PERENCANAAN STABILITAS LERENG DENGAN SHEET PILE DAN PERKUATAN GEOGRID MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA Erin Sebayang 1 dan Rudi Iskandar 2 1 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl,Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan Email: erin.sebayang@yahoo.com 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara. Jl Perpustakaan No.1 Medan Email: sipil_s2_usu@yahoo.com Kelongsoran pada lereng yang disebabkan karena menurunnya kekuatan geser tanah sehingga tidak dapat memikul beban kerja yang terjadi dapat diperbaiki dengan menggunakan sheet pile atau dengan perkuatan geogrid. Pada kasus jalan Kota Pematang Siantar dengan Parapat di Km. 171 badan jalan mengalami kelongsoran sehingga diperlukan penanganan untuk kasus ini. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh counterweight di belakang sheet pile, pengaruh kedalaman penanaman sheet pile dan pengaruh letak geogrid terhadap stabilitas lereng menggunakan Metode Elemen Hingga dengan Program Plaxis. Dari hasil perhitungan diperoleh lereng tanpa counterweight memiliki 1,16 sedangkan lereng dengan counterweight memiliki 2,29. Maka lereng dengan counterweight memiliki faktor keamanan yang lebih besar. Lereng dengan penambahan panjang sheet pile memiliki 2,41 sedangkan lereng dengan pengurangan panjang sheet pile memiliki faktor keamanan sebesar 2,23. Maka lereng dengan penambahan panjang sheet pile memiliki faktor keamanan yang lebih besar. Lereng dengan pemasangan geogrid yang sebidang memiliki 2,10 sedangkan lereng dengan pemasangan geogrid tidak sebidang memiliki 2,29, maka geogrid yang tidak sebidang memiliki faktor keamanan yang lebih besar daripada geogrid yang sebidang. Kata Kunci : sheet pile, geogrid, counterweight,metode elemen hingga, faktor keamanan lereng SLOPE STABILITY WITH PLANNING SHEET PILE AND STRENGTHENING GEOGRID USING FINITE ELEMENT METHOD Sliding on the slope due to reduced shear soil strength that can t carry the loads can be improved by using a sheet pile or with geogrid reinforcement. Sliding is happen to the land slide of Pematang Siantar and Parapat roads at Km. 171, so need some improvment for handling this case. This study aims to determine the effect of the counterweight on the back of the sheet pile, the effect of sheet pile planting depth and influence on the location of geogrid in slope stability using the Finite Element Method with Plaxis Program. From the calculations, the slope without counterweight has a safety factor that is equal to 1.16 while the slope of the counterweight has a safety factor that is equal to 2.29. Then the slope with counterweight have a greater safety factor. Slope with the addition length of sheet pile has a safety factor that is equal to 2.41 while the slope with the reduction of sheet pile length has a safety factor that is equal to 2.23. So the slope with the addition of depth sheet pile having a greater safety factor. The slope with installation of the geogrid plot has a safety factor that is equal to 2.10, while the slope with installation of the geogrid with no plot has a safety factor that is equal to 2.29, then the geogrid which does not have a plot has the greater safety factor. Keywords : sheet pile, geogrid, counterweights, finite element method, the safety factor of the slope 1
1. PENDAHULUAN Tanah adalah dasar dari suatu konstruksi sipil yang memiliki fungsi yaitu menerima dan menahan beban yang bekerja di atasnya. Tanah dipengaruhi oleh faktor geologis, topografi, dan karakteristik tanah. Stabilitas tanah dapat terganggu karena kondisi tanah yang berbeda, serta dengan mendapatkan beban dari struktur. Kelongsoran tanah adalah salah satu permasalahan yang sering terjadi dalam konstruksi sipil. Kelongsoran sering terjadi pada lereng karena menurunnya kekuatan geser tanah sehingga tidak dapat memikul beban kerja yang terjadi. Dalam rekayasa sipil dapat ditemui berbagai alternatif untuk memperbaiki kelongsoran pada lereng akibat menurunnya kekuatan geser tanah, yaitu dengan menggunakan sheet pile dan dengan perkuatan material geogrid atau geotextil. Sheet Pile adalah sebuah struktur yang didesain dan dibangun untuk menahan tekanan lateral (horisontal) tanah ketika terdapat perubahan dalam elevasi tanah yang melampaui sudut at-rest dalam tanah. Tekanan tanah lateral di belakang dinding penahan tanah bergantung kepada sudut geser dalam tanah (φ) dan kohesi (c). Tekanan lateral meningkat dari atas sampai ke bagian paling bawah pada dinding penahan tanah. Jika tidak direncanakan dengan baik, tekanan tanah akan mendorong dinding penahan tanah sehingga menyebabkan kegagalan konstruksi serta kelongsoran. Selain sheet pile, untuk konstruksi lereng sering digunakan material geogrid atau geotextile. Material geogrid atau geotextil dapat memikul gaya tarik sehingga dapat menjaga kestabilan tanah. Konstruksi ini sederhana dan mudah dilaksanakan serta menghemat waktu dan biaya konstruksi. 2. TINJAUAN PUSTAKA Analisis tekanan tanah lateral digunakan untuk perencanaan sheet pile. Tekanan tanah lateral adalah gaya yang ditimbulkan oleh akibat dorongan tanah di belakang struktur penahan tanah. Besarnya tekanan lateral sangat dipengaruhi oleh perubahan letak (displacement) dari sheet pile dan sifat-sifat tanahnya. Kekuatan geser suatu massa tanah merupakan perlawanan internal tanah tersebut per satuan luas terhadap keruntuhan atau pergeseran sepanjang bidang geser dalam tanah yang dimaksud. Mohr (1980) menyuguhkan sebuah teori tentang keruntuhan pada material yang menyatakan bahwa keruntuhan terjadi pada suatu material akibat kombinasi kritis antara tegangan normal dan geser.meningkatkan kekuatan geser tanah adalah dengan cara meningkatkan parameter kekuatan geser tanah sehingga struktur semakin kuat menahan beban. Selain sheet pile, perkuatan geogrid juga dibutuhkan untuk menambah kuat geser tanah. Geogrid adalah bahan Geosynthetic yang digunakan untuk memperkuat tanah. Geogrid biasanya digunakan untuk memperkuat sebagai dinding penahan, serta subbase atau subsoil bawah jalan atau bangunan. Fungsi utama dari geosintetik adalah filtrasi, drainase, pemisah, perkuatan, penghalang dan proteksi. 3. METODE PENELITIAN Untuk perhitungan pemasangan sheet pile dan geogrid pada proyek longsoran di Km. 171, Jalan Batas Kota Pematang Siantar-Parapat, penulis memperoleh data dari PT. CITRA DIECONA CE berupa data hasil sondir, hasil SPT, dan hasil investigation soil lab. Analisis stabilitas lereng dengan menggunakan sheet pile dan perkuatan geogrid dengan menggunakan Metode Elemen Hingga ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh counterweight di belakang sheet pile, pengaruh kedalaman penanaman sheet pile dan pengaruh letak geogrid terhadap stabilitas lereng. Dalam perhitungan pemasangan geogrid, sheet pile dan counterweight ini, penulis memperhitungkan deformasi yang terjadi pada geogrid, sheet pile dan counterweight serta besarnya faktor keamanan yang diperoleh dengan menggunakan Metode Elemen Hingga dengan langkah-langkah sebagai berikut: 1) Menggambar geometri 2 dimensi struktur proyek yang dihitung. 2) Kondisi Batas (Standard Fixities) 3) Sifat-sifat material 4) Masukkan perletakan beban dan masukkan besarnya beban yaitu 20 kn/m. 5) Penyusunan jaring elemen (Generated Mesh) 2
6) Kondisi Awal (Initial Condition) 7) Perhitungan (Calculation)\ Tahap 1 : beban berjalan Tahap 2 : Konsolidasi Tahap 3 : Perhitungan Safety Factor. 8) Pilih Titik Noda Pengamatan 9) Menampilkan hasil keluaran (Output) 4. ANALISIS DAN PERHITUNGAN 4.1 Kondisi Lereng Setelah Konstruksi Berikut ini akan dibahas kondisi lereng yang sudah diberi perkuatan sheet pile geogrid, counterweight dan telah diberi beban sebesar 20 kn/m. Gambar 1. Lereng dengan Sheet Pile, Geogrid dan Counterweight Klaster yang berwarna cokelat merupakan tanah lapisan 1 dan klaster yang berwarna biru merupakan tanah lapisan 2 sedangkan klaster yang berwarna merah merupakan tanah timbunan (counterweight) setinggi 4 meter. Sheet pile ditunjukkan dengan garis tegak di belakang timbunan yang berwarna biru sedangkan geogrid ditunjukkan dengan lapisan-lapisan garis yang berwarna kuning. Beban ditunjukkan dengan tanda panah ke bawah yang berwarna biru. 3
