D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG BAB II DASAR TEORI

Transkripsi

1 BAB II DASAR TEORI 2.1 Umum Dermaga adalah suatu bangunan pelabuhan yang digunakan untuk menempatkan kapal, melakukan bongkar muat barang, dan untuk tempat keluar masuknya penumpang. Dermaga juga digunakan untuk kegiatan pengisian bahan bakar untuk kapal, pengisian air minum, pengisian air bersih, pembuangan air kotor, dan kegiatan lainnya yang akan diproses lebih lanjut di pelabuhan. Jenis dermaga disesuaikan dengan ukuran dan jenis kapal yang merapat pada dermaga tersebut. Di belakang dermaga terdapat halaman yang luas. Di halaman ini terdapat apron, gudang transit, tempat bongkar muat barang dan jalan. Apron adalah daerah yang terletak diantara sisi dermaga dan sisi depan gudang dimana terdapat pengalihan kegiatan angkutan laut (kapal) ke kegiatan angkutan darat. Gudang transit digunakan untuk menyimpan barang sebelum bisa diangkut oleh kapal atau setelah dibongkar dari kapal dan menunggu pengangkutan ke daerah yang dituju. Dermaga dapat dibedakan menjadi dua tipe yaitu quay wall, dan dolphin atau jetty. Dermaga tipe dolphin adalah dermaga dengan tempat sandar kapal berupa dolphin diatas tiang pancang. Dermaga ini biasa digunakan dilokasi dengan keadaan pantai yang landai, diperlukan jembatan yang biasa disebut trestel sampai dengan kedalaman yang dibutuhkan. Jembatan untuk penghubung dermaga dan daratan ini dapat menggunakan jembatan yang ditopang menggunakan sederet tiang pancang atau dapat menggunakan timbunan material seperti batuan dan tanah yang biasa disebut causeway. Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-1

2 Gambar 2.1 Tampak samping dan tampak atas contoh dermaga Pemilihan Tipe Dermaga Dermaga dibangun untuk melayani kebutuhan tertentu. Pemilihan tipe dermaga sangat dipengaruhi oleh kebutuhan yang akan dilayani, ukuran kapal, arah gelombang dan arah angin, kondisi topografi dan tanah dasar laut, dan paling penting adalah tinjauan ekonomi untuk mendapatkan bangunan yang lebih ekonomis. Pemilihan tipe di dasarkan pada tinjauan berikut: 1. Tinjauan topografi Di perairan yang dangkal sehingga kedalaman yang cukup agak jauh dari darat, penggunaan jetty akan lebih ekonomis karena tidak diperlukan pengerukan yang besar. Sedangkan di lokasi dimana kemiringan dasar cukup curam, pembuatan pier dengan menggunakan pemancangan tiang di perairan yang dalam menjadi tidak praktis dan sangat mahal. Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-2

3 2. Jenis kapal yang dilayani Dermaga yang melayani kapal minyak dan kapal barang curah mempunyai konstruksi yang ringan dibanding dengan dermaga barang potongan (general cargo), karena dermaga tersebut tidak membutuhkan peralatan bongkar muat barang yang besar (kran), jalan kereta api, gudanggudang dan yang lainnya. Untuk melayani kapal tersebut penggunaan pier akan lebih ekonomis. Dermaga yang melayani barang potongan dan peti kemas menerima beban yang besar di atasnya, seperti kran, barang yang dibongkar-muat, dan peralatan transportasi (kereta api,truk) akan lebih baik dengan menggunakan dermaga tipe wharf Jetty Jetty adalah dermaga apung yang dibangun dengan membentuk sudut terhadap garis pantai. Jetty dapat digunakan untuk merapat kapal pada satu sisi atau kedua sisinya. Jetty berbentuk jari lebih efisien karena dapat digunakan untuk kapal merapat pada kedua sisinya untuk panjang dermaga yang sama. Gambar 2.2 Jetty berbentuk T Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-3

4 Gambar 2.2 Jetty berbentuk L Banyak macam penghubung jetty seperti trestle yang terbuat dari jajaran tiang pancang, ataupun trestle yang terbuat dari kayu. Namun pada bahasan tugas akhir ini, penghubung yang digunakan untuk mencapai jetty adalah timbunan konstruksi causeway. Gambar 2.3 Jetty berbentuk T menggunakan penghubung causeway Causeway Causeway adalah timbunan material yang melintang sepanjang badan air atau lahan yang digunakan sebagai jalan penghubung untuk menuju dermaga. Timbunan tersebut berguna untuk membuat permukaan berada pada elevasi yang cukup tinggi agar terhindar dari limpasan air. Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-4

5 2.1.4 Penggunaan Konstruksi Causeway untuk Akses Dermaga Dermaga dengan tipe jetty memerlukan penghubung untuk menuju darat dikarenakan dermaga ini bisa berada di perairan dangkal sehingga lokasi dermaga tidak bisa ditempatkan beredekatan dengan garis pantai. Akses penghubung yang biasa digunakan ialah jembatan yang biasa dinamakan approach trestle. Sumber : Gambar 2.4 Dermaga tipe jetty dengan menggunakan akses penguhubung trestle. Konstruksi trestle ini tidak ekonomis karena pekerjaan ini memerlukan beberapa elemen yaitu terdiri dari tiang pancang, balok, plat dan elemen pelengkap lainnya. Terlebih lagi lokasi yang berada di pulau obi sehingga sulit dijangkau dan biaya mobilisasi bahan dan keperluan lainnya akan menambah biaya kerja, sehingga pekerjaan ini memerlukan dana yang tidak sedikit. Sumber : Gambar 2.5 Reklamasi causeway Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-5

