BAB IV ANALISIS DATA

BAB IV ANALISIS DATA 4. 1 TINJAUAN UMUM Analisis data akan membahas mengenai data-data yang ada, meliputi pengklasifikasian tiap lapisan tanah berdasar pada sifat-sifat fisik tanah (γ, w, Gs, e, n, Sr), sifat plastisitas (LL, PL, LI, SL, Ac), sifat butiran tanah (Clay, Lime, Sand), sifat mekanik (c, Ø, q u, CBR),sifat konsolidasi dan permeabilitas (Cc, Cv, k, Ch, n v ) serta penyebaran tiap lapisan tanah berdasar hasil pemboran. Stratifikasi tanah akan memberikan penjelasan gambaran mengenai penyebaran tanah berdasar pada analisa terhadap data-data yang ada. Selain data tanah diperlukan juga data yang akan digunakan untuk memodelkan pembebanan pada struktur perkerasan jalan dan struktur dinding penahan tanahnya. Data ini akan menghasilkan estimasi berat struktur secara keseluruhan yang membebani lereng dan menghasilkan model struktur yang akan dikaji dalam analisa pada kondisi awal dan kondisi setelah terjadi kelongsoran. 4. 2 ANALISA DATA TANAH Analisis data tanah memberikan penjelasan hasil penyelidikan tanah di sekitar bukit Gombel yaitu di Lapangan golf gombel Semarang yang meliputi data boring log yang dilakukan di lokasi tersebut dan pengolahannya dilakukan oleh pihak laboratorium PT. Selimut Bumi Adhi Cipta. Penyelidikan tanah yang dilakukan berada kurang lebih 200 meter dari lokasi studi dengan asumsi karakteristik tanahnya menyerupai karakteristik tanah pada lokasi studi. Analisis data tanah diperlukan untuk evaluasi dan penentuan alternatif penanganan pada kasus ini. 4. 2. 1 ANALISA DATA SPT Pemboran untuk tanah asli dilakukan sebanyak 6 (enam) titik dengan kedalaman titik 10 meter sampai dengan 20 meter dengan menggunakan bor log. Hasil pemboran untuk tanah asli ditunjukkan pada berikut ini : Tabel 4.1 Hasil pemboran pada B-30 Kedalaman Tebal Material Deskripsi N-SPT Lempung Coklat kekuningan, 0,00 m 0,50 m 0,50 m 7 kepasiran lunak Lempung Coklat kekuningan, 0,50 m 3,00 m 2,50 m 7 kepasiran teguh

3,00 m 5,50 m 2,50 m Lempung 5,50 m 6,00 m 0,50 m Lempung 6,00 m 12,00 m 6,00 m Batu lempung 12,00 m 14,00 m 2,00 m Batu lempung 14,00 m 15,00 m 1,00 m Batu lempung 15,00 m 18,00 m 3,00 m Batu lempung 15,00 m 20,00 m 5,00 m Batu lempung Kuning kecoklatan, teguh sampai kaku Coklat kehitaman, teguh sampai kaku Abu-abu keputihan sangat lemah sampai lemah Abu-abu kehitaman, lemah Abu-abu keputihan, lemah Abu-abu kehitaman, lemah Abu-abu keputihan, lemah 6-10 10 10-56 50 56 56-60 > 60 54-58 Tabel 4.2 Hasil pemboran pada B-33 Kedalaman Tebal Material Deskripsi N-SPT 0,00 m 0,50 m 0,50 m Lempung kepasiran 0,50 m 6,00 m 5,50 m Lempung kepasiran 6,00 m 10,00 m 4,00 m Lempung 10,00 m 15,00 m 5,00 m Batu lempung 15,00 m 16,00 m 1,00 m Batu lempung 16,00 m 20,00 m 4,00 m Batu lempung Abu-abu kehitaman, lunak Abu-abu kehitaman, lunak sampai teguh, Abu-abu, teguh sampai kaku Abu-abu kehitaman, sangat lemah Abu-abu kecoklatan sangat lemah sampai lemah Abu-abu kehitaman, lemah 4 4-9 8-16 28-40 41 42-56 Tabel 4.3 Hasil pemboran pada B-40 Kedalaman Tebal Material Deskripsi N-SPT 0,00 m 2,60 m 2,60 m Lempung Coklat kekuningan, lunak sampai teguh 6 50

2,60 m 3,10 m 0,50 m Lempung 3,10 m 10,00 m 6,90 m Lempung Abu-abu kecoklatan, teguh Abu-abu, kaku sampai sangat kaku 10 16-35 Tabel 4.4 Hasil pemboran pada B-41 Kedalaman Tebal Material Deskripsi N-SPT 0,00 m 0,50 m 0,50 m Lempung 0,50 m 2,30 m 1,70 m Lempung 2,30 m 10,00 m 4,00 m Lempung Coklat kekuningan, lunak Coklat keabu-abuan, lunak sampai teguh, Abu-abu, kaku sampai sangat kaku - 4 8-24 Tabel 4.5 Hasil pemboran pada B-42 Kedalaman Tebal Material Deskripsi N-SPT 0,00 m 1,00 m 1,00 m Lempung kepasiran 1,00 m 3,10 m 2,10 m Lempung 3,10 m 15,00 m 4,00 m Breksi Merah kecoklatan, lunak sampai teguh Abu-abu kehijauan, teguh sampai kaku, Coklat kekuningan, setengah padat - 13-15 27-60 Tabel 4.6 Hasil pemboran pada B-43 Kedalaman Tebal Material Deskripsi N-SPT 0,00 m 1,00 m 1,00 m Lempung Merah kecoklatan, kepasiran lunak 1,00 m 8,60 m 7,60 m Lempung Coklat keabu-abuan, lunak sampai teguh, 8,60 m 11,50 m 3,40 m Lempung Abu-abu keclokatan, sangat kaku Abu-abu, sangat lemah 11,50 m 15,00 m 4,00 m Batu lempung mengandung cangkang kerang Sumber : Laporan Penyelidikan Tanah PT Selimut Bumi Adhi Cipta - 3-6 16-17 32-33 51

4. 2. 2 Analisa Data Geolistrik A. Dasar dan Metoda Pengukuran Pengukuran geolistrik yang dilaksanakan menggunakan metoda pengukuran Resistivitas Konfigurasi Schlumberger dengan resolusi Vertical Electric Sounding (VES) dengan panjang bentang pengukuran rata-rata sejauh 400 meter. Dalam pelaksanaan pengukuran geolistrik, tahanan jenis arus listrik bolak-balik berfrekuensi rendah dialirkan ke dalam bumi melalui elektrode arus dan distribusi potensial yang dihasilkan akan diukur melalui elektoda potensial. Konfigurasi Schlumberger seperti pada Gambar 4.1, jarak elektroda diatur sehingga r1= R2 = (a-1/2 b) dan r2 = R1 = (a + ½ b), dimana a adalah jarak titik pusat elektroda arus dan b adalah jarak antara kedua elektroda potensial. b C1 P1 P2 C2 a R1 a R2 Gambar 4. 1 Skema susunan elektroda konfigurasi Schlumberger Pelaksanaan di lapangan digunakan sistem Sounding untuk mendapatkan gambaran litologi secara vertikal di bawah titik pengukuran, sedangkan penyebaran secara lateral suatu satuan litologi dapat diperoleh dengan korelasi satu titik sounding terhadap titik sounding lainnya. Jarak elektroda potensial P1 P2 dimulai dari 1/3 jarak elektroda arus C1 C2. selanjutnya pengukuran dilakukan hanya dengan memindahkan elektroda arus sampai suatu jarak dimana hasil ukur beda potensial P1 P2 sudah kecil, P1 P2 dilebarkan secara bertahap sesuai dengan yang telah ditentukan sehingga kurva yang diperoleh memenuhi kurva standar yang ada. B. Interprestasi Data dalam Pendugaan Lapisan Prinsip utama pengukuran Geolistrik akan menghasilkan suatu tahanan jenis yang akan berubah nilainya sesuai lapisan tanah tersebut. Jadi pendugaan litologi suatu lapisan tanah dapat diperlihatkan melalui perubahan tahanan jenis yang merupakan nilai tahanan 52

terhadap aliran arus listrik ( Ω m). Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya harga tahanan jenis meliputi : Jenis material : semakin mudah menghantarkan arus listrik, semakin kecil tahanan jenisnya. Kandungan air dalam batuan : semakin banyak kandungan air dalam batuan, maka semakin kecil tahanan jenisnya. Porositas batuan : semakin besar porositas batuan semakin kecil tahanan jenisnya karena makin banyak air yang terkandung. Sifat kimiawi air : ion ion (Na + dan Cl - )akan mudah menghantarkan arus listrik, sehingga tahanan jenisnya semakin kecil. Dari data lapangan yang dihasilkan, diolah dan selanjutnya dilakukan interprestasi dengan cara menyamakan lengkung (Curve Matching) terhadap kurva baku yang telah dikeluarkan oleh Schlumberger. Penyamaan lengkung ini dilakukan untuk menentukan parameter tahanan jenis secara matematis pada suatu model perlapisan batuan. Berdasarkan nilai tahanan jenis untuk setiap lapisan, dilakukan interprestasi jenis litologi dan kemungkinan merupakan lapisan pembawa air dengan mempertimbangkan dari datadata geologi. Demikian pendugaan lapisan tanah atau jenis batuan dengan korelasi terhadap tahanan jenis (Todd,1980) yang diperlihatkan dalam Gambar 4.2. Clay Soft shale Hard shale Tilt Sand Sandstone Porous limestone Dense limestone 10-1 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 Resistivity, ohm meter ( Ω m) Gambar 4. 2 Pendugaan Jenis Batuan dengan Korelasi Tahanan Jenis ( Ω m) 53

