ANALISA LIKUIFAKSI PADA GEDUNG DINAS PRASJAL, TARKIM, PROVINSI SUMATERA BARAT

Transkripsi

1 ANALISA LIKUIFAKSI PADA GEDUNG DINAS PRASJAL, TARKIM, PROVINSI SUMATERA BARAT Indra, Mufti Warman, Indra Farni Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil, dan Perencanaan, Universitas Bung Hatta : indra_abenkz@yahoo.com, muftiwarman@yahoo.com indrafarni@bunghatta.ac.id Abstrak Salah satu dampak yang diakibatkan oleh gempa bumi adalah fenomena hilangnya kekuatan lapisan tanah akibat getaran serta meningkatkan tekanan air pori yang disebut dengan likuifaksi. Likuifaksi biasanya terjadi pada tanah Pesisir Kota Padang, oleh karena itu analisa potensi likuifaksi merupakan hal yang paling penting untuk perencanaan bangunan sipil pada daerah diatas. Daerah yang menjadi studi penelitian likuifaksi pada Gedung Dinas Prasjal, Tarkim Provinsi Sumatera Barat, dari hasil data studi dapat dijadikan referensi untuk menganalisa bahaya likuifaksi yang terjadi, dan dijadikan sebagai bahan pertimbangan dan masukan bagi pemerintah daerah dan instansi terkait dalam kegiatan perencanaan bangunan teknik sipil. Langkah analisa likuifaksi dilakukan dengan pengumpulan data tanah lokasi penelitian, data gempa terbesar, dari data tersebut dihitung nilai CSR (Cyclic Strees Ratio) dan CRR ( Cyclic Resistanse Ratio ). Dari hasil penelkitian dan analisa yang dilakukan menunjukkan bahwa Gedung Dinas Tarkim, Prasjal, Provinsi Sumatera Barat sebagian besar berpotensi likuifaksi, dapat dilihat dari nilai factor keamanan rata-rata ( < 0,45 ) sedangkan suatu tanah aman terhadap likuifaksi dengan factor keamanan ( > 1 ). Kata kunci : Gempa Bumi, Likuifaksi, Tanah, Tekanan Air Pori.

2 LIQUEFACTION ANALYSIS AT THE PRASJAL, TARKIM, OFFICIAL BUILDING WEST SUMATERA PROVINCE Indra, Mufti Warman, Indra Farni Civil Engineering Department, Faculty of Civil Engineering and Planning, Bung Hatta University Padang : indra_abenkz@yahoo.com, muftiwarman@yahoo.com indrafarni@bunghatta.ac.id Abstract One of impacts the loss of soil strength of ground layer caused by the increasing pressure and the rising of pore water pressure which is called liquefaction. Liquefaction often happens at the sandy land with bad gradation, this kind of ground actually exist at the shore of Padang city, in that matter the liquefaction. The area which become the study of liquefaction research at the prasjal and tarkim official building west sumatera province, the data from the research could become a references to analyze the danger of liquefaction that possibly happen, and a considering materials and advice for the local government and stake-holders in planning a public building. The step of liquefaction analysis is running by the gathering of the ground data in the research area. From that data calculated the amount of CSR (Cyclic Strees Ratio) and CRR (Cyclik Resistance Ratio). From the research analysis it shows that the Prasjal and Tarkim official building west sumatera province in some part are potentially having liquefaction. It seen from the average security point (< 0, 45), whereas a ground stated as save from liquefaction with the liquefaction amount (> 1). Keyword : Earthquake, Liquefaction, Ground, Pore water pressure