6 Oleh karena itu, penggunaan konstruksi causeway akan lebih ekonomis dan efisien, dikarenakan material untuk timbunan konstruksi causeway berada tidak jauh dari tempat pelaksanaan konstruksi dan material tersebut tidak membutuhkan banyak biaya selain biaya mobilisasi dari lokasi material tersebut sampai ke lokasi pekerjaan konstruksi. 2.2 Perencanaan Causeway Beberapa teori yang digunakan sebagai acuan dalam perhitungan perencanaan causeway pada lapangan adalah sebagai berikut : Parameter Tanah Kekuatan geser tanah Teori stabilitas lereng Kriteria pembebanan dermaga Parameter Tanah Dari sudut pandang teknis, tanah dapat digolongkan kedalam beberapa macam jenis berikut ini : Batu Kerikil (Gravel) Pasir (Sand) Lanau (Silt) Lempung (Clay) : - anorganik - organik Komposisi batu kerikil dan pasir sering kali dikenal sebagai kelas bahanbahan yang berbutir kasar atau bahan-bahan tidak kohesif, sedang golongan lanau dan lempung dikenal sebagai kelas bahan-bahan yang berbutir halus atau bahanbahan kohesif. Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-6

7 a. Batu Kerikil dan Pasir Golongan batu ini terdiri dari pecahan-pecahan batu dengan berbagai ukuran dan bentuk. Butir-butir kerikil biasanya terdiri dari pecahan-pecahan batu, namun ada pula yang terdiri dari satu macam zat mineral, terutama kwarsa. Dalam beberapa kasus, hanya terdapat satu ukuran atau seragam. Pada kasus lainnya, terdapat susunan yang mencakup dari butir terkecil hingga yang paling besar, butiran ini disebut komposisi bergradasi baik. b. Lanau Lanau adalah bahan peralihan antara lempung dan pasir halus, kurang plastis dan lebih mudah untuk teraliri air. c. Lempung Lempung terdiri dari butir-butir kasar yang sangat kecil dan menunjukkan sifat plastisitas dan kohesi. Adanya kohesi menunjukkan komposisi lempung melekat satu sama lainnya, sedangkan plastisitas adalah sifat yang memungkinkan bentuk komposisi tersebut tidak akan kembali kebentuk aslinya apabila telah dirubah namun tidak terjadi retak pada komposisi tanah tersebut Klasifikasi tanah berdasarkan data sondir Data tekanan conus (q c ) dan hambatan pelekat (f s ) yang didapatkan dari hasil pengujian sondir dapat digunakan untuk menentukan jenis tanah seperti yang ditunjukkan dalam tabel 2.1 : Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-7

8 Tabel 2.1 Klasifikasi tanah dari data sondir Hasil Sondir Klasifikasi q c f s Humus, lempung sangat lunak Pasir kelanauan lepas, sangat lepas Lempung lembek, lempung kelanauan Kerikil lepas Pasir lepas Lempung atau lempung kelanauan Lempung Pasir kelanauan, pasir agak padat Lempung atau lempung kelanauan Kerikil berpasir lepas Pasir padat, pasir kelanauan atau lempung padat dan lempung kelanauan 3.0 Lempung kekerikilan Pasir padat, pasir kekerikilan, pasir kasar, pasir kelanauan, padat Sumber : Buku Mekanika Tanah, Braja M.das Jilid 1 Hubungan antara konsistensi terhadap tekanan conus dan undrained cohesion adalah sebanding dimana semakin tinggi nilai c dan q c maka semakin keras tanah tersebut. Seperti yang terlihat dalam tabel 2.2 : Tabel 2.2 Hubungan antara konsistensi dengan tekanan conus Konsistensi Tanah Tekanan Konus qc (kg/cm²) Undrained Cohesion c (T/m²) Very Soft <2.50 <1.25 Soft Medium Stiff Stiff Very Stiff Hard >40 >20.0 Sumber : Begeman 1965 Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-8

9 Begitu pula hubungan antara kepadatan dengan relative density, nilai N- SPT,q c dan adalah seimbang. Hal ini dapat dilihat pada tabel 2.3 Tabel 2.3 Hubungan antara kepadatan,, nilai N-SPT, qc, dan sudut geser tanah Kepadatan Relatif Tekanan Sudut Nilai N- Density Konus qc Geser SPT ( (kg/cm²) ( ) Very Loose (sangat lepas) <0.2 <4 <20 <30 Loose (lepas) Medium Dense (sedang) Dense (padat) Very Dense (sangat padat) >50 >200 >45 Hard >40 >20.0 Sumber : Mayerhof Sudut Geser Dalam Kekuatan geser dalam mempunyai variabel kohesi dan sudut geser dalam. Sudut geser dalam bersamaan dengan kohesi menentukan ketahanan tanah akibat tegangan yang bekerja berupa tekanan lateral tanah. Nilai ini juga didapatkan dari pengukuran engineering properties tanah dengan direct shear test. Hubungan anatara sudut geser dalam dan jenis tanah ditunjukkan pada tabel 2.4 : Tabel 2.4 Hubungan antara konsistensi dengan tekanan conus Kepadatan Sudut Geser Dalam( ) Kerikil Kepasiran Kerikil Kerakal Pasir Padat Pasir Lepas 30 Lempung Kelanauan Lempung Sumber : Buku Mekanika Tanah, Braja M.das Jilid 1 Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-9

