8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
1/94
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
2012
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
2/94
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
3/94
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 caramelakukan 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 perhitunganmanual menggunakan metode bishop pada lereng tanpa perkuatan dan metode baji (wedge) padalereng 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, 60
0 dan 90
0),
pemasangan sudut nail (100, 20
0dan 30
0), 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 60
0 ke 90
0 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%.
Kata kunci : analisis stabilitas lereng, soil nailing, kemiringan lereng, sudut nail, jarak antar nail,
geoslope, metode baji(wedge)
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
4/94
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 nailingcerucuk, 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 usingthe wedge method for the slope with reinforcement. Manual calculation of external stabilityalso 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
parameters in this research are slope inclination (450, 60
0 and 90
0), the nail inclination (10
0, 20
0
and 300), and the nail space (1m, 1.5m and 2m).
From the results it is obtained that the steeper slope, the smaller the value of SF. By increasing
the slope from 450 to 600 and from 600 to 900 coused the decreasing of safety factor of 7% and47% by manual calculation and of 6% and 46% by computer program respectively. The
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 inclinationwhere the increase of 10
0 of the nail inclination decreased the slope stability of 14
0 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.
Keyword : Slope stability analysis, soil nailing, nail inclination, nail space, geoslope, wedge
method
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
5/94
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................. i
HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iii
MOTTO ...................................................................................................... iv
PERSEMBAHAN ....................................................................................... v
ABSTRAK .................................................................................................. vi
ABSTRACT .................................................................................................. vii
KATA PENGANTAR ................................................................................... viii
DAFTAR ISI .............................................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xiii
DAFTAR TABEL ....................................................................................... xvi
BAB 1. PENDAHULUAN ...................................................................... 1
1.1.
Latar Belakang ........................................................................... 1
1.2.
Rumusan Masalah ...................................................................... 21.3. Batasan Masalah ............ ............................................................ 2
1.4. Tujuan Penelitian ....................................................................... 3
1.5. Manfaat Penelitian ...................................................................... 3
BAB 2. LANDASAN TEORI ................................................................. 4
2.1. Tinjauan Pustaka ......................................................................... 4
2.2. Dasar Teori .................................................................................. 5
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
2.2.7.
Analisis Stabilitas Lereng dengan Perkuatan Soil Nailing
....................................................................................... 19
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
6/94
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 ................................................ 373.3.3. 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
4.2.1.1. Analisis pada Lereng Atas. ............................... 53
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
7/94
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. .................................. 654.2.4.2. 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
5.2. Saran............................... ............................................................. 85
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
8/94
xii
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 87
LAMPIRAN ................................................................................................ 89
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
9/94
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
tanpa perkuatan dan metode baji (wedge) pada lereng dengan perkuatan.
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
10/94
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.
7)
Muka air tanah tidak ikut diperhitungkan.
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
11/94
3
1.4. Tujuan Penelitian
1)
Mengetahui seberapa besar pengaruh kemiringan lereng terhadap besarnya nilai faktorkeamanan (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
dengan memanfaatkan program komputer.
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
12/94
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 penurunanseiring 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
dapat diatasi dengan menggunakan program yang mampu menganalisis gaya dan
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
13/94
5
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
(….o)
Kondisi menurut
SNI 03-1997-1995
45
Sedang
60 Curam
90 Curam
(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 Stabilized Earth wall, MSE-wall )
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
14/94
6
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:
?x
Gambar 2.1. Analisis Stabilitas Lereng dengan metode bishop
= ( .∆+ tan ) (2.1) = cos 1 + tan (2.2)
Keterangan :
SF = faktor aman
C = kohesi tanah (kN/m2)
= sudut gesek dalam tanah (0)
= sudut irisan dengan bidang longsor (0)
W = berat irisan tanah ke-n + q (kN/m)
Q = beban merata (kN/m2)
∆x = panjang irisan ke-n (m)
F = faktor aman rencana
Δ
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
15/94
7
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
peraturan yang telah ditetapkan. Daftar berat isi () bahan-bahan yang digunakan
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
16/94
8
B + 2 h tg
B
Tanah Dasar
h
L
pc
p'
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).
