TUGAS AKHIR DESAIN PERKUATAN LERENG DENGAN MENGGUNAKAN SOIL NAILING : STUDI KASUS LERENG JALAN KERETA API DAERAH GRINGSING, JAWA TENGAH.

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR DESAIN PERKUATAN LERENG DENGAN MENGGUNAKAN SOIL NAILING : STUDI KASUS LERENG JALAN KERETA API DAERAH GRINGSING, JAWA TENGAH. (MENGGUNAKAN PROGRAM PLAXIS V.8.2) Disusun oleh: ANDREAN MANDALA UNIVERSITAS MERCU BUANA FAKULTAS TEKNIK PERENCANAAN dan DESAIN PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL 2013

2

3

4

5

6 Kata Pengantar KATA PENGANTAR Alhamdulillahirobbil alamin, Segala puji dan syukur kita panjatkan kepada Allah SWT, atas karunia dan rahmat-nya. Tak lupa shalawat serta salam semoga tercurah kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW beserta para sahabatnya, keturunannya dan pengikutnya hingga akhir zaman. Sehingga dengan dengan ijin-nya proses penyusunan Tugas Akhir dalam rangka melengkapi salah satu syarat guna mencapai jenjang strata 1 (S-1) Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Perencanaan dan Desain, Universitas Mercu Buana dapat terselesaikan. Penulis merasa bahwa dalam menyusun laporan ini masih menemui beberapa kesulitan dan hambatan, disamping itu juga menyadari bahwa penulisan laporan ini masih jauh dari sempurna dan masih banyak kekurangan kekurangan lainnya, maka dari itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari semua pihak. Menyadari penyusunan laporan ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, maka pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang setulus-tulusnya kepada: 1. Allah SWT atas segala nikmat dan karunianya yang sebesarbesarnya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas ini dengan baik. ii

7 Kata Pengantar 2. Kedua orang tercinta, Ibu dan Bapak atas doanya yang selalu mengalir untuk penulis, memberikan kasih sayang dan memberikan dukungan baik moril maupun materil. 3. Dr. Ir. Pintor Tua Simatupang, MT selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu dan pikirannya untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 4. Ir. Desiana Vidayanti, MT selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu dan pikirannya untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 5. Bapak Ir. Mawardi Amin, MT selaku ketua program studi jurusan sipil yang telah membantu penulis di jurusan teknik sipil. 6. Pak Kadi selaku staf Tata Usaha FTPD-UMB yang selama ini telah mempermudah mengurus keperluan Tugas Akhir di kampus. 7. Untuk adikku tercinta Widya dan Andika yang telah memberikan pengertiannya kalau kakaknya lagi sibuk mengerjakan Tugas Akhir ini. 8. Untuk teman-teman teknik sipil angkatan 2009, terima kasih banyak untuk pelajaran hidup dan kenangan yang tak terlupakan dalam 4 tahun kita bersama. 9. Untuk Nadia Zainal, terima kasih untuk segala doa dan dukungan serta segala perhatian dan pengertiannya. iii

8 Kata Pengantar 10. Untuk Yuli Wahyu Cahyono, Maulana Abidin dan Bahrudin, terima kasih temen seperjuangan. Semoga kalian cepet-cepet lulus. 11. Buat kakak-kakak angkatan atas, banyak pelajaran dan tambahan wawasan dalam menghadapi kenyataan hidup. Terima kasih telah berbagi pengalaman kalian selama ini. Akhir kata, semoga Allah SWT senantiasa melimpahkan karunia-nya dan membalas segala amal budi serta kebaikan pihak-pihak yang telah membantu penuis dalam menyusun laporan ini dan semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat bagi pihak-pihak yang membutuhkan. Tangerang, 22 Agustus 2013 Penulis iv

9 Daftar Isi DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ABSTRAK...i KATA PENGANTAR...ii DAFTAR ISI...v DAFTAR GAMBAR...xi DAFTAR TABEL...xvii DAFTAR NOTASI...xxi BAB I PENDAHULUAN... I Latar Belakang... I Maksud dan Tujuan...I Batasan Masalah... I Metodologi Perencanaan... I Sistematika Penulisan... I - 4 v