10 Kohesi Kohesi merupakan gaya tarik menarik antar partikel tanah. Bersama dengan sudut geser dalam, kohesi merupakan parameter kuat geser tanah yang menentukan ketahanan tanah terhadap deformasi akibat tegangan yang bekerja pada tanah dalam hal ini berupa gerakan lateral tanah. Deformasi ini terjadi akibat kombinasi keadaan kritis pada tegangan normal dan tegangan geser yang tidak sesuai dengan faktor keaman dari yang direncanakan. Nilai ini didapat dari pengujian direct shear test Kekuatan Geser Tanah Kekuatan geser suatu massa tanah merupakan perlawanan internal tanah tersebut persatuan luas terhadap keruntuhan atau pergeseran sepanjang bidang geser dalam tanah yang dimaksud. Untuk menganalisis masalah stabilitas tanah seperti daya dukung, stabilitas lereng, harus diketahui terlebih dahulu sifat-sifat ketahanan geser tanah tersebut. Kekuatan geser tanah diperlukan untuk menghitung daya dukung tanah (bearing capacity), tegangan tanah terhadap dinding penahan (earth pressure) dan kestabilan lereng Kriteria Keruntuhan Menurut Mohr-Coulomb Menurut Mohr (1980) keruntuhan terjadi pada suatu material akibat kombinasi kritis antara tegangan normal dan geser, bukan hanya karena salah satu tegangan normal maksimum atau tegangan geser maksimum saja. Hubungan antara tegangan normal dan geser pada sebuah bidang keruntuhan dapat dinyatakan dengan persamaan (2-1) seperti yang terlihat pada Gambar 2.6. = f (2-1) dimana : = kekuatan geser = tegangan Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-10

11 Namun garis keruntuhan yang dinyatakan oleh persamaan (2.1) di atas sebenarnya berbentuk garis lengkung seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.7. Garis lengkung tersebut cukup didekati dengan sebuah garis lurus yang akan menunjukkan hubungan linear antara tegangan normal dan geser, dan hubungan ini disebut sebagai kriteria keruntuhan Mohr-Coulomb. Menurut Coulomb (1776) persamaannya adalah : = c + σ tan (2-2) dimana : c = kohesi = sudut geser internal = tegangan Sumber : Braja M.Das 1985 Gambar 2.6 Bidang keruntuhan menurut Mohr Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-11

12 Sumber : Braja M.Das 1985 Gambar 2.7 Garis Keruntuhan Mohr dan hokum keruntuhan dari Mohr-Coulumb Seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.7 apabila garis keruntuhan berada dititik A, maka keruntuhan geser tidak akan terjadi pada bidang tersebut. Tetapi apabila tegangan normal dan geser yang bekerja pada suatu bidang yang lain berada di titik B yang tepat berada di garis keruntuhan, maka keruntuhan geser akan terjadi. Namun apabila garis keruntuhan berada di titik C, sudah pasti keruntuhan geser sudah terjadi sebelumnya Kemiringan Bidang Keruntuhan Akibat Geser Untuk menentukan kemiringan bidang keruntuhan dengan bidang utama besar (major principal plane), dengan bidang keruntuhan membentuk sudut, maka harga tegangan normal dan geser pada bidang tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan (2-3) dan (2-4). (2-3) dan (2-4) Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-12

13 Dengan mensubstitusikan persamaan tersebut maka akan menghasilkan persamaan : (2-5) dimana : = tegangan utama besar = tegangan utama kecil Sumber : Braja M.Das 1985 Gambar 2.8 Kemiringan bidang keruntuhan dengan bidang utama besar didalam tanah Garis keruntuhan yang dinyatakan oleh persamaan = c + σ tan menyinggung lingkaran Mohr pada titik X yang bisa dilihat pada gambar 2.5. Jadi keruntuhan geser pada bidang tersebut dapat dinyatakan dengan jari-jari OX, dan bidang tersebut akan membentuk kemiringan sudut dengan harga : (2-6) Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-13

14 Sumber : Braja M.Das 1985 Gambar 2.9 Lingkaran Mohr dan garis keruntuhan Apabila harga dimasukkan kedalam persamaan (2-5) dan kemudian disederhanakan maka akan menghasilkan : ( ) ( ) (2-7) dimana : = tegangan utama besar = tegangan utama kecil = sudut geser internal (kondisi drained) Hukum Keruntuhan Geser Pada Tanah Jenuh Air Pada tanah jenuh air, tegangan normal total adalah : σ = + u (2-8) jadi : = c + tan (2-9) Tanah yang memiliki nilai c nol hanya pasir dan lanau anorganik, Untuk tanah lempung yang terkonsolidasi-normal, harga c juga dapat dianggap nol. Namun untuk tanah lempung terkonsolidasi lebih, harga c yang dimiliki pasti > 0. Lalu harga yang umum dijumpai pada tanah dapat dilihat pada Tabel 2.5. Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-14

15 Tabel 2.5 Harga-harga yang umum dari sudut geser internal dengan kondisi drained untuk pasir dan lanau. Tipe Tanah (deg) Pasir : butiran bulat Renggang / Lepas Menengah Padat Pasir : butiran bersudut Renggang / Lepas Menengah Padat Kerikil Bercampur Pasir Lanau Sumber : Braja M.Das Stabilitas Lereng Suatu permukaan tanah yang miring dengan sudut tertentu terhadap bidang horizontal dan tidak dilindungi disebut sebagai lereng tak tertahan. Lereng ini bisa terbentuk alamiah atau dibuat untuk tujuan pembangunan tertentu. Bila permukaan tanah tidak datar, maka komponen berat tanah yang sejajar dengan kemiringan lereng akan menyebabkan tanah bergerak ke arah bawah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.10 dan Gambar Zona Kelongsoran Sumber : Braja M.Das 1985 Gambar 2.10 Kelongsoran pada lereng bertanah kohesif Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-15

