BAB lV. Andlaa dan Fenfidrann
BAB TV. ANALISE DAI\[ PEMBAHASAI\I
4.1. Pendahuluan
Angka keamanan terhadap longsoran pada konstnrksi timbunan dan gplian ditentukan berdasarkan studi parameter dari bebe,rapa veriabel yang mempengaruhinya. Variabel yang diperhittngtan dalam analisis ini addah kondisi tanah yang didasarkan pada kecepatan gelombang geser rata-rat4 kandungan frelnvensi input motiorl percepatan gempa di bafiran dasar (PBA) dan kedalaman batuan dasar.
Gb. 4.2. Skerna pemodelan kasus galian
42. Paremeter dan Propertis Tanah untukAnalisr Dinemik
Penentuan respon tanah selama terjadinya gempo sangat dipenganrhi oleh modulus geser dan damping ratio dari tanah yang bersangkutan. Pada kasus ini, analisis dilakukan pada tanah lempung homogen. Kondisi tanah yans ditinjau, diklasifikasikan dalam 3 kelas yaitu tanah ketas, Sc, tanah sedang Sru dan tanah lrmak, Sn. Klasifikasi didasartran pada kecepatan gelonbang gpser rata-rata mengacu pdt Uniform Building Code (JBC,1997).
4.2.lJllodulus Gccer dan Kecepatrn Gelombang Gecer
Besarnya modulus geser didasarkan pda kecepatan gelombang ges€r mengacu pada uBc 1977. Hubungan Modulus Elastisitas (E) , Modulus Geser (G) dan
tv- 1
hn+ H FEe'o,ig-;..g
Gb. 4.1. Skema pemodelan kasus timbunan
(..€ paAeo,tr0{g
BAB lV. Andica dan Pen$draan tv-2
Kecepatan Gelombang Tekan (Vp) dan Kecepatan Gelombang Geser (Vs) adalah
sebagai berikut:
lE""d
r e = l
p
y s =
Eoed - Q-v)E (1+rz{1-2v) . - E ( J r = -2(l+v)p = L
gJenis Tanah Cu (KN/m')
ee)
PI Cu (KN/m')uBc.1997
TanahKeras. Sc l t 0 I 5 > 100
Tanah Sedane. Sn 60 I l 5 50 - 100
Tanalt Lunak. Sn 30 I 40 < 5 0
Berat volume tanah untuk tanah keras, 18 KN/m3, tanah sedang 16 KN/m3, dan tanah lunak 14 KN/m3. Untuk kasus timbunan, tanah timbunan dianggap tanah sedang So dengan berat volume 16 KN/m'; Cu:60 kPa dan q5o.
4.2.2. Faltor Reduksi Modulus Geser (G Reduc.tton) dan Damphg Rotto
Tanatt png memikul beban dinamik akan mengalami pelemahan Pelemahan terganturg pada regangan geser siklik (cyclic shear strain), dikenal sebagai ratio G Reduction, G/Gmur.
Ishibashi tnd Zhang (1993) mengembangkan percamaan untuk memperkirakan ratio G/Gma"r. Variabel utamanya adalah Indeks Plastisitas (PD dan Tegangan Batas (Confining Pressure).
Tabel 4. 1. Propertis Tanah
Jenis Tanah E (KN/nJ G (KN/m") Vs (m/dtk) Vs (m/dtk)
uBc,1997
Tanah Keras. Sc 1.5536E+6
s7s4t2.u
560 360 -760Tanah Sedane. Sn 3.2103E+5 r 18899.08 270 180 - 360
Tanatr Lunak Sn 98642
36s34.15
160 < 1E0 Nilai Poisson Ratio v, diambil nilai 0,35 rurtuk semua jenis tanah.EAB lV- Andiredan Pembalraran lV- 3 0l 0l 0l oit @ 6 o oa g2 x a E I o a c 0a t2 6 L@ rG 00 @l ol ot wtugr*l Tanah Keras Sb$nfrn Tanah Sedang ro t@ 0@l @ @l fgrffii Tanah Sedang r o @ @ l 0 q Wtutill Tanah Lunak c)CaEtsrsdn Tanah Lunak .G
Gb. 4.3. Grafik G Reductionterhadap cyclic shear strain untuk berbagai jenis tanah
Seperti juga penunrnan modulus ges€r G dengan naiknya regnngan geser sikltlq akan menyebabkan luasan loop hesterisis pada kurva tegangarFreganpn meningkaL hal ini mengindikasikan kenaikan da-ping ratio dengnn naiknya amplitudo regangan siklik.