10 Daftar Isi BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II Umum... II Data Pengujian Lapangan... II Data Sondir II Data Bor... II Parameter Tanah... II Modulus Young... II Poissons Ratio... II Berat Jenis Tanah Kering... II Berat Jenis Tanah Jenuh... II Sudut Geser Dalam... II Kohesi... II Permeabilitas... II Stabilitas Lereng... II Tinjauan Umum... II Penyelidikan Longsoran... II Penentuan Jenis Instrumen dan Kegunaannya... II - 26 vi

11 Daftar Isi Evaluasi dan Analisa Kemantapan Lereng... II Penyebab Gerakan Tanah dan Longsoran... II Konsepsi Kemantapan Lereng... II Teori Dasar... II Metode Analisis... II Angka Keamanan (Safety Factor)... II Metode Analisis... II Metode Irisan (Method of Slice)... II Metode Analisis Stabilitas Lereng Tanpa Soil Nailing... II Metode Fellenius... II Metode Bishop... II Metode Analisis Stabilitas Lereng Dengan Soil Nailing... II Metode Fellenius... II Metode Bishop... II Soil Nailing... II - 51 vii

12 Daftar Isi Latar Belakang Teori Soil Nailing... II Paku (Nail)... II Struktur Penutup Permukaan (Facing)... II Facing desain prosedur... II Keuntungan dan Kerugian Soil Nailing... II Plaxis... II Input... II General Settings...II Geometry Contour... II Boundary Conditions... II Material Data Sets... II Mesh Generation... II Initial Conditions (Kondisi Awal)... II Calculation... II Output... II Curve... II - 85 viii

13 Daftar Isi BAB III DASAR PERENCANAAN... III Data Perencanaan... III Data Penyelidikan Tanah (Soil Investigation)... III Data Pengujian Bor... III Data Pengujian Sondir... III Gambar Rencana Lereng... III Dasar Pemilihan Soil Nailing Sebagai Perkuatan... III Bagan Alir Perencanaan... III - 7 BAB IV PERENCANAAN LERENG GALIAN... IV Pendahuluan... IV Struktur Penutup Permukaan (Facing Design)... IV Perhitungan Facing Design... IV Perhitungan Lereng Alami... IV Metode Bishop Disederhanakan (Simplified Bishop Method)... IV Metode Fellenius... IV Perhitungan Lereng Galian (Cut Slope)... IV Metode Bishop Disederhanakan (Simplified Bishop Method)... IV - 21 ix

14 Daftar Isi Metode Fellenius... IV Perhitungan Lereng Yang Telah Dipasang Perkuatan Soil Nailing.. IV Metode Bishop Disederhanakan Perkuatan Soil Nailing... IV Metode Fellenius Dengan Perkuatan Soil Nailing... IV Perhitungan Menggunakan Plaxis V IV Tahap-Tahap Perhitungan Soil Nailing Pada Plaxis V IV Plaxis V.8.2. Input... IV Plaxis V.8.2. Calculation... IV Plaxis V.8.2. Output... IV Plaxis V.8.2. Output (Tanpa Soil Nailing)... IV Plaxis V.8.2. Output (Dengan Soil Nailing)... IV Plaxis V.8.2. Curves... IV - 70 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... V Kesimpulan... V Saran... V - 2 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x

15 Daftar Gambar DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Lokasi lereng yang akan diberikan perkuatan soil nailing I-2 Gambar 2.1 Grafik hubungan antara tekanan konus (qc), Friction II-4 Ratio (FR) dan jenis tanah Gambar 2.2 Penentuan E50 II-11 Gambar 2.3 Kelongsoran lereng II-20 Gambar 2.4 Skema pemasangan instrumen di daerah galian II-27 Gambar 2.5 Jenis longsoran (1) Runtuhan (2) Pengelupasan (3) II-30 Longsoran (4) Rayapan (5) Aliran tanah/debris Gambar 2.6 Jenis-jenis longsoran rotasi II-31 Gambar 2.7 Skemati longsoran translasi II-32 Gambar 2.8 Kekuatan geser tanah II-35 Gambar 2.9 Keseimbangan benda pada bidang miring II-35 Gambar 2.10 Gaya-gaya yang bekerja pada bidang longsor II-41 Gambar 2.11 Sistem gaya pada cara Fellenius II-43 xi