16 Zona Kelongsoran Sumber : Braja M.Das 1985 Gambar 2.11 Kelongsoran pada lereng bertanah non-kohesif Dalam menghitung stabilitas lereng khususnya yang dibahas disini adalah stabilitas dari lereng timbunan, perlu memperhatikan faktor-faktor yang menyebabkan kelongsoran lereng tersebut. Faktor yang perlu dilakukan tersebut adalah menghitung dan membandingkan tegangan geser yang terbentuk sepanjang permukaan retak yang paling mungkin dengan kekuatan geser dari tanah yang bersangkutan, dan proses ini dinamakan analisis stabilitas lereng Jenis-jenis Kelongsoran Akibat ketidakstabilan lereng menurut Giani (1992) dapat berupa longsoran, runtuhan, guguran, aliran dan kombinasi dari berbagai gerak tersebut. Jenis-jenis gerakan kelongsoran tanah yang biasanya terjadi selama ini adalah : Kelongsoran translasi Kelongsoran translasi merupakan peristiwa yang terjadi pada bidang lemah. Umumnya terjadi pada tanah berbutir kasar. Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-16

17 Sumber : Broms 1975 Gambar 2.12 Kelongsoran translasi Kelongsoran rotasi Kelongsoran rotasi merupakan peristiwa kelongsoran yang terjadi pada tanah berbutir halus dan mempunyai titik putaran pada sumbu bidang yang paralel dengan lereng. Potongannya dapat berupa busur lingkaran dan kurva bukan lingkaran. Pada umumnya, kelongsoran berupa busur lingkaran berhubungan dengan kondisi tanah yang homogen, dan kelongsoran bukan lingkaran berhubungan dengan kondisi tanah yang tidak homogen. Sumber : Broms 1975 Gambar 2.13 Kelongsoran rotasi Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-17

18 Jenis-jenis kelongsoran rotasi yang sering terjadi : Kelongsoran dasar (base slide), kelongsoran yang bidang kelongsorannya membentuk bidang busur lingkaran pada seluruh bidang lereng. Pada umumnya disebabkan karena terdapatnya suatu lapisan lunak pada lapisan atas tanah yang keras. Kelongsoran lereng (slope slide), kelongsoran yang permukaan kelongsorannya sampai bidang lereng dan belum melewati ujung kaki lereng. Kelongsoran ujung kaki lereng (toe slide), kelongsoran yang permukaan bidang kelongsorannya melalui ujung kaki lereng. Sumber : Broms 1975 Gambar 2.14 Jenis-jenis kelongsoran rotasi Kelongsoran kombinasi Kelongsoran kombinasi merupakan kelongsoran yang terjadi akibat kombinasi kelongsoran translasi dan kelongsoran rotasi, biasa terjadi pada batuan yang sudah lapuk. Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-18

19 Sumber : Broms 1975 Gambar 2.15 Kelongsoran kombinasi Jatuhan bebas Jatuhan bebas atau rolling merupakan peristiwa jatuhnya massa tanah atau batu yang disebabkan oleh hilangnya kontak dengan permukaan tanah. Sumber : Broms 1975 Gambar 2.16 Kelongsoran jatuhan bebas Jungkiran Jungkiran atau topless merupakan peristiwa yang terjadi akibat adanya momen guling yang bekerja pada suatu titik putar di bawah suatu titik massa. Peristiwa jungkiran ini biasa terjadi pada batuan yang mempunyai banyak kekar atau garis putus-putus. Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-19

20 Sumber : Broms 1975 Gambar 2.17 Kelongsoran jungkiran Aliran Aliran merupakan peristiwa dimana pola kelongsorannya terjadi seperti perilaku air mengalir, dimana tanah yang jenuh air mengalir ketempat yang lebih rendah bersama air. Sumber : Broms 1975 Gambar 2.18 Kelongsoran aliran Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-20

21 Definisi Faktor Keamanan Terhadap Longsor Faktor keamanan didefinisikan sebagai perbandingan antara kekuatan geser tanah terhadap kekuatan geser yang diterima sepanjang bidang tanah. Hal ini bisa dituliskan : (2-10) Dimana Fs = angka keamanan τ f = kekuatan geser tanah τ d = kekuatan geser yang diterima sepanjang bidang Sedangkan untuk kekuatan geser tanah sendiri terdiri dari kohesi dan geseran, hal ini bisa dituliskan seperti pada persamaan (2-2) : τ f = c + σ tan ϕ dimana : c = kohesi σ = tegangan normal ϕ =sudut geser tanah Persamaan diatas juga berlaku untuk kekuatan geser yang diterima sepanjang bidang, τ d = c d + σ tan ϕ d (2-11) c d = kohesi ϕ d =sudut geser tanah yang bekerja sepanjang bidang Dari perbandingan kedua persamaan diatas, bila ϕ d bervariasi dan ϕ konstan. Bisa diamati : Sudut Geser Faktor Keamanan Kondisi Lereng ϕ d < ϕ FS > 1 Stabil ϕ d = ϕ FS = 1 Labil / kritis ϕ d > ϕ FS < 1 Runtuh Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-21

22 Analisis Stabilitas Lereng Dengan Tinggi Terbatas dengan (Metode Culman) Analisis ini didasarkan pada anggapan bahwa kelongsoran suatu lereng terjadi sepanjang bidang, bila tegangan geser rata-rata yang dapat menyebabkan kelongsoran lebih besar dari kekutan geser tanah. Bidang yang paling kritis adalah bidang yang dimana rasio antara tegangan geser rata-rata dengan kekuatan geser rata-rata yang menyebabkan kelongsoran adalah minimum. Gambar 2.19 menunjukan suatu lereng dengan tinggi H. Kemiringan lereng terhadap bidang horisontal adalah. Bidang longsor yang ditinjau adalah bidang AC. Lalu berat bagian longsoran adalah ABC = W. * + (2-12) Komponen-komponen W yang tegak lurus dan sejajar terhadap bidang AC adalah sebagai berikut : = komponen yang tegak lurus bidang = W cos * + (2-13) Sumber : Braja M.das1985 Gambar 2.19 Analisis lereng dengan tinggi terbatas metoda Culman = komponen yang sejajar bidang = W cos Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-22

