Mahasiswa, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Nasional 2

Transkripsi

1 Reka Racana Jurnal Online Institut Teknologi Nasional Teknik Sipil Itenas No.x Vol. Xx Juli 2015 Pengaruh Hujan Terhadap Perkuatan Lereng dengan Kondisi Partially Saturated Soil Menggunakan Metode Elemen Hingga Studi Kasus Ruas Jalan Pasir Madang Kiarabeha Kab. Bogor, Jawa Barat TRESTYAWAN, VIQRI FAHMI 1 ; HAMDHAN, INDRA NOER 2 1 Mahasiswa, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Nasional 2 Dosen, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Nasional viqrifahmi@gmail.com ABSTRAK Kota Bogor memiliki intensitas hujan yang cukup tinggi. Hujan dapat memicu terjadinya longsor melalui penambahan beban lereng dan menurunkan kuat geser tanah. Peristiwa longsor yang akan dicermati pada studi ini terletak pada lereng di ruas jalan Pasir Madang Kiarabeha Kab. Bogor, Jawa Barat. Metode perkuatan tanah untuk menambah stabilitas pada lereng dibutuhkan untuk mengurangi resiko terjadinya longsor. Analisis pengaruh hujan terhadap perkuatan lereng dilakukan dengan cara melakukan pemodelan dengan menggunakan metode elemen hingga (analisis balik) pada kondisi eksisting dan setelah diberi perkuatan. Pada kondisi eksisting, nilai faktor keamanan (SF) yang didapat sebesar 1,03. Perkuatan lereng dilakukan menggunakan boredpile dan sheetpile dimana penentuan posisi kedua jenis perkuatan tersebut dilakukan dengan cara coba-coba. Terdapat beberapa kondisi berdasarkan persentase jarak dari puncak lereng. Jarak yang digunakan yaitu 0%, 25%, 50%, 75%, dan 100% dari puncak lereng. Kata kunci : stabilitas lereng, perkuatan boredpile, perkuatan sheetpile, metode elemen hingga, faktor keamanan. ABSTRACT Bogor City has a high intensity of rainfall. Rainfall can trigger landslides through addition of slope and loading on reduce of shear strength. The landslide that will be observed in this study is at Pasir Madang Kiarabeha roads Bogor, West Java. Reinforcement method for stability of the slope is needed to minimize the risk of the landslide. The analysis of the effect of rainfall on the reinforcement was done by modeling with finite elemen method (back analysis) for the existing condition and with reinforcement condition. For the existing condition, the Safety factor (SF) is 1,03. The slope reinforcement used boredpile and sheetpile when the position is chosen by trial and errror. The analysis have many condition based from the percentage of distance from the top of slope. The distance that used for analysis is 0%, 25%, 50%, 75%, and 100% from the top of slope. Keywords : slope stability, boredpile reinforcement, sheetpile reinforcement, finite elemen method, Safety factor. Reka Racana - 1

2 Trestyawan, Viqri Fahmi; Hamdhan, Indra Noer 1. PENDAHULUAN Musim hujan adalah musim dengan ciri meningkatnya curah hujan di suatu wilayah dibandingkan biasanya dalam jangka waktu tertentu secara tetap. Musim hujan hanya dikenal di wilayah dengan iklim tropis. Tingginya intensitas curah hujan dapat menambah beban pada lereng sebagai akibat peningkatan kandungan air dalam tanah, yang pada akhirnya memicu terjadinya longsoran Hujan dapat memicu tanah longsor melalui penambahan beban lereng dan menurunkan kuat geser tanah. Metode perkuatan tanah untuk menambah stabilitas lereng dibutuhkan untuk mengurangi resiko terjadinya longsoran. Pada tugas akhir ini akan dilakukan analisis pengaruh hujan terhadap perkuatan lereng. Agar metode perkuatan tanah yang akan diterapkan sesuai dengan kondisi yang ada, maka dibutuhkan perhitungan yang tepat dengan melakukan pemodelan terlebih dahulu. Pada studi kasus tugas akhir ini digunakan program PLAXIS 2D AE yang berbasis metode elemen hingga. Manfaat dari tugas akhir ini yaitu untuk menambah pengetahuan terhadap pengaruh hujan terhadap stabilitas lereng pada tanah partially saturated setelah dilakukan perkuatan. Peta lokasi longsoran pada analisis in dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar 1. Peta lokasi longsoran. (Sumber : Reka Racana - 2

