkuatan Soil Nailing dengan panjang nailing 5- m, diameter 86 mm, dan inklinasi %$

⁰

Sketsa "erkuatan Soil Nailing "ada Lereng Sungai Mulki*nalisis Stabilitas Lereng

dengan "erkuatan Soil Nailing

Analisis S&a/ili&asLeren( den(an Per$%a&an S)il Nailin(

5. Stabilitas ksternal 1eban



Stabilitas Global menggunakan "rogram "la>is %(.-.%

"erkuatan nailing pada program "la>is dimodelkan menggunakan node to node anchor dengan koreksi pada parameter kekakuan aksial 9*;, yang didapatkan dari persamaan berikut 3 5_eq

=

5_n

(

An A

)

+

5g

(

A_g A

)

5A

[

kN m

]

=

5eq

(

672 7H 4

)

(imana

g E Modulus elastisitas shotcrete n E Modulus elastisitas nailing *n Eluas penampang soil nailing * ELuas penampang soil nailing

yang telah tergrouting

*g ELuas penampang grouting 9*g E *)*n;

(ari rumus di atas, didapatkan nilai * untuk nailing sebesar #'$8$.&F kN.

(9)

S0 E %

S0 E 5.5

1idang Runtuh yang Terjadi Saat "embebanan Statik dan Seismik Dangka "anjang, S0 E% dan S0 E 5.5

(ari perhitungan menggunakan "la>is, didapatkan angka keamanan sebesar % = 5.'. *ngka keamanan tersebut menyatakan bah7a perkuatan efektif dalam

menstabilkan lereng.



Stabilitas terhadap SlidingGeser

$#_#3

=

'", 3

+

(

W

+

8(

+

Ps!nβ

)

tan_φ

"

P'osβ (ari rumus di atas didapatkan 3

$#_#3

=

3062.17kN 1140.6

=

2.68

>

1.3 Seismik 3 $#_#3

=

3062.17kN 1911.8

=

1.6

>

1.1 %. Stabilitas nternal



Stabilitas terhadap <egagalan Tarik



Menghitung <apasitas Tarik 9R T; 0y E 8%$ M"a *7ire E ##$.' mm% /₍

=

$* × A9!re

=

kN



Menghitung *ngka <eamanan #$

=

/( (ma

T ma> merupakan gaya maksimum yang bekerja pada tiap layer

a. Statik

b. Gempa

(ari hasil perhitungan di atas seluruhnya melebihi nilai angka keamanan minimum, yaitu % dan 5.6'.

(10)

disimpulkan bah7a lereng dengan perkuatan stabil terhadap kegagalan tarik.



Stabilitas terhadap <egagalan 4abut 9"ullout 0ailure;

(

$#₊

)

₂

=

(

/ +

)

2

(

( _ma

)

₂

=

(

8_u 3₊

)

₂

(

( _ma

)

₂



Menghitung panjang

penanaman yang mele7ati bidang runtuh, 9Lp;

(

3 +

)

2

=

3

−

[

(

H

−

2

)

cos

(

1

+

α

)

cosα sin

(

1

+

!

)

]

L E panjang nail yang

digunakan, 5- m 2 E <etinggian dinding, %5.%' m  E kedalaman 1 _{E sudut keruntuhan} lereng, diasumsikan 8'

⁰

α _{E sudut kemiringan} lereng  E kemiringan penanaman, diambil %$

⁰

• Menghitung kapasitas "ullout 9

/₊

¿

/

(¿¿

+

)

₂

=

(

8_u× 3+

)

₂

¿

8_u

=

6 q_u 7_7H

=

444.15kN a. Statik b. Seismik

Seluruh faktor keamanan memenuhi kriteria minimum faktor keamanan, yaitu 5.- dan 5.'.

SIMPULAN  SARAN

Simpulan dari tugas akhir ini adalah 3

5. (esain perkuatan untuk lereng dengan menggunakan Gabion Reinforced Soil Structure dapat meningkatkan angka keamanan menjadi 5.F. Gabion yang

(11)

digunakan adalah tipe '>- dengan panjang %$$ cm, lebar 5$$ cm, dan tinggi 5$$ cm yang dibagi dalam dua kotak. iremesh yang digunakan sebagai reinforcement memiliki kuat putus sebesar 6'$ M"a 9-$.6 kNm;, diameter %.& mm, panjang penanaman sebesar 5F m serta spasi !ertikal sebesar 5 m.

%. (esain perkuatan untuk lereng dengan menggunakan Soil Nailing meningkatkan angka keamanan lereng menjadi sebesar %. "erkuatan menggunakan tulangan baja dengan kuat leleh 8%$ Mpa, diameter tulangan 86 mm , panjang tulangan 5- m dengan sudut inkilinasi %$

⁰

serta spasi horiontal dan !ertikal sebesar % m dan 5,%' m.

6. *lternatif perkuatan yang dipilih adalah perkuatan Gabion Reinforced Soil Structure. "erkuatan ini dipilih karena dinilai lebih ekonomis dalam pengadaan material dan konstruksi yang sederhana dan mudah serta efektif meningkatkan kestabilan lereng. Saran dari tugas akhir ini adalah 3

5. (alam melakukan back calculation analysis sebaiknya diketahui kedalaman kelongsoran sehingga bisa didapatkan

parameter yang tepat untuk digunakan dalam desain dan analisis.

%. (alam melakukan back calculation analysis sebaiknya juga menggunakan soft7are lainnya seperti GBSLB" agar dapat menjadi pembanding untuk mencari bidang longsor yang paling kritis sehingga bisa

mendapat parameter yang tepat. 6. 1idang keruntuhan yang

didapatkan oleh "la>is tidak menunjukkan bidang keruntuhan dari Safety 0actor yang sebenarnya, sehingga untuk benar) benar mengetahui posisi bidang keruntuhan, hasil analisis perlu dibandingkan menggunakan program komputer lain seperti

GBSLB".

PUSTAKA

Shepherd, 4.. %$$8. Modular Gabion Systems : Gabion Walls esign. 2ouston 4. Shepherd 4ompany 1yrne, R.D, (. 4otton, D. "otterfield, 4.

olschlag, G. /eblacker.5FF-. F!W"#S"#$%#&%$' Manual or esign  Construction Monitoring