BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
2.1.1. Penelitian tentang Analisis Perhitungan Kestabilan Dinding Penahan Tanah Studi Kasus Proyek Interchange Manado
Penelitian oleh Donald (2019) dengan judul Analisis Perhitungan Kestabilan Dinding Penahan Tanah Studi Kasus Proyek Interchange Manado. Bertujuan untuk mengetahui stabilitas dinding penahan tanah kantilever. Hasil penelitian yaitu berupa stabilitas terhadap guling, geser dan kapasitas daya dukung tanah serta nilai penggerusan pada dinding kantilever. Sehingga dapat dihasilkan nilai stabilitas yang aman untuk sebuah dinding penahan tanah.
2.1.2. Penelitian tentang Kajian Stabilitas Lereng Dengan Perkuatan Geotekstil Dan Dinding Penahan Tanah Kantilever
Penelitian oleh Alzahri dkk (2020) yang berjudul Kajian Stabilitas Lereng dengan Perkuatan Geotekstil dan Dinding Penahan Tanah Kantilever di Ruas Jalan Padang-Lb. Selasih Sumatera Barat. Bertujuan menganalisis stabilitas lereng eksisting serta menganalisis stabilitas lereng setelah dilakukan perkuatan dengan dinding penahan tanah kantilever dan geotekstil. Hasil yang didapatkan dari penelitian yaitu berupa angka keamanan pada setiap tipe perkuatan lereng sehingga perkuatan tersebut dapat digunakan pada Ruas Jalan Padang-Lb. Selasih Sumatera Barat. Untuk bantuan software dalam menganalisis stabilitas lereng peneliti menggunakan aplikasi Slope/W.
2.1.3. Penelitian tentang Perencanaan Dinding Penahan Gravitasi
Penelitian oleh Kisworo (2014) yang berjudul Perencanaan Dinding Gravitasi dengan program Geo 5 pada Proyek Pembangunan Gedung Kantor Bank Mandiri Solo, jalan Bridjen Slamet Riyadi No.241 & 241B - Solo Jawa Tengah. Bertujuan untuk merencanakan dimensi dan stabilitas dinding penahan tanah gravitasi dengan bantuan program Geo 5. Sehingga hasil yang didapatkan memiliki nilai
5 diatas persyaratan faktor keamanan dan menghitung tulangan struktur badan dinding.
2.1.4. Penelitian tentang Evaluasi Perencanaan Secant Pile Sebagai Dinding Penahan Tanah
Penelitian oleh Madian, S (2015) berjudul Evaluasi Perencanaan Secant Pile Sebagai Dinding Penahan Tanah Pada Basement Gedung Hotel Mercure Lampung Jl.Raden Intan, Bandar Lampung. Bertujuan menghitung daya dukung secant pile berdasarkan parameter kuat geser tanah dan memeriksa keamanan dari secant pile terhadap kemungkinan yang terjadi akan bahaya yang ditimbulkan. Hasil yang didapat dari penelitian ini yaitu jenis dinding penahan tanah yang cocok pada gedung tersebut yaitu Secant Pile Wall sehingga pada analisis stabilitas terhadap dinding yaitu konstruksi aman terhadap guling, geser dan daya dukung tanah karna telah memenuhi syarat perencaan geoteknik.
2.1.5. Penelitian tentang Perbandingan Biaya Struktur Dinding Penahan Tanah Tipe Kantilver dan Sheet Pile Beton
Penelitian oleh Perwira, K.M.R. (2021) berjudul Perbandingan Biaya Struktur Dinding Penahan Tanah Tipe Kantilever Dan Sheet Pile Beton (Studi Kasus: Perencanaan Pembangunan Kawasan Landmark Dermaga Muara Bulian Di Kabupaten Batanghari). Bertujuan untuk menentukan rencana dimensi dinding penahan yang optimal sehingga mendekati nilai momen akibat pembebanan dan bertujuan supaya konstruksi dinding penahan yang dibandingkan mendapatkan nilai yang setara. Hasil penelitian nilai perbandingan estimasi biaya pada dinding kantilever dan sheet pile yang sudah dioptimalkan sebesar 21,34% dan 31,42% sehingga konstruksi dinding yang meiliki biaya lebih rendah setelah dioptimalkan yaitu dinding kantilever dibandingkan konstruksi sheet pile beton.
2.2. Landasan Teori 2.2.1. Lereng
Lereng merupakan permukaan tanah tidak beraturan yang mempunyai kemiringan tertentu pada bidang datar atau horizontal sehingga menggabungkan antara permukaan yang rendah dengan permukaan yang lebih tinggi. Proses terbentuknya
6 suatu tebing atau lereng terbagi kedalam dua jenis, yaitu lereng buatan dan lereng alami. Lereng alami yaitu terbentuk karena siklus topografi dengan proses alami seperti tebing jalur air, lereng dan pegunungan. Lereng buatan adalah kemiringan buatan yang terbentuk oleh buatan manusia, seperti kemiringan penggalian dan tanggul yang biasanya diperlukan untuk usaha pembangunan seperti bendungan, tanggul saluran air, jalan tol dan jalur kereta api serta pembangunan struktur di sekitar lereng.
2.2.2. Teori Kelongsoran
Longsoran tanah adalah tercabutnya massa jenis suatu tanah dari keadaannya yang asli disebabkan oleh gravitasi maka terisolasi dari massa yang konsisten, keadaan relokasi ini dapat disebabkan oleh likuifaksi dari dampak gempa seismik. Alasan lainnya adalah anggapan bahwa tanah yang mengandung sifat mineral yang mampu kembang susut, seperti lanau dan lempung, yang secara teratur dalam kondisi pecah atau retak, sehingga faktor tekanan air pori dapat mengganggu stabilitas. Pengaruh lain yaitu dapat disebabkan oleh jenis lapisan yang khusus contohnya pasir dan lempung, tekanan beban yang berlebih di bagian atas kemiringan atau pemotongan ujung kaki bidang miring dan kadang-kadang desain tanah dibuat. untuk sebagian besar dilemahkan oleh siklus kimia dan fisika.