Pembagian interval nilai tahanan jenis di Gombel Lama dapat dilihat tabel 4.7 : Tabel 4. 7 Tabel Prediksi Jenis Batuan Pengukuran Geolistrik di Lokasi Penelitian Titik GL - 3 Batas Pendugaan Tebal Lapisan (m) Nilai Tahanan Jenis ( Ω m) Prediksi Jenis Batuan 0.00 1.80 90.00 Breksi 1.80 4.50 9.00 Lempung kepasiran 4.50 11.80 2.25 Lempung 11.80 13.20 1.17 Lempung 13.20 27.50 2.24 Batu Lempung 0.00 1.45 105 Breksi 1.45 3.80 10.50 Lempung kepasiran GL 4 3.80 6.60 3.90 Lempung 6.60 9.50 1.40 Lempung 9.50 27.00 21.60 Batu lempung Sumber : Hasil Uji Lapangan PT. Selimut Bumi Adhi Cipta Dari analisa data hasil pengujian boring dan geolistrik, maka dapat diprediksi profil lapisan tanah di lokasi penelitian. 4. 2. 3 ANALISA DATA TANAH DI LABORATORIUM Nilai-nilai parameter tanah yang akan digunakan sebagai input pada program Plaxis V8 tercantum dalam berikut ini : Tabel 4.8 Nilai-nilai parameter tanah pada B-30 Titik Bor Jenis Pengujian Satuan B - 30 Parameter 0-2,0 m 2,0-4,0 m 4,0-6,0 m 6,0-7,5 m 7,5-20 m Indeks Properti - Kadar Air (w) % 46.08 36.16 37.32 38.42 33.44 - Gs 2.682 2.633 2.605 2.611 2.643 - Berat vol. basah (γ wet ) KN/m 3 16.410 16.860 17.830 17.370 16.450 - Berat vol. kering (γ d ) KN/m 3 11.240 12.719 13.467 12.119 12.330 Uji Geser Langsung (Direct Shear Test) - Kohesi (c) KN/m 2 21 26 20 19 18.3 - Sudut Geser Dalam (φ)...º 19 10 16 26 30 Grain Size - Lolos ayakan no. 200 % 90.35 89.56 100 100 - - Butiran < 0.002 mm % 30.44 31.25 31.25 30.27 - Atterberg Limit - Batas Cair (LL) % 59.80 59.10 60.10 60.20 - - Batas Plastis (PL) % 28.24 29.06 30.08 30.65 - - Indeks Plastisitas (PI) % 31.56 30.04 30.02 29.55 - - Indeks Kekentalan (Ic) 0.435 0.764 0.759 0.737 - Activity (Ac) 1.033 1.156 1.160 1.197 54

Uji Permeabilitas - Permeabilitas (k) m/hr - - - - - Kuat Tekan Bebas (Unconfied Compression Test) - Kuat Tekan (qu) KN/m 2 1308.89 1628.20 465.26 266.89 516.90 - Modulus Young (E) KN/m 2 13977.5 11212.5 7779.2 2905.2 19876.9 - Poisson Ratio (v) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.208 Tabel 4.9 Nilai-nilai parameter tanah pada B-33 Titik Bor Jenis Pengujian B - 33 Parameter Satuan 0-2,0 m 2,0-4,0 m 4,0-6,0 m 6,0-7,5 m 7,5-20 m Indeks Properti - Kadar Air (w) % 37.57 36.07 34.37 49.04 34.50 - Gs 2.606 2.687 2.640 2.603 2.625 - Berat vol. basah (γ wet ) KN/m 3 16.260 17.170 18.180 16.360 16.420 - Berat vol. kering (γ d ) KN/m 3 12.044 12.625 13.567 10.980 12.210 Uji Geser Langsung (Direct Shear Test) - Kohesi (c) KN/m 2 20 16 21 19 18.2 - Sudut Geser Dalam (φ)...º 19 19 16 21 30 Grain Size - Lolos ayakan no. 200 % 89.74 90.42 91.35 100 - - Butiran < 0.002 mm % 28.47 28.47 28.56 28.79 - Atterberg Limit - Batas Cair (LL) % 62.00 60.02 61.80 60.90 - - Batas Plastis (PL) % 30.00 28.10 28.60 30.55 - - Indeks Plastisitas (PI) % 32.00 32.10 33.20 30.35 - - Indeks Kekentalan (Ic) 0.763 0.746 0.826 0.391 - Activity (Ac) 1.014 1.050 1.200 1.168 Uji Permeabilitas - Permeabilitas (k) m/hr 2.52 E-4 2.52 E-4 2.52 E-4 4.72 E-6 3.6 E-5 Kuat Tekan Bebas (Unconfied Compression Test) - Kuat Tekan (qu) KN/m 2 762.13 428.71 745.66 287.72 471.68 - Modulus Young (E) KN/m 2 6486.4 9155.7 7942.7 4856.5 22140.0 - Poisson Ratio (v) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.105 Tabel 4.10 Nilai-nilai parameter tanah pada B-40 dan B-41 Titik Bor Titik Bor Jenis Pengujian B - 40 B - 41 Parameter Satuan 1,0-1,5 m 5,5-6,0 m 1,0-1,5 m 5,5-6,0 m Indeks Properti - Kadar Air (w) % 39.05 35.29 38.12 34.31 - Gs 2.584 2.651 2.586 2.637 - Berat vol. basah (γ wet ) KN/m 3 15.91 16.38 15.83 16.48 - Berat vol. kering (γ d ) KN/m 3 11.44 12.11 11.46 12.27 55

Uji Geser Langsung (Direct Shear Test) - Kohesi (c) KN/m 2 30.2 32.6 30.7 32.8 - Sudut Geser Dalam (φ)...º 14.53 11.19 13.37 11.61 Grain Size - Lolos ayakan no. 200 % 89.22 100 90.25 100 - Butiran < 0.002 mm % 31.25 26.35 26.15 24.85 Atterberg Limit - Batas Cair (LL) % 54.68 49.28 51.26 48.6 - Batas Plastis (PL) % 22.55 22.78 20.37 22.9 - Indeks Plastisitas (PI) % 32.12 26.51 30.89 25.71 - Indeks Kekentalan (Ic) 0.487 0.528 0.425 0.556 - Activity (Ac) 1.028 1.006 1.181 1.035 Uji Permeabilitas - Permeabilitas (k) m/hr 7.62E-05 1.45E-06 1.24E-05 3.19E-07 Kuat Tekan Bebas (Unconfied Compression Test) - Kuat Tekan (qu) KN/m 2 58.6 68.4 61.6 65.5 - Modulus Young (E) KN/m 2 14650 25650 15400 24562.5 - Poisson Ratio (v) 0.3 0.3 0.3 0.3 Tabel 4.11 Nilai-nilai parameter tanah pada B-42 dan B-43 Titik Bor Titik Bor Jenis Pengujian B - 42 B - 43 Parameter Satuan 1,0-1,5 m 5,5-6,0 m 1,0-1,5 m 5,5-6,0 m Indeks Properti - Kadar Air (w) % 37.06 31.25 37.70 36.40 - Gs 2.589 0.733 2.587 2.584 - Berat vol. basah (γ wet ) KN/m 3 16.18 17.24 15.83 15.89 - Berat vol. kering (γ d ) KN/m 3 11.81 13.13 11.49 11.65 Uji Geser Langsung (Direct Shear Test) - Kohesi (c) KN/m 2 31.1 5.4 31.8 32.1 - Sudut Geser Dalam (φ)...º 14.47 35.23 12.64 12.37 Grain Size - Lolos ayakan no. 200 % 87.30 18.28 85.26 100 - Butiran < 0.002 mm 28.26 0 28.26 23.2 Atterberg Limit - Batas Cair (LL) % 49.24-52.62 50.64 - Batas Plastis (PL) % 21.60-21.39 22.32 - Indeks Plastisitas (PI) % 27.64-31.24 28.32 - Indeks Kekentalan (Ic) 0.44-0.48 0.50 - Activity (Ac) 0.978-1.105 1.221 Uji Permeabilitas - Permeabilitas (k) m/hr - - - - Kuat Tekan Bebas (Unconfied Compression Test) - Kuat Tekan (qu) KN/m 2 60.9-61.5 65.4 - Modulus Young (E) KN/m 2 15225-15.375 24525 - Poisson Ratio (v) 0.3 0.3 0.3 0.3 Sumber : Laporan Penyelidikan Tanah PT Selimut Bumi Adhi Cipta 56