3 Pengaruh Hujan Terhadap Perkuatan Lereng Dengan Kondisi Partially Saturated Soil Menggunakan Metode Elemen Hingga Studi Kasus Ruas Jalan Pasir Madang Kiarabeha Kab. Bogor, Jawa Barat 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Stabilitas Lereng Apabila suatu permukaan membentuk suatu kemiringan maka komponen massa tanah di atas bidang gelincir akan cenderung bergerak ke arah bawah akibat adanya gravitasi. Jika gaya berat yang terjadi cukup besar, dapat mengakibatkan longsor pada lereng tersebut. Untuk mengatasi masalah tersebut, maka dibutuhkanlah suatu teori kestabilan lereng. Pada umumnya suatu lereng dapat dikatakan stabil apabila faktor keamanannya lebih besar dari pada satu. Kestabilan lereng tergantung dari kekuatan geser tanahnya 2.2 Klasifikasi Tanah Longsor Tanah longsor didefinisikan sebagai tanah longsor batuan atau tanah di atas lereng permukan kearah bawah lereng bumi disebabkan oleh gravitasi/gaya berat (Nelson, S, A., 2004). Berikut tipe-tipe longsoran secara umum: 1. Tanah longsor tipe jatuhan 2. Tanah longsor tipe robohan 3. Tanah longsor tipe gelincir 4. Tanah longsor tipe aliran 5. Tanah longsor tipe rayapan 6. Longsoran translasi 7. Longsoran rotasi Gambar 2. Tipe-tipe longsoran. (sumber: Reka Racana - 3

4 Trestyawan, Viqri Fahmi; Hamdhan, Indra Noer 2.3 Teori Keruntuhan Mohr-Coulomb Pada tahun 1980, Mohr memperkenalkan sebuah teori tentang keruntuhan pada material yang menyatakan bahwa keruntuhan terjadi pada suatu material akibat kombinasi kritis antara tegangan normal dan geser, bukan hanya akibat tegangan normal dan geser dalam kondisi maksimum saja. Faktor keamanan ditentukan berdasarkan jarak dari titik pusat lingkaran Mohr ke garis kekuatan batuan (kurva intrinsik) dibagi dengan jari-jari lingkaran Mohr seperti ditunjukan pada Gambar 3. Kriteria Mohr-Coulomb didefinisikan sebagai Untuk kondisi tanah saturated Dimana: σ = tegangan efektif (σ u) Gambar 3. Kriteria Mohr-Coulomb. τ = c + σ tan... (1) τ = c + σ tan... (2) Untuk kondisi tanah unsaturated Dimana: σ = tegangan efektif (σ SeU) Se = derajat kejenuhan Dimana: τ = tegangan geser C = kohesi σ = tegangan normal ϕ = sudut geser dalam U = tegangan air pori τ = c + σ tan... (3) Reka Racana - 4

5 Pengaruh Hujan Terhadap Perkuatan Lereng Dengan Kondisi Partially Saturated Soil Menggunakan Metode Elemen Hingga Studi Kasus Ruas Jalan Pasir Madang Kiarabeha Kab. Bogor, Jawa Barat 2.4 Faktor Penyebab Tanah Longsor Selain dari faktor gravitasi, terdapat beberapa faktor yang menyebabkan tanah longsor, seperti: 1. Hujan 2. Lereng Terjal 3. Getaran 4. Beban Tambahan 5. Perubahan Fisik Lereng 2.5 Pemilihan Tipe Penanggulangan Longsor Penanggulangan longsor adalah tindakan yang dilakukan terhadap bencana longsor, penanggulangan dapat berupa pencegahan maupun tindakan korektif. Tindakan pencegahan bertujuan untuk menghindari kemungkinan terjadinya longsor, sedangkan tindakan korektif yaitu tindakan yang dilakukan setalah longsor terjadi. Terdapat beberapa pemilihan tipe penanggulangan, seperti: 1. Mengubah Geometri Lereng 2. Megendalikan Air Permukaan 3. Mengendalikan Air Rembesan 4. Penambatan Dalam tipe penambatan, terbagi menjadi 2 kategori, yaitu penambatan tanah dan penambatan batuan. Dalam studi ini dipilih penambatan tanah berupa pemasangan boredpile dan sheetpile. 3. ANALISIS DATA 3.1 Pengumpulan Data Data-data yang digunakan untuk tugas akhir ini diperoleh dari pihak yang berwenang pada proyek ruas jalan Pasir Madang Kiarabeha. Data yang diperoleh berupa data sekunder yang digunakan untuk mengetahui parameter tanah sebagai dasar untuk menentukan lapisan tanah. Data sekunder berupa data parameter tanah, peta lokasi kelongsoran, dan gambar potongan melintang longsoran ruas jalan Pasir Madang Kiarabeha Kab. Bogor, Jawa Barat. 3.2 Analisis Menggunakan Program PLAXIS 2D AE Analisis pengaruh hujan terhadap perkuatan pada lereng dilakukan dengan cara melakukan pemodelan dengan program PLAXIS 2D AE yang berbasis metode elemen hingga, sehingga pada akhirnya akan didapat nilai faktor keamanan sebagai patokan lereng yang dianalisis dapat dikatakan aman atau tidak. Bagan alir dalam analisa Tugas Akhir ini dapat dilihat pada Gambar 4 Reka Racana - 5