Pada bentuk tanah yang tidak rata, segmen gravitasi pada umumnya akan menggerakkan tanah ke bawah. Jika gaya gravitasi besar sehingga perlawanan dari geser yang diterapkan oleh tanah pada bidang longsor terlampaui, maka longsoran akan terjadi. Penyelidikan stabilitas pada lereng disebut dengan analisis stabilitas lereng. Pemeriksaan ini umum digunakan dalam rencana struktur seperti jembatan, urugan tanah, saluran air, jalan dan sebagainya. Pada umumnya, pemeriksaan ini secara teratur digunakan dalam memeriksa keamanan dari lereng galian, lereng timbunan dan lereng alami.
Unsur-unsur penyebab longsoran secara luas dipisahkan menjadi dua, khususnya karena pengaruh dalam dan pengaruh luar. Tanah tersusun dari butiran mineral yang merupakan pelapukan dari batuan yang bertahan lama. Ukuran butir secara signifikan dan sifat sebenarnya dari tanah umumnya bergantung pada ukuran,
7 bentuk, dan komposisi kimia yang terbentuk. Tanah sangat berguna sebagai bahan struktur dalam berbagai pekerjaan desain dan juga sebagai bantuan untuk pendirian struktur.
2.2.3. Stabilitas Lereng (Slope Stability)
Analisis stabilitas lereng adalah metode statis atau dinamis, analitis atau empiris untuk mengevaluasi stabilitas tanah dan bendungan pengisi batuan, tanggul, lereng galian, dan lereng alami dalam tanah dan batuan. Stabilitas lereng mengacu pada kondisi tanah miring atau lereng batuan untuk menahan gerakan. Kondisi kestabilan lereng merupakan bahan kajian dan penelitian di bidang mekanika tanah, rekayasa geoteknik, dan geologi rekayasa. Analisis umumnya ditujukan untuk memahami penyebab terjadinya keruntuhan lereng, faktor-faktor yang berpotensi memicu terjadinya gerakan lereng yang mengakibatkan terjadinya longsor, serta untuk mencegah terjadinya gerakan tersebut, memperlambat atau menahannya melalui tindakan mitigasi.
Stabilitas suatu lereng pada dasarnya dikendalikan oleh rasio antara kekuatan geser yang tersedia dan tegangan geser yang bekerja, dapat dinyatakan dalam faktor keamanan jika besaran-besaran ini diintegrasikan pada permukaan geser potensial atau aktual. Stabilitas lereng menjadi masalah yang timbul dalam rekayasa geoteknik. Gangguan dapat terjadi disebabkan oleh stabiltas lereng tersebut sehingga dapat terjadi bencana pada daerah sekitarnya, mengganggu keselamatan pekerja dalam dunia konstruksi, dan menyebabkan kerusakan lingkungan. Oleh karna itu, analisis stabilitas lereng diperlukan untuk mencegah bahaya longsor dan gangguan disekitarnya. Hal utama yang menjadi tujuan dalam analisis stabilitas lereng yaitu untuk memperoleh suatu desain dinding penahan tanah yang aman dan ekonomis.
Tujuan analisis stabilitas lereng yaitu:
a. Mengetahui faktor keamanan stabilitas lereng, b. Mengetahui keruntuhan dalam kondisi kritis,
c. Mengkaji pengaruh gaya luar yang terjadi pada kestabilan lereng,
d. Memperkirakan keamanan dari stabilitas lereng, saat konstruksi dilakukan dalam waktu jangka panjang,
8 e. Sebagai dasar bagi perencanaan ulang lereng sesudah terjadinya longsoran, f. Memilih jenis metode perbaikan atau perkuatan lereng yang optimal
digunakan dan dapat memenuhi kriteria keamanan dan kelayakan ekonomis.
2.2.4. Angka Keamanan (Safety Factor)
Angka keamanan (SF) merupakan perbandingan nilai dari kekuatan geser tanah ( f) dengan tegangan geser tanah ( d). Maka nilai faktor keamanan dapat dirumuskan yaitu:
SF =
d
(2.1) Dengan:
SF = angka keamanan
f = kuat geser tanah
d = tegangan geser tanah
Pada suatu lereng untuk mendapatkan nilai faktor keamanan, maka diperlukan trial and error dengan busur lingkaran bidang longsor lalu dapat dicari angka SF minimum maka bidang longsor itu dapat dinyatakan dalam kondisi yang kritis.
Secara umum, faktor yang mengakibatkan ketidakstabilan lereng yaitu sebagai berikut:
1. Faktor yang dapat mengakibatkan tegangannya naik.
2. Faktor yang dapat mengakibatkan kekuatannya turun.
Angka keamanan yang digunakan pada tugas akhir ini yaitu mengacu pada SNI 8460 2017 Persyaratan Perancangan Geoteknik dimana setiap dinding penahan tanah harus diperiksa stabilitasnya terhadap guling, geser lateral, dan daya dukung. Faktor keamanan yang disyaratkan adalah sebagai berikut:
a) Faktor keamanan terhadap guling minimum 2;
b) Faktor keamanan terhadap geser lateral minimum 1,5;
c) Faktor keamanan terhadap daya dukung minimum 3;
d) Faktor keamanan terhadap stabilitas global minimum 1,5;
e) Faktor keamanan terhadap gempa minimum 1,1.
9 2.2.5. Dinding Penahan Tanah
Dinding penahan tanah adalah suatu pengembangan yang berfungsi untuk mengatasi kondisi tanah tertentu, umumnya di sekitar daerah lereng tidak stail.
Dinding penahan tanah adalah salah satu jenis struktur yang direncanakan dan dirancang berfungsi sebagai penahan tekanan tanah lateral serta menstabilkan kondisi tanah diakibatkan oleh tanah asli yang labil atau tanah urug, dinding penahan harus aman dari geser, guling dan rusaknya kapasitas daya dukung tanah.
Kegunaan dan keutamaan pembangunan dinding penahan yaitu untuk menahan tanah di belakangnya dari bahaya seperti longsoran.
2.2.6. Jenis-jenis Dinding Penahan Tanah
Terdapat beberapa jenis pembatas penahan, yaitu dinding penahan gravitasi, dinding penahan tipe kantilever, secant pile wall dll. Beberapa jenis dinding penahan tanah adalah sebagai berikut:
1. Gravity Wall
Dinding penahan tanah gravitasi yaitu terbuat dari beton massif dan batu belah yang dicegah agar tidak jatuh oleh gravitasi sederhana. Kekuatan pembagi penahan gravitasi semacam ini sepenuhnya tunduk pada beratnya sendiri. Biasanya, dinding penahan gravitasi berbentuk trapesium dan direncanakan agar tidak menyebabkan gaya tarik oleh gaya yang bekerja.