Rangkuman Analisa Saringan Menurut aturan sistem klasifikasi tanah Unified Soil Classification System (USCS) bahwa tanah digolongkan berbutir halus apabila lebih dari 50% dari berat sample lolos ayakan no. 200, dan sebaliknya jika lebih dari 50% tertahan saringan no. 200 maka digolongkan tanah berbutir kasar. Hasil analisa saringan pada sampel tanah B-30, B-33, B-40, B-41 dan B-43 menunjukkan bahwa lebih dari 50% tanah di setiap kedalaman lolos ayakan no. 200. Sedangkan pada B-42 pada kedalaman 3,1 meter lebih menunjukkan bahwa kurang dari 50% dari berat sampel lolos ayakan no 200. Maka sampel tanah B-30, B-33, B-40, B-41, B-43 dan B-42 untuk kedalaman 0 3,1 meter dapat didefinisikan sebagai tanah berbutir halus. Indeks Plastisitas Tanah ( IP ) Sedangkan pemeriksaan Atterberg Limit bertujuan untuk mendapatkan nilai batas cair (Liquid Limit), batas plastis (Plastic Limit) dan indeks plastisitas (Plasticity Index) yang berguna untuk mengetahui klasifikasi jenis tanah. Dari data-data nilai batas cair (Liquid Limit) dan indeks plastisitas (Plasticity Index) yang terdapat pada Gambar 4.3 tersebut tiap-tiap kedalaman kemudian diplotkan pada bagan plastisitas sistem USCS (grafik Casagrande). CH CL MH & OH CL-ML ML & OL Gambar 4. 3 Ploting data plasticity index (PI) dan liquid limit (LL) untuk pengklasifikasian tanah sistem USCS 57

Dari hasil ploting data plasticity index (PI) serta liquid limit (LL) pada bagan plastisitas maka diperoleh garis besar klasifikasi sample tanah pada masing-masing titik pemboran secara umum adalah termasuk pada kelompok jenis tanah CL dan CH, yaitu lempung non-organik dengan plastisitas sedang sampai tinggi. Indeks Kekentalan ( Ic ) Indeks kekentalan menyatakan perbandingan antara selisih batas cair dan kadar air tanah asli terhadap indeks plastisitas. Dari nilai Ic didapat kan maka dapat diketahui konsistensi tanah sebagai berikut: Tabel 4.12 Nilai Konsistensi Tanah pada Titik Bor Titik Bor Nilai Ic Konsistensi Tanah B-30 0.435 0.764 Lunak B-33 0.397 0.826 Lunak - Kaku B-40 0.487 0.525 Sangat Lunak -Lunak B-41 0.425 0.556 Sangat Lunak -Lunak B-42 0.440 Sangat Lunak B-43 0.480 0.500 Sangat Lunak Activity (Ac) Konsep tingkat keaktifan dikembangkan oleh Skempton (1953) yang menunjukkan bahwa suatu jenis lempung tertentu, nilai PI bergantung pada partikel yang PI lebih halus dari 0,002 mm (c) dan angka adalah konstan. Berikut ini adalah tingkat c keaktifan lempung pada tiap tiap titik pemboran. Tabel 4.13 Keaktifan Tanah pada Titik Bor Titik Bor Nilai Ac Keaktifan Tanah B-30 1.033 1.197 Normal B-33 1.014 1.200 Normal B-40 1.006-1.028 Normal B-41 1.035 1.181 Normal B-42 0.978 Tidak Aktif B-43 1.105 1.221 Normal 58

Harga N menunjukkan kekuatan tanah, dan menurut Bowles dalam Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah), 1991, harga N dapat dikorelasikan kembali untuk mendapatkan nilai-nilai parameter tanah seperti yang ditunjukkan dalam Tabel 4. 14. Tabel 4. 14 Korelasi uji penetrasi standar (N-SPT) Tanah Tidak Kohesif N 0 10 11 30 31 50 > 50 Berat isi γ, 12 16 14 18 16 20 18 23 KN/m 3 Sudut geser φ 25 32 28 36 30 40 > 35 Keadaan Lepas Sedang Padat Sangat padat Tanah Kohesif N < 4 4 6 6 15 16 25 > 25 Berat isi γ, 14 18 16 18 16 18 16 18 > 20 KN/m 3 qu, KPa < 25 20 50 30 60 40 200 > 100 Konsistensi Sangat lunak Lunak Sedang Kenyal (Stiff) Keras Sumber : Bowles, Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah ), 1991. Tabel 4. 15 Orde nilai-nilai permeabilitas k yang didasarkan pada deskripsi tanah 10 0 10-2 10-5 10-9 10-11 Campuran kerikil Campuran pasir Kerikil bersih bersih dan pasir berlanau Lempung GW, GP GW, GP, SW, SM, SL, SC SP, GM Sumber : Bowles, Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1, 1997 hal 49. Tabel 4. 16 Harga-harga angka Poisson Ratio(υ) Jenis Tanah Angka Poisson Lempung jenuh 0,4-0,5 Lempung tak jenuh 0,1-0,3 Lempung berpasir 0,2-0,3 Lanau 0,3-0,35 Pasir padat 0,1-1,00 Batuan 0,1-0,4 Tanah Lus 0,1-0,3 Es 0,36 Beton 0,15 Sumber : Bowles dalam Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1, 1997 hal 95. 59

Tabel 4. 17 Nilai-nilai Kohesi (c) untuk deskripsi tanah Jenis Tanah Kohesi Jenis Tanah Kohesi Kerikil Bergradasi Baik * Pasir Berlempung 0,766 ± 0,155 Kerikil Bergradasi Jelek * Lumpur 0,673 ± 0,063 Kerikil Berpasir * Lumpur Berlempung 0,647 ± 0,167 Kerikil Berlempung * Lempung 0,386 ± 0,105 Pasir Bergragasi Baik 0,401 ± 1,042 Lempung Organik * Pasir Bergragasi Jelek 0,232 ± 0,063 Lumpur Elastis 0,738 ± 0,301 Pasir Berlumpur 0,520 ± 0,063 Lempung Jenuh 1,048 ± 0,345 Pasir Berlempung, Lumpur 0,513 ± 0,218 Tanah Organik * Parameter tanah untuk tiap lapisan tanah sudah diketahui melalui pemeriksaan di laboratorium terhadap sampel boring tanah. Pengujian ini mendapatkan parameter tanah sampai kedalaman 20,00 meter saja. Maka parameter tiap lapisan tanah yang digunakan untuk input program Plaxis V 8 adalah sebagai berikut : Lapisan 1 (Lempung Kepasiran) Berat volume kering (γ d ) : 12,369 KN/m 3 Berat volume basah (γ wet ) : 17,005 KN/m 3 Permeabilitas (k) : 2,52 E-04 m/hari Modulus Young (E) : 13977,5 KN/m 2 Kohesi (c) : 19, 5 KN/m 2 Sudut geser dalam (φ) : 18,25 Angka Poisson (υ) : 0,30 Lapisan 2 (Lempung) Berat volume kering (γ d ) : 12,224 KN/m 3 Berat volume basah (γ wet ) : 17,095 KN/m 3 Permeabilitas (k) : 2,52 E-04 m/hari Modulus Young (E) : 11212,5 KN/m 2 Kohesi (c) : 19,5 KN/m 2 Sudut geser dalam (φ) : 18,5 Angka Poisson (υ) : 0,30 60

