HARIANTI WIRA PRATAMA

Transkripsi

1 ANALISA KEMANTAPAN LERENG MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA DENGAN PENDEKATAN MODEL SOFT SOIL TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat penyelesaian pendidikan sarjana teknik sipil Disusun Oleh : HARIANTI WIRA PRATAMA BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2 ABSTRAK Kelongsoran merupakan salah satu kasus pada bidang Geoteknik yang sering terjadi akibat meningkatnya tegangan tanah atau berkurangnya kekuatan geser suatu massa tanah. Dengan kata lain, kekuatan geser dari suatu massa tanah tidak mampu menahan tegangan geser yang dialami oleh massa tanah tersebut. Gangguan terhadap stabilitas lereng dapat disebabkan oleh berbagai kegiatan manusia maupun kondisi alam. Lereng yang tidak stabil sangatlah berbahaya pada lingkungan sekitar yang dapat menimbulkan korban jiwa ataupun kerugian materi. Pada penelitian ini diambil lokasi tebing jalan Medan Berastagi Km. 35,6 37. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui nilai faktor keamanan dari lereng sehingga lereng tersebut dapat diklasifikasikan tingkat kemantapannya. Adapun metode yang dilakukan untuk menganalisa kemantapan lereng adalah metode elemen hingga yaitu program Plaxis 2D ver. 8 dengan pendekatan model Soft Soil. Pada penelitian ini diperoleh hasil nilai faktor keamanan untuk lereng S1 sebesar 2,19 dan untuk lereng S2 sebesar 2,10. Dari nilai faktor keamanan kemantapan lereng berada pada kondisi aman. Dilakukan simulasi terhadap pengaruh muka air tanah untuk lereng S1 dan S2, akibatnya terjadi penurunan nilai faktor kemanan. Lereng S1 bernilai 1,55 dan lereng S2 bernilai 1,40. Jenis longsoran yang mungkin terjadi pada lereng S1 dan S2 adalah earth fall dan flow. i

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya kepada saya, sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang studi geoteknik Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, dengan judul : ANALISA KEMANTAPAN LERENG MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA DENGAN PENDEKATAN MODEL SOFT SOIL Saya menyadari bahwa dalam penyelesaian tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Terutama kepada kedua orang tua saya, Ayahanda Suria Dharma dan Ibunda Annisah Pasaribu yang telah membesarkan dan menyayangi saya sepenuh hati serta memberikan dukungan yang besar baik moral maupun material. 2. Bapak Rudi Iskandar, ST, MT. selaku dosen pembimbing sekaligus pembanding yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. ii

4 4. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE. dan Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 5. Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 6. Teristimewa buat Agung Dermawan Panemiko, ST sebagai orang terkasih yang telah memberikan doa, dukungan, semangat dan arahan pada penulis. 7. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya. 8. Asisten Laboratorium Mekanika Tanah Iqbalsyah Pasaribu. 9. Buat Abangda Muhammad Reza Pahlevi dan kakanda Yenni Pasaribu serta Rohana. 10. Buat saudara/i seperjuangan: Rahmad, Reza, Fauzi, Iffah, Monica, Dwi, Naurah, Sari, Dara, Ricky, Arif, Taslim, Yudha, Wihardi, Andry, Kaka, Dery, Prisquilla dan semua mahasiswa Teknik Sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 11. Seluruh Anggota Keluarga Mahasiswa Bidik Misi (GAMADIKSI). 12. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik. Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu saya menerima kritik dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini iii

5 Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Maret 2014 Penulis ( Harianti Wira Pratama) iv

6 DAFTAR ISI ABSTRAK. i KATA PENGANTAR.. DAFTAR ISI. ii v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL DAFTAR NOTASI.. x xi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Perumusan Masalah Batasan Masalah Metode dan Tahapan Penelitian Lokasi Penelitian. 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Gerakan Tanah Klasifikasi Gerakan Tanah Faktor Faktor Penyebab Gerakan Tanah Faktor Alam Faktor Buatan Manusia Karakteristik Tanah Klasifikasi Tanah Klasifikasi Tanah Berdasarkan Ukuran Buti Sistem Klasifikasi ASSTHO Sistem Klasifikasi Unified 19 v

7 2.2.2 Kuat Geser Tanah Pengujian Kuat Geser Tanah di Laboratorium Pengujian Kuat Geser Tanah di Lapangan Sifat Indeks Tanah Analisa Kestabilan Lereng Faktor Keamanan Metode Analisa Kemantapan Lereng Metode Fellenius Metode Bishop Metode Janbu Metode Elemen Hingga Plaxis Model Tanah Mohr-Coulomb Model Tanah Lunak BAB III METODE PENELITIAN Lokasi Penelitian Metode Penelitian Persediaan Pengambilan Sampel Tanah Pekerjaan Laboratorium Uji Sifat Fisik Tanah Uji Sifat Mekanika Tanah Uji Geser Langsung Uji Konsolidasi Analisa Data Laboratorium BAB IV HASIL DAN PEMBAHSAN vi