Gambar 2.1. Gravity Wall
Sumber: SNI 8460-2017
2. Cantilever Wall
Dinding ini terbuat dari beton bertulang dan dibangun dengan batang dan pelat dasar yang lebih tipis daripada jenis dinding penahan lainnya. Basis terdiri dari tumit (heel), yang terletak di bawah tanah, dan jari kaki yang berada di bagian luar
10 dasar dinding. Umumnya dinding ini mempunyai ketinggian 6-7 meter. Stabilitas diperoleh berat tanah di bagian tumit (heel) dan berat sendiri dinding penahan tanah.
Gambar 2.2. Dinding Penahan Tanah Kantilever
Sumber: SNI 8460-2017
3. Secant Pile Wall
Secant Piled Wall adalah dinding penahan tanah yang dibangun untuk penahan tanah sebelum dilakukan penggalian. Dinding dibentuk dengan membuat tiang primer dan tiang sekunder berselang-seling di mana tiang sekunder dipotong sebagian ke kedua sisi tiang primer untuk membentuk struktur kedap air yang kontinu. Dibandingkan dengan dinding diafragma, mereka bisa fleksibel dalam bentuk dan menawarkan operasi yang relatif kompak dibandingkan dengan peralatan yang dibutuhkan untuk mendukung peralatan penahan dan sirkulasi bentonit.
Gambar 2.3. Secant Pile Wall
Sumber: SNI 8460-2017
2.2.7. Tekanan Tanah Lateral
Tekanan tanah kesamping merupakan gaya yang ditimbulkan oleh gerak tanah yang mendorong struktur penahan secara datar atau horizontal. Maka suatu struktur yang akan terkena tekanan tanah kesamping perlu dirancang dengan tepat dan sesuai kebutuhan agar tidak terjadi suatu struktur yang gagal.
11 Unsur-unsur yang dapat mempengaruhi tekanan tanah lateral adalah sebagai berikut:
1. Besarnya koefisien tekanan lateral aktif (Ka), tekanan lateral pasif (Kp), dan tekanan lateral diam (Ko),
2. Nilai keterikatan di tanah (kohesi),
3. Pembebanan yang besar atau momen mempengaruhi konstruksi.
Tekanan tanah lateral terdapat 3 jenis, antara lain:
1. Kondisi diam pada tekanan tanah lateral (Ko)
Keadaan tanah yang tidak terjadi pergerakan maka kondisi tanah lateral saat diam (at rest). Keaadan ini dimana tidak terjadi pergerakan yang dimaksud adalah tidak terjadi pergerakan arah ke kanan maupun ke kiri. Sehingga keadaan tersebut sedang mengalami keseimbangan elastis (elastic equilibrium). Koefisien tekananan tanah lateral saat diam (Ko) yaitu perbandingan terhadap tegangan arah horizontal dengan tegangan arah vertikal.
Gambar 2.4. Tekanan Tanah dalam Kondisi Diam (at Rest)
Sumber: Braja M. Das 1995
Dimana persamaan sebagai berikut:
o = h
v
(2.2) Dimana v = 𝛾 𝑧, maka tekanan lateral saat diam adalah:
h = o 𝛾 𝑧 (2.3) Jenis tanah berbutir, nilai koefisien tanah lateral kondisi diam adalah:
o = 1 – sin (2.4) Distribusi diagram tekanan tanah dalam keadaan diam dinding bekerja setinggi H.
12 Gambar 2.5. Distribusi Tekanan Tanah dalam Kondisi Diam (at Rest)
Sumber: Braja M. Das 1995
Menurut Braja M. Das, 1993 persamaannya dapat ditulis sebagai berikut:
Pₒ = x ₒ 𝛾 H² (2.5) Keterangan:
h = Tegangan horisontal efektif (kN/m3)
v = Tegangan vertikal efektif ( kN/m3) Ko = Koefisien tekanan tanah saat diam z = Tinggi muka air (m)
= Berat jenis tanah (kN/m3)
2. Kondisi Tanah Lateral dalam Keadaan Aktif (Ka)
Pada kondisi tekanan lateral aktif (Pa) di kedalaman z dari puncak dinding penahan dinyatakan oleh:
Pa = z Ka; untuk c = 0 (2.6) Tekanan lateral aktif total (Pa) untuk luas diagram total:
Pa = H2 Ka (2.7) dengan:
Pa = Tekanan tanah aktif (kN/m) = Berat volume tanah (kN/m3) Ka = Koefisien tekanan lateral aktif H = Tinggi dinding penahan (m)
Tanah aktif terjadi saat dinding penahan bergerak menjauhi tanah. Tekanan tanah aktif yang bekerja pada suatu struktur penahan terjadi ketika dinding penahan akan menahan longsoran tanah. Terdapat dua jenis tekanan tanah yaitu tekanan tanah berkohesi dan tak berkohesi.
13 Tekanan tanah aktif berbutir kasar (tak berkohesi) seperti pasir, kerikil dituliskan sebagai berikut :
Harga Ka untuk permukaan mendatar:
Ka = - sin
sin = tg² (45°− ) (2.8) Harga Ka untuk permukaan landai:
Ka = cos cos - cos - cos²
cos cos - cos² (2.9) Sedangkan pengaruh kohesif pada tekanan aktif dituliskan sebagai berikut:
Pa = h tg² (45− ) ˗ c tg (45°− ) (2.10) Karena, Ka = tg² (45°− ) maka:
Pa = h Ka ˗ c a (2.11)
Gambar 2.6. Distribusi tekanan lateral aktif (menurut Rankine) tak berkohesi
Sumber: Braja M. Das 1995
3. Kondisi Tanah Lateral dalam Keadaan Pasif (Kp)
Kedalaman sembarang dinding penahan tanah dan distribusi tekanan tanah lateral dengan dinding penahan pada keadaan pasif Rankine, ditulis persamaan:
Pp = z Kp ; c = 0 (2.12) Pada dasar dinding penahan, tekanan tanah pasif pada dasar: Pp= H Kp
Luas diagram tekanan pasifnya adalah ekanan tanah pasif total (Pp) yaitu:
Pp = H2 p (2.13) dengan:
Pp = Tekanan tanah pasif (kN/m) Kp = Koefisien tekanan pasif = Berat volume tanah (kN/m3)
14 H = Tinggi dinding penahan (m)
Tekanan tanah lateral pasif terjadi saat dinding didorong menuju tanah sehingga tekanan tanah pasif akan terjadi dan bekerja pada suatu retaining wall apabila tanah tersebut harus menahan gerak retaining wall. Terdapat dua jenis tekanan tanah yaitu tekanan tanah tak berkohesi dan tekanan tanah berkohesi.