Lapisan 3 (Batu Lempung) Berat volume kering (γ d ) : 12,270 KN/m 3 Berat volume basah (γ wet ) : 16,435 KN/m 3 Permeabilitas (k) : 3,6 E-5 m/hari Modulus Young (E) : 22140,0 KN/m 2 Kohesi (c) : 18,25 KN/m 2 Sudut geser dalam (φ) : 30 Angka Poisson (υ) : 0,157 Tabel 4.18 Ketebalan lapisan tanah pada posisi titik boring Ketebalan lapisan tanah pada Lapisan posisi B - 30 B - 33 Lapisan 1 Lempung Kepasiran Lapisan 2 Lempung Lapisan 3 Batu Lempung 3,00 m 6,00 m 3,00 m 4,00 m 14,00 m 10,00 m 4.2.3 ANALISA DATA GEOLOGI Keadaan geologi dan potensi kelongsoran pada lereng di lokasi studi dihubungkan dengan data sekunder sebagai pendukung data primer yang digunakan. Data sekunder meliputi Peta Geologi dan Tata Lingkungan serta Peta Zona Kerentanan Gerakan Tanah Daerah Semarang - Magelang. A. HASIL INTERPRETASI TOPOGRAFI Penyelidikan topografi di lokasi meliputi pengukuran dengan menggunakan peralatan teodolith dan Global Positioning System (GPS) yang menghasilkan elevasi permukaan tanah serta garis-garis konturnya, apabila dipadukan dengan hasil penyelidikan tanah yang mencakup ketebalan lapisan tanah, jenis lapisan tanah dan besarnya N rata-rata tiap lapisan akan memberikan penampang topografi dan profil melintang tanah seperti pada gambar berikut ini. 61

Gambar 4.4 Peta Lokasi Penyelidikan Tanah Gambar 4.5 Perkiraan arah Kelongsoran pada Lokasi Studi 62

Gambar 4.6 Potongan Melintang GL-3 dan GL-4 63

Gambar 4.7 Potongan Melintang B-40 dan B-33 Gambar 4.8 Potongan Melintang B-40 dan B-41 64

Gambar 4.9 Potongan Memanjang B-30 dan B-33 65

Gambar 4.10 Potongan Memanjang B-42 dan B-43 Gambar 4.11 Potongan Memanjang B-40 dan B-42 66

B. Stratigrafi Lapisan tanah di daerah Gombel, Semarang Utara termasuk jenis batuan sedimen, pada Gambar 4.12 dari sumber Peta Geologi Tata Lingkungan Indonesia, Jawa pada lembar Magelang Semarang yang disusun oleh M. Wahid Tahun 1993 dengan skala 1 : 100.000. Peta diperoleh dari Direktorat Geologi Tata Lingkungan. Gambar 4.12 Peta Geologi Tata Kota Semarang C. Struktur Geologi Lokasi penelitian yang terletak di daerah perbukitan yang terletak di daerah Semarang Utara Propinsi Jawa Tengah. Daerah Gombel menurut Peta Zona Kerentanan Gerakan Tanah Lembar Magelang-Semarang Tahun 1991 seperti pada Gambar 4.13 termasuk dalam Zona Kerentanan Gerakan Tanah Tinggi. Daerah yang mempunyai tingkat kerentanan tinggi untuk terjadi gerakan tanah. Pada zona ini dapat terjadi gerakan tanah terutama pada daerah yang berbatasan dengan lembah sungai, tebing jalan atau jika lereng mengalami gangguan. Gerakan tanah lama dapat aktif kembali akibat curah hujan yang tinggi. Kisaran kemiringan lereng mulai dari landai (5-15%) sampai sangat terjal (50-70%). Tergantung pada kondisi sifat fisik dan keteknikan batuan dan tanah sebagai material pembentuk lereng. Umumnya lereng mempunyai vegetasi penutup kurang. Lereng pada umumnya dibentuk oleh batuan napal (Tmk), perselingan batu lempung dan napal (Tmkl), batu pasir tufaan (QTd), breksi volkanik (Qpkg), lava (Qhg) dan lahar (Qpk). 67

Gambar 4.13 Peta Kerentanan Gerakan Tanah Lembar Semarang Magelang 4. 3. ANALISA PEMBEBANAN LALU LINTAS Data lalu lintas adalah data pokok untuk melakukan perencanaan suatu jalan baik jalan baru maupun untuk peningkatan jalan lama. Data lalu lintas yang diperlukan adalah data lalu lintas harian rata-rata. Data lalu lintas harian rata-rata diperlukan untuk merencanakan suatu konstruksi struktur perkerasan jalan. Pada program Plaxis V.8 pembebanan diberikan berdasarkan pada beban lalu lintas. Beban tersebut berupa tanah sendiri setinggi 0,5 meter untuk standar Amerika dan 0,6 meter untuk standar Inggris (Pasal 1.4 PPPJJR SKBI 1.3.28.1987) sehingga beban traffic yang diberikan adalah : A. Standar Amerika Beban lalu lintas = 0,5 x γtimb = 0,5 x 17,005 = 8,5025 KN/m 2 B. Standar Inggris Beban lalu lintas = 0,6 x γtimb = 0,6 x 17,005 = 10,203 KN/m 2 4.4. ANALISA REMBESAN Dari data pemboran tanah, dapat diketahui bahwa bidang longsor merupakan perpotongan antara lapisan lempung kepasiran dan batu lempung pada sekitar kedalaman 15 meter pada lokasi yang dianalisa. Resapan air dari lapisan tanah di atasnya akan terhenti pada bagian atas Batu Lempung yang merupakan lapisan jenuh air. Hal ini dapat mengakibatkan terjadinya bidang gelincir pada lereng. Hal ini dibuktikan dengan ditemukannya mata air di dekat lereng yang akan dianalisa yang digunakan oleh penduduk. Pada program Plaxis V.8 muka air tanah dikondisikan pada kedalaman 10 68

meter yaitu pada lapisan Lempung mengikuti kontur tanah. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar potongan melintang berikut ini. Gambar 4.14 Letak Muka Air Tanah untuk input Program Plaxis V.8 Untuk kondisi tanah pada musim penghujan dimana kondisi tanah pada keadaan jenuh, maka nilai kohesi (c) dan sudut geser (φ) sebagai variabel kekuatan geser tanah dapat berkurang atau semakin kecil akibat terendam air serta berat jenis tanah akan meningkat. Untuk itu perlu dilakukan penanganan untuk menstabilkan lereng pada badan jalan tersebut yang rawan longsor terutama pada saat musim penghujan. 4.5. EVALUASI TANAH DASAR 4.5.1. ANALISA KESTABILAN LERENG Dalam analisa kestabilan lereng ini diambil suatu bentuk ereng percobaan yaitu lereng badan jalan pada ruas jalan Gombel Lama Semarang, dimana lereng ini dianggap paling kritis atau rawan longsor di sepanjang jalan tersebut. Dalam laporan tugas akhir ini, perhitungan analisa kestabilan lereng yang dipakai yang dipakai untuk menyelesaikan masalah menggunakan metode Fellinius. Bentuk lereng yang akan dianalisa kestabilannya dapat dilihat pada Gambar 4.15. Dari permodelan lereng tersebut kemudian ditentukan letak titik-titik puat longsor percobaan dengan cara coba-coba (trial and error) dan dimulai dengan bantuan sudut-sudut petunjuk Fellinius. Dengan pendekatan pula diperoleh koordinat pendekatan titik K (2H : 4,5H) yang kemudian dihubungkan dengan titik pusat longsor Oo yang merupakan letak titik pusat busur longsor seperti pada Gambar 4.16. 69

Gambar 4.15 Permodelan Lereng Gambar 4.16 Irisan Penampang Lereng Busur Longsor A. Kondisi Tanah Kering Pada Musim Kemarau Lapisan tanah yang termasuk dalam bidang longsor adalah lempung kepasiran dalm lempung. Untuk kondisi kering tanah lempung kepasiran memiliki nilai kohesi (c) yang sebesar 19,5 KN/m 2 dengan sudut geser (φ) 18,25 dan γdry sebesar 12,369 KN/m 3. Sedangkan pada tanah lempung memiliki nilai kohesi (c) yang sebesar 19,5 KN/m 2 dengan sudut geser (φ) 18,5 dan γdry sebesar 12,224 KN/m 3. Beban lalu lintas yang bekerja di kepala lereng sebagai beban merata sebesar 10,203 KN/m 2 merupakan komponen tenaga pendorong terhadap kestabilan lereng di samping berat sendiri tanah, dimana: Ka 1 = 1 sin φ 1+ sin φ = 1 sin18,25 = 0,523 1+ sin18,25 70