3 PENDAHULUAN Indonesia merupakan daerah pertemuan 3 lempeng tektonik besar, yaitu lempeng Indo-Australia, Eurasia dan lempeng Pasific. Lempeng Indo-Australia bertabrakan dengan lempeng Eurasia di lepas pantai Sumatra, Jawa dan Nusatenggara, sedangkan dengan Pasific di utara Irian dan Maluku utara. Di sekitar lokasi pertemuan lempeng ini akumulasi energi tabrakan terkumpul sampai suatu titik dimana lapisan bumi tidak lagi sanggup menahan tumpukan energi sehingga lepas berupa gempa bumi. Pelepasan energi sesaat ini menimbulkan berbagai dampak terhadap bangunan karena percepatan gelombang seismik, tsunami, longsor, dan likuifaksi. Besarnya dampak gempa bumi terhadap bangunan bergantung pada beberapa hal diantaranya adalah skala gempa, jarak radius,jenis lapisan tanah dilokasi bangunan dan kualitas bangunan. Secara geografis Provinsi Sumatera Barat merupakan daerah yang rawan bencana alam karena terletak di antara tiga lempeng aktif dunia. Pertemuan tiga lempeng tektonik di dunia yaitu: Lempeng Australia di selatan, Lempeng Euro-Asia di bagian barat dan Lempeng Samudra Pasifik di bagian timur,yang dapat menunjang terjadinya sejumlah bencana. Gempa tektonik yang terjadi di Sumatera Barat pada tanggal 30 September 2009 ini berkekuatan 7,6 Skala Richter mengguncang Padang-Pariaman, menyebabkan sedikitnya orang tewas dan ribuan terperangkap dalam reruntuhan bangunan dan ribuan bangunan hancur. Kerugian terbesar dialami akibat kerusakan bangunan dan perumahan milik masyarakat yang mencapai 75 persen, kemudian gempa tektonik terjadi lagi dikawasan lepas pantai sumatera pada 25 Oktober 2010 dengan kekeuatan 7,7 Skala Richter menyatakan gempa terjadi pada pukul 21:42 waktu lokal

4 sekitar 240 km sebelah barat Bengkulu umumnya terjadi pada daerah dataran dekat dengan Kepulauan Mentawai pada rendah termasuk kawasan pesisir. kedalaman 330 km Boleh dikatakan hampir semua bangunan teknik sipil terletak diatas muka tanah, seperti bangunan gedung, menara, bendungan, prasarana transportasi luluh lantak dari akibat goncangan gempa, ada yang mengakibatkan kerusakan pada struktur bangunan dan kerusakan pada struktur tanah, sehingga tanah tersebut tidak memiliki kekuatan utuk mendukung / menompang bangunan di atasnya dan ini merupakan fenomena likuifaksi. Salah satu kerusakan struktur tanah yang diakibatkan oleh terjadinya gempa bumi adalah fenomena likuifaksi, Likuifaksi adalah salah satu bencana geologi yang berhubungan dengan kegempaan, dimana tekanan air pori dalam tanah atau sendimen mengalami peningkatan akibat getaran, sehingga mengakibatkan aliran air ke arah Oleh sebab itu, setiap perencanaan pembangunan, perlu juga memperhitungan resiko - resiko yang disebabkan oleh terjadinya gempa. resiko - resiko tersebut, bukanlah hanya resiko pada kegagalan struktur bagunan saja,tetapi resiko terhadap likuifaksi, terhadap daerah yang dilanda oleh gempa. METODOLOGI Pada penelitian ini data lapangan yang dibutuhkan adalah nilai N-SPT pada kedalaman tertentu pada level muka air tanah (MAT) pada setiap titik pengujian. Dimana data lapangan ini merupakan data primer yang dibutuhkan untuk melakukan perhitungan dalam menganalisa potensi perilaku liquifaksi pada sedimen tanah. Dalam penelitian ini uji SPT digunakan. permungkaan tanah, likuifaksi pada

