ANALISIS POTENSI LIKUIFAKSI PADA SEKTOR RUNWAY DAN TAXIWAY BANDAR UDARA MEDAN BARU ABSTRAK

Transkripsi

1 ANALISIS POTENSI LIKUIFAKSI PADA SEKTOR RUNWAY DAN TAXIWAY BANDAR UDARA MEDAN BARU Alexander Leonard Siringoringo 1, Rudi Iskandar 2 1 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan leoalex132@yahoo.com 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan sipil_s2_usu@yahoo.com ABSTRAK Salah satu dampak yang dihasilkan oleh gempa bumi adalah peristiwa likuifaksi atau peristiwa hilangnya kekuatan tanah akibat adanya getaran. Likuifaksi biasanya terjadi pada tanah pasir yang bersifat lepas (Loose).Pada wilayah pembangunan Runway dan Taxiway Bandar Udara Medan Baru, perlu dilakukan analisis potensi likuifaksi dikarenakan adanya lapisan tanah pasir yang bersifat lepas.analisis ini bertujuan untuk mengetahui potensi terjadinya likuifaksi pada lokasi Runway dan Taxiway, sehingga hasilnya dapat dijadikan masukan bagi pihak pengembang Bandar udara Medan Baru dalam perencanaan Runway dan Taxiway.Analisis dilakukan dengan mengumpulkan data sejarah gempa yang pernah terjadi di radius 500 km dari Runway dan Taxiway Bandar Udara kemudian mengumpulkan data lapisan tanah pada daerah penelitian.dari data tersebut, kemudian dapat dihitung nilai Cyclic Stress Ratio (CSR) dan nilai Cyclic Resistant Ratio (CRR).Berdasarkan analisa perhitungan yang dilakukan, disimpulkan bahwa area Runway Bandar Udara Medan Baru memiliki lapisan tanah yang berpotensi terlikuifaksi pada kedalaman 4 hingga 11 meter.pada area Taxiway, memiliki lapisan tanah yang berpotensi terlikuifaksi yaitu pada kedalaman 3 hingga 11 meter dan pada kedalaman 18 meter. Kata kunci: likuifaksi, simplified procedure, cyclic stress ratio, cyclic resistant ratio ABSTRACT One of the result due to earthquake is liquefaction or loss of thesoil strength due to vibration. Liquefaction almost happens in loose sandy soil. In Runway and Taxiway of the Medan Baru Airport is important to analyze liquefaction potential because of the loose sand. This analyzing is made to know liquefaction potential in the runway and taxiway zone. And it is made by collecting the record of the earthquake at the past in radius of 500 km from the center of the runway and taxiway of the airport then, collecting the parameter of the soil layer. From them, Cyclic Stress Ratio (CSR) and Cyclic Resistance Ratio (CRR) can be determined. Based from the analyzing, it can be concluded that soil layer from Runway of the Medan Baru Airport potentially can be liquefied at 4-11 m depth. Soil layer from thezone of the Taxiway potentially liquefied at 3-11 m depth. The keywords: liquefaction, simplified procedure, cyclic stress ratio, cyclic resistant ratio 1. PENDAHULUAN Indonesia merupakan sebuah negara berkembang yang sedang tumbuh baik dari segi penduduk maupun dari segi ekonomi.untuk mencapai pertumbuhan ekonomi yang baik dan merata, maka pemerintah perlu melakukan pembangunan di setiap sektor.salah satu sektor pembangunan yang penting adalah pembangunan infrastruktur.salah satu infrastruktur yang penting untuk dibangun adalah bandara. Dan bagian bandara yang paling penting yang harus direncanakan secara cermat dan matang adalah runway.indonesia juga merupakan daerah pertemuan empat lempeng tektonik yaitu Eurasia, Hindia-Australia, Fillipina, dan Pasifik.Oleh karena itu, Indonesia termasuk Negara yang