23 * + (2-14) Tegangan normal (tegangan yang tegak lurus bidang) rata-rata dan tegangan geser pada bidang AC diberikan sebagai berikut : = tegangan normal rata-rata = = ( ) dan * + (2-15) = tegangan normal rata-rata = = ( ) * + (2-16) Tegangan geser perlawanan rata-rata yang terbentuk sepanjang bidang AC dapat dinyatakan dengan persamaan (2-11). τ d = c d + σ tan ϕ d Namun harga σ memakai persamaan (2-15) sehingga : τ d = c d + * +. tan ϕ d (2-17) Dari persamaan (2-16) dan persamaan (2-17) didapatkan : c d = * + (2-18) Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-23

24 dimana : = Berat bagian ABC = Tinggi = Komponen yang tegak lurus bidang = Komponen yang sejajar bidang = Kemiringan lereng terhadap bidang horisontal = Sudut Persamaan (2-18) ini diturunkan dari bidang longsor percobaan AC. Selanjutnya dalam menentukan bidang longsor yang kritis bisa diterapkan prinsip maksimal dan minimal (untuk harga Ø d tertentu) untuk mendapatkan sudut di mana kohesi yang bekerja (c d ) akan maksimum. Jadi, penurunan pertama dari c d terhadap dibuat sama dengan nol atau : = 0 (2-19) Mengingat dalam persamaan (2-18) adalah tetap, maka : =[ ] (2-20) Penyelesaian persamaan (2-20) memberikan harga kritis dari atau (2-21) Dengan memasukkan harga didapatkan : ke dalam persamaan (2-18) maka c d = * + (2-22) Tinggi maksimum dari lereng di mana keseimbangan kritis terjadi dapat ditentukan dengan memasukkan c d = c, dan = ke dalam persamaan (2-22). Sehingga : cr = * + (2-23) dimana : cr = Tinggi kritis lereng Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-24

25 Analisis Stabilitas Lereng Dengan Cara Prosedur Massa Dengan tanah dianggap homogen pada Gambar Kekuatan geser tanah dianggap dalam keadaan undrained (air pori dijaga agar tidak keluar) dari tanah dianggap tetap dengan kedalaman dan diberikan sebagai τ f = C u. Analisis stabilitas lereng dapat dilakukan dengan memilih suatu potensi bidang longsor yaitu AED yang merupakan busur lingkaran berjari-jari = r, dan pusat lingkaran terletak pada O. Dengan memperhatikan satuan tebal yang tegak lurus pada bagian yang akan ditinjau, maka berat tanah yang berada diatas lengkung (kurva) AED dapat diketahui melalui W = W 1 + W 2, dengan : W 1 = (luasan FCDEF) x ( W 2 = (luasan ABFEA) x ( Keruntuhan lereng mungkin terjadi karena massa tanah yang menggelincir. Momen gaya yang mendatang terhadap titik O yang menyebabkan ketidak setabilan lereng adalah : M 1 = W 1 l 1 + W 2 l 2 (2-24) Dimana : l 1 dan l 2 adalah lengan momen Sumber : Braja M.das1985 Gambar 2.20 Analisis stabilitas lereng denga cara prosedur massa dalam tanah lempung yang homogen ( ) Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-25

26 Perlawanan terhadap kelongsoran berasal dari kohesi yang bekerja sepanjang bidang gelincir. Bila C d adalah kohesi yang dibutuhkan untuk terbentuk, maka momen gaya perlawanan terhadap titik O adalah : (2-25) dimana : = Momen perlawanan = Momen dorong = Jari-jari lingkaran kelongsoran Untuk keseimbangan, ; jadi, atau = W 1 l 1 + W 2 l 2 (2-26) Angka keamanan terhadap kelongsoran didapatkan sebagai : (2-27) dimana : = Angka keamanan terhadap kekuatan = Tegangan geser = Kohesi untuk kondisi undrained = Kohesi yang dibutuhkan Untuk kasus lingkaran kritis, besar kohesi yang dibutuhkan dapat dinyatakan dengan hubungan menurut Fellenius (1927) dan Taylor (1937) berikut. atau dimana : (2-28) m = Angka stabilitas Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-26

27 Besaran m di sebelah kanan persamaan (2-28) adalah bilangan tak berdimensi, dan mengacu sebagai angka stabilitas (stability number). Selanjutnya tinggi kritis (yaitu, =1) lereng ini dapat dievaluasi dengan menggantikan H= cr dan pada persamaan (2-28) maka harga angka stabilitas m, untuk lereng dengan bermacam-macam sudut kemiringan diberikan dalam Gambar Terzaghi merupakan istilah, kebalikan dari m, dan disebut juga sebgai faktor stabilitas (stability factor). Tetapi Gambar 2.21 hanya berlaku untuk lereng dari tanah lempung yang jenuh dan hanya berlaku untuk keadaan undrained (air pori dijaga agar tidak keluar), pada saat Lingkaran ujung dasar lereng Lingkaran titik tengah Lingkaran lereng (a) Sumber : Braja M.das1985 Gambar 2.21 Definisi dari parameter-parameter untuk tipe keruntuhan lereng lingkaran titik (b) tengah (midpoint circle)(a), dan grafik hubungan antara angka stabilitas dengan sudut kemiringan lereng (digambar lagi setelah terzaghi dan peck, 1976) (b). Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-27