5 Metodologi penelitian yang 10. Menghitung nilai magnitude digunakan untuk menganalisa potensi liquifaksi adalah sebagai berikut ini : scalliong factor ( MSF ) factor (FSL ). dan safety 1. Menentukan jumlah lapisan tanah dan penomoran lapisan, yang bertujuan untuk mempermudah dalam melakukan analisa dan perhitungan. 2. Menentukan beret volume tanah. 3. Menentukan tegangan total 4. Menentukan tegangan efektif 5. Menentukan menentukan nilai ciylic resistant ratison (CRR) 6. Menentukan magnitude dan percepatan tanah maksimum 7. Menentukan factor reduksi tegangan 8. Menghitung nilai cyclic stess ration (CSR) 9. Menentukan nilai potensi likuifaksi berdasarkan grafik hubungan CSR dan CRR. ANALISA DAN PEMBAHASAN Dari penyelidikan tanah dilapangan diperoleh data lapangan sebagai berikut : Lokasi dan Titik Pengujian SPT Dalam penelitian ini, melakukan pengambilan data lapangan untuk perhitungkan potensi likuifaksi dilakukan pada Gedung Dinas Prasjal dan Tarkim Propinsi Sumatera Barat dengan menggunakan SPT. Dari uji SPT maka didapat nilai N, dari hasil tersebut digunakan untuk mencari ketahanan suatu lapisan tanah terhadap tegangan cyclic, disebut Nilai Cyclic Resistance Ration ( CRR ), untuk data uji SPT ditampilakan setiap kedalaman 2 m, data hasil untuk pengujian SPT dapat kita lihat pada table 4.2.

6 Tabel 4.2 Nilai N SPT pada lokasi Gedung Dinas Prasjal dan Tarkim Propinsi Sumatera Barat , , Titi k Nomor Lapisa n Kedalam an Range (m) Kedalam an (cm) N SP T 14 26, , Muka Air Tanah ( MAT ) adalah 2 2, , , , , , , , , , ketinggian air tanah yang diukur dari permukaan. Identifikasi muka air tanah dilakukan untuk mengestimasi kedalaman lapisan tanah yang jenuh air, karena perilaku likuifaksi potensial terjadi pada tanah yang jenuh air. Tanah dengan kondisi jenuh air memiliki daya dukung yang relatif rendah dari pada tanah yang kondisi tak jenuh air. Disamping itu kedalaman muka air tanah diperlukan untuk menghitung nilai tegangan total efektif tanah (σ v ) dan untuk kebutuhan perhitungan lainnya (cyclic stress ratio). Magnitude gempa dan percepatan tanah maksimumdigunakan dalam perhitungan cyclic stress ratio. Untuk penelitian ini

7 menggunakan nilai magnitude dan Berat Volume Tanah (γ) percepatan tanah maksimum data gempa terdahulu. Parameter ini diperoleh dari data gempa Padang Pariaman pada tanggal 30 Magnitudo (M) : 1,69 kg/cm 3 : 7,6 SR September 2009 yaitu magnitude 7,6 dan α max sebesar 0,28 g berdasarkan gambar 3.3. Dalam perhitungan percepatan tanah digunakan dalam satuan Gal, 1g = 1000 Gal. Percepatan Tanah Maksimum (a max ) : 280 gal Percepatan Grafitasi (g) : 981 cm/dt 2 α max = 0,28 x g = 0,28 x 1000 Tegangan Total (σ 0 ) = 280 gal Perhitungan Potensi Liquifaksi Data Gedung Dinas Prasjal Tarkim σ 0 = γ h = 200 1,69 = 338 kg/cm 2 Contoh Perhitungan : Data dari Bor pada titik 1 Nomor Lapisan : 1 Tegangan Efektif σ 0 = σ 0 u = (γ h) (γ w h w ) Kedalaman Lapisan GWL : 200 cm : 130 cm = (200 1,69) (0,981 ( )) SPT (N) : 9 = 269,4 kg/cm 2