o o o I
e
E t g t a n ID 0 I o t a to I & EA E 6 . € r o E o . 3 s E -i @ s @ o r & a o b G @ @ 1 6 *|ltrt).ll Tanatt KerasGb. 4.4. Grafik Damping Ratio terhadap cyclic shear strain untuk beftagoi jenis hnah
43. Dete Gempa
Pada analisis ini digunakan 2 input motion, gempa suMuction Medan dan gempa Strike-Slip Medan (flendarto, 2005) yang dimodifikasi dengan percepctan puncak padabatuan dasar (PBA) 0,1g- 0,49.
BAB lV. Anallssdan Pembelracan lV-4
Gb. 4.5. Scaled Recorded Ground Motion Subduction Medan, dengan percepatan prmcak 137 cm/detiP p"d" 16,42 denk, durasi gempa 43,99 detik.
Gb. 4.6. Scaled Recorded Ground Motion Strike-Slip Medan, dengan percepotan
puncak l4l ffilffil3 pad;a 10 detih drnasi gemgd 60 detik.
4.4. Parameter dan Propertis Tanah untuk Analisa Statik Ekuivalen
Dalam analisa statik ekuivalen, sebagai masukan adalahpercepatan gempa pada
permukaan tanah (PGA) sebagar beban percepatan horisontal. Agar dapat dibandingkan
dengan Analisa Dinamik, maka PGA diambil dari hasil Analisa Dinamik pada masing-masing kasus.
Properti tenah yang digunakan adalah Modulus Elastisitas (E), berat volume, poisson ratio, kohesi dan sudut geser dalam seperti pada analisa dinamik. Perhitungan dibantu dengan program komputer PLAXIS, menggrrnakan model tu ah Mobr-Coulomb.
BAB lV. Andiaadan Pembahaan lV-s
Sebelum melakukan analisis pada kasus-kasus yang telah ditenttrkarU perlu
dilaknkan verifikasi progam dengan melakukan analisa pada bentang bebas (freefield) untuk mengetahui besarnya amplifikasi Wdz berbagai kelas tanah dan respon
spekrranya untuk selanjutnya di verifikasi dengan peraturan IJBC 1997 dan SNI 2002.
Hasil analisis dinamik menunjukkan bahwa semakin lunak Anab maka
amplifikasi pBA akan semakin besar. Sedanekan kenaikan PBA pada setrap kelas tanah
akan rremberikan amplifikasi yang cenderung sedikit menuruL Nilai amplifikasi
raA-rata dari mekanisme Subduction dn Strike-Slrp rrenunjukkan nilai yang mendekati
dengan perafigan dari UBC, 1997 dan SNI, 2002 (Tabel. 4.3), juga sesuai dengan
Faktor Amplifikasi untuk Jatffrta (Sengar4 I W., et aL,1999)'
Spekfa percepatan dari semu,a jenis tanah memiliki periode predominan yang
relatif sesuai dengan periode predominan speltra percepabn rencana menurut UBC
lggT dpr SNI 2002. Pada peridode panjang spekfra percepatan rencana menurut SM
2002 relatif lebih konservatif dibanding WC 1997, terlihat bahwa pdacorner periode
(T") untuk PBA yang berbeda, SNI nrcnggunakan nilai yang sama. Sedangkan renurut
IJBC corner periode ditentukan dengan persamaan To : C.' / (2.5 C,)' Hasil
menunjukkan bahwa pada periode panjang > 1 detik sebagian tampak keluar dari
envelope artinya tidak semu,a percepatan padt long periode dapat teredam Hal ini
terjadi karena input motion yang digunakan adalah pada periode alami T:0 (Gb. 4'8
-G b . 4 . 1 5 ) .