1 sin φ 1 sin18,25 Ka 2 = = = 0,518 1+ sin φ 1+ sin18,25 PL = q. Ka. H. 1 = 10,203 0,523 10 1 = 53,362 KN Sehingga rumus umum kestabilan lereng pada kondisi tanah kering adalah : Μr (tan φ. Ni + c.li)ri tan φ. Ni + c.li Fk = = = Μd Ti.Ri + PL.r Ti + PL ( r/ri ) Dari data-data yang diperoleh sebelumnya pada Tabel 4.19, maka dapat dihitung nilai angka keamanan lereng masing-masing busur longsor sebagai berikut : Fk 0 = (0,330 1637,937) + ( 0,335 387,359) + (19,5 33,06) 560,381+ 130,076 + 53,362 (9,81/17,67) = 1,820 Fk 1 = (0,330 1500.681) + ( 0,384 128,219) + (19,5 30,25) 532,032 + 180,637 + 53.362 (10,97 /17,86) = 1,508 Fk 2 = (0,330 1295,788) + ( 0,330 2,286) + (19,5 27,86) 509,388 + 0,401+ 53,362 (12,12 /18,26) = 1,775 Fk 3 = Fk 4 = (0,330 997,568) + (19,5 25,84) 426,545 + 53,362 (13,27 /18,87) (0,330 777,722) + (19,25 24,15) 373,894 + 53,362 (14,42 /19,66) = 1,781 = 1,746 71

Tabel 4.19 Komponen Gaya Normal (N) Dan Tangensial (T) Irisan Busur Percobaan Untuk Kondisi Kering Pusat Kurva Oo O1 O2 R θ Lc r R θ Lc r R θ Lc r Gaya Irisan 17.67 107 33.06 9.81 17.86 97 30.25 10.97 18.26 87 27.86 12.12 A α w N T A α w N T A α w N T 1 10.85-25 134.204 121.630-56.717 9.55-19 118.124 111.688-38.457 8.44-11 104.394 102.476-19.919 2 20.92-10 258.759 254.828-44.933 20.67-5 255.667 254.694-22.283 19.97 1 247.009 246.971 4.311 3 27.61 3 341.508 341.040 17.873 27.61 8 341.508 338.185 47.529 27.6 13 341.384 332.635 76.795 4 33.65 19 416.217 393.541 135.507 33.33 23 412.259 379.486 161.082 31.45 27 389.005 346.606 176.605 5 31.61 35 390.984 320.275 224.259 31.64 37 391.355 312.550 235.523 25 43 309.225 226.153 210.891 6 28.42 54 351.527 206.622 284.391 14.67 55 181.453 104.077 148.638 5.92 56 73.224 40.947 60.706 7 0.17-18 2.078 1.976-0.642 1.74-2 21.270 21.257-0.742 0.04 6 0.489 0.486 0.051 8 1.86-10 22.737 22.391-3.948 4.22 8 51.585 51.083 7.179 0.15 11 1.834 1.800 0.350 9 8.7 3 106.349 106.203 5.566 3.54 21 43.273 40.399 15.508 10 9.99 16 122.118 117.387 33.660 1.51 33 18.458 15.480 10.053 11 9.53 30 116.495 100.887 58.247 12 4.38 44 53.541 38.514 37.193 JUMLAH 1637.937 560.381 1500.6809 532.03201 1295.788 509.388 387.359 130.076 128.219 180.635 2.286 0.401 Pusat Kurva O3 O4 R θ Lc r R θ Lc r Gaya Irisan 18.87 78 25.84 13.27 19.66 70 24.15 14.42 A α w N T A α w N T 1 7.44-5 92.025 91.675-8.021 6.53 1 80.770 80.757 1.410 2 17.36 6 214.726 213.550 22.445 15.09 11 186.648 183.219 35.614 3 23.72 18 293.393 279.033 90.663 20.1 23 248.617 228.853 97.142 4 25.94 32 320.852 272.098 170.026 20.75 36 256.657 207.640 150.859 5 16.74 47 207.057 141.213 151.432 9.52 49 117.753 77.253 88.869 JUMLAH 997.568 426.545 777.722 373.894 72

B. Kondisi Tanah Jenuh Pada Musim Hujan Untuk kondisi tanah pada musim penghujan dimana kondisi tanah dalam keadaan basah, maka nilai kohesi (c) dan sudut geser (φ) sebagai variabel kekuatan geser tanah berkurang atau semakin kecil akibat terendam air serta berat jenis tanah meningkat. Untuk kondisi basah tanah lempung kepasiran memiliki nilai kohesi (c) yang sebesar 10 KN/m 2 dengan sudut geser (φ) 8 dan γ basah sebesar 17,005 KN/m 3. Sedangkan pada tanah lempung memiliki nilai kohesi (c) yang sebesar 10 KN/m 2 dengan sudut geser (φ) 11 dan γdry sebesar 17,095 KN/m 3. Beban lalu lintas yang bekerja di kepala lereng sebagai beban merata sebesar 10,203 KN/m 2 merupakan komponen tenaga pendorong terhadap kestabilan lereng di samping berat sendiri tanah, dimana: Ka 1 = 1 sin φ 1+ sin φ = 1 sin 8 1+ sin 8 = 0,756 Ka 2 = 1 sin φ 1+ sin φ = 1 sin11 1+ sin11 = 0,680 PL = q. Ka. H. 1 = 10,203 0,756 10 1 = 77,135 KN Dari data-data yang diperoleh sebelumnya pada Tabel 4.20, maka dapat dihitung nilai angka keamanan lereng masing-masing busur longsor sebagai berikut: Fk 0 = Fk 1 = Fk 2 = (0,254 2251,849) + ( 0,384 541,714) + (10 33,06) 770,714 + 181,908 + 77,135 (9,81/17,67) (0,254 2063,148) + ( 0,384 179,312) + (10 30,25) 731,442 + 249,097 + 77,135 (10,97 /17,86) (0,254 1781,460) + ( 0,384 3,197) + (10 27,86) 700,310 + 0,561+ 77,135 (12,12 /18,26) = 0,756 = 0,610 = 0,704 Fk 3 = Fk 4 = (0,254 1371,465) + (10 25,84) 586,418 + 77,135 (13,27 /18,87) (0,254 1069,218) + (10 24,15) 514,033 + 77,135 (14,42 /19,66) = 0,704 = 0,687 73

Tabel 4.20 Komponen Gaya Normal (N) Dan Tangensial (T) Irisan Busur Percobaan Untuk Kondisi Jenuh Pusat Kurva Oo O1 O2 R θ Lc r R θ Lc r R θ Lc r Gaya Irisan 17.67 107 33.06 9.81 17.86 97 30.25 10.97 18.26 87 27.86 12.12 A α w N T A α w N T A α w N T 1 10.85-25 184.504 167.218-77.975 9.55-19 162.398 153.550-52.872 8.44-11 143.522 140.885-27.385 2 20.92-10 355.745 350.340-61.774 20.67-5 351.493 350.156-30.635 19.97 1 339.590 339.538 5.927 3 27.61 3 469.508 468.865 24.572 27.61 8 469.508 464.939 65.343 27.6 13 469.338 457.309 105.578 4 33.65 19 572.218 541.043 186.296 33.33 23 566.777 521.721 221.457 31.45 27 534.807 476.517 242.797 5 31.61 35 537.528 440.317 308.313 31.64 37 538.038 429.696 323.799 25 43 425.125 310.917 289.935 6 28.42 54 483.282 284.066 390.983 14.67 55 249.463 143.086 204.348 5.92 56 100.670 56.294 83.459 7 0.17-18 2.906 2.764-0.898 1.74-2 29.745 29.727-1.038 0.04 6 0.684 0.680 0.071 8 1.86-10 31.797 31.314-5.521 4.22 8 72.141 71.439 10.040 0.15 11 2.564 2.517 0.489 9 8.7 3 148.727 148.523 7.784 3.54 21 60.516 56.497 21.687 10 9.99 16 170.779 164.163 47.073 1.51 33 25.813 21.649 14.059 11 9.53 30 162.915 141.089 81.458 12 4.38 44 74.876 53.861 52.013 JUMLAH 2251.849 770.416 2063.148 731.442 1781.460 700.310 541.714 181.908 179.312 249.097 3.197 0.561 Pusat Kurva O3 O4 R θ Lc r R θ Lc r Gaya Irisan 18.87 78 25.84 13.27 19.66 70 24.15 14.42 A α w N T A α w N T 1 7.44-5 126.517 126.036-11.027 6.53 1 111.043 111.026 1.938 2 17.36 6 295.207 293.590 30.858 15.09 11 256.605 251.891 48.963 3 23.72 18 403.359 383.617 124.645 20.1 23 341.801 314.629 133.552 4 25.94 32 441.110 374.082 233.753 20.75 36 352.854 285.465 207.402 5 16.74 47 284.664 194.140 208.190 9.52 49 161.888 106.208 122.178 JUMLAH 1371.465 586.418 1069.218 514.033 74