6 Trestyawan, Viqri Fahmi; Hamdhan, Indra Noer Mulai Perumusan masalah Studi pustaka Pengumpulan data Data Topografi Data Tanah Data Hujan Menentukan geometri Menentukan parameter tanah Menentukan intensitas dan durasi hujan Pemodelan lereng kondisi eksisting dengan menggunakan PLAXIS 2D AE Dengan pengaruh hujan Tanpa pengaruh hujan Nilai SF (Safety Factor) tidak SF < 1 Terjadi longsor Pemodelan lereng dengan perkuatan menggunakan PLAXIS 2D AE Dengan pengaruh hujan Tanpa pengaruh hujan Nilai SF (Safety Factor) SF > 1 Tidak terjadi longsor Pembahasan ya tidak Kesimpulan Selesai Gambar 4. Bagan alir pemodelan pengaruh hujan terhadap perkuatan lereng menggunakan program PLAXIS 2D AE. Reka Racana - 6

7 Pengaruh Hujan Terhadap Perkuatan Lereng Dengan Kondisi Partially Saturated Soil Menggunakan Metode Elemen Hingga Studi Kasus Ruas Jalan Pasir Madang Kiarabeha Kab. Bogor, Jawa Barat Data parameter tanah rencana yang digunakan berasal dari data studi terdahulu yang diperoleh dari data lapangan. Tabel 1 menunjukan data parameter desain tanah longsoran Pasir Madang Kiarabeha Tabel 1. Parameter Desain Tanah Longsoran Pasir Madang Kiarabeha Lapisan Jenis Tanah Lempung lanauan Pasir kerikilan Lempung keras γ Unsat γ sat (kn/ (kn/ m 3 ) m 3 ) E C kx ky φ n (kn/ (kn/ m/day m/day ( ) m 2 ) m 2 ) ,4752 0,4752 0, , ,128 7,128 0, , , , Data hujan diambil dari pos hujan terdekat, yaitu pos hujan Cigudeg dan data hujan yang digunakan dalam analisis berupa data curah hujan pada tanggal 19 Oktober 2010 sebesar 0,0083 m 3 /jam. 3.3 Analisis Stabilitas Lereng Kondisi Eksisting Kondisi eksisting merupakan kondisi dimana lereng yang dimodelkan disesuaikan sedemikian rupa menyerupai bentuk dan keadaan asli di lapangan, seperti geometri yang diinputkan dalam program PLAXIS disesuaikan dengan hasil survey topografi. Pada ruas jalan Pasir Madang Kiarabeha beban lalu lintas yang melintas sebesar 15 kn dan kedalaman muka air tanah sedalam 8 m. Pada saat kondisi eksisting didapat nilai faktor keamanan sebesar 1,03 seperti ditunjukkan pada Gambar 5. SF = 1,03 Gambar 5. Bidang longsor yang terjadi saat kondisi eksisting sebelum adanya hujan. Setelah mendapat nilai faktor keamanan saat kondisi eksisting, selanjutnya pada pemodelan diinputkan curah hujan selama 1 jam dan mendapat nilai SF < 1. Bidang longsor kondisi eksisting setelah terjadi hujan dapat dilihat pada Gambar 6. Reka Racana - 7

8 Trestyawan, Viqri Fahmi; Hamdhan, Indra Noer SF < 1 Gambar 6. Bidang longsor yang terjadi saat kondisi eksisting setelah terjadi hujan. 3.4 Analisis Stabilitas Lereng dengan Perkuatan Nilai faktor keamanan kondisi eksisting sebesar 1,03 dan kurang dari 1 setelah terjadi hujan (SF < 1) menunjukkan bahwa lereng tersebut tidak aman, maka diperlukan adanya penanganan. Pada tugas akhir ini dimodelkan penanganan lereng dengan cara memberikan perkuatan berupa borepile dan sheetpile. Boredpile yang digunakan memiliki panjang 15 m, diameter 100 cm dengan jarak antar boredpile sejauh 1 m. Penempatan posisi boredpile dilakukan dengan cara coba-coba seperti ditunjukkan gambar 7. Gambar 7. Penentuan posisi boredpile tanpa timbunan sebelum hujan. Pemodelan dilanjutkan dengan menginputkan curah hujan selama 1 jam dengan hasil yang didapat seperti ditunjukkan Gambar 8. Reka Racana - 8