Tekanan tanah pasif berbutir kasar (tak berkohesi) seperti pasir, krikil dituliskan sebagai berikut:
Harga Kp untuk permukaan mendatar:
Kp = sin
- sin = tg² (45°+ ) (2.14) Harga Kp untuk permukaan landai:
Kp = cos cos - cos²
cos - cos - cos² (2.15) Sedangkan pengaruh kohesif pada tekanan pasif dituliskan sebagai berikut:
Pp = h tg² (45 + ) ˗ c tg (45° ) (2.16) Karena, Kp = tg² (45°+ ) maka,
Pp = h Kp ˗ c p (2.17)
Gambar 2.7. Distribusi tekanan tanah pasif (menurut Rankine) tak berkohesi
Sumber: Braja M. Das 1995
2.2.8. Stabilitas Dinding Penahan Tanah 1. Stabilitas Terhadap Geser
Dinding penahan yang bekerja dapat bergeser akibat dari gaya lateral aktif (Pa).
Gaya gesek dinding dan tanah akan menerima gaya lateral aktif (Pa) sehingga terjadi perlawanan tekanan lateral pasif (Pp). Gaya lateral Pa akan ditahan oleh
15 gaya gesek antara dasar dinding dan tanah dan tekanan tanah pasif. Sehingga dapat dirumuskan:
SF = h
Ph ≥ .5 ( . 8) Rh = c × B + W × tan (2.19) Dimana:
SF = Angka keamanan
Rh = Tahanan dinding penahan terhadap geser (kN) Ph = Total tekanan gaya horisontal (kN)
W = Total gravitasi diri dinding penahan tanah (kN) B = Lebar dasar pondasi (m)
c = Kohesi (kN/m2)
= Sudut geser dalam (°)
(Bowles, 2019). Angka keamanan terhadap geser minimum diambil, yaitu yaitu:
Untuk tanah dasar granular, maka SF ≥ 1,5 Untuk tanah kohesif, maka SF ≥
2. Stabilitas Terhadap Guling
Tekanan tanah lateral yang disebabkan oleh timbunan kembali di belakang dinding penahan tanah cenderung menumbangkan dinding dengan pusat rotasi di ujung kaki depan pelat pondasi. Momen guling ini diimbangi oleh momen akibat berat sendiri dinding penahan tanah dan momen akibat berat tanah di atas pelat pondasi. Faktor keamanan terhadap guling sebagai berikut:
SF = v
h ≥ .5 (2.20) dimana:
Mv = momen penahan (kNm)
Mh = momen yang mengakibatkan guling (kNm)
Angka keamanan akibat guling tergantung jenis tanah, yaitu:
Untuk tanah dasar granular, maka SF ≥ ,5 Untuk tanah kohesif, maka SF ≥
3. Stabilitas terhadap keruntuhan daya dukung tanah
Keruntuhan daya dukung tanah yaitu tegangan tanah izin < tekanan kontak di tanah dasar. Tegangan izin tanah yaitu daya dukung ultimate dibagi dengan angka
16 keamanan F (F≥3). Daya dukung ultimit (qu) untuk pondasi memanjang dengan metode Terzaghi digunakan rumus:
Qu = c. Nc Df. Γ.Nq + 0,5.B. .N (2.21) Daya dukung tegangan izin dinyatakan sebagai berikut:
Qall = qult
3 (dengan F = 3) (2.22) Faktor aman terhadap keruntuhan kapasitas dukung didefinisikan sebagai:
F = qult
qall (2.23) dengan:
qult = daya dukung ultimate (kN/m2) qall = daya dukung tegangan izin (kN/m2) c = kohesi (kN/m2)
Df = kedalaman fondasi (m) = berat volume tanah (kN/m3) B = lebar fondasi (m)
Nc, Nq, N = faktor batas bantalan (kerja )
Faktor kapasitas daya dukung tanah saat kondisi keruntuhan geser adalah nilai Nc', Nq', dan N '. Hal- hal yang perlu diketahu dalam istilah-istilah untu menganalisis kapasitas daya dukung tanah yaitu:
a. Total tekanan overburden (p) merupakan faktor gaya tekan absolut yang terdiri dari berat material di atas dasar pondasi, adalah berat tanah dan air sebelum bangunan diberi pondasi.
b. Daya dukung ultimate (qult) adalah bagian terbesar dari daerah satuan yang bagaimanapun juga dapat dipertahankan oleh bangunan, tanpa kekecewaan geser pada tanah yang menopangnya. Luas timbunan yang dipikul, termasuk timbunan konstruksi, timbunan pelat bangunan, dan tanah timbunan di atasnya.
c. Daya dukung ultimate netto (qunet) adalah nilai daya beban di mana tanah akan mengalami keruntuhan geser, dengan:
qunet = qu – . Df (2.24) dimana:
qunet = Daya dukung ultimate neto (t/m2)
17 qu = Daya dukung ultimate (t/m2)
d. Total tekanan pondasi (q) adalah daya tekan total pada tanah di pondasi bangunan, setelah desain selesai di bawah beban penuh. Beban tersebut mencakup beban kotor bangunan, berat bangunan atas, dan beban kotor tanah termasuk air di atas fondasi bangunan.
e. Tekanan pondasi bersih (qnet) untuk bangunan tertentu merupakan faktor tekanan ekstra pada fondasi bangunan, karena beban hidup dan beban mati.
Dapat dinyatakan persamaan:
qnet = q – . Df (2.25) dimana:
qnet = Tekanan fondasi neto (t/m2)
f. Batas daya dukung yang diasumsikan adalah daya beban bersih yang dianggap memenuhi syarat untuk jenis tanah tertentu dengan tujuan akhir dari rencana yang mendasarinya. Nilai yang telah ditentukan sebelumnya tergantung pada pengalaman terdekat, atau dengan perhitungan yang didapat dari pengujian kekuatan atau uji susun lapangan, dengan mempertimbangkan faktor keamanan terhadap keruntuhan geser.
g. Batas daya dukung yang diperbolehkan (qall) adalah ukuran daya beban bersih yang paling ekstrim dengan mempertimbangkan sejauh mana batas daya dukung, penurunan dan kapasitas desain untuk menyesuaikan dengan dampak penurunan.