Analisa kestabilan lereng badan Jalan Gombel Lama dilakukan terhadap dua kondisi lapisan tanah suatu lereng, dimana kondisi tanah diperlakukan dalam keadaan kering dan basah yang dianggap mendekati keadaan lereng sebenarnya pada musim kemarau dan musim penghujan. Tabel 4.21 Hasil Perhitungan Angka Keamanan Masing-Masing Busur Percobaan Titik Pusat Busur R (m) Fk Kering Fk Basah O 0 17,67 1,820 0,756 O 1 17,86 1,508 0,610 O 2 18,26 1,775 0,704 O 3 18,87 1,781 0,704 O 4 19,66 1,746 0,687 Dari hasil perhitungan dengan metode Fellinius dapat diketahui nilai Safety Factor terkecil dan letak bidang longsor yang dapat terjadi seperti pada Gambar 4.17. Nilai SF akibat gravity loading pada kondisi tanah kering adalah 1,508. Angka ini lebih besar dibandingkan dengan SF minimal untuk keruntuhan yaitu sebesar 1,5 sehingga dapat disimpulkan bahwa lereng tetap aman apabila beban akibat berat sendiri bekerja maksimal baik pada kondisi tanah basah, sedangkan SF akibat gravity loading pada kondisi tanah jenuh adalah 0,610. Angka ini lebih kecil dibandingkan dengan SF minimal untuk keruntuhan yaitu sebesar 1,5. Sehingga dapat disimpulkan bahwa lereng akan mengalami failure apabila beban akibat berat sendiri bekerja maksimal baik pada kondisi tanah kering Gambar 4.17 Permodelan Bidang Longsor Maksimum 75

4.5.2 EVALUASI DINDING PENAHAN TANAH Dalam mengevaluasi struktur dinding penahan tanah, struktur perkerasan jalan dimodelkan sebagai beban merata. Pada evaluasi struktur dinding penahan tanah akan diperhitungkan pengaruh tekanan tanah terhadap DPT. Gambar 4.18 Konstruksi dinding penahan tanah dan diagram tekanan tanah Parameter lapisan tanah Lapisan Lempung kepasiran γ 1 = 1700 kg/m 3 ; c 1 = 1950 kg/m 2 ; φ 1 = 18,25 o Perhitungan koefisien tekanan tanah Menurut Rankine,1857 besarnya koefisien tekanan tanah aktif (Ka) dan koefisien tekanan tanah pasif (Kp) adalah : Ka 1 = tan 2 ϕ 1 (45 ) = tan 2 (45 2 Kp 1 = tan 2 ϕ 2 (45 + ) = tan 2 (45 + 2 Perhitungan Tekanan Tanah Tekanan Tanah Aktif 18,25 ) = 0,523 2 18,25 ) = 1,911 2 σa 1 = γ 1 x h 1 x Ka 1-2c 1 Ka 1 = 1700 x 4 x 0,523 2 x 1950 x 0,523 = 735,969 kg/m 2 Tekanan Tanah Pasif σp 1 = γ 1 x h 4 x Kp 1 + 2c 1 Kp 1 = 1700 x 0,5 x 1,911 + 2 x 195025 x 1,911 = 7015,668 kg/m 2 Perhitungan gaya akibat tekanan tanah Gaya akibat tekanan tanah aktif Pa 1 = 2 1 x σa1 x h 1 = 2 1 x 735,969 x 4 = 1471,938 kg/m 76

Gaya akibat tekanan tanah pasif Pp 1 = 2 1 x σp1 x h 2 = 2 1 x 7015,668 x 0,5 = 1753,917 kg/m Gaya Akibat Tekanan Karena Adanya Beban Lajur Menurut Jarquio,1981 besarnya beban lajur (Ph) adalah q Ph = [ H ( θ 2 θ 1 )] 90 dimana : Ph = besarnya beban lajur (kg/m) q = beban merata (kg/m 2 ) θ = tan -1 b' ( ) = tan -1 1, 6 ( ) = 21,801 H 4 1 θ 2 = tan -1 a ' + b' = tan -1 7 + 1,6 = 65,056 H 4 1020,3 Ph = [ 4 (65,056 21,801)] = 1961,470 kg/m 90 Letak titik berat beban lajur (z) R = (a + b ) 2 (90 -θ 2 ) = (7 + 1,6) 2 (90 65,056) = 1844,858 ϕ = b 2 (90 - θ 1) = 1,6 2 (90 21,801) = 174,589 H z = H 2 ( θ 2 θ1) + ( R ϕ) 57,3 a' H 2H ( θ θ ) 2 1 2 4 (65,056 21,801) + (1844,858 174,589) 57,3 7 4 = 4 2 4(65,056 21,801) = 2,224 m Perhitungan momen akibat gaya berat (ΣM w ) terhadap titik A Tabel 4. 22 Momen akibat gaya berat (ΣM w ) terhadap titik A Index Berat Lengan Luas Berat Momen Volume momen (m2) (kg/m3) (kg) (m) (kg.m) G 1 1 2200 2200 3.1 6820.000 G 2 0.93 2200 2046 2.12 4337.52 G 3 0.6 2200 1320 0.77 1016.400 G 4 0.3 2200 660 0.3 198.000 ΣG 6226 ΣM w 12371.92 77

Perhitungan momen akibat tekanan tanah (ΣM p ) terhadap titik A Tabel 4. 23 Momen akibat tekanan tanah (ΣM P ) terhadap titik A Index P Lengan Momen (kg/m) momen (m) (kg.m) Pa 1 1471.94 1.333 1962.093 Ph 1961.47 2.224 4362.309 Pp 1 1753.92 0.17-298.166 Pa 3433.41 M p 6026.2367 Pp 1753.92 1. Kontrol stabilitas konstruksi terhadap geser SF = G tanφ + B c Pa + Pp 1,5 (safety factor) 6266 tan18,25 + 0,6 1950 + 1753,92 = 3433,41 = 1,453 1,5 (tidak aman) 2. Kontrol stabilitas konstruksi terhadap guling SF = = M M w P 12371,92 6026,24 2 (safety factor) = 2,053 2 (aman) 3. Kontrol stabilitas konstruksi terhadap daya dukung pondasi Perhitungan beban maksimal yang terjadi q max / min = = G M ± A w + W M 6266 12371,92 + 6026,24 ± 0,6 1,0 1 2 1,0 0,6 6 q max / min = 10443,33 ± 306636 q max = 317079,33 kg/m 2 p 78

Perhitungan beban yang mampu ditahan q ult = c N + γ D N + 0, 5 γ B N C q SF γ > q max dimana : D = kedalaman pondasi (m) B = lebar pondasi ; diambil ukuran yang paling kecil (m) SF (safety factor) = 2 3 ; diambil SF = 2 Nc ; Nq: Nγ = faktor daya dukung Terzaghi tergantung pada sudut Untuk ϕ = 18,25 o geser dalam (ϕ ) Tabel 4. 24 Faktor daya dukung pondasi menurut Terzaghi φ Keruntuhan Geser Umum Keruntuhan Geser Lokal Nc Nq Nγ N c N q N γ 0 5,7 1,0 0,0 5,7 1,0 0,0 5 7,3 1,6 0,5 6,7 1,4 0,2 10 9,6 2,7 1,2 8,0 1,9 0,5 15 12,9 4,4 2,5 9,7 2,7 0,9 20 17,7 7,4 5,0 11,8 3,9 1,7 25 25,1 12,7 9,7 14,8 5,6 3,2 30 37,2 22,5 19,7 19,0 8,3 5,7 34 52,6 36,5 35,0 23,7 11,7 9,0 35 57,8 41,4 42,4 25,2 12,6 10,1 40 95,7 81,3 100,4 34,9 20,5 18,8 45 172,3 173,3 297,5 51,2 35,1 37,7 48 258,3 287,9 780,1 66,8 50,5 60,4 50 347,6 415,3 1153,2 81,3 65,6 87,1 Sumber : Bowles, Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1, 1997 Berdasarkan Tabel 4.24 faktor daya dukung Terzaghi dengan interpolasi didapat Nc = 16,02 ; Nq = 6,35 ; N γ = 4,125. q ult = 1950 16,02 + 1700 0,5 6,35 + 0,5 1700 0,6 4,125 2 > q max = 38740,25 kg/m 2 < q max = 317079,33 kg/m 2 (tidak aman) Struktur dinding penahan tanah tidak memenuhi persyaratan kontrol terhadap geser maupun daya dukung pondasi. Sehingga dapat disimpulkan bahwa dinding penahan tanah tidak mampu menahan tekanan tanah yang terjadi pada lokasi studi. 79