8 Normalisasi Perlawanan Konus SPT (N 60 ) = 0,65 ( 0,280 x 338 ) / (0,981 x 269,4 ) 0,5 N 60 = 1,67 NCbEmCr = 0,1165. = 1,67 x 9 x 1,15 x 0,6 x 0,75 = 7,77 kg/cm 2 Hasil lengkap dari perhitungan potensi likuifaksi pada tiap titik pengujian di lampirkan. Nilai (N 60 ) dikoreksi (N 1 ) 60 = (N) 60 Cn = (100 / σ o ) = 7,77 x 0,37 Menentukan Potensi Liquifaksi berdasarkan Hubungan CSR dan Perlawanan Konus Terkoreksi atau (N 1 ) 60 = 2,88 Cn = (100 / σ o ) = (100/269,4) = 0,37 Setelah melakukan perhitungan dilanjutkan dengan memasukan data pada grafik seperti gambar 3.3 dan 3.4. Pemilihan grafik didasari oleh data skunder dari analisa butiran tanah dilokasi. Grafik tersebut Reduksi Tegangan Siklik (r d ) rd = 0.50 for z > 30 m merupakan hubungan antara CSR dan perlawanan konus terkoreksi (q c1 ) atau Cyclic Stress Ratio Seed & Idriss (N 1 ) 60. Menghitung Nilai Magnitude Scalling Factor (MSF) dan Nilai FS L (Safety Factor ). Besarnya nilai Magnitude Scalling CSR = 0,65 ` r d Factor ditentukan berdasarkan persamaan 2.7 tergantung dari nilai idensitas gempa. Besarnya nilai FS L ditentukan berdasarkan

9 persamaan 2.6. Nilai FS L yang digunakan untuk menyatakan suatu deposit tanah aman terhadap liquifaksi adalah > 1,0. Cyclic Stress Ration (CSR 7,5 ) CSR 7,5 =0,65 r d ` / MSF Nilai Magnitude Scalling Factor (MSF) dan Nilai FS L (Safety Factor = 0,65 (280 x 338)/(981 x 269,4) 0,5 Liquefaction ) Tarkim. Lokasi Gedung Prasjal dan = 0,116 / 0,966 = 0,121 Magnitude Scalling Factor (MSF) Faktor Keamanan Likuifaksi (FS L ) MSF = 10 2,24 / M 2,56 = 10 2,24 / 7,6 2,56 = 0,966 FS L = (CSR / CRR) MSF = (0,116 / 2,88) 0,966 = 0,038. Pada Bor 1 Gedung Prasjal dan Tarkim Dari hasil angka keamanan nilai FS L berdasarkan lapisan pada tiap daerah Lapisan 1 CRR7,5 = 0,289 ((N 1 ) 60 / 35) + (0,739/(35-(N 1 ) 60 ) 0,739 = 0,289 ((2,88) / 35) + (0,739 / (35-2,88) 0,739 pengujian di lampirkan, untuk mempermudah pemahaman dilakukan pengelompokan angka keamanan, yang bertujuan unrtuk menentukan potensi liquifaksi berdasarkan range angka keamanan. = 0,692

10 Range angka keamanan dibagi atas 5 kelompok besar yaitu : 1. Zona I (0-0,25)Likuifaksi Berat 2. ZonaII (0,25-0,45)Likuifaksi Sedang 3. ZonaIII(0,45-0,65)Likuifaksi Ringan 4. Zona IV (0,65-0,1)Aman Likuifaksi 5. Zona V ( > 0,1)Tidak Terlikuifaksi KESIMPULAN Dari data lapangan dan hasil perhitungan yang di peroleh, dapat disimpulkan bahwa untuk Gedung Prasjal, Tarkim Provinsi Sumatera Barat memiliki karakteristik tanah sebagai berikut : 1. Tanah Pesisir Kota Padang pada umumnya berjenis SP (Sandy Poor) yaitu pasir bergradasi buruk, tanah sejenis ini umumnya mempunyai berat jenis 0, ,00180 kg/cm3. Provinsi Sumatera Barat maksimum terjadi pada 30 September 2011, dengan nilai PGA 0,28g. 3. Gedung Dinas Prasjal, Tarkim Provinsi Sumatera Barat pada saat melakukan pengujian SPT didapati mungka air tanah memiliki kedalam maksimal < 3 m, akibat air tanah yang dangkal (dari permukaan) sangat mempengaruhi tanah terhadap potensi likuifaksi, yang akan mempercepat naiknya tegangan air pori. 4. Dari hasil analisis likuifaksi yang di lakukan, ditemukan kondisi tanah dibeberapa titik lokasi yang berpotensi likuifaksi, hal ini ditujukan oleh nilai FSL ( Safety Factor Liquefaction) yang di dapat, serta pembagian Zona Likuifaksi, lihat pada tabel Percepatan gempa di batuan tanah dasar Gedung Dinas Prasjal, Tarkim