Faktor keamanan (F) dalam survei batas bantalan ekstrem bersih dicirikan:
F = qunet
qnet
= net –
– (2.26) Dimana:
= Berat volume tanah di atas pondasi bangunan (kN/m3) Df = Kedalaman pondasi (m)
Aturan yang digunakan untuk menentukan besar berat pada pembagi sama dengan menentukan berat pada tanah dasar dimana tekanan pada bidang datar ditentukan oleh rumus:
a. Tekanan vertikal dorongan maksimum, ditentukan oleh persamaan max = ( 1+ 6e) (2.27)
18 b. Tekanan vertikal dasar, ditentukan oleh persamaan:
min = ( − 6e
)
(2.28) c. Tegangan geser terdapat badan dinding:= H
. ≤ kuat geser izin badan dinding (2.29) dimana,
V = Segmen gaya vertikal H = Segmen gaya horisontal
B = Lebar bagian potongan yang ditinjau 1 = Setiap 1 meter panjang
e = Eksentrisitas 2.2.9. Parameter Tanah
Hal yang utama dalam memodelkan sebuah perkuatan dinding penahan tanah yaitu menentukan korelasi parameter tanah yang didapatkan dalam penyelidikan lapangan untuk dimasukkan kedalam aplikasi software plaxis 2D sebagai gambaran keadaan tanah sebenarnya. Korelasi parameter tanah yang digunakan yaitu kohesi, sudut geser dalam, angka pori, modulus elastisitas, permeabilitas.
2.2.9.1. Kohesi
Tanah kohesi adalah tanah yang mengandung unsur-unsur yang tidak saling menempel. Analisis tanah sebelum konstruksi memberikan informasi penting untuk keberhasilan operasi. Contoh tanah tak kohesi adalah pasir dan kerikil.
Tanah tanpa kohesi disebut juga tanah gesek. Nilai kohesi yang diperoleh dari tanah kohesif seperti lempung didapatkan dari pengujian triaksial, pengujian kuat tekan bebas, dan pengujian geser langsung. Kohesi dapat dibedakan menjadi dua yaitu kohesi terdrainase (c’) untuk analisis jangka panjang dan kohesi tak terdrainase (cu) untuk analisis jangka pendek. Nilai kohesi yang diperoleh dari penyelidikan lapangan seperti SPT dan CPT. Nilai kohesi Cu dapat dikorelasikan dengan NSPT seperti berikut:
19 Gambar 2.8. Korelasi NSPT dan Cu tanah kohesif
Sumber: Terzaghi & Peck,1967
Maka nilai Cu dapat dirumuskan sebagai berikut:
Cu = 3 × N-SPT (ton/m2) (2.30) Cu = 6 × N-SPT (kN/m2) (2.31)
Tabel 2.1. Korelasi NSPT dengan Cu pada lempung
Konsistensi N Cu (kN/m2)
Sangat Lunak 0-2 <12
Lunak 2-4 12-25
Sedang 4-8 25-50
Kaku 8-15 50-100
Sangat kaku 15-30 100-200
Keras >30 >200
Sumber: Das,2002
Untuk tanah lempung OC nilai kohesi efektif (c’) menurut Soresen dan Okkels (2013) menggunakan persamaan:
c’ = 0, cu (2.32) 2.2.9.2. Korelasi untuk Sudut Geser Dalam
Nilai sudut geser dalam didapatkan dari pengujian triaksial dan pengujian geser langsung. Sudut geser dalam dapat dibedakan menjadi dua yaitu sudut geser tak terdrainase (u) untuk analisis jangka pendek dan sudut geser dalam efektif (’) untuk analisis jangka panjang. Sudut geser dalam pada tanah pasir dapat menggunakan korelasi pengujian di lapangan seperti SPT. Nilai NSPT diperkirakan dari kurva Peck (1947). Untuk tanah non kohesif nilai u sama dengan nilai ’ karena tidak terbentuk ekses air pori pada butiran kasar.
20 Gambar 2.9. Korelasi NSPT dengan phi untuk tanah non kohesif
Sumber: Peck, 1947
2.2.9.3. Modulus Elastisitas
Modulus elastisitas tanah tak terdrainase (Eu) dari tanah kohesif didapat dari pengujian triaksial atau bisa didapatkan secara empiris dari nilai kohesi, PI dan nilai OCR. Berkisar 200-400 dari cu. Nilai E’ dari tanah lempung didekati dengan persamaan elastisitas mengambil parameter modulus geser Gu = G’ danu = 0,5 didapatkan persamaan:
E’ =
3 (1 + ’) Eu (2.33) Sehingga untuk memperkirakan nilai ’ yang umumnya berkisar 0, - 0,35 maka dinilai E’ dapat dihitung.
Nilai modulus elastisitas untuk tanah pasiran dapat menggunakan persamaan empiris menurut Peck (1974) sebesar 800-1200 kali dari NSPT yang dinyatakan dalam satuan kPa.