Gb. 4.7. Pemodelan benAng bebas dengan kedalaman batuan dasar F30m
Tabe14.2. Amplifrkasi PBA pada Tanah Keras, Tanah Sedang dan Tanah Lunak
PBA PGA Amplifikasi 0.1 1.33E{1 1 . 3 3
o.2
2.45E41 1.23 0.3 0.4 3.43E41 4.26E41 1 . 1 4 1 . 0 6 Subduction 0.09 9.74E42 1.09 0 . 1 8 1.96E41 1.09 o.27 2.80E{1 1 . MBAB lV- Aneli.rdan Pambdracan lV-6 Tanah Sedang, SD Sfrlke€lip PBA PGA Amplifikasi 0 . 1 1.18E-01 1 . 1 8
o.2
2.58E{1 1 . 2 9 0.3 0.4 4.24E41 5.07E{1 1 . 4 1 1 . 2 7 Subducfon PBA PGA Amplifikasi 0.09 1.55E-01 1 . 7 2 0 . 1 8 2.4r',E41 1.36 0.27 2.61E41 o.97 0.36 3.99E-01 1 . 1 1 Tanah Lunak, SE Strike€llp PBA PGA Amplilikasi 0 . 1 2.05E41 2.05o.2
2.66E-01 1 . 3 3 0.3 3.69E-01 1 . 2 3 o.4 5.748-01 1.43 Subductlon PBA O.O9 PGA 2.47E41 Amplifikasi 2.75 0 . 1 8 3.57E41 1 . 9 9 o.27 4.20E41 1.56 0.36 3.45E41 0.96Tabel 4.3. Verifikasi Amplifikasi PBA pada Tanah Keras, Tanatt Sedang dan Tanatt
Lunak terhadap Amplifikasi dari UBC, 1997
AmPlifikasi
PBA(gl Tanah Keras. SC Tanah Sedang, SD Tanah Lunak, SE
UBC'97 QuakeM UBC'97 QuakeM UBC'97 QuakeM 0.1
o.2
0.3 0.4 1 . 2 0 1 . 2 6 1 . 2 0 1 . 1 5 9 1 . 1 0 1 . 0 9 2 1.00 1.033 1.60 1 . 4 0 1 . 2 0 1 . 1 0 1.452 1.325 1 . 1 9 2 1 . 1 9 0 2.fi 2.398 1.70 1.658 1.20 1.395 0.90 1.197 '|'.2 O , r t o E 0.8 gE o.o
(' E 0.4 ot o :
o 0 1 . 5 Period (rl ----sN2o(tr!,sc -subducton, sN{2002, sD -subducton, ---..sN2002,s8 -subducton,sE -uBca7, sc -t8c97, st) -tFc97,SEBA.n lV Andlradan Panrbdracan lV- 7 0.9 g 0'8 t 0.7
E 0..
E o.s
i o o
E 0.3E o.z
oo 0.1 0 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 Period (r)Gb. 4.9. Spekra percepatan Tanah Keras, Sedang dan Lunak dengan PBA:0,1g
2 ^ 1 . 8 C' ; 1 . 6 € r . l
8 , "
E t o < 0.8E o.u
E o.o
o 0.2 0 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 Perbd(s)Gb. 4.10. Spekra percepatan Tanah Keras, Sedang dan Lunak dengan PBA:0,2g
0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3
Pedod (s)
Gb. 4.11. Spekfia perc€patan fanah Keras, Sedang dan Lunak dengan PBA:0,2g
1 . 2 Cl .r c o
E o.t
TE o.e
o E 0.4 .,t o.e
o 0 ----SN20(r2,SC -SrrilG,Slp,SC sN20q2, sD -std(o-sh, sD sN2002, sE -sfil€€lp, sE -tFcg7, sc -uBca7, sD -tEcE7, SE - ---sN20@,sc -subduction, sNam,sD -subdrcton, .-.. -.sN20(a sE -$uEluctbn, r.Bc97, SC -tFC97, SD __ __SNZ!o2, SC _St{(gtstp, sNznz, sD -st'ike-sh, SN20O2, SE -gtrfsr$fp, -tFc97, SC -tEC97, SD -tFcsE Tesis tagieterBAB lV. Andiledan Pen$aharsr lV-B 1 . 0 g 1.4
E t "
E , I TE o.a
oS o.o
6 t 0.4# 0 "
0 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 Period (rlGb. 4.12. Spekfra percepatan Tanah Keras, Sedang dan Lunak dengan PBA:O,3g
1 . 4 9 1 2 5 , 1 E .9 0.8 o ., € o.e E 0.4 o E 0.2 0 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 Perlod (rf