28 Fellenius (1927) menyelidiki juga masalah lingkaran ujung dasar lereng yang kritis dari lereng dengan. Letak titik pusat lingkaran dengan ujung dasar talud dapat ditentukan dengan menggunakan Gambar 2.22 dan tabel 2.6. Tabel 2.6 Kohesi dari pusat lingkaran unjung dasar lereng ( (derajat) (derajat) (derajat) 1, ,5 33, ,0 26, ,0 18, ,0 11, Sumber : Braja M.das1985 Untuk notasi,, bisa didapatkan dari Gambar Sumber : Braja M.das1985 Gambar 2.22 Kohesi dari pusat lingkaran kritis untuk Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-28

29 Analisis Stabilitas Lereng Dengan Cara Metoda Irisan Bishop yang Disederhanakan Dalam metode ini, pengaruh gaya-gaya pada sisi tepi tiap irisan diperhitungkan. Cara ini dapat dikerjakan dengan memperhatikan analisis lereng yang diberikan dalam Gambar Gaya-gaya yang bekerja pada irisan nomor n, yang ditunjukkan dalam Gambar 2.23 b, digambarkan dalam Gambar 2.25 a. Apabila : ( ) (2-29) Didalam Gambar 2.25 b menunjukkan polygon gaya untuk keseimbangan dari irisan nomor n, Jumlahkan gaya dalam arah vertikal. atau : * + sin (2-30) (2-31) Untuk kesetimbangan blok ABC Gambar 2.23 a, ambil momen terhadap O dengan : (2-32) (2-33) Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-29

30 Dengan memasukkan persamaan (2-31) dan (2-33) ke dalam persamaan (2-32), didapatkan : F s (2-34) dengan : (2-35) menjadi : Untuk penyederhanaan, maka maka persamaan (2-34) berubah F s (2-36) dimana : b n = Angka keamanan terhadap kekuatan = Berat = Kohesi = lebar potongan = Perbandingan antara jarak perpotongan lingkaran titik tengah kritis terhadap ujung dasar lereng dan tinggi lereng = Sudut = Gaya horisontal pada sisi irisan Dikarenakan nilai berada di kedua sisi persamaan (2-36), maka perlu dilakukannya trial and error untuk mendapatkan nilai tersebut. Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-30

31 (a) (b) Sumber : Braja M.das 1985 Gambar 2.23 Analisa stabilitas dengan metoda irisan yang biasa : Permukaan bidang yang dicoba (a) ; gaya yang bekerja pada irisan nomor n (b). Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-31

32 Sumber : Braja M.das 1985 Gambar 2.24 Analisa stabilitas dengan metoda irisan yang biasa untuk lereng pada tanah berlapis (a) (b) Sumber : Braja M.das 1985 Gambar 2.25 Metoda irisan menurut Bishop yang sudah disederhanakan: Gaya-gaya yang bekerja pada irisan nomor n (a), polygon gaya untuk keseimbangan (b). Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-32

33 Sumber : Braja M.das 1985 Gambar 2.26 Variasi dengan (tan )/ dan Kriteria Pembebanan Dermaga Dalam mendesain suatu dermaga atau pelabuhan, diperlukannya desain konstruksi causeway yang baik. Dalam proses mendesain konstruksi penghubung dermaga tersebtu, diperlukannya menentukan beban yang terjadi pada konstruksi tersebut. Pembebanan konstruksi causeway ini terbagi atas beban vertikal, beban horizontal, dan beban gempa. Berikut ini penjelasan pembebanan tersebut. Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-33

34 Beban Vertikal Beban vertikal pada konstruksi causeway terdiri dari : Beban mati (berat sendiri) (DL) Beban mati merupakan beban-beban mati yang secara permanen membebani konstruksi yaitu beban timbunan causeway itu sendiri dan termasuk segala unsur tambahan yang merupakan satu kesatuan dengannya. Beban hidup merata akibat muatan (LL) Adalah beban merata yang diakibatkan oleh beban semua muatan tidak tetap yang berada di atas konstruksi causeway kecuali beban gempa, beban angin dan pengaruh-pengaruh khusus seperti selisih suhu, susut, dan lain-lain. Beban hidup ini merupakan beban pejalan kaki serta beban kendaraan bermuatan barang yaitu truk. Truk yang melewati konstruksi ini adalah truk pengangkut barang tambang yang akan keluar atau masuk ke area causeway. Untuk beban pejalan kaki bisa diabaikan karena beban terlalu kecil. Beban yang perlu diperhatikan adalah beban truk. Besar dan letak konfigurasi roda truk tersebut dapat dilihat pada gambar 2.27 Sumber : RSNI T Gambar 2.27 Posisi beban pada roda truk Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-34

35 Beban khusus ( & ) Beban khusus ini adalah beban tambahan yang diperlukan dalam kombinasi pembeban pada konstruksi causeway. Beban ini adalah beban perawatan lereng timbunan causeway yang dikerjakan oleh hydraulic excavator seperti yang dapat dilihat pada gambar Gambar 2.28 Lereng yang perlu dilakukan perawatan pada potongan melintang D timbunan causeway Timbunan konstruksi causeway telah direncakan untuk memiliki dua trap pada keseleruhan lerengnya yang bertujuan untuk stabilisasi lereng dikarenakan lereng yang tinggi maksimumnya mencapai 16.5 m sehingga perawatan jangka panjang akan diperlukan. Dikarenakan lereng memiliki dua trap, maka beban khusus ini terbagi dua yaitu beban hydraulic excavator pada trap 1 atau trap atas seperti yang dapat dilihat pada gambar 2.29, dan beban hydraulic excavator pada trap 2 atau trap bawah seperti yang dapat dilihat pada gambar karena tidak mungkin perawatan trap atas dan bawah dilakukan bersaman pada garis lokasi yang sama. Beban perawatan lereng ini diambil berdasarkan beban dari hydraulic excavator yang memiliki dimensi serta beban terberat dikelasnya namun tetap tidak melebihi lebar trap yang telah direncanankan, yaitu large hydraulic excavator 345 C L. Beban kerja dari alat berat ini adalah kg. Namun kami membulatkannya menjadi kg dalam proses perhitungan lereng timbunan konstruksi causeway ini. Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-35