2.2.9.4. Angka Poisson
Angka poisson diperoleh berdasarkan jenisnya, angka poisson tidak terlalu besar dan sensitif akan hasil yang diperoleh. Menentukan parameter menggunakan pendekatan empiris, angka poisson dapat ditentukan berdasarkan jenisnya sebagai berikut:
Tabel 2.2. Korelasi empiris jenis tanah dengan angka poisson
Jenis tanah Angka Poisson
Pasir lepas 0,2 – 0,4
Pasir sedang 0,25 – 0,4
Pasir padat 0,3 -0,45
21 Lanjutan Tabel 2.2. Korelasi empiris jenis tanah dengan angka poisson
Jenis tanah Angka Poisson
Pasir kelanauan 0,2 – 0,4
Lempung Lunak 0,15 – 0,25
Lempung sedang 0,2 -0,25
Sumber: Das, 2002
2.2.9.5. Permeabilitas
Permeabilitas dapat ditentukan dengan korelasi empiris yang telah ada. Berikut merupakan tabel kisaran empiris untuk nilai k:
Tabel 2.3. Korelasi empiris Permeabilitas tanah (k)
Jenis tanah k (cm/det)
Berbukit kasar 1 - 0-3
Kerikil halus, pasir berbutir sedang 0-3– 1 Pasir halus, lanau 0-5 – 0-3 Lanau padat, lanau kelempungan 0-6 – 0-5 Lempung, lempung kelanauan 0- – 0-6
Sumber: Das (1983)
2.2.9.6. Hubungan berat volume tanah
Nilai berat volume tanah memiliki informasi tentang nilai tipikal untuk memperkirakan tekanan overburden pada kedalaman tertentu. Sehingga bilai berat volume jenuh dan berat volume kering sebagai berikut:
Tabel 2.4. Korelasi nilai berat volume tanah tanah kering dan jenuh
Jenis tanah
Berat volume kering (kN/m3)
Berat volume jenuh (kN/m3) Lepas Padat Lepas Padat
Tanah granular
Kerikil 16 18 20 21
Pasir bergradasi baik 19 21 21,5 23
Pasir kasar atau sedang 16,5 18,5 20 21,5
Pasir bergradasi baik 18 21 20,5 22,5
Pasir halus kelanauan 17 19 20 21,5
Rock fill 15 17,5 19,5 21
Brick hardcore 13 17,5 16,5 19
Slag fill 12 15 18 20
Ash fill 6,5 10 13 15
22 Lanjutan Tabel 2.4. Korelasi nilai berat volume tanah tanah kering dan jenuh
Tanah kohesif
Gambut 12 12
Lempung organik 15 15
Lempung lunak 17 17
Lempung padat 18 18
Lempung kaku 19 19
Lempung keras 20 20
Lempung glasial kaku 21 21
Sumber: AS 4678-2002
2.2.10. Analisis Stabilitas Lereng menggunakan Plaxis
Plaxis adalah sebuah perangkat lunak menggunakan metode elemen hingga sehingga dapat melakukan perhitungan dengan analisis penurunan atau deformasi dan stabilitas tanah yang dapat menyelesaikan permasalahan dalam bidang rekayasa geoteknik. Metode elemen hingga adalah metodologi komputasi yang digunakan untuk mendapatkan cara menangani masalah numerik yang sering muncul dalam perancangan dan substansi tekniknya adalah membuat kondisi numerik dengan metodologi yang berbeda menggunakan perkembangan kondisi matematika termasuk nilai pada fokus diskrit pada bagian yang dinilai. Plaxis memiliki banyak kegunaan untuk menganalisis, seperti stabilitas konstruksi, faktor angka keamanan, penurunan dan deformasi, analisis struktur yang dipakai dalam aplikasi konstruksi timbunan, urugan, dinding penahan dan terowongan.
Dalam pengujian ini, Plaxis v20 dipakai untuk menentukan nilai angka keamanan kondisi lereng saat ini dengan tambahan beban yaitu beban gempa:
1. Input data
Pada tahap ini dilakukan tampilan berupa informasi perhitungan kemiringan lereng, material tanah, susun, penampang, dan kondisi awal, dengan tujuan agar model selanjutnya dapat menggambarkan kondisi asli di lapangan.
2. Estimasi/Calculation
Tahap selanjutnya adalah tahap perhitungan/estimasi plaxis. Pada tahap ini dilakukan analisis terhadap kebutuhan model yang telah dicirikan pada informasi, untuk lebih spesifik dalam pemeriksaan ini diperlukan hasil yang menyertai:
a. Calculation Phi-c reduction
23 Perhitungan ini digunakan untuk menganalisis nilai faktor keamanan dengan mereduksi parameter kekuatan dari tanah. Pada setiap tahapan konstruksi dan tahap perhitungan analisis faktor keamanan menjadi salah satu yang utama.
Faktor keamanan umumnya diartikan sebagai rasio dari beban yang runtuh terhadap beban kerjanya. Rasio dari kekuatan sebenarnya terhadap kekuatan minimum yang dihitung untuk mencapai ekuilibrium adalah faktor keamanan secara konvensional digunakan dalam mekanika tanah. Dengan menerapkan kondisi standar dari coulomb, faktor keamanan dapat diperoleh sebagai berikut:
SF =
(2.34) Dimana c dan adalah masukan parameter kekuatan dan adalah komponen tegangan normal actual. Parameter cr dan adalah parameter kekuatan tereduksi yang mempunyai nilai tepat untuk mempertahankan ekuilibrium. Prinsip di atas adalah dasar dari metode Phi-c reduction yang dapat digunakan dalam plaxis untuk menghitung faktor keamanan global.
Dengan pendekatan ini maka kohesi dan tangen dari sudut geser direduksi dengan proporsi yang sama:
C cr = tan
tan r = Ʃ sf (2.35) b. Calculation Dynamic
Perhitungan ini digunakan untuk menganalisis beban bergerak contohnya seperti gempa bumi.
c. Output
Output adalah efek lanjutan dari analisis yang telah melalui tahap estimasi.
Hasil dapat ditampilkan sebagai gambar atau angka.
2.2.11. Analisis Stabilitas Lereng Metode Pseudostatik 2.2.11.1. Peak Ground Acceleration (PGA)
Strategi ini membutuhkan batas sebagai koefisien gempa. Koefisien ini dikomunikasikan sebagai persen dari peningkatan kecepatan gravitasi dunia, misalnya koefisien gravitasi 100% atau 1g menyiratkan bahwa peningkatan kecepatan permukaan tanah yang paling ekstrem adalah 9,81 m/s2. Dalam
24 penentuan batas PGA, digunakan peta wilayah gempa (SNI 1726-2012) yang diberikan oleh Badan Normalisasi Publik Republik Indonesia tahun 2012 yang dapat dilihat pada Gambar 2.10. di bawah ini.
Gambar 2.10. Peta Zonasi Gempa Indonesia
Sumber: SNI 1726:2012
2.2.11.2. Analisis Pseudostatik
Stabilitas seismik struktur bumi telah dianalisis dengan pendekatan Pseudostatik di mana efek gempa direpresentasikan dengan percepatan horizontal dan / atau vertikal yang konstan. Penerapan eksplisit pertama dari pendekatan Pseudostatik untuk analisis stabilitas lereng seismik telah dikaitkan dengan Terzaghi (1950).