Gb. 4.13. Spelrffa percepatan Tanah Keras, Sedang dan Lwak dengan PBA:0,3g
' 1 2 O 4 c o E 0.8 .9
E o.o
(, E 0.4 oL o.z
tt 0 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 Period (c)Gb. 4.14. Spekna percepatan Tanah Keras, Sedang dan Lunak dengan PBA:0,4g
- - - -sNAn2, 8C -Subducton, SC sN2(m, sD -srrbductim, sD .---.sN200rL sE -subducftn, sE -uBc97, SC -rDC97, SD -uBca7, sE ----sr{znz,sc -sr{o-sh,sc sN2(m,$) -st{c-ss, . . . . - . . s N z m , s E - $ r b - s h , s E -1FC97, SC -tFC97, St) - uBcg?. sE -l.,JBca7, sc -subducton, sc -tFCa7, SD -Subducton, SD -tFca7, sE _slsductin, sE
BAB lV. Andieadan Pembahasan lv-g 1 . 2 C D 4
.E
E 0.8 .gE o.e
(' E 0.4 ('L o.z
tt, 0 1 1 . 5 2 Period (s)Gb. 4.15. Spekfia percepatan Tanah Keras, Sedang dan Lunak dengan PBA:0,49
4.6. Interpretasi Hasil Perhitungan Analisis Dinamik
4.6.1. Pengaruh Kelas Tanah, Kedalaman Batuan Dasar, PBA' Input Motion terhadap PGA
Percepatan maksimum yang terjadi pada permukaan tanah (Pegk G,rolnd
Aecelation: PGA), dengan input motion Subduction maupun Strike-Slip meningkat
seiring meningkatnya PBA. Kedalaman batuan dasar berpengaruh terhadap PGA.
Pada kasus timbunan dan galian dengan kedalaman batuan dasar D:30m, percepatan
yang terjadi lebih kecil dibandingkan PGA yang terjadi pada kasus timbunan dan galian
dengan kedalaman batuan dasar D:l 00m.
Dari gafik-grafik dibawatr ini terlihat bahwa pada kasus timbunan maupun
galian, tidak terlihat perbedaan yang mencolok dan mempmyai kecenderungan yang
sarna. +Subduction, SC - -+- -Stike-Slip, SC ----+-- Subduciion, SD - -N- - Sfike-Slip, SD +Subdudion, SE - <- -Stike€lip, SE 0.8 0.6 o < 0.4 (, o. 0.2 -t8ca7, sc -srilc-sh, sc -uBc97, SD -Sbil€-Slp, _ tEc a7, sE - sffik€-slp, sE
BAB lV- Andiea&n Pembelraran tv- 10
Gb. 4.16. Hubungan Percepatan maksimum di permukaan tanah terhadap PBA untuk
Tanatr Lunak, Sedang dan Keras dengan input motion Subduction dan Strike-Slip pda
pemodelan timbunan dengan kedalaman batuan dasar D-30m
+-Subduc{ion, SC - -r- - Strike-Slip, SC ---*- Subduclion, SD - x--Strike-Slip, SD +Subduction, SE - ->- -Strike-Slip, SE
Gb. 4.17. Hubungan Percepatan maksimum di permukaen tanah terhadap PBA untuk
Tanah Lunalq Sedang dan Keras dengan input motion Subduction dan Strike-Slip pda
pemodelan timbunan dengan kedalaman batuan dasax D- I 00m
-+Subduction, SC 4 -o - -r- -Strike-Slip, SC - - x --+-- Subduc{ion, SD - -x- -Sfiike-Slip, SD ---x-Su$uclion. SE - -e- -Stike-Slip, SE - a 0.2 PBA (g)
Gb. 4.18. Hubungan percepatan maksimum di permukaan tanah terhadap PBA untuk
Tanah Lunafq Sedang dan Keras dengan input motion Subduction dan Strtke-Sltp pda
pemodelan galisn dengan kedalaman batuan dasar IF30m