16 Daftar Gambar Gambar 2.12 Sistem gaya pada suatu elemen menurut Bishop II-45 Gambar 2.13 Penentuan harga M i ( ) II-45 Gambar 2.14 Sistem Gaya Dengan Metode Bishop Dengan II-48 Ditambahkannya Nail Gambar 2.15 Penentuan harga M i ( ) II-50 Gambar 2.16 Daerah aktif dan daerah pasif II-53 Gambar 2.17 Kegagalan lekatan (adhesion) nail II-55 Gambar 2.18 Kegagalan luar (eksternal failure) pada soil nailing wall II-55 (a) Gelincir (b) Miring (c) Kelongsoran (slip failure) Gambar 2.19 (a) Fraktur dan (b) Pola Lendutan Facing Saat Mengalami II-58 Flexure Failure Gambar 2.20 Punching Shear Failure Gambar 2.21 Headed-Stud Tensile Failure Gambar 2.22 Gambar Untuk Headed-Stud Dimensions Gambar 2.23 Dialog box Create/Open project Gambar 2.24 Tab sheet Project dari windows General Settings Gambar 2.25 Tab sheet Dimensions dari windows General Setting Gambar 2.26 Tab sheet General dari windows Soil and interfaces II-59 II-59 II-65 II-76 II-77 II-78 II-80 data sets Gambar 3.1 Lokasi Pengujian Tanah III-2 xii

17 Daftar Gambar Gambar 3.2 Potongan Melintang Proyek III-6 Gambar 4.1 Geometri Lereng Dengan Perkuatan Soil Nailing IV-2 Gambar 4.2 Lereng Alami dengan Irisan Bidang Longsor Mengikuti IV-11 Bidang Longsor Dari Plaxis yang Dihitung Dengan Metode Bishop Gambar 4.3 Lereng Alami dengan Irisan Bidang Longsor Mengikuti IV-18 Bidang Longsor Dari Plaxis yang Dihitung Dengan Metode Fellenius Gambar 4.4 Lereng Galian dengan Irisan Bidang Longsor Mengikuti IV-23 Bidang Longsor Dari Plaxis yang Dihitung Dengan Metode Bishop Gambar 4.5 Lereng Galian dengan Irisan Bidang Longsor Mengikuti IV-30 Bidang Longsor Dari Plaxis yang Dihitung Dengan Metode Fellenius Gambar 4.6 Lereng Dengan Perkuatan Soil Nailing dan Irisan Bidang IV-38 Longsor Mengikuti Bidang Longsor Dari Plaxis yang Dihitung Dengan metode Bishop Gambar 4.7 Lereng Dengan Perkuatan Soil Nailing dan Irisan Bidang IV-43 Longsor Mengikuti Bidang Longsor Dari Plaxis yang Dihitung Dengan metode Fellenius xiii

18 Daftar Gambar Gambar 4.8 Geometri Lereng Dengan Perkuatan Soil Nailing IV-50 Gambar 4.9 Geometri Lereng Dengan Perkuatan Soil Nailing Di Plaxis IV-51 Gambar 4.10 Besar Pembebanan Akibat Beban Tower Gambar 4.11 Properties Untuk Tiap Lapisan Tanah, Nailing dan IV-51 IV-52 Shortcrete Gambar 4.12 Tampilan Setelah Dilakukan Mesh Generation Gambar 4.13 Tampilan Untuk Menetapkan Gravity Loading Gambar 4.14 Lereng yang terdeformasi akibat Gravity Loading IV-53 IV-54 IV-57 Gambar 4.15 Arah gerakan tanah dan penurunan akibat Gravity Loading IV-58 Gambar 4.16 Lereng yang terdeformasi akibat Vertical Loading IV-59 Gambar 4.17 Arah gerakan tanah dan penurunan akibat Vertical Loading IV-60 Gambar 4.18 Lereng yang terdeformasi akibat sutet dan kondisi tanah IV-61 tanah asli (tanpa soil nailing) Gambar 4.19 Arah gerakan tanah dan akibat sutet dan kondisi tanah IV-61 tanah asli (tanpa soil nailing) Gambar 4.20 Incremental Shear Strains akibat sutet dan kondisi IV-62 tanah asli (tanpa soil nailing) Gambar 4.21 Lereng yang terdeformasi akibat Gravity Loading IV-63 xiv