Dalam bentuknya yang paling umum, analisis Pseudostatik menunjukkan efek guncangan gempa bumi dengan percepatan Pseudostatik yang menghasilkan gaya inersia, Fh dan Fv yang bekerja melalui
Fh = ah
g (2.36)
Fv = av
g (2.37) di mana:
ah dan av = percepatan horizontal /vertikal
kh dan kv = koefisien Pseudostatik horizontal/vertikal w = Massa kegagalan
Besarnya percepatan Pseudostatik harus dikaitkan dengan tingkat keparahan gerakan tanah yang diantisipasi; pemilihan akselerasi pseudostatik untuk desain, seperti yang didiskusikan di bagian selanjutnya, bukanlah perkara sederhana.
Menyelesaikan gaya pada massa kegagalan potensial dalam arah yang sejajar dengan permukaan kegagalan,
25 FS = resisting force
driving force = Clab [( - F )cos -Fh sin ]tan
( - F )sin Fh cos (2.38) dimana c dan phi adalah parameter kekuatan Mohr-Coulomb yang menggambarkan kuat geser pada bidang kegagalan dan l, adalah panjang bidang kegagalan.
Gambar 2.11. Keruntuhan Permukaan Stabilitas Lereng dengan Analisis Pseudostatik
2.11.3. Pemilihan Koefisien Pseudostatik
Hasil analisis Pseudostatik sangat tergantung pada nilai koefisien seismik (k).
Pemilihan koefisien Pseudostatik yang sesuai adalah aspek yang paling penting dan paling sulit dari analisis stabilitas Pseudostatik. Koefisien seismik mengontrol gaya Pseudostatik pada massa kegagalan, sehingga nilainya harus dikaitkan dengan beberapa ukuran amplitudo gaya inersia yang diinduksi pada material yang berpotensi tidak stabil. Jika material lereng kaku, gaya inersia yang diinduksi pada potensi longsor akan sama dengan hasil kali akselerasi horizontal aktual dan massa material tidak stabil. Gaya inersia ini akan mencapai nilai maksimumnya ketika percepatan horizontal mencapai nilai maksimumnya.
Mengingat fakta bahwa kemiringan sebenarnya tidak kaku dan percepatan puncak terjadi hanya dalam waktu yang sangat singkat, koefisien Pseudostatik yang digunakan dalam praktik umumnya sesuai dengan nilai percepatan. Terzaghi (1950) awalnya menyarankan penggunaan k = 0,1 untuk gempa bumi, k = 0.2 untuk gempa bumi destruktif (Rossi-Forel X), dan k = 0,5 untuk gempa bumi bencana. Seed (1979) membuat daftar kriteria desain semu untuk 14 bendungan di 10 negara seismik aktif, 12 faktor keamanan minimum yang dibutuhkan 1,0 - 1,5 dengan koefisien Pseudostatik 0,10 - 0,12. Marcuson (1981) menyarankan bahwa
26 koefisien Pseudostatik yang sesuai untuk bendungan harus sesuai dengan sepertiga hingga setengah dari percepatan maksimum, termasuk efek amplifikasi atau deamplifikasi, yang menjadi sasaran bendungan. Menggunakan model balok geser, Seed dan Martin (1966) dan Dakoulas dan Gazetas (1986) menunjukkan bahwa gaya inerial pada lereng yang berpotensi tidak stabil di bendungan tanah bergantung pada respon bendungan dan bahwa koefisien seismik rata-rata untuk suatu bendungan dalam.
Seed (1979) juga menunjukkan bahwa deformasi bendungan tanah yang dibangun dari tanah daktail (didefinisikan sebagai yang tidak menghasilkan tekanan pori tinggi atau menunjukkan kehilangan kekuatan lebih dari 15% pada pembebanan siklik) dengan percepatan puncak kurang dari 0,75g dapat diterima kecil untuk faktor keamanan pseudostatik setidaknya 1,15 dengan k, = 0,10 (M = 6,5) k = 0,15 (M =8,25). Kriteria ini memungkinkan penggunaan pseudostatik percepatan sekecil 13 sampai 20% dari percepatan puncak. Hynes-Griffin dan Franklin (1984) menerapkan analisis blok geser \ yang dijelaskan pada bagian berikut pada lebih dari 350 akselerogram dan menyimpulkan bahwa bendungan bumi dengan faktor keamanan pseudostatik lebih besar dari 1,0 menggunakan k = 0,5amax/g.
2.12. Estimasi Biaya Konstruksi
2.12.1. Pengertian Estimasi Biaya Konstruksi
Estimasi biaya kontruksi yaitu perkiraan atas biaya yang akan dikeluarkan pada kegiatan dan aktivitas konstruksi yang akan dibangun. Umumnya estimasi biaya diambil dari beberapa data sebelumnya atau atau sesuai dengan kenyataan saat ini dan dapat diakui sebagai sumber perspektif untuk informasi penilaian. Estimasi biaya konstruksi perlu disiapkan sebelum mulai melaksanakan suatu proyek untuk menentukan perkiraan jumlah besarnya kemungkinan biaya yang akan dikeluarkan pada suatu proyek tersebut.
Maka estimasi biaya harus ditetapkan sebelum mulai menyelesaikan suatu konstruksi untuk memutuskan biaya yang akan dikeluarkan karna estimasi ini merupakan nilai yang paling mendekati dengan anggaran yang sesungguhnya.
Namun nilai anggaran sesungguhnya belum diketahui sampai proyek tersebut
27 benar-benar selesai. Suatu penilaian biaya memiliki peran yang utama dalam memulai suatu proyek, karena dalam kasus seperti ini jika tidak dilakukan estimasi, maka proyek tidak akan berjalan. Kualitas dan sifat biaya yang dinilai dari suatu proyek terletak pada aksesibilitas data dan informasi, strategi dan metode yang akan digunakan, seperti halnya pengalaman seorang penilai (estimator).
2.12.2. Rencana Anggaran Biaya (RAB)
Rancangan anggaran biaya merupakan perkiraan dan analisis perhitungan biaya yang diperlukan untuk bahan, material dan upah serta biaya yang diidentifikasi dalam menyelesaikan proyek untuk pelaksanaan kemajuan pembangunan.