36 Gambar 2.29 Beban hydraulic excavator pada trap 1 atau atas Gambar 2.30 Beban hydraulic excavator pada trap 2 atau bawah Beban Horizontal Beban horizontal dermaga terdiri dari : Tekanan Arus Beban gelombang ombak atau tekanan arus merupakan beban horizontal/lateral yang terjadi pada timbunan konstruksi causeway tersebut. Besarnya tekanan ini tergantung dari kecepatan arus pada saat mengenai timbunan konstruksi causeway dan luasan timbunan yang terkena ombak. Namun tekanan arus ini diabaikan dalam perhitungan ditugas akhir ini, dikarenakan tekanan arus berada diluar batasan masalah. Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-36

37 Tekanan angin Pada umumnya tekanan tiup angin diambil minimum 25 kg/m², dan tekanan tiup yang berada di laut dan tepi laut sampai sejauh 5 km dari pantai harus diambil minimum 40 kg/m². Namun untuk daerah-daerah lain tertentu, dimana terdapat kecepatan-kecepatan angin yang memungkinkan hasil tekanan tiup yang lebih besar daripada ketentuan yang ada, maka tekanan tiup angin (p) harus dihitung dengan rumus sebagai berikut : dimana : V = kecepatan angin, (m/detik) (2-37) Namun tekanan angin ini diabaikan dalam perhitungan ditugas akhir ini, dikarenakan tekanan angin yang kecil sehingga tidak mempengaruhi timbunan konstruksi causeway Beban Gempa Perhitungan beban gempa tidak dapat didasarkan pada SNI dan SNI dikarenakan standar tersebut hanya untuk perhitungan beban gempa gedung dan jembatan. untuk beban gempa, perhitungan akan ditambahkan pada program bantu analisa stabilitas lereng geo-slope dengan koefisian gempa yang telah ditentukan. Koefisien gempa bisa didapatkan dari peta gempa. Peta gempa adalah hasil analisis pengamatan terakhir yang telah disusun peta zonasi gempa yang didalamnya tercakup frekuensi kejadian dan skala besaran gempa. Koefisien gempa didasarkan pada perhitungan seismic hazard analysis, yaitu perhitungan intensitas gempa yang mengacu pada perhitungan teori probabilitas. Indonesia dibagi menjadi 6 wilayah gempa, seperti yang terlihat pada gambar 3.31 Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-37

38 Sumber : SNI Gambar 2.31 Wilayah gempa dengan percepatan puncak batuan dasar perioda ulang 500 tahun Kombinasi beban Standar design criteria for port in Indonesia 1994 mengatur tentang besarnya beban-beban yang bekerja, tetapi tidak mencantumkan adanya kombinasi pembebanan. Serta dalam standar teknis untuk sarana-sarana pelabuhan di Jepang 1995, disebutkan bahwa beban gempa, angin dan gaya tarik boulder dianggap sebagai beban pada kondisi khusus, yaitu beban sementara. Pada dasarnya pembebanan konstruksi causeway tidak ada di pedoman manapun, namun pembebanan perlu dikombinasikan untuk memperkirakan kemungkinan terjadinya beberapa beban. Kombinasi beban ini dilakukan untuk memperoleh kondisi pembebanan maksimun pada konstruksi causeway. Dalam perencanaan ini, dipergunakan kombinasi beban sebagai berikut : DL+LL DL+LL+ DL+LL+ DL+50%LL+SL DL+50%LL+ DL+50%LL+ +SL +SL Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-38

39 Dimana : DL = Beban mati LL = Beban hidup = Beban khusus pada trap 1 = Beban khusus pada trap 2 SL = Beban gempa Unsur Pelengkap Timbunan Causeway Bagian pada konstruksi causeway ini tidak hanya timbunan tanah granular non-kohesif. Konstruksi ini memerlukan unsur pelengkap lainnya sehingga dapat menopang kebutuhan serta dapat bertahan sesuai dengan tujuan dibangunnya konstruksi ini. Unsur pelengkap konstruksi causeway ini mencangkup perkerasan, geotextile, armour layer, dan plat injak Lapisan Tanah Laterit Konstruksi causeway ini adalah akses penghubung antara dermaga jetty dan tepi pantai sehingga timbunan ini akan dilewati oleh truk pengangkut barang dan hasil tambang keluar masuk dermaga. Oleh karena itu diperlukannya perkerasan di atas timbunan ini sehingga mobilisasi di dermaga tersebut bisa dilakukan. Sumber : Gambar 2.32 Contoh tanah laterit yang berada dilapangan Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-39