11 SARAN Berdasarkan hasil pengamatan dan perhitungan yang diperoleh, disarankan beberapa hal sebagai berikut : 1. Untuk mendapatkan hasil maksimal dalam melakukan analisis likuifaksi perlu memperbanyak jumlah titik sampel tanah pada daerah yang akan di analisis. 2. Untuk perencanaan pondasi bangunan sipil pada lokasi yang terlikuifaksi atau yang berpotensi likuifaksi, disarankan menggunakan pondasi dalam seperti, tiang pancang, dan bor pile. 3. Perbaikan tanah untuk mengurangi potensi likuifaksi atau yang terlikuifaksi dapat dilakukan dengan beberapacara ; ( Sumber : Situs Civil and Enviromental Enginerring, University of Washinton, USA) : Dilakukan dengan cara penggunaan probe bergetar yang dapat menembus butiran tanah kedalaman lebih dari 100 meter. Getaran probe menyebabkan keruntuhan struktur butiran tanah di sekitar probe, Untuk mengatasi bidang tanah berpotensi likuifaksi, vibroflot mengangkat dan megeluarkan butiran tanah (pasir) tersebut. Berdasarkan hasil pengamatan dan perhitungan yang diperoleh, disarankan beberapa hal sebagai berikut : 4. Untuk mendapatkan hasil maksimal dalam melakukan analisis likuifaksi perlu memperbanyak jumlah titik sampel tanah pada daerah yang akan di analisis. 5. Untuk perencanaan pondasi bangunan sipil pada lokasi yang Vibroflotation terlikuifaksi atau yang berpotensi likuifaksi, disarankan menggunakan

12 pondasi dalam seperti, tiang pancang, dan bor pile. 6. Perbaikan tanah untuk mengurangi potensi likuifaksi atau yang terlikuifaksi dapat dilakukan dengan beberapacara ; ( Sumber : Situs Civil and Enviromental Enginerring, University of Washinton, USA) : DAFTAR PUSTAKA 1. Andrus. Ronald. D and Stoke. Kenneth. H A Liqueafaction Evaluation Procedure Based On Shear Wave Velocity, Rescarch Civil Engineering, National Insitute of Standards and Tecnology, Gaithersburg, Maryland, Vibroflotation Dilakukan dengan cara penggunaan probe bergetar yang dapat menembus butiran tanah kedalaman lebih dari 100 meter. Getaran probe menyebabkan keruntuhan struktur butiran tanah di sekitar probe. Untuk mengatasi bidang tanah berpotensi likuifaksi, vibroflot mengangkat dan megeluarkan butiran tanah (pasir) tersebut. Departement of Civil Engineering, The University of Texas at Austin, USA. 2. Das. Braja. M Mekanika Tanah, Jilid 1. Surabaya : Erlangga. 3. Kramer, Steven.L Geotechnical and Eathuarqke Engineerin. New Jersey (USA) : Prentice Hall. 4. Mabrur Muhammad Analisa Potensi Likuifaksi Badar Udara Medan Baru, Universitas Sumatra Utara.

13 5. Robertson. P.K and Wride. C.E Evaluation Cyclic Liqueafaction Potensial Using The Cone Penetration Test. Geotecnical Group. University of Alberta. Canada. 6. Seed, H. Bolton and Idriss. I.M Ground Motion And Soil Liqueafaction During Earthquakes, Eathuarqke Engineerin Research Institute. 7. Situs: // liqueafaction/htm/how/soil limproverment.html.