4.5.3 SIMULASI KELONGSORAN DENGAN PROGRAM PLAXIS V.8 Dengan diperolehnya penampang melintang lapisan tanah dari SPT dan penyelidikan laboratorium, maka dapat diketahui parameter tanah masing-masing lapisan tersebut untuk keperluan simulasi kelongsoran dengan program Plaxis V 8. Plaxis V.8 adalah program analisa geoteknik, terutama untuk analisa stabilitas tanah dengan menggunakan metode elemen hingga yang mampu melakukan analisa yang dapat mendekati perilaku sebenarnya. Geometri tanah yang akan dianalisa memungkinkan untuk diinput dengan cukup teliti. Selain itu Plaxis V.8 menyediakan berbagai analisa tentang displacement, tegangan-tegangan yang terjadi pada tanah, faktor keamanan lereng dan lain-lain. Untuk melakukan analisis dari penampang melintang lereng daerah Gombel, digunakan metode elemen hingga dengan kondisi plane strain (regangan bidang). Model plane strain digunakan dengan asumsi bahwa sepanjang sumbu potongan melintang lereng relatif sama dan peralihan dalam arah tegak lurus potongan tersebut dianggap tidak terjadi. Program komputer ini menggunakan elemen segitiga dengan pilihan 6 nodes (titik) atau 15 titik. Pada analisis ini digunakan elemen segitiga dengan 6 titik. Dengan menggunakan elemen 6 titik, agar dapat dilakukan interpolasi dari peralihan noda dengan mengugunakan turunan berderajat dua. Selain itu komputer menggunakan memori yang lebih kecil daripada 15 noda akan tetapi hasilnya analisis sudah cukup akurat dan dapat diandalkan. 4.5.4 PEMODELAN MATERIAL Perilaku tanah dan batuan dibawah beban umumnya bersifat non-linier. Perilaku ini dapat dimodelkan dengan berbagai persamaan, yaitu model Mohr Coulomb, Hardening Soil model, Soft Soil Model, dan Soft Soil Creep Model. Pada analisis ini digunakan model Mohr-Coulomb yang memerlukan 5 buah parameter : Kohesi ( c ) Sudut geser dalam ( φ ) Modulus Young ( E ref ) Poisson s ratio ( ν ) Berat isi tanah kering ( γ dry ) Berat isi tanah jenuh air ( γ sat ). 80

Nilai nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam (φ ) didapat dari hasil pengujian tanah direct shear ( geser langsung ), dikarenakan elemen tanah telah mengalami deformasi jauh melewati tegangan puncak sehingga tegangan yang tersisa adalah tegangan sisa (residual strength). Dalam hal ini kuat geser yang representatif adalah kuat geser residual. Sedangkan modulus Young ( E ref ) didapat dari pengujian Unconfined Compression Test. Nilai Poisson s ratio untuk tanah lempung adalah berkisar antara 0,3-0,35. Dengan menggunakan model Mohr-Coloumb nilai Poisson s ratio diambil nilai 0,30. Sedang nilai sudut dilatansi ( ψ ) = 0 o, untuk nilai sudut geser kurang dari 30 o. Pada Tabel 4.25 diberikan penjelasan mengenai parameter parameter tanah yang digunakan pada analisa stabilitas lereng. Tabel 4.25 Parameter Desain Material Pada Simulasi Kelongsoran Properties Lapisan Tabel Properties Tanah Lempung Lempung Kepasiran Batu Lempung Kedalaman - 0 9,0 9,0 12,00 12,00 20,00 m Material model Model Mohr- Coloumb Mohr- Coloumb Mohr- Coloumb Unit Type of material Type Drained Drained Drained - behaviour Soil unit weight above phreatic γ dry 12,369 12,224 12,270 kn/m 3 level Soil unit below phreatic level γ wet 17,005 17,095 16,435 kn/m 3 Permeability in horizontal K x 2,52 E-04 2,52 E-04 3,6E-05 m/day direction Permeability in vertical K y 2,52 E-04 2,52 E-04 3,6E-05 m/day direction Young s modulus E ref 13977,5 11212,5 22140,0 kn/m 2 (constant) Poisson s ratio ν 0,3 0,3 0,157 - Cohession (constant) c ref 19,5 19,5 18,25 kn/m 2 Friction angle φ 18,25 18,5 30 Dilatancy angle ψ 0 0 0 - o o 81

4.5.5 TAHAP-TAHAP PERHITUNGAN PLAXIS Langkah-langkah simulasi kelongsoran pada program Plaxis V 8 dijelaskan sebagai berikut : PLAXIS INPUT V 8 Membuat file baru dengan cara klik File - New, kemudian isilah menu General Setting Project dan Dimensions seperti pada gambar 4.19 dan 4.20. Gambar 4.19 General Setting Project Gambar 4.20 General Setting - Dimension Buat model geometri lereng dengan menggunakan toolbar Geometri Line atau dengan menginput koordinat dengan mengetikkan pada point on geometri line pada sisi bawah window. Pada simulasi ini dipilih model lereng dengan lapisan tanah yang berdasarkan dari potongan melintang lokasi studi pada Gambar 4.21. Kemudian diberi kondisi batas (Boundary Condition) sebagai pengekang geometri tanah. Prinsipnya, semua batas harus mempunyai satu kondisi batas pada tiap arah. Jika suatu model tidak diberi kondisi batas maka kondisi alamiah akan terjadi di mana gaya yang ditentukan 82

sama dengan nol dan terjadi kondisi bebas bergerak. Kondisi batas yang digunakan adalah standard fixities (kekakuan standar) yang memodelkan lapisan bawah tanah terjepit sempurna atau tidak bergerak sama sekali, sedangkan untuk bagian samping kirikanan memungkinkan untuk bergerak secara vertikal (U x =0; U y = bebas). Kekakuan standar diberikan dengan toolbar bawah. sehingga terbentuk suatu model seperti gambar di Tabel 4.26 Input koordinat pada Plaxis V.8 Point X Y Point X Y 0 0 0 18 34 17 1 60 0 19 30 14 2 60 25 20 24 12 3 50 24 21 0 8 4 48.6 24 22 0 5.5 5 47.8 23.9 23 25 9.5 6 44.6 24 24 32 11.5 7 41.4 23.9 25 40 14.3 8 40 24 26 46.3 17.3 9 39.5 24 27 53 20.8 10 39.3 21.5 28 0 3 11 38 21.5 29 25 7.5 12 37 20.5 30 32.5 9.5 13 37 19.9 31 40 12 14 36.4 19.9 32 46.6 15 15 36.4 20.5 33 53 18.5 16 37.8 22 34 60 23 17 38.9 22 Gambar 4.21 Model Geometri Lereng Gombel Lama 83

Untuk beban lalu lintas dimodelkan sebagai beban merata dalam Plaxis V.8 disebut sebagai tractions. Struktur perkerasan jalan yang dimodelkan sebagai tractions, didefinisikan besarnya beban adalah sebesar 10,203 kn/m 2 sesuai dengan perhitungan pada pembebanan lalu lintas. Pada Plaxis, tanda negatif ( - ) menandakan arah gaya ke bawah. Sehingga besarnya tractions adalah -10,203 kn/m 2 yang bekerja pada sumbu y sedangkan pada sumbu x tidak ada gaya yang bekerja. Klik ganda pada posisi beban tersebut maka akan muncul kotak dialog, pilih Load System (A) dan isi besarnya beban yang bekerja pada posisi tersebut seperti pada gambar 4.22. Gambar 4.22 Besar Pembebanan Akibat Beban Lalu Lintas Material lapisan tanah yang dimodelkan kemudian didefinisikan propertisnya dengan mengklik toolbar Material Sets. Kemudian drag data set tiap lapisan dari jendela Material Sets ke area lapisan tanah yang diikuti oleh perubahan warna pada model geometri. Gambar 4.23 Properties Untuk Tiap Lapisan Tanah 84