2 rawan terkena gempa akibat adanya pergerakan lempeng tersebut.salah satu kegagalan yang dapat terjadi akibat gempa adalah likuifaksi. Likuifaksi adalah proses hilangnya kekuatan tanah akibat bertambahnya tegangan air pori yang ditimbulkan oleh beban siklis (berulang). Akibat pertambahan tegangan air pori, maka tegangan total hampir sama dengan tegangan air pori. Likuifaksi secara umum terjadi pada lapisan tanah pasir lepas (loose sand). 2. TUJUAN Mengetahui perubahan nilai percepatan gempa dari batuan dasar sampai ke permukaan tanah di lokasi runway dan taxiway Bandar Udara Medan Baru dan untuk mengetahui tingkat potensi likuifaksi pada lokasi Penelitian 3. METODE Langkah pertama dalam analisis likuifaksi adalah menentukan apakah tanah mempunyai kemampuan untuk terlikuifaksi selama gempa.jenis analisis yang paling sering dipakai dalam menentukan potensi likuifaksi adalah dengan menggunakan Standard Penetration Test (SPT).Analisis itu berdasarkan Metode Simplified yang dikembangkan oleh Seed dan Idriss (1971). Langkah-langkah prosedurnya adalah sebagai berikut : Penentuan jenis tanah Penentuan Muka air tanah CSR (Cyclic Stress Ratio) akibat gempa CRR (Cyclic Resistance Ratio) dari data SPT Analisa Likuifaksi dengan menggunakan Grafik Seed et al Profil Lapisan Tanah pada Sektor Runway dan Taxiway Bandar Udara Medan Baru Gambar 1. Lapisan tanah sektor runway Bandar Udara Medan Baru

3 Gambar 2. Lapisan tanah sektor Taxiway Bandar Udara Medan Baru Tabel 1. Parameter Tanah yang Digunakan Jenis Tanah Parameter Tanah Medium Dense Soft clay Loose Sand Sand Dense Sand Very Dense Sand N-SPT 1 Rata-rata γ dry (kn/m3) γ wet (kn/m3) k (m/hari) E (kn/m2) υ c (kn/m2) φ ψ Sumber :Sandi dan Harni (2008) 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengolahan dan analisis data, baik data gempa maupun data tanah didaptkanhasil seperti berikut : Percepatan Gempa di Batuan Dasar Percepatan gempa batuan dasar di lokasi penelitian didapatkan dengan menggunakan fungsi atenuase. Fungsi atenuase adalah suatu fungsi yang menggambarkan korelasi antara intensitas gerakan tanah setempat (a) yang berupa kecepatan, percepatan, displacement, magnetude gempa (M) serta jarak dari suatu titik dalam daerah sumber gempa (r). Faktor- faktor yang mempengaruhi fungsi atenuase adalah mekanisme gempa, jarak episenter, dan kondisi lokasi setempat.dalam tulisan ini penulis mencari percepatan gempa batuan dasar dengan Fungsi Atenuase Joyner & Boore dan Fungsi Atenuase Crouse.

4 Fungsi Atenuase Joyner &Boore : Fungsi Crouse : ( M w 6) log( r) r a 10 l n 0.608M PGA ln R 1.58e h Dari hasil perhitungan, fungsi atenuase joyner & Boore menghasilkan percepatan sebesar g sedangkan fungsi Atenuase Crouse menghasilkan percepatan sebesar g. Percepatan Gempa di Permukaan Tanah Percepatan gempa di permukaan tanah diperoleh dengan bantuan program Edushake dengan memasukkan parameter tanah yang diperoleh dari tiap lapisan tanah pada masing-masing BH, lalu dengan memasukkan data percepatan gempa sebagai berikut: - Percepatan gempa dengan Fungsi Atenuase Joyner-Boore dengan karakteristik Gempa El-Centro ( Kasus 1) - Percepatan gempa dengan Fungsi Atenuase Crouse dengan karakteristik Gempa El-Centro ( Kasus 2) Berikut adalah grafik percepatan gempa di permukaan tanah untuk titik BH-1 berdasarkan output Edushake. Gambar 3. Garafik hubungan kedalaman tanah dan percepatan gempa pada laipsan tanah pada titik BH-1 Pada gambar 4.4 grafik percepatan gempa di permukaan tanah, percepatan gempa memiliki perbedaan yang cukup besar.ini disebabkan oleh adanya perbedaan percepatan gempa batuan dasar yang cukup besar pula. Percepatan gempa di permukaan tanah lebih besar diakibatkan kecepatan gelombang permukaan akan semakin besar ketika semakin dekat dengan permukaan tanah. Kenaikan percepatan gempa juga dipengaruhi jenis tanah.semakin padat tanah, maka redaman terhadap gempa juga semakin baik.