Tekanan ban (p’) pada kedalaman (h) dari permukaan dapat diper oleh dengan
rumus :
′=
2 + 2 + 2 (2.3)
Keterangan :
p’ = tekanan ban pada kedalaman h (kN/m2)
P = beban gandar (kN)
h = tebal perkerasan (m)
= sudut penyebaran beban terhadap vertikal (0)
L = panjang bidang kontak (m)
B = lebar bidang kontak (m)
Gambar 2.3. Distribusi Beban Kendaraan ( Giroud dan Noiray, 1981)
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
17/94
9
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 :
= 2 , = 0,5 (2.4)
Giroud dan Noiray, 1981, menyatakan besarnya tekanan ban (p c) untuk kendaraan
proyek sebesar 620 kPa.
2.2.4. Perancangan elemen dasar sinding soil nail ing
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 TheGovernment of The Hong Kong )
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
18/94
10
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, 32,36, dan43 mm, serta ukuran panjang mencapai 18 m (Tabel 2.2).
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
19/94
11
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
Inggris mm inch2 mm2 lbs/ft Kg/m ksi MPa Kips kN
#6 19 0.44 284 0.86 21.860 414 26.4 118
75 517 33.0 118
#7 22 0.66 387 0.99 25.160 414 36.0 160
75 517 45.0 200
#8 25 0.79 510 1.12 28.460 414 47.4 211
75 517 59.3 264
#9 29 1.00 645 1.26 32.060 414 60.0 267
75 517 75.0 334
#10 32 1.27 819 1.43 36.360 414 76.2 339
75 517 95.3 424
#11 36 1.56 1006 1.61 40.9
60 414 93.6 417
75 517 117.0 520
#14 43 2.25 1452 1.86 47.260 414 135.0 601
75 517 168.8 751
(Sumber: Byrne et al, 1998)
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
digunakan adalah semen tipe I, II, dan III. Semen tipe I (normal) paling banyak
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
20/94
12
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
baik, dan sebagai penambah keindahan (fungsi estetika).
http://www.navidfotovati.blogspot.com/http://www.navidfotovati.blogspot.com/
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
21/94
13
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.
Gambar 2.8. Tahapan Konstruksi Dinding Soil Nailing Secara Umum
(Sumber: “Soil Nail Walls”, Report FHWA-IF-03-017)
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
22/94
14
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,
dalam periode waktu yang singkat (umumnya 24-48 jam).
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
23/94
15
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
cukup baik antara tanah dengan hasil pengecoran. Namun, untuk kasus
http://protexttunnel.com/http://protexttunnel.com/
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
24/94
16
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
tanah.
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
25/94
17
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 )
(Sumber : http://www.fhwa.dot.gov)
http://www.fhwa.dot.gov/http://www.fhwa.dot.gov/http://www.fhwa.dot.gov/http://www.fhwa.dot.gov/http://www.fhwa.dot.gov/
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
26/94
18
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
kontraktor yang ahli, dan berpengalaman.
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
27/94
19
2.2.7. Analisis stabilitas lereng dengan perkuatan soil nail ing
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
(Sumber: “Soil Nail Walls”, Report FHWA-IF-03-017)
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
28/94
20
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 )
∑i - Pn Sin∝ + Pt Cos∝ = 0 (2.5)
−
−
−∑= 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:
= (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:
= . (2.8)Dari persamaan 2.5, 2.6, 2.7, dan 2.8, nilai faktor keamanan dapat dihitung
dengan persamaan berikut:
= .+(+)cos .tan +∑ +−∑ +(+) −∑ +−∑ + (2.9)
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
29/94
21
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.
= 2 1+4 2(900−) (2.10)
= 4(900 − ) (2.11)Keterangan:
V = gaya geser ijin nail bar
T = gaya tarik ijin nail bar
Rn = daya dukung tarik nail bar
Untuk menghitung gaya geser ijin dari tanah dapat dihitung dengan persamaan
berikut:
= 2 (2.12)
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
30/94
22
Keterangan:
V = gaya geser ijin pasif tanah
D = diameter nail bar+grouting
=
4
4
= panjang penyaluran
EI = kekakuan nail bar , dengan diameter nail bar tanpa grouting
K s = 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:
= (1 + 2)′ (2.13)1.