19 Daftar Gambar Gambar 4.22 Arah gerakan tanah dan penurunan akibat Gravity Loading IV-63 Gambar 4.23 Lereng yang terdeformasi akibat Vertical Loading IV-64 Gambar 4.24 Arah gerakan tanah dan penurunan akibat Vertical Loading IV-65 Gambar 4.25 Lereng yang terdeformasi setelah pemasangan soil nailing IV-66 dan shortcrete Gambar 4.26 Arah gerakan tanah dan penurunan setelah pemasangan IV-66 soil nailing dan shortcrete Gambar 4.27 Lereng yang terdeformasi setelah pemasangan soil nailing IV-67 dan shortcrete Gambar 4.28 Arah gerakan tanah dan penurunan setelah pemasangan IV-68 soil nailing dan shortcrete Gambar 4.29 Lereng yang terdeformasi setelah pemasangan soil nailing IV-69 dan shortcrete Gambar 4.30 Arah gerakan tanah dan penurunan setelah pemasangan IV-69 soil nailing dan shortcrete Gambar 4.31 Incremental shear strains setelah pemasangan soil nailing IV-70 dan shortcrete xv

20 Daftar Gambar Gambar 4.32 Angka keamanan akibat soil nailing dan shortcrete IV-70 tahap 1, tahap 2 dan tahap 3 xvi

21 Daftar Tabel DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Hubungan antara konsistensi dengan tekanan konus II-5 Tabel 2.2 Hubungan antara kepadatan, relative density, nilai N, qc II-5 dan Ø Tabel 2.3 Korelasi empiris antara nilai N-SPT dengan unconfined II-6 compressive strength dan berat jenis tanah jenuh (γ sat ) untuk tanah kohesif Tabel 2.4 Korelasi berat jenis tanah (γ) untuk tanah non kohesif dan II-6 kohesif Tabel 2.5 Korelasi berat jenis tanah jenuh (γ sat ) untuk tanah non II-7 kohesif Tabel 2.6 Nilai SPT dan properties tanah berdasarkan Standard II-9 Penetration Test Tabel 2.7 Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah II-12 Tabel 2.8 Hubungan antara Es dengan qc II-12 Tabel 2.9 Nilai Perkiraan Angka Poisson Tanah II-13 xvii

22 Daftar Tabel Tabel 2.10 Hubungan antara sudut geser dalam dengan jenis tanah II-15 Tabel 2.11 Hubungan antara kohesi, N-SPT dan sudut geser pada II-16 tanah lempung Tabel 2.12 Klasifikasi Gerakan Tanah II-21 Tabel 2.13 Macam pengujian di laboratorium dan aplikasinya II-26 Tabel 2.14 Instrumentasi di daerah gerakan tanah II-27 Tabel 2.15 Cara Analisis Kemantapan Lereng II-36 Tabel 2.16 Faktor Keamanan Minimum Stabilitas Lereng II-39 Tabel 2.17 Properti Baja Ulir II-55 Tabel 2.18 Weld Wire Mesh Dimension II-61 Tabel 2.19 Bar Sizes II-62 Tabel 2.20 Area of Reinforcement Bars at Given Spacing II-63 Tabel 2.21 Headed-Stud Dimensions II-64 Tabel 2.22 Faktor C F II-67 Tabel 2.23 Minimum Recommended Factors of Safety Untuk Desain II-69 Soil Nails Walls Menggunakan ASD Method Tabel 2.24 Facing Resistance For Various Failure Modes II-71 xviii

23 Daftar Tabel Tabel 3.1 Hasil Penyelidikan Bor Titik BT.1 III-3 Tabel 3.2 Hasil Penyelidikan Bor Titik BT.2 III-3 Tabel 3.3 Hasil Penyelidikan Sondir S.1 III-3 Tabel 3.4 Hasil Penyelidikan Sondir S.2 III-4 Tabel 3.5 Hasil Penyelidikan Sondir S.2A III-4 Tabel 3.6 Summary Of Soil Test III-5 Tabel 4.1 Pehitungan Tmax IV-4 Tabel 4.2 Ringkasan Facing Design (Temporary dan Permanent) IV-7 Tabel 4.3 Hitungan Faktor Aman Lereng Alami Dengan Metode IV-12 Bishop Tabel 4.4 Hitungan Faktor Aman Lereng Alami Dengan Metode IV-19 Fellenius Tabel 4.5 Hitungan Faktor Aman Lereng Galian Dengan Metode IV-24 Bishop Tabel 4.6 Hitungan Faktor Aman Lereng Galian Dengan Metode IV-31 Fellenius Tabel 4.7 Gaya Axial Dari Plaxis IV-35 xix