5 Berikut adalah percepatan gempa pada setiap titik BH pada runway dan taxiway Bandar Udara Medan Baru Tabel 2. Percepatan gempa pada tiap lapisan tanah pada runway Titik BH Kedalaman (m) Kasus I Kasus II BH BH BH BH BH BH BH BH BH BH BH

6 Tabel 3. Percepatan gempa pada tiap lapisan tanah pada taxiway Titik BH Kedalaman (m) Kasus I Kasus II BH BH BH BH BH BH Nilai Cyclic Stress Ratio (CSR) Nilai tegangan geser rata-rata atau sering disebut dengan CSR dapat dihitung sebagai berikut : CSR cyc / ' v 0,65 r ( v / ' v )( amax / g ) d Dimana : amax σvo σ vo rd g = percepatan gempa maksimum di permukaan tanah = tegangan vertikal total = tegangan vertikal efektif = faktor reduksi kedalaman = percepatan (gravitasi) Berikut adalah nilai CSR untuk Titik BH-1

7 Tabel 4. Nilai CSR pada titik BH-1 untuk kasus I Kedalaman (m) Jenis CSR Stratifikasi Tanah σ Tanah v μ σ v Rd a max CSR M=7.5 0 Soft Clay Soft Clay Soft Clay ML Soft Clay Soft Clay Loose sand Loose sand Loose sand Loose sand Loose sand Loose sand SM Loose sand Loose sand Loose sand Very dense Sand Very dense Sand Very dense Sand Very dense Sand Very dense Sand SP -19 Very dense Sand Very dense Sand Tabel 5. Nilai CSR pada titik BH-1 untuk kasus II Kedalaman (m) Jenis CSR Stratifikasi Tanah σ Tanah v μ σ v Rd a max CSR M=7.5 0 Soft Clay Soft Clay Soft Clay ML Soft Clay Soft Clay Loose sand Loose sand Loose sand Loose sand Loose sand Loose sand SM Loose sand Loose sand Loose sand Very dense Sand Very dense Sand Very dense Sand Very dense Sand Very dense Sand SP -19 Very dense Sand Very dense Sand

8 Nilai Cyclic Resistance Ratio (CRR) Merupakan suatu variabel yang mendefenisikan kapasitas tanah sebagai tahanan likuifaksi yang diperoleh berdasarkan hasil pengujian lapangan. ( N (100/ ' ) 0,50 1 ) 60 N 60 C n v N 60 ( N ) 60 1, 67 N C E m C b r Dimana : (N1)60 Em Cb N Cr = Nilai N SPT yang dikoreksi terhadap prosedur pengujian lapangan = efesiensi hammer, = korelasi diameter borelog. = hasil test SPT = panjang rod Berikut akan disajikan nilai CSR untuk Lokasi I Tabel 6. Nilai CRR pada titik BH-1 kedalaman (m) Jenis Tanah N-SPT N (60) C N N 1(60) 0 Soft Clay Soft Clay Soft Clay Soft Clay Soft Clay Loose sand Loose sand Loose sand Loose sand Loose sand Loose sand Loose sand Loose sand Loose sand Very dense Sand Very dense Sand Very dense Sand Very dense Sand Very dense Sand Very dense Sand Very dense Sand

9 Analisis Potensi Likuifaksi Potensi likuifaksi dapat diketahui dari hubungan antara nilai CSR dengan nilai CRR dalam grafik Seed et al. pada grafik tersebut, nilai CSR dan nilai CRR dihubungkan dengan kurva fines 12 % untuk jenis tanah SM dan fines <5% untuk jenis tanah SP Berikut adalah analisis potensi likuifaksi pada titik BH Percent fines Nilai CSR terlikuifaksi Tidak Terlikuifaksi Kasus I Kasus II Nilai CRR Gambar 4.Grafik hubungan antara nilai CSR dengan nilai CRR untuk titik BH-1 Tabel 7. Hasil analisa potensi likuifaksi pada titik BH-1 Kedalaman (m) Jenis Tanah Stratifikasi Tanah Kasus 1 Kasus 2 0 Soft Clay* NL NL -1 Soft Clay* NL NL -2 Soft Clay* NL NL -3 ML Soft Clay* NL NL -4 Soft Clay* NL NL -5 Loose sand L L -6 Loose sand L NL -7 Loose sand L NL -8 Loose sand L L -9 Loose sand L L SM -10 Loose sand L L