= 3′ (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
(Sumber: API, 1987)
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
31/94
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
qu ≤ 200 k Pa (4 ksf)
200 < qu ≤ 400 kPa
qu > 800 k Pa
300 – 100
60 – 500
400 – 800
200 – 500
150 – 300
75 – 150
150 – 300
> 300
4800 – 16000
9600 – 80000
64000 – 128000
32000 – 80000
24000 – 48000
12000 – 24000
24000 – 48000
> 48000
(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:
22 + 2 2 =1 (2.16)
Keterangan:
Vmax = gaya geser ijin global,
Tmax = gaya tarik ijin global,
R c = R n/2 = daya dukung geser nail bar
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.
=
DL e f max
(2.17)
f max adalah daya dukung geser pada ikatan antara tanah dengan permukaan
sepanjang nail bar , sebaiknya dilakukan pengujian di lapangan untuk medapatkan
nilai ini. Berikut nilai f max pada beberapa jenis tanah pasir pada tabel 2.4.
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
32/94
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 – 140Silty 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 :
= cb BL +(W + Q+PA sin δ) tan φPA cos δ (2.18)
Tekanan aktif lateral dihitung menggunakan rumus berikut :
= .122
. (2.19)Ka = tg
2 (45
0 – /2) (2.20)
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
33/94
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)
= .+0.5 . (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)
Be = lebar excavation (m)
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
34/94
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
25 25.13 12.72 8.34
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
35/94
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 :
=
(0.25xπx d 2xf y
1000)
.
.
(2.22)
= . (2.23)Keterangan :
Sv = jarak tulangan arah vertikal (m)
Sh = jarak tulangan arah horisontal(m) = 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)
= koefisien tekanan aktif lateral pada rumus 2.20.
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
36/94
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 :
= π .qu .Ddh Lp.. (2.24)Keterangan :
Sv = jarak tulangan arah vertikal (m)
qu = ultimate bond strength (kN/m
2
)σh = tekanan horizontal tanah pada kedalaman yang ditinjau (kN/m
2)
L p = 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
untuk menggunakan hasil dari satu produk ke dalam produk yang lain.
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
37/94
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
dalam bentuk auto cad dengan format dxf.
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
38/94
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 Naili ng
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 analisi s stabilitas lereng
pada badan jalan dan perencanaan perkuatan dinding penahan tanah jurusan Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana.
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
39/94
31
X=2m
Tabel 3.1. Data Parameter Tanah
No. Jenis pemeriksaan
Lapisan tanah 3
(22m – 12 m )
Lapisan tanah 2
(12 m – 8 m )
Lapisan tanah 1
(8 m – 0 m )
1 Berat isi (kN/m3) 21 19,5 21
2 Kohesi c (kN//m2) 1,8 2,9 1,8
3 Sudut geser φ (o) 24 15 24
(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, 60
o, dan
90o. Pemilihan kondisi lereng tersebut berdasarkan pada SNI 03-1997-1995 dan
klasifikasi lereng yang dilakukan oleh Christopher, (2000), yang dapat dilihat dalam
Tabel 3.2.
@P=20ton
H
Tanah 3 =21 kN/m3
c=1,8 kN/m2
φ=24 o
Tanah 2
= 19,5 kN/m3
c=2,9 kN/m2
φ=15
Tanah 1
= 21 kN/m3
c=1,8 kN/m2
φ=24 o
Beban kendaraan
Badan jalan
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
40/94
32
100 kN 100 kN 100 kN 100 kN
2 m 3 m 3 m 2 m
bahu jalan jalur bahu jalan jalur tanah dasar
pondasi bawah
perkerasan beton
perkerasan aspal
Tabel 3.2. Kondisi Lereng
Sudut Kemiringan
Lereng (….o)
Kondisi menurut
SNI 03-1997-1995
klasifikasi menurut
Christopher
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/m
2.
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
tumbuk. Adapun rincian struktur jalan raya pada lereng yaitu :
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
41/94
33
Tebal perkerasan aspal = 10 cm
Tebal perkerasan beton = 30 cm
Tebal pondasi bawah = 15 cm
Jarak gelagar memanjang = 140 cmBerat isi aspal (sspal) = 24 kN/m
3
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
Gambar 3.3. Dimensi Kendaraan dan Kedudukannya
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
42/94
34
B + 2 h tg
0,48 m
Tanah Dasar
0,55 m
620 kPa
p'
0,24 m
Berat perkerasan beton = 0,30 x 24 = 7,2 kN/m2
Berat pondasi bawah = 0,15 x 24 = 3,6 kN/m2 +
Berat total perkerasan (q perkerasan)= 0,15 x 1 x = 13,2 kN/m2
b) Beban kendaraan
Beban roda kendaraan (P) = 100 kN
= 2 = 100 2620 = 0,48 L = 0,5 B = 0,24 m
Distribusi beban kendaraan dapat dilihat dalam Gambar 3.4.