24 Daftar Tabel Tabel 4.8 Hitungan Faktor Aman Lereng Dengan Perkuatan Soil IV-39 Nailing Metode Bishop Tabel 4.9 Hitungan Faktor Aman Lereng Dengan Perkuatan Soil IV-44 Nailing Metode Fellenius Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Angka Keamanan Masing-Masing IV-45 Lereng Tabel 4.11 Parameter-Parameter Untuk Tanah dan Antarmuka IV-47 Tabel 4.12 Parameter-Parameter Untuk Nailing (Pelat) IV-48 Tabel 4.13 Parameter-Parameter Untuk Shotcrete (Pelat) IV-48 Tabel 4.14 Input Koordinat Pada Plaxis V.8.2 IV-50 xx

25 Daftar Notasi DAFTAR NOTASI avn = Tulangan silang luas penampang persatuan lebar dalam arah vertikal pada kepala paku avm = Tulangan silang luas penampang per satuan lebar dalam arah vertikal di tengah bentang; ahn = Tulangan silang luas penampang per satuan lebar dalam arah horisontal pada kepala kuku; ahm = Tulangan silang luas penampang per satuan lebar dalam arah horisontal di tengah bentang b CU CF = Lebar potongan lereng1 = Kuat geser tanah = Faktor yang mempertimbangkan tekanan tanah yang tidak seragam di belakang facing CPT c c Dr d E e = Cone PenetrometerTest = kohesi = kohesi efektif = Relatif Density = Setengah ketebalan facing = Modulus elastisitas = Angka Pori xxi

26 Daftar Notasi E Eref FR FK fy fc ' Gs h h k Kx Ky M penahan N N qc R r R FF R FP R FH SPT S = Gaya normal efektif = Modulus young = Friction Ratio = Angka keamanan terhadap kekuatan tanah = Penguatan tarik kekuatan leleh, dan = Kuat tekan beton = Specific Gravity = Tinggi potongan lereng = Ketebalan facing = Koefisien Permeabilitas = Permeabilitas arah horisontal = Permeabilitas arah vertikal = Momen tahanan geser pada bidang longsor = Gaya normal yang tegak lurus pada bidang longsor = Resultan gaya normal efektif = Tekanan Konus = Gaya geser = Jari-jari bidang longsor = Facing flexural resistance = Facing punching shear resistance = Facing headed stud resistance = Standard Penetration Test = Kekuatan geser yang bekerja sepanjang bidang longsor xxii

27 Daftar Notasi S v S h T Tn T 0 T max u W t X sat w dry wet v ρhm ρhn ρvm = Jarak nail arah vertikal = Jarak nail arah horisontal = Resultan gaya geser efektif = Gaya tarik nail yang muncul keluar dimana dari dasar irisan = Gaya tarik maksimum pada wall facing = Gaya axial maksimal yang ada di dalam soil nail = Tegangan air pori didasar bidang longsoran = Berat tanah irisan = Gaya geser efektif = Kemiringan bidang longsor bagian bawah = Kemiringan bidang longsor bagian atas = Berat jenis tanah jenuh = Berat jenis tanah = Berat isi air = Berat volume tanah kering = Berat volume tanah basah = Sudut geser dalam = Sudut geser dalam efektif = Sudut nail = poisson ratio = Rasio tulangan horisontal di tengah bentang = Rasio tulangan horisontal di kepala kuku = Rasio tulangan vertikal di tengah bentang xxiii

28 Daftar Notasi ρvn ρtot ρmax ρmin f d = Rasio tulangan vertikal di kepala kuku = Jumlah rasio tulangan = Rasio tulangan maksimum untuk kapasitas lentur facing = Rasio tulangan minimum untuk kapasitas lentur facing = Kekuatan geser rata-rata dari tanah = Tegangan geser rata-rata yang bekerja sepanjang bidang longsor = Sudut dilatasi xxiv