9 Pengaruh Hujan Terhadap Perkuatan Lereng Dengan Kondisi Partially Saturated Soil Menggunakan Metode Elemen Hingga Studi Kasus Ruas Jalan Pasir Madang Kiarabeha Kab. Bogor, Jawa Barat Gambar 8. Perkuatan lereng dengan boredpile setelah terjadi hujan. Analisis dilanjutkan dengan menambahkan material timbunan pada lereng dengan tujuan menambah stabilitas lereng. Posisi boredpile pada lereng dengan timbunan dilakukan dengan cara coba-coba dengan hasil yang didapat seperti ditunjukkan gambar 9. Gambar 9. Penentuan posisi boredpile pada lereng dengan tanah timbunan. Pemodelan dilanjutkan dengan menginputkan curah hujan selama 1 jam dengan hasil yang didapat seperti ditunjukkan Gambar 10. Reka Racana - 9

10 Trestyawan, Viqri Fahmi; Hamdhan, Indra Noer Gambar 10. Perkuatan lereng dengan tanah timbunan menggunakan boredpile setelah hujan. Analisis dilanjutkan dengan mengganti jenis perkuatan dengan Sheetpile untuk melihat perbedaan dengan boredpile. Sheetpile yang digunakan merupakan tipe W500 dengan panjang 12 m. Penentuan posisi sheetpile dilakukan dengan cara coba-coba seperti ditunjukkan pada gambar 11. Gambar 11. Penentuan posisi Sheetpile tanpa timbunan sebelum hujan. Pemodelan dilanjutkan dengan menginputkan curah hujan selama 1 jam dengan hasil yang didapat seperti ditunjukkan Gambar 12. Reka Racana - 10

11 Pengaruh Hujan Terhadap Perkuatan Lereng Dengan Kondisi Partially Saturated Soil Menggunakan Metode Elemen Hingga Studi Kasus Ruas Jalan Pasir Madang Kiarabeha Kab. Bogor, Jawa Barat Gambar 12. Perkuatan lereng dengan sheetpile setelah terjadi hujan. Analisis dilanjutkan dengan menambahkan material timbunan pada lereng dengan tujuan menambah stabilitas lereng. Posisi sheetpile pada lereng dengan timbunan dilakukan dengan cara coba-coba dengan hasil yang didapat seperti ditunjukkan gambar 13. Gambar 13. Penentuan posisi sheetpile pada lereng dengan tanah timbunan. Pemodelan dilanjutkan dengan menginputkan curah hujan selama 1 jam dengan hasil yang didapat seperti ditunjukkan Gambar 14. Gambar 10. Perkuatan lereng dengan tanah timbunan menggunakan sheetpile setelah hujan. 4. KESIMPULAN Reka Racana - 11

12 Trestyawan, Viqri Fahmi; Hamdhan, Indra Noer Dari hasil pemodelan yang dilakukan dapat dilihat dari gambar bidang longsor yang terjadi mengalami perluasan setelah terjadi hujan. Hasil analisis menunjukan nilai faktor keamanan yang berkurang setelah terjadi hujan, artinya saat melakukan perhitungan perkuatan yang cocok, intensitas hujan harus diperhitungkan juga karena berpengaruh terhadap hasil perhitungan. Nilai faktor keamanan saat kondisi eksisting setelah hujan kurang dari 1, namun setelah diberi perkuatan nilai faktor keamanan meningkat sehingga lereng bisa dikatakan aman. DAFTAR RUJUKAN Departemen Pekerjaan Umum, Petunjuk Perencanaan Penanggulangan Kelongsoran. Yayasan Penerbit PU. Jakarta. Dunia Sipil, Analisis Turap ( diakses tanggal 11 Juni 2015) Hamdhan, I., N A Contribution to Slope Stability Analysis with the Finite Element Method. Graz. Gruppe Geotechnil Graz. International Journal of Geomechanics, ASCE, Vol. 13 (5), Musliyadi, Tipe-tipe Tanah Longsor, [pdf], ( diakses tanggal 23 Maret 2015) Rekayasa-UNHAS, 2011, Analisis Stabilitas Lereng, ( diakses tanggal 21 Maret 2015) Reka Racana - 12