Gambar 3.4. Penyaluran Beban oleh Roda
Maka tekanan akibat roda kendaraan
′ = 2 + 2ℎ + 2ℎ =
100
2 0,48 + 2 0,55 2600,24 + 2 0,55 260 = 63,59 / 2
c) Beban total (qtotal)
qtotal = q perkerasan + 4′ = 13,2 + (4 x 63,59)= 267,58 kN/m
2=
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
43/94
35
3.1.3.
Variasi Pemodelan
Tabel 3.3. Variasi Kemiringan Lereng, Kemiringan Nail, dan Jarak antar Nail
Variasi
ke-
Sudut Kemiringan Lereng SudutKemiringan
Nail (i)
Jarak Antar
Nail /∆h(m)
Lereng atas Lereng bawah
1 45 45 - -
2 45 45 10 1
3 45 45 20 1
4 45 45 30 1
5 45 45 10 1,5
6 45 45 20 1,5
7 45 45 30 1,5
8 45 45 10 2
9 45 45 20 2
10 45 45 30 2
11 60 60 - -
12 60 60 10 1
13 60 60 20 1
14 60 60 30 1
15 60 60 10 1,5
16 60 60 20 1,5
17 60 60 30 1,5
18 60 60 10 2
19 60 60 20 2
20 60 60 30 2
21 90 90 - -
22 90 90 10 1
23 90 90 20 1
24 90 90 30 1
25 90 90 10 1,5
26 90 90 20 1,5
27 90 90 30 1,5
28 90 90 10 2
29 90 90 20 2
30 90 90 30 2
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
44/94
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.
Gambar 3.5. Jendela Pengaturan Kertas Kerja
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
45/94
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
lereng seperti yang terlihat pada Gambar 3.8.
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
46/94
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.
Gambar 3.9. Jendela Penentuan Project ID
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
47/94
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.
Gambar 3.11. Jendela Penentuan Bidang Longsor
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
48/94
40
3.3.4.
Mendefinisikan Parameter Tanah
Jenis material yang diinput sesuai dengan uraian umum pada langkah-langkahsebelumnuya. 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
dikehendaki.
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
49/94
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
luasan atau berbagai permukaan bidang longsor. Keterbatasan ini dapat diatasi dengan
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
50/94
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.
Gambar 3.16. Jendela Penggambaran Beban Merata
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
51/94
43
3.3.8.
Menggambar Perkuatan Soil Nail ing
Spesifik geotekstil yang digunakan sesuai dengan yang spesifikasi nail yang
digunakan, diantaranya diameter lubang, kuat gesek, spasi antar nail , kapasitas bebandll. 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
pemeriksaan data yaitu dari menu utama tools klik verify seperti yang terlihat pada
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
52/94
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
Gambar 3.19. Jendela Proses Running Program
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
53/94
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, lalu pilih save seperti yang terdapat pada Gambar 3.21.
Gambar 3.21. Jendela Penyimpanan Data
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
54/94
46
3.4. Pembahasan Hasil Penelitian
Pembahasan dalam penelitian ini menitikberatkan pada output penelitian yangterdapat pada Tabel 3.4. berikut :
Tabel 3.4. Gambaran Output Penelitian
Variasi Tinjauan Lereng
Stabilitas Internal Stabilitas Eksternal
SFp SFr SF GeserKuat
DukungTanah
Stabilitas Kelongsoran
Lereng
Manual Geoslope
1Lereng Atas
Lereng Bawah
2 Lereng Atas
Lereng Bawah
3Lereng Atas
Lereng Bawah
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
dalam penelitian ini.