Proses berikutnya adalah melakukan meshing generation untuk membagi material tanah ke dalam elemen-elemen diskret yang berhingga, dengan menggunakan toolbar Generate Mesh. Tingkat kekasaran meshing dapat dipilih : Sangat kasar (Very Coarse) : sekitar 50 elemen Kasar (Coarse) : sekitar 100 elemen Menengah (Medium) : sekitar 250 elemen Halus (Fine) : sekitar 500 elemen Sangat halus (Very Fine) : sekitar 1000 elemen Dalam simulasi ini, material di-mesh Fine, kemudian klik. Gambar 4.24 Tampilan setelah dilakukan Mesh Generation Penetapan kondisi awal (Initial Condition) Pada model ini muka air tanah terletak pada perpotongan lapisan lempung dan btu lempung. Model geometri yang sudah dibuat harus ditetapkan kondisi awalnya. Kondisi awal memiliki 2 mode, yaitu : Mode 1 untuk pembangkitan tekanan air awal (water condition mode). Mode 2 untuk menetapkan konfigurasi tekanan efektif awal (geometry configuration mode) Langkah ini dapat ditentukan dengan memilih prosedur Ko atau Gravity Loading. Ko Procedure dipilih jika kondisi geometri relatif horisontal, yaitu dengan memilih ikon Geometri initial stress, dengan menekan toolbar untuk menuju model Geometry configuration, tekan (sebelah kanan) untuk mengaktifkan Ko-Procedure kemudian klik. 85

Gambar 4.25 Tampilan Setelah Menetapkan Kondisi Awal Tahapan perhitungan selanjutnya adalah mengidentifikasikan, mendefinisikan, dan mengeksekusi tahapan fase-fase perhitungan untuk memperoleh output program yang diinginkan dengan menekan toolbar untuk menuju PLAXIS CALCULATION V 8. PLAXIS CALCULATIONS V.8 Tahap-tahap perhitungan (calculation) dibagi menjadi empat tahap / phase yaitu: 1. Initial Phase, merupakan default dari program (fase 0). 2. Tahap Gravity Loading, yaitu phase dimana tegangan dan regangan awal akibat berat tanah sendiri dari model dihitung (fase 1). 3. Tahap perhitungan faktor keamanan (SF), yaitu fase dimana kestabilan lereng akibat fase 1 dihitung (fase 2). 4. Tahap Vertical Loading, yaitu phase dimana tegangan dan regangan awal akibat berat tanah sendiri dan akibat beban luar dari model dihitung (fase 3). 5. Tahap perhitungan faktor keamanan (SF), yaitu fase dimana kestabilan lereng akibat fase 3 dihitung (fase 4). 6. Tahap DPT, yaitu phase dimana tegangan dan regangan awal akibat berat tanah sendiri dan pengaruh dinding penahan tanah dari model dihitung (fase 5). 7. Tahap perhitungan faktor keamanan (SF), yaitu fase dimana kestabilan lereng akibat fase 5 dihitung (fase 6). 86

Pada perhitungan faktor keamanan (SF) digunakan metode Phi-c reduction. Phi-c reduction adalah option yang tersedia dalam Plaxis untuk menghitung faktor keamanan (SF). Option ini hanya tersedia untuk tipe perhitungan secara Plastic menggunakan Manual control atau dengan prosedur Load advencement number of steps. Dalam Phi-c reduction dilakukan pendekatan parameter-parameter kekuatan tanah tan φ dan c dengan mengurangi nilainya sampai tercapainya keadaan dimana kegagalan struktur terjadi. Jumlah pengali ΣMsf digunakan untuk mendefinisikan harga dari parameter-parameter kekuatan tanah. tanϕ ΣMsf = tanϕ input reduced c = c input reduced Parameter-parameter kekuatan tanah secara otomatis dikurangi sampai tercapainya kegagalan struktur. σ SF = σ available failure = harga ΣMsf saat kegagalan Langkah-langkah perhitungan pada Plaxis Calculations adalah sebagai berikut : 1. Tahap Gravity Loading Pada window General pilih Plastic pada combo box (kotak kombo) pertama dari Calculation type dan Load adv. ultimate level pada kotak kombo kedua. Ada kotak Number/ID beri nama fase 1 dengan Gravity Loading. Calculation type : plastic/ load adv. ultimate level. Start from phase : 0 - Initial Phase. Tahap awal dari analisis digunakan untuk menghitung tegangan-tegangan awal akibat berat sendiri massa tanah dan tegangan horizontal. Untuk mencari tegangan dan regangan awalnya digunakan cara gravity loading. Metode ini digunakan untuk menghitung tegangan awal dengan cara memasukkan beban tanah pada tahap perhitungan, oleh karena itu bawaan dari program yang memakai persamaan Jacky (K o = 1 sin φ ) tidak diperlukan dalam mencari regangan dan tegangan awal dari model elemen hingga. 87

Gambar 4.26 Window General Pada Fase Gravity Loading Tekan tahap <Parameter>, pada tahapan ini terdapat parameter-parameter untuk mengontrol perhitungan. Pada kotak kombo Additional step = 100 dan klik delete intermediate step. Pada kotak Loading input pilih Staged construction, kemudian tekan tombol Define. Akan tampil geometry input, pilih geometry input yang akan dinonaktifkan dengan cara diklik pada bagian yang dimaksud. Gambar 4.27 Window Parameter Pada Fase Gravity Loading Tahapan multiplier akan terpilih setelah menekan tombol Define. Pada window Multipliers secara otomatis akan ditutup oleh program sehingga yang aktif hanya Σ- M weight dengan nilai 1. Jadi secara default program akan mengaktifkan gravity loading jika 88

option staged construction dipilih user, kemudian tekan <Next> untuk memasuki fase perhitungan kedua. Gambar 4.28 Window Multipliers Pada Fase Gravity Loading Gambar 4.29 Window Input Gambar Pada Fase Gravity Loading 2. Tahap Safety Factor akibat Gravity Loading Pada Phase box Number/ID beri nama untuk fase perhitungan kedua sebagai SF, untuk mencari angka keamanan tubuh lereng akibat Gravity Loading dengan metode Phic reduction. Fase kedua ini dimulai dari fase pertama, untuk mendefinisikannya klik start from phase : 1-Gravity Loading. 89

Gambar 4.30 Window General Pada Fase SF Gravity Loading Pada window Parameters, terdapat parameter-parameter untuk mengontrol perhitungan. Pada kotak kombo Additional steps = 100 untuk memberikan gambaran detail pada output. Dan klik reset displacements to zero, kemudian pilih Incremental multipliers pada Loading input, lalu tekan <Define>. Gambar 4.31 Window Parameter Pada Fase SF Gravity Loading Pada tahapan multipliers biarkan semua nilai bawaan yang ada. Nilai MSF pada Incremental loading = 0,1 90

Gambar 4.32 Window Multiplier Pada Fase SF Gravity Loading 3. Tahap Vertical Loading Pada kotak Number/ID beri nama phase 3 dengan Vertical Loading. Calculation type : plastic/load adv. ultimate level. Start from phase : 1 Gravity Loading. Gambar 4.33 Window General Pada Fase Vertical Loading Tekan tahap <Parameter>, pada tahapan ini terdapat parameter-parameter untuk mengontrol perhitungan. Pada kotak kombo Additional step =100 dan klik delete 91

intermediate step. Pada kotak Loading input pilih Stage construction, kemudian tekan tombol Define. Gambar 4.34 Window Parameter Pada Fase Vertical Loading Tahapan multiplier akan terpilih setelah menekan tombol Define. Pada window Multipliers secara otomatis akan ditutup oleh program sehingga yang aktif hanya Σ- M weight dengan nilai 1. Jadi secara default program akan mengaktifkan gravity loading jika option staged construction dipilih user, kemudian tekan <Next>. Gambar 4.35 Window Multiplier Pada Fase Vertical Loading 92

Gambar 4.36 Window Input Gambar Pada Fase Vertical Loading 4. Tahap Safety Factor akibat Vertical Loading Pada Phase box Number/ID beri nama SF Vertical Loading untuk mencari angka keamanan lereng akibat Vertical Loading dengan Phi-c reduction. Fase keempat ini dimulai dari fase ketiga (Vertical Loading), untuk mendefinisikannya klik start from phase : 3-Vertical Loading. Gambar 4.37 Window General Pada Fase SF Vertical Loading 93