4.2 Pengaruh Beban Counterweight terhadap Konstruksi Lereng Dengan langkah yang sama, dicoba lereng tanpa perkuatan counterweight. Gambar 2. Kondisi Lereng tanpa Beban Counterweight Berdasarkan hasil perhitungan metode elemen hingga dengan program plaxis, diperoleh perbandingan seperti padatabel 1. berikut: Tabel 1. Perbandingan Lereng terhadap Beban Counterweight Parameter yang ditinjau Faktor Keamanan Deformasi Lereng Deformasi sheet pile Deformasi Geogrid Lereng dengan counterweight 2,2973. 21,71*10-3 meter. 8,74*10-3 meter. 18,21*10-3 meter. Lereng tanpa counterweight 1,1646. 62,72*10-3 meter. 24,14*10-3 meter. 48,16*10-3 meter. 4
4.3 Pengaruh Panjang Sheet Pile terhadap Konstruksi Lereng 4.3.1. Lereng dengan Penambahan Panjang Sheet Pile Pada kondisi ini dicoba lereng dengan penambahan panjang sheet pile sebesar 1 meter. Gambar 3. Kondisi Lereng dengan Penambahan Panjang Sheet Pile 4.3.2. Lereng dengan Pengurangan Panjang Sheet Pile Pada kondisi ini dicoba lereng dengan pengurangan panjang sheet pile sebesar 1 meter. Gambar 4. Kondisi Lereng dengan Pengurangan Panjang Sheet Pile 5
Berdasarkan kondisi di atas diperoleh perbandingan seperti pada Tabel 2. berikut: Tabel 2. Perbandingan Lereng Berdasarkan Panjang Sheet Pile Parameter yang ditinjau Faktor Keamanan Deformasi Lereng Deformasi sheet pile Deformasi Geogrid Lereng dengan penambahan panjang sheet pile 2,4105 21,44*10-3 meter. Z 8,45*10-3 meter. 18,07*10-3 meter. Lereng tanpa penambahan atau pengurangan panjang sheet pile 2,2973 21,71*10-3 meter. 8,74*10-3 meter. 18,21*10-3 meter. Lereng dengan pengurangan panjang sheet pile 2,2343 21,75*10-3 meter. 8,93*10-3 meter. 18,19*10-3 meter. 4.4 Pengaruh Pemasangan Geogrid terhadap Konstruksi Lereng Pada kondisi ini dicoba lereng dengan memodelkan geogrid yang dipasang sebidang. Model dari perkuatan ini dapat dilihat pada Gambar 5. berikut: Gambar 5. Kondisi lereng dengan geogrid yang sebidang 6
Maka dari itu dapat dibuat perbandingan seperti pada Tabel 3. berikut: Tabel 3. Perbandingan lereng berdasarkan pemasangan geogrid Parameter yang ditinjau Faktor Keamanan Deformasi Lereng Lereng dengan geogrid yang sebidang 2,1080 17,41*10-3 meter Lereng geogrid yang tidak sebidang 2,2973 21,71*10-3 meter Deformasi sheet pile Deformasi Geogrid 9,23*10-3 meter 14,59*10-3 meter 8,74*10-3 meter 18,21*10-3 meter 5. KESIMPULAN 1) Lereng tanpa counterweight memiliki 1,16 sedangkan lereng dengan counterweight memiliki 2,29. Sehingga deformasi yang terjadi pada semua bagian struktur lereng tanpa counterweight lebih besar. Maka dapat disimpulkan lereng tanpa counterweight memiliki konstruksi yang kurang aman. 2) Penambahan counterweight di belakang sheet pile menambah kekuatan geser tanah akibat adanya tekanan tanah pasif yang bekerja yaitu dengan meningkatnya faktor keamanan dari 1,16 menjadi 2,29. 3) Lereng dengan penambahan panjang sheet pile memiliki faktor keamanan 2,41, sedangkan lereng tanpa penambahan atau pengurangan panjang sheet pile memiliki 2,29 dan lereng dengan pengurangan panjang sheet pile memiliki 2,23. Deformasi yang terjadi antara tiga kondisi konstruksi tersebut tidak jauh berbeda dan masih dalam kategori aman dalam struktur. 4) Penambahan panjang sheet pile berpengaruh terhadap semakin besarnya kekuatan geser tanah yaitu dengan meningkatnya faktor keamanan dari 2,29 menjadi 2,41. 5) Pemasangan geogrid yang tidak sebidang memiliki 2,29 sedangkan pemasangan geogrid yang sebidang memiliki 2,10. Hal ini menunjukkan bahwa geogrid yang dipasang tidak sebidang memiliki faktor keamanan yang lebih besar. 7
DAFTAR PUSTAKA Das, B. M., 1994, Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid I, Erlangga: Jakarta Das, B. M., 1994, Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid II, Erlangga: Jakarta Das, Braja M. 2007. Principle of Foundation Engineering. Global Engineer Christopher M. Shortt. Hardiyatmo, H. C., 1992, Mekanika Tanah I, PT. Gramedia Pustaka Umum : Jakarta. Muntohar, A. S. Analisis Stabilitas Lereng (Slope Stability), Jurnal Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Mitchell, James K. & Villet, Willem C. B. 1987.Reinforcement of Earth Slopes and Embankments. Washington D.C: National Research Council. Tinambunan, Panantian. 2008. Dinding Penahan Tanah dengan Menggunakan Geogrid sebagai Tulangan pada Tanah (Reinforced Soil). Medan: Universitas Sumatera Utara. 8