8 4.1 Geometri Pada Daerah Penelitian Sifat Keteknikan Tanah Sifat Fisik Tanah Sifat Mekanika Tanah Faktor Keamanan Pada Daerah Penelitian Permodelan Lereng Identifikasi Parameter Hasil Perhitungan Faktor Kemanan Menggunakan Plaxis Analisa Kemantapan Lereng Pada Daerah Penelitian Simulasi Pengaruh Muka Air Tanah Jenis Longsoran Pada Daerah Penelitian BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran.. 74 DAFTAR PUSTAKA DAFTAR LAMPIRAN vii

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Lokasi Daerah Penelitian.. 5 Gambar 1.2 Bagan Alir Penelitian Gambar 2.1 Beberapa Tipe Longsoran Gerakan Tanah Gambar 2.2 Diagram Representasi Sembilan Jenis Longsoran Berdasarkan Kemiringan Gambar 2.3 Klasifikasi Berdasarkan Tekstur Tanah Oleh Departemen Pertanian Amerika Serikat (USDA) Gambar 2.4 Skema Pengujian Geser Langsung 24 Gambar 2.5 Alat Uji Triaxial Gambar 2.6 Skema Uji Geser Langsung Gambar 2.7 Alat Uji Geser Kipas 28 Gambar 2.8 Mekanisme Gerakan Tanah Pada Bidang Miring. 31 Gambar 2.9 Gaya-gaya Yang Bekerja Pada Longsoran Lingkaran.. 34 Gambar 2.10 Sistem Gaya Pada Metode Fellenius Gambar 2.11 Stabilitas Lereng Dengan Metode Bishop Gambar 2.12 Harga m.a Untuk Persamaan Bishop. 39 Gambar 2.13 Aplikasi Metode Janbu Gambar 2.14 Faktor Daya Dukung Ijin Dengan Sudut Geser Dalam Gambar 2.15 Analisa Metode Janbu Gambar 2.16 Sistem Gaya Pada Suatu Elemen Menurut Cara Janbu.. 42 Gambar 2.17 Jenis-Jenis Elemen.. 43 Gambar 2.18 Titik Nodal dan Titik Integrasi Gambar 3.1 Peta Lokasi Penelitian Gambar 3.2 Bagan Alir Penelitian 55 Gambar 3.3 Grafik Konsolidasi Gambar 4.1 Visualisasi Geometri Lereng.. 61 Gambar 4.2 Permodelan Lereng Menggunakan Plaxis 2D Ver viii

10 Gambar 4.3 Grafik Faktor Keamanan S Gambar 4.4 Grafik Faktor Keamanan S2 66 Gambar 4.5 Bidang Longsor Pada Daerah Penelitian Gambar 4.6 Bentuk Deformasi Pada Daerah Penelitian Gambar 4.7 Permodelan Muka Air Tanah Gambar 4.8 Faktor Keamanan Pengaruh Muka Air Tanah Pada S Gambar 4.9 Faktor Keamanan Pengaruh Muka Air Tanah Pada S Gambar 4.10 Bidang Longsor Akibat Pengaruh Muka Air Tanah 70 Gambar 4.11 Bentuk Deformasi Pengaruh Muka Air Tanah 71 ix

11 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Klasifikasi Gerakan Tanah HWRBLC (1978) Vide Sudarsono & Pangular Tabel 2.2 Klasifikasi Tanah Menurut ASSHTO Tabel 2.3 Klasifikasi Tanah Menurut ASSHTO Tabel 2.4 Sistem Klasifikasi Tanah Unified.. 20 Tabel 2.5 Harga-harga Koefisien Rembesan Pada Umumnya 30 Tabel 2.6 Tabel Hubungan Nilai FK Dengan Kestabilan Lereng Menurut Sowers (1979) Dalam Cheng Liu (1981). 32 Tabel 2.7 Pemilihan Fungsi Perpindahan Tabel 4.1 Geometri Lereng Daerah Penelitian Tabel 4.2 Hasil Analisa Sifat Fisik Tanah.. 62 Tabel 4.3 Hasil Analisa Atterberg Limit. 62 Tabel 4.4 Hasil Anlaisa Mekanika Tanah Pada Daerah Penelitian 63 Tabel 4.5 Parameter Perhitungan Faktor Keamanan Model Soft Soil Tabel 4.6 Hubungan Antara FK Dengan Tingkat Kemantapan Lereng Daerah Penelitian 67 Tabel 4.7 Perbandingan Nilai FK Tanda Dan Dengan Muka Air Tanah x

12 NOTASI Simbol simbol berikut telah digunakan pada penelitian ini Symbol Keterangan Inggris c C c Cu C s e E e o Fk Gs k k * Ms Mw n Nc,Nq Sr p Wi V kohesi tanah koefisien pemampatan kuat geser tanah terdrainase koefisien pengembangan angka pori modulus elastisitas tanah angka pori awal faktor keamanan berat jenis koefisien permeabilitas tanah kappa bintang massa padat tanah massa air porositas daya dukung ujung tiang berdasarkan tabel janbu derajat kejenuhan tekanan pada saat konsolidasi berat sepanjang segmen tanah volume total tanah xi

13 Vs Vv Vw w volume partikel padat volume pori tanah volume air kadar air Yunani τ σ kuat geser tanah tegangan total tanah µ tekanan air pori Ф λ * γd γs ψ sudut geser dalam tanah lamda bintang berat isi kering berat isi basah sudut dilatansi xii