Selanjutnya, sarana untuk mengetahui ukuran pengeluaran yang ditimbulkan, mensurvei biaya pada setiap pekerjaan, mencegah penghentian atau penundaan pekerjaan, dan membatasi pengeluaran yang tidak perlu atas biaya yang mungkin terjadi saat melakukan suatu proyek. Untuk mengetahui perkiraan biaya suatu pekerjaan, hal-hal utama yang harus diperhatikan adalah sebagai berikut:
1. Material dan bahan-bahan
Pengeluaran material adalah pengeluaran membeli material untuk menwujudkan suatu proyek yang termasuk ke dalam baiaya penyimpanan, biaya transportasi dan biaya kerugian akibat rusak dan kehilangan material. Biaya material diperoleh dari tinjauan pada pengamatan atau diarahkan oleh daftar pengeluaran yang diberikan secara berkala oleh Kementrian Pekerjaan Umum sebagai acuan sederhana. Harga bahan yang digunakan adalah harga bahan yang sesuai di suatu daerah proyek yang dilaksanakan dan mencakup biaya transportasi, biaya menurunkan dan menaikan barang, penyimpanan material dan bahan di gudang sementara, pemeriksaan kualitas, dan perlindungan atau asuransi. Perhitungan harga bahan dapat dibentuk seperti:
Biaya Material = harga material x volume material (2.39) 2. Upah buruh
Pengeluaran upah buruh dipengaruhi oleh unsur-unsur seperti masa kerja (lamanya waktu yang diperlukan dalam menyelesaikan suatu pekerjaan), kondisi
28 wilayah kerja, kemampuan serta keterampilan para ahli. Perhitungan biaya kerja dapat dihitung sebagai berikut:
Biaya pekerja = upah pekerja x durasi (2.40) 3. Peralatan konstruksi
Alat yang dibutuhkan suatu pekerjaan pembangunan yaitu struktur sementara, peralatan tangan dan mesin. Perhitungan biaya alat-alat proyek tergantung pada umur pemakaian, ukuran pekerjaan yang perlu diselesaikan dan lamanya penggunaan peralatan. Biaya peralatan ini termasuk biaya sewa, transportasi dan pemasangan peralatan, pemindahan, pembongkaran, biaya kerja, serta upah untuk operator.
4. Biaya tidak terduga atau overhead
Pengeluaran yang tidak terduga terdapat dua jenis, adalah biaya tak terduga proyek dan biaya tak terduga umum. Biaya tak terduga proyek yaitu biaya yang dapat ditanggung oleh perusahaan namun tidak dapat ditanggung pada biaya bahan, biaya alat dan upah pekerja, misalnya: perlindungan (asuransi), telepon yang dipakai di lokasi proyek, perolehan arsip kontrak kerja tambahan, pengukuran, surat izin, honorarium sebagian dari kompensasi pegawas proyek, dll. Biaya tak terduga umum adalah biaya yang tidak dapat langsung dibebankan kepada perusahaan atau proyek, contohnya: sewa kantor, peralatan kantor dan alat tulis, air, listrik, telepon, perlindungan, biaya, bunga, biaya akuntan publik, biaya perjalanan, dan pembelian lainnya hal-hal kecil.
5. Profit atau keuntungan
Pada umumnya keuntungan yang diambil berdasarkan dengan keinginan kontraktor yang bergantung pada besarnya resiko dan tingkat kesulitan pekerjaan serta tata cara pembayaran. Keuntungan dinyatakan dalam bentuk persentasi dari jumlah biaya proyek yaitu 8% - 15%.
2.12.3. Tahap Menghitung Rencana Anggaran Biaya
Tahapan dalam menyusun Rencana Anggaran Biaya (RAB) antara lain:
1. Perencanaan Gambar Kerja
Gambar kerja digunakan sebagai acuan kerja di lapangan. Gambar kerja digunakan untuk menetapkan jenis pekerjaan, rincian ukuran dan bahan bangunan.
29 Jadi jika sudah tersedia gambar yang berfungsi untuk memastikan volume pekerjaan akan lebih mudah. Gambar kerja akan menjadi rujukan dan acuan dalam memutuskan hal-hal kerja yang akan ditentukan dalam pembuatan RAB.
2. Menentukan jenis pekerjaan dan menghitung volume kerja
Tahap ini menjelaskan jenis-jenis pekerjaan apa yang akan dilakukan pada proyek konstruksi tersebut. Serangkaian pekerjaan dijelaskan tentang jenis dan lingkup pekerjaan sebagai bentuk pokok-pokok.
3. Menentukan daftar harga satuan alat, material dan upah pekerja
Biaya satuan untuk alat, material dan upah pekerja merupakan hal yang harus dipikirkan dengan matang, mengingat pada tahap ini seorang quantity of surveyor dapat mempertimbangkan banyak komponen.
4. Menentukan daftar analisa harga satuan pekerjaan (AHSP)
AHSP atau Analisa Harga Satuan Pekerjaan adalah pemeriksaan gabungan biaya satuan alat, bahan dan sewa peralatan berat untuk mendapatkan biaya per satuan volume pekerjaan. Analisa satuan biaya pekerjaan meliputi penggambaran nilai, koefisien, satuan biaya upah, bahan dan peralatan, hasil koefisien dan satuan biaya. Item ditambahkan dan berubah menjadi biaya unit.
5. Harga satuan pekerjaan
Penentuan biaya ini dapat diambil dari biaya standar yang berlaku di tempat atau wilayah proyek dilakukan sesuai spesifikasi yang disebut harga satuan. Secara keseluruhan sangat baik dapat diselesaikan sebagai berikut:
HSP = Harga satuan bahan + Harga satuan upah + Harga satuan peralatan 6. Menghitung dan menentukan rencana anggaran biaya
Setelah menentukan volume dan biaya satuan diperoleh, kemudian mengalikan nilai dengan tujuan agar biaya keseluruhan dari setiap pekerjaan dapat diselesaikan. Menghitung nilai biaya pekerjaan yaitu : harga satuan x volume pekerjaan.
7. Rekaptipulasi
Tahap akir dalam perencanaan RAB adalah menyusun pernyataan kembali semua pekerjaan. Rekaptipulasi adalah total jumlah dari setiap sub-pekerjaan, seperti pekerjaan pendahuluan, pekerjaan pondasi, dan pekerjaan beton. Kedua sub-pekerjaan tersebut dapat digambarkan lebih detail. Setiap pekerjaan kemudian dijumlahkan dengan tujuan agar diperoleh biaya mutlak dari pekerjaan tersebut. Dalam menghitung biaya
30 pengulangan ini, anda juga dapat menambahkan biaya PPN sebesar 10% dari total nilai pekerjaan.