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
55/94
47
3.6. Diagram Alir
Gambar 3.23. Diagram Alir Penelitian
MULAI
STUDI LITERATUR SOIL NAILING DAN PEMAHAMANPROGRAM 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 MANUALStabilitas internal
Stabilitas terhadap cabut tulangan
Stabilitas terhadap putus tulangan
Stabilitas eksternal
Stabilitas terhadap guling
Stabilitas terhadap kuat dukung tanah
Stabilitas terhadap kelongsoran global lereng
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
56/94
48
1
2
3
45
6
78
91 0 1 1
12
3 45 6
78 91011
Lereng Atas
Lereng Bawah
BAB 4
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
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
W1 = x A1 = 21 x 0.5 x 4.0846 x 1 x 1= 42.89 kN
W2 = x A2 = 21 x 0.5 x (4.0846+4.7725) x 1 x 1 = 93 kN
= 21 kN/m3
c = 1.8 kN/m2
= 24o
= 19.5 kN/m3
c = 2,9 kN/m2
= 15o
= 21 kN/m3
c = 1.8 kN/m2
= 24o
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
57/94
49
W3 = x A3 = 21 x 0.5 x (4.7725+4.9543)x 1.1701x 1= 119.5 kN
W4 = x A4 = 21 x 0.5 x (4.9543+4.7694) x 1.1687x 1 = 119.32 kN
W5 = x A5 = 21 x 0.5 x (4.9543+4.7694) x 1.1687x 1= 111.73 kN
W6 = x A
6= 21 x 0.5 x (4.3356+3.7089) x 1.1687x 1= 98.72 kN
W7 = x A7 = 21 x 0.5 x (3.7089+2.9203) x 1.1687x 1 = 81.35 kN
W8 = x A8 = 21 x 0.5 x (2.9203+1.9877) x 1.1687x 1= 60.23 kN
W9 = x A9 = (21x 0.5 x (1.9877+0.9939)x 0.9939 x 1) +
(19.5x 0.5 x 0.9939 x 0.095 x 1) = 32.03 kN
W10 = x A10 = (21x 0.5 x 0.9939 x 1 x 1) +
(19.5x 0.9939 x 0.095 x 1) = 12.21 kN
W11= x A11 = 19.5 x 0.5 x 0.095 x 1 x 1 = 0.92 kN
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)
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (10)
1 1 1.8 42.89 76.24 41.66 19.10 20.90 0.79 26.38
2 1 1.8 93.00 59.36 80.02 41.41 43.21 1.00 43.17
3 1.1701 2.106 119.50 49.13 90.37 53.21 55.31 1.09 50.93
4 1.1687 2.104 119.32 40.09 76.84 53.13 55.23 1.13 48.765 1.1687 2.104 111.73 32.16 59.48 49.75 51.85 1.15 45.07
6 1.1687 2.104 98.72 24.88 41.54 43.95 46.06 1.15 40.14
7 1.1687 2.104 81.35 18.01 25.15 36.22 38.32 1.13 33.99
8 1.1687 2.104 60.23 11.42 11.93 26.82 28.92 1.09 26.45
9 0.9939 2.882 32.03 5.45 3.04 8.58 11.47 1.03 11.15
10 0.9939 2.882 12.21 0.00 0.00 3.27 6.15 1.00 6.15
11 1 2.9 0.92 -5.43 -0.09 0.25 3.15 0.96 3.27
Jumlah 429.93 335.47
Hasil nilai F dicoba-coba hingga sama dengan nilai Fs
= (10)(6) F = 0.78
Fs = 0.78
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
58/94
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 A
1)+(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 padaLereng Atas
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
59/94
51
W5 = x A5 = 19.5 x 0.5 x (2.41 + 1.76) x 1 x 1= 40.69 kN
W6 = x A6 = 19.5 x 0.5 x (1.763+0.973) x 0.207 x 1= 5.52 kN
W7 = x A7 = 19.5 x 0.5 x (0.973+0.793) x 0.21 x 1= 3.56 kN
W8= x A
8= ((19.5 x 0.5 x 0.79 x 0.79) + (21 x 0.5 x 0.05 x 0.79)) x 1 = 6.58 kN
W9 = x A9 = 21 x 0.5 x 0.051 x 0.998 x 1 = 0.53 kN
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)
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (10)
1 0.875 2.5375 245.00 55.51 201.94 65.65 68.19 1.17 58.38
2 0.875 2.5375263.40