10 -11 Loose sand L L -12 Loose sand L L -13 Loose sand L L -14 Very dense Sand NL NL -15 Very dense Sand NL NL -16 Very dense Sand NL NL -17 Very dense Sand NL NL -18 Very dense Sand NL NL SP -19 Very dense Sand NL NL -20 Very dense Sand NL NL * kedalaman 1-4 m tidak mengalami likuifaksi karena merupakan jenis tanah kohesif dan memiliki nilai LL 65 (>35) Analisa potensi likuifaksi pada runway dan taxiway Bandar Udara Medan Baru Tabel 8. Potensi likuifaksi Pada Runway dan Taxiway untuk kasus I Lapisan tanah Titik BH terlikuifaksi (m) BH BH BH BH BH BH BH BH Tabel 9. Potensi likuifaksi Pada Runway dan Taxiway untuk kasus II Lapisan tanah Titik BH terlikuifaksi (m) BH BH BH BH BH Analisis dampak Likuifaksi Terhadap Permukaan Tanah Untuk mengetahui apakah likuifaksi pada lapisan tanah dapat memberikan dampak pada permukaan tanah, maka kita dapat menghubungkan nilai tebal lapisan tanah yang terlikuifaksi terhadap lapisan permukaan tanah diatasnya pada grafik Ishihara (1985). Berikut adalah hasil analisis dampak likuifaksi terhadap permukaan tanah untuk kasus I

11 tebal lapisan tanah teerlikuifaksi a max 0.2 g menyebabkan kerusakan pada permukaan tanah a max 0.3 g Tebal lapisan permukaaan tanah a max g Gambar 5. Analisis dampak likuifaksi pada kasus I Tabel 10. Resume dampak likuifaksi terhadap permukaan tanah untuk kasus I Lapisan Lapisan tanah Dampak likuifkasi Percepatan gempa Titik BH permukaan tanah terlikuifaksi terhadap permukaan yang terjadi (m) (m) tanah BH Terjadi kerusakan BH Tidak terjadi kerusakan BH Terjadi kerusakan BH Tidak terjadi kerusakan BH Tidak terjadi kerusakan BH Terjadi kerusakan BH Tidak terjadi kerusakan BH Terjadi kerusakan

12 tebal lapisan tanah teerlikuifaksi menyebabkan kerusakan pada a max 0.2 g a max 0.3 g a max g Tebal lapisan permukaaan tanah Gambar 6. Analisis dampak likuifaksi pada kasus II Tabel 11. Resume dampak likuifaksi terhadap permukaan tanah untuk kasus II Lapisan permukaan Lapisan tanah Percepatan Dampak likuifkasi terhadap Titik BH tanah terlikuifaksi gempa yang permukaan tanah (m) (m) terjadi BH Terjadi kerusakan BH Tidak terjadi kerusakan BH Tidak terjadi kerusakan BH Tidak terjadi kerusakan BH Tidak terjadi kerusakan 5. KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisa pada Runway dan Taxiway Bandara Medan Baru, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Tanah pada Runway dan Taxiway Bandar Udara memiliki variasi sebagai berikut: Pada kedalaman dangkal berjenis lempung halus Pada kedalaman dalam berjenis pasir lepas hingga pasir sangat padat 2. Percepatan gempa di batuan dasar berdasarkan frekuensi gempa antara tahun adalah : 0.269g dengan menggunakan Fungsi Atenuase Joyner and Boore 0.131g dengan menggunakan Fungsi Atenuase Crouse 3. Percepatan gempa maksimum di permukaan tanah : BH-1 = 0.507g BH-11 = 0.484g BH-2 = 0.323g BH-12 = 0.376g BH-3 = 0.391g BH-13 = 0.336g BH-4 = 0.402g BH-14 = 0.392g