40 Perkerasan di atas timbunan ini digantikan oleh tanah laterit. Tanah laterit adalah sejenis lempung yang mengandung sejumlah kwarsa, kaya akan besi dan alumunium. Dikarenakan kandungannya, tanah laterit ini mudah mengeras karena kelembaban diantara partikel-partikel lempungnya menguap dan membentuk struktur yang kaku. Lokasi pelaksanaan konstruksi berada dipulau terpencil dan bagian dari wilayah Indonesia Timur yang tertinggal, sehingga tidak mungkin timbunan tersebut memakai perkerasan lentur ataupun perkerasan kaku. Hal inilah yang menyebabkan pemakaian tanah laterit sebagai perkerasan untuk kendaraan yang berkebutuhan memobilisasi barang tambang yang ada dipulau obi tersebut, ditambah lagi dengan karakteristik tanah laterit yang mendukung untuk menggantikan fungsi perkerasan. Tanah laterit ini memiliki tebal rencana 1.5 m seperti yang terlihat pada gambar 3.33, dan seluruh permukaan teratas dari konstruksi causeway akan ditutupi oleh lapisan tanah laterit ini. Gambar 2.33 Lapisan tanah laterit dengan tebal 1.5m Geotextile Non Woven Geotextile adalah sejenis geosintetik yang terbuat dari anyaman ataupun rajutan yang menyerupai bahan textile yang memiliki banyak fungsi dan salah satunya adalah sebagai separator. Geosintetik adalah bahan sintetis yang pada umumnya terbuat dari bahan plastic yang digunakan untuk aplikasi teknik sipil dalam lingkungan tanah. Bahan geosintetis mulai dikenal dan digunakan di dunia pada awal tahun 1970-an, lalu mulai dipergunakan di Indonesia tahun 1990-an. Bahan geosintetis sekarang ini telah banyak digunakan di Indonesia. Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-40

41 Tanah laterit yang digunakan untuk perkerasan berada langsung di atas tanah timbunan granular non-kohesif yang seluruh gradasinya memiliki ukuran butir > 2 mm, sedangkan tanah laterit sendiri adalah jenis tanah lempung yang memiliki ukuran butir < mm. Kondisi tersebut sudah dapat dipastikan akan menyebabkan tanah laterit akan terbawa aliran air ketika air ada di atasnya dan masuk kedalam pori-pori dari tanah timbunan yang ada di bawahnya. Ditambah lagi dengan kemungkinan terjadinya kerusakan oleh beban kendaraan di atas tanah laterit yang akan menyebabkan tanah laterit tertekan dan mengisi celah yang terdapat pada tanah timbunan yang berada di bawahnya. Oleh karena itu diperlukannya perlindungan atau pembatas tanah laterit tersebut, dan pembatas yang akan digunakan adalah geotextile non woven. Sumber : Gambar 2.34 Geotextile non woven Geotextile non woven adalah geotextile yang biasa dipergunakan untuk separator atau pembatas antara lapisan tanah. Geotextile non woven diletakkan diantara lapisan tanah laterit yang berada diatasnya dan lapisan tanah timbunan yang berada dibawahnya seperti yang terlihat pada gambar Peletakkan tersebut dilakukan untuk mencegah terjadinya pengikisan tanah laterit oleh air sehingga masuk ke dalam lapisan tanah timbunan, dan itu akan menyebabkan perkerasan tidak dapat digunakan. Geotextil non woven ini akan diletakkan diseluruh permukaan timbunan causeway sebagai pembatas tanah laterit. Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-41

42 Gambar 2.35 Penempatan geotextil non woven pada causeway Armour Layer (Rivertment) Armour layer adalah lapisan batuan yang berfungsi sebagai pelindung lereng timbunan yang bersentuhan langsung dengan tekanan dari gelombang air laut. Batuan ini digunakan untuk melindungi timbunan konstruksi causeway sehingga tidak lepas kelaut bebas akibat serangan gelombang dan arus. Lapisan ini adalah lapisan yang dibentuk oleh batu armor, maupun material lain yang dapat melindungi lereng seperti beton. Sumber : Gambar 2.36 Contoh lapisan pelindung yang dibuat dari beton precast Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-42

43 Lapisan pelindung lereng yang digunakan untuk timbunan konstruksi causeway dalam tugas akhir ini adalah lapisan dari batu armor. Lapisan ini di desain dengan tebal 50 cm serta tinggi +6 mlws yang didasarkan pada muka air pasang yang berada di elevasi +1.6 mlws sehingga permukaan lereng akan aman. Lapisan pelindung ini berada diseluruh keliling dari timbunan causeway seperti yang terlihat pada gambar 2.37 dan gambar Gambar 2.37 Batu armor melindungi keseluruhan lereng timbunan Gambar 2.38 Batu armor yang berada pada potongan melintang dari timbunan causeway Persamaan yang dapat digunakan untuk menghitung dari berat armour yang akan digunakan adalah persamaan Hudson Formula : W = (2-38) W = berat Armour (ton) r = berat jenis Armour (1,50 ton/m 3 ) Hs = tinggi gelombang significant (m) Kd = koefisien kerusakan, kerusakan yang dapat diterima berkisar 0-5 %. D = berat jenis relatif batu = (r-w)/w w = berat jenis air laut (1.025 ton/ m 3 ) = sudut kemiringan tanggul Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-43

44 Plat Injak Plat injak adalah plat yang digunakan sebagai penghubung anatara dermaga apung dan timbunan konstruksi causeway. Plat injak ini diaplikasikan dengan maksud untuk mengantisipasi apabila terjadi penurunan konstruksi yaitu konstruksi timbunan causeway ataupun konstruksi jetty. Sehingga ketika terjadinya penurunan pada salah satu elemen dermaga tersebut dan menyebabkan terjadinya beda elevasi antara timbunan dan jetty, plat injak tetap dapat menghubungkan konstruksi keduanya. Desain plat injak dalam tugas akhir ini adalah memiliki lebar B= 6 m dan panjang 12.4 m seperti dapat dilihat pada gambar 2.39 dan desain ini didasarkan dari dimensi kendaraan yang akan melewati plat injak tersebut. Gambar 2.39 Tampak samping plat injak Gambar 2.40 Tampak atas plat injak Dwi Arie A.P dan Mufti Z.R, Analisis Stabilitas Timbunan.. II-44