45.28 187.18 70.58 73.12 1.22 59.81
3 1 2.9 49.20 36.18 29.05 13.18 16.08 1.24 12.99
4 1 2.9 51.67 27.51 23.86 13.84 16.74 1.22 13.68
5 1 2.9 40.69 19.49 13.57 10.90 13.80 1.19 11.63
6 1 2.9 5.52 11.85 1.13 1.48 4.38 1.13 3.88
7 0.207 0.6003 3.56 7.34 0.46 0.96 1.56 1.09 1.43
8 0.796 1.4328 6.58 3.67 0.42 2.93 4.36 1.08 4.06
9 0.998 1.7964 0.53 -2.91 -0.03 0.24 2.03 0.94 2.17
Jumlah 457.58 168.03
Hasil nilai F dicoba-coba hingga sama dengan nilai Fs
= (10)(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
pada Gambar 4.3. berikut :
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
60/94
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
Lereng Bawah
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
61/94
53
Lereng Atas
Lereng Bawah
W1
W2
L1
L2
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 45
0 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 10
0, dan Jarak Antar Nail 1m
= 21 kN/m3
c = 1,8 kN/m2
= 24o
= 21 kN/m3
c = 1,8 kN/m2
= 24o
= 19,5 kN/m3
c = 2,9 kN/m2
= 15o
L nail = 10m
i = 100
Kemiringan lereng = 450
α=300
L nail =8
i = 100
Kemiringan lereng = 450
α=310
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
62/94
54
Gaya geser ijin tulangan
= 2 1 + 42(90 − ( + ))
=206.0625
2 1+4 2(90−(30+10)) = 39.861 kN
Gaya tarik ijin tulangan
T = 4 x V x tan (90 − ( + ))= 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
= 44
= 42.11031.9. 10−8460000.0254 = 0.344
Parameter-parameter yang dibutuhkan dalam persamaan di atas adalah:
E = modulus elastisitas baja = 2.108 kN/m2
I = momen inertia penampang nail bar
=πd464
=
π0,025464
= 1,917.10
-8 m
4
D = diameter nail bar (dalam kasus ini tidak di- grouting )
= 0,025 m
Ks = 46000 kN/m3
(dari tabel 2.3.)
=
2 = 21.
0.025
2
. 0.344 = 0.0903 kN < V = 39.861 kN
Karena Vs < Vn, maka gaya geser ijin global (Vmax) yang digunakan adalah
sebesar 0.0903 kN. Adanya pembatasan gaya geser ijin, maka gaya tarik ijin dari
nail bar harus dikoreksi menjadi :
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
63/94
55
Vmax 2
Rc 2 +
Tmax 2
Rn 2 = 1
0.0903 2
103.031 2 +
Tmax 2
206.0625 2
= 1
Tmax = 206.0524 kN
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 faktorkeamanan sebesar 2
f max = 125 kN/m2 (didapatkan dari Tabel 2.4) untuk nail 1
T1 =π
T1 =πx0.025 4.634 125
2 = 18.248 kN < Tmax
Untuk nail bar 2-10 dapat dilihat dalam tabel 4.3.
Lereng 1Lereng Atas
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
64/94
56
Tabel 4.3. Hasil perhitungan manual Lereng Atas
no.nail hi(m) le (m) T(kN) V(kN)
1 9.5 4.634 18.248 0.090
2 8.5 5.253 20.683 0.090
3 7.5 5.876 23.139 0.090
4 6.5 6.376 25.107 0.090
5 5.5 6.901 27.172 0.090
6 4.5 7.516 29.595 0.090
7 3.5 8.067 31.765 0.090
8 2.5 8.625 33.960 0.090
9 1.5 9.184 36.163 0.090
10 0.5 9.782 38.518 0.090
∑ 284.350 0.903
Gaya tarik ijin total dari nail bar (per unit panjang tegak lurus bidang)
ΣTi =1+2+⋯+ =
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 =1+2+⋯+ =
0.9030
1 = 0.9030 kN/m lari
Menghitung Faktor Keamanan
Nilai faktor keamanan dapat dihitung dengan persamaan yang di bawah ini :
= . + cos .tan + ∑ + −∑ + −∑ + −∑ + = 1.820 + 768.653 cos 30. tan 24 + 284.3530+10 − 0.9030 30+1024