13 BH-5 = 0.412g BH-15 = 0.503g BH-6 = 0.301g BH-16 = 0.375g BH-7 = 0.507g BH-17 = 0.505g BH-8 = 0.389g BH-9 = 0.375g BH-10 = 0.472g 4. Kesimpulan Hasil Analisa Potensi Likuifaksi Pada Runway dan Taxiway. Tanah yang berpotensi terlukuifaksi adalah : a) Kasus I BH-1 kedalaman 5-11 m BH-2 kedalaman m BH-7 kedalaman 4-10 m BH-10 kedalaman 8-9 m BH-11 kedalaman 5-6 m BH-12 kedalaman 5-11 m BH-13 kedalaman m BH-17 kedalaman 3-4 m b) Kasus II BH-1 kedalaman 8-11 m BH-2 kedalaman m BH-7 kedalaman 4-5 m BH-12 kedalaman 8-9 m BH-13 kedalaman m 5. Kesimpulan Hasil analisis dampak Likuifaksi terhadap permukaan tanah pada Runway dan Taxiway. Tanah yang mengalami kerusakan pada permukaan tanah adalah : 1. Kasus I BH-1, BH-7, dan BH-12 dapat mengalami kerusakan pada permukaan tanah 2. Kasus II BH-1 dapat mengalami kerusakan pada permukaan tanah 6. Berdasarkan hasil diatas terjadi perbedaan ketahanan likuifaksi pada lapisan tanah diakibatkan oleh adanya perbedaan input percepatan gempa yang signifikan. Semakin tinggi percepatan gempa yang terjadi, maka lapisan tanah akan semakin berpotensi untuk terlikuifaksi 7. Likuifaksi dapat memberikan dampak pada struktur yang dibangun diatas permukaan tanah tergantung pada kedalaman lapisan tanah yang terlikuifaksi dan juga tebal lapisan tanah yang terlikuifaksi. 6. SARAN Dalam pembangunan Bandar Udara Medan Baru perlu dilakukan kajian terhadap potensi likuifaksi diakibatkan adanya lapisan pasir dengan gradasi sedang hingga buruk serta bersifat lepas.. Dan untuk mengurangi potensi likuifaksi perlu dilakukan perbaikan tanah seperti pemadatan dalam.pemadatan dalam dilakukan karena potensi likuifaksi terdapat pada kedalaman lebih dari 4 m. untuk memadatkan tanah pada kedalaman tersebut, dapat dilakukan pemadatan dengan menggunakan getaran (Vibration). Pada titik BH-1, BH-7 dan BH-12 jenis tanah yang terlikuifaksi adalah tanah pasir berlanau dengan gradasi sedang (SM) pada kedalaman 5-11 m, sehinga pemadatan yang terbaik yang dapat dilakukan adalah dengan Vibro-replacement. Tetapi alternatif lain yang dapat dilakukan adalah dengan teknik Vibro-compaction, karena lebih murah dan lebih aman dari segi keamanan struktur tanah asli.dengan adanya perbaikan tersebut diharapkan kerapatan tanah bertambah sehingga dapat menurunkan potensi likuifaksi pada lapisan tanah..

14 7. DAFTAR PUSTAKA Chen, Fu H, Soil Engineering: Testing Design and Remediation, Florida, CRC Press LLC, 2000 Das, Braja M, Principles Of Geotechnical Engineering, Stamford, Cengage Learning Publishing, 2010 Das, Braja M, Principles Of Soil Dynamic, Boston, PWS-KENT Publishing Company, 1993 Das, Braja M, Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknik) I, Jakarta, Erlangga, 1995 Day, Robert W, Geotechnical Earthquake Engineering Handbook, New York, McGRAW-HILL, 2002 Edupro C.S., User Guide Edushake, Washington: Redmont Irsyam, Masyhur, Pengantar Dinamika Tanah dan Rekayasa Gempa, Bandung: ITB, 2006 Mabrur, M, Tugas akhir: Analisa Potensi Likuifaksi Pada Area Apron Bandar Udara Medan Baru, Medan: Departemen Teknik Sipil USU, 2008 Seed, H.B., dan Idriss, I.M., Simplified Procedure for Evaluating Soil Liquifaction Potential, Geotech.Div., ASCE 97(9) , 1971 Steven L.Kramer, Geotechnical Earthquake Engineering, New Jersey, Uppersaddle river, 1994 Taylor, dan Francis, The Foundation Engineering Handbook, Boca Raton, CRC Press, 2006 Terzaghi, K., dan Peck, R.B., Soil Mechanic in Engineering Practice 3th Edition, New York, A Wiley-Interscience Publication, 1996 USGS National Earthquake Information Centre