768.653 30 − 284.3530+10 − 0.903030+10
FS = 3.859
Nilai faktor keamanan hasil perhitungan (FS = 3.859) berbeda dengan nilai faktor
keamanan yang diasumsikan di awal perhitungan (FS = 2), maka perhitungan
harus dilakukan ulang dengan faktor keamanan asumsi yang berbeda. Dalam
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
65/94
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 45
0 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
LF = 4 x cos(90-α) = 7.77 m
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
66/94
58
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
Gaya geser ijin tulangan
= 2 1 + 42(90 − ( + ))
=206.0625
2 1+4 2(90−(31+10)) = 41.07 kN
Gaya tarik ijin tulanganT = 4 x V x tan (90 − ( + ))
= 4 x 41.07 x tan(90-41) = 188.983 kN
Gaya geser ijin dari tanah
- Pu = (c1.2/3H + c2D).γ. 2/3H
= (0.8 x 2/3x4+ 1.6 x 0.025) x 19.5 x 2/3x4= 113.0133 kN
- Pu = c3.D.γ.Z = 8 x 0.025 x 19.5 x 6.667 = 10.4 kN
Diambil Pu terkecil = 10.4 kN
Pmax =Pu/ 2= 10.4/ 2= 5.2 kN
= 44
= 42.11031.9. 10−8460000.0254 = 0.344
Parameter-parameter yang dibutuhkan dalam persamaan di atas adalah:
E = modulus elastisitas baja = 2.108 kN/m
2
I = momen inertia penampang nail bar
= πd4
64
= π0,0254
64
= 1,917.10-8
m4
D = diameter nail bar (dalam kasus ini tidak di- grouting )
= 0,025 m
Ks = 46000 kN/m3
(dari tabel 2.3.)
= 2 = 5.2 x 0.0252 x 0.344 = 0.0224 kN < V = 41.07 kN
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
67/94
59
Karena Vs < Vn, maka gaya geser ijin global (Vmax) yang digunakan adalah
sebesar 0.0224 kN. Adanya pembatasan gaya geser ijin, maka gaya tarik ijin dari
nail bar harus dikoreksi menjadi :
Vmax 2
Rc 2 +
Tmax 2
Rn 2 = 1
0.0224 2
103.031 2 +
Tmax 2
206.0625 2
= 1
Tmax = 206.0625 kN
Menghitung panjang Le
Gambar 4.7. Panjang Le pada Lereng Bawah
Misal perhitungan untuk nail ke-1
D = 0,025 m
FS = faktor keamanan, untuk perhitungan pertama dapat menggunakan asumsi faktor
keamanan sebesar 2
f max = 125 kN/m2 (didapatkan dari Tabel 2.4) untuk nail 1
T1 =π
T1 =πx0.025 6.2 125
2 = 28.589 kN < Tmax
Untuk nail bar 2-4 dapat dilihat dalam tabel 4.4.
Q
Lereng 2Lereng Bawah
8/18/2019 vitriana Kumalasari-I0108156 (1).pdf
68/94
60
Tabel 4.4. Hasil perhitungan manual Lereng Bawah
no.nail hi(m) le (m) T(kN) V(kN)
1 3.5 6.200 28.589 0.022
2 2.5 6.721 30.991 0.022
3 1.5 7.242 33.394 0.022
4 0.5 7.763 35.796 0.022
∑ 128.771 0.089
Gaya tarik ijin total dari nail bar (per unit panjang tegak lurus bidang)
ΣTi =1+2+⋯+ =
128.771
1 = 128.771 kN/m
SH = 1 m = spasi horisontal (tegak lurus bidang)
Gaya geser ijin total dari nail bar (per unit panjang tegak lurus bidang)
ΣVi = 1+2+⋯+ = 0.089
1 = 0.089 kN/m lari
Menghitung Faktor Keamanan
Nilai faktor keamanan dapat dihitung dengan persamaan yang di bawah ini :
= . + cos .tan + ∑ + −∑ + −∑ + −∑ +
=
2.97.77 + 290.934 cos31. tan15 + 128.771 31+10 − 0.089 31+1015290.934 31 − 128.771 31+10 − 0.089 31+10
FS = 2.445
Nilai faktor keamanan hasil perhitungan (FS = 2.445) berbeda dengan nilai faktor
keamanan yang diasumsikan di awal perhitungan (FS = 2), maka perhitungan
h
Top Related