ANALISIS DINDING PENAHAN TANAH TIPE GRAVITASI PADA LERENG DI DESA SUMBERSARI, TIRTOMOYO, WONOGIRI Analysis of Gravity Type Retaining Wall on Slope in Sumbersari Village, Tirtomoyo, Wonogiri SKRIPSI Diajukan Sebagai Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh : IRVAN NURROHMAN I0109042 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016 i
ii
iii
KATA MUTIARA Sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai (dari suatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk urusan yang lain). Dan hanya kepada Tuhanmu lah engkau berharap (QS Al Insyirah (94) Ayat 6-8) Harga kebaikan manusia adalah diukur menurut apa yang telah diperbuatnya (Ali Bin Abi Thalib) Jika orang berpegang pada keyakinan, maka hilanglah kesangsian. Tetapi, jika orang sudah mulai berpegang pada kesangsian, maka hilanglah keyakinan (Sir Francis Bacon) Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat mereka menyerah (Thomas Alva Edison) iv
PERSEMBAHAN Rohyadi dan Siti Mahmudah, orang tua yang tak kenal lelah mendukung, mendoakan, memotivasi, membimbing dan memberikan ilmu kehidupan. Semoga Allah SWT senantiasa memberikan kesehatan serta umur panjang, bahagia di dunia dan akhirat. Amiin. Nur Azizah, Bagus Restianto HA, Desti Nur Aini, kakak dan adik yang selalu memberikan dukungan kepada saya. Semoga kesehatan, kerukunan dan keberkahan hidup selalu menyertai kita. Ibu Niken dan Ibu Noegroho sebagai pembimbing skripsi, terima kasih atas bimbingan, saran, dan dukungannya. Teman-teman teknik Sipil angkatan 2009, Teman-teman kos Papaya, terima kasih telah memberikan bantuan dan dukungannya. Semoga silaturahmi kita selalu terjaga. Saudara-saudara di Ajusta Brata, terima kasih telah memberikan bantuan, dukungan dan kebersamaan selama ini. Semoga silaturahmi kita tetap terjaga. v
ABSTRAK Irvan Nurrohman, 2016, ANALISIS DINDING PENAHAN TANAH TIPE GRAVITASI PADA LERENG DI DESA SUMBERSARI, TIRTOMOYO, WONOGIRI. Skripsi, Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Wonogiri merupakan daerah dengan kondisi medan dan topografi yang didominasi oleh wilayah perbukitan dan pegunungan. Hal ini menjadikan Wonogiri sebagai salah satu daerah di Jawa Tengah yang memiliki potensi longsor tinggi. Penelitian ini membahas tentang perkuatan stabilitas lereng menggunakan dinding penahan tanah tipe gravitasi. Dari diharapkan mendapat desain ukuran dinding penahan tipe gravitasi yang efektif untuk menjadi alternatif yang bisa diaplikasikan guna menambah faktor aman dan mencegah longsor. Penelitian ini diawali dengan mengumpulkan data sekunder dari penelitian Heny Pratiwi (2015). Variasi kemiringan sudut yang ditinjau adalah 45 o dan 60 o, sedangkan variasi dari dinding penahan tanah tipe gravitasi yang dilakukan adalah variasi tinggi dan lebar telapak. Analisis stabilitas lereng menggunakan program Geo-slope dan Metode Fellenius untuk mengetahui besarnya angka keamanan (SF) lereng pada kondisi sebelum dan setelah mendapat perkuatan dinding penahan tanah tipe gravitasi. Hasil analisis stabilitas dinding penahan tanah tipe gravitasi untuk semua variasi mendapatkan nilai faktor aman yang memenuhi batas nilai faktor aman stabilitas terhadap pergeseran, penggulingan dan keruntuhan kapasitas daya dukung tanah. Nilai angka keamanan (SF) lereng sebelum mendapat perkuatan pada kemiringan 45 o dan 60 o berturut-turut adalah 0,779 dan 0,454. Pada lereng dengan kemiringan 45 o dengan menerapkan semua variasi dinding penahan menghasilkan nilai angka keamanan (SF) lereng berturut-turut sebesar 1,287, 1,327, 1,494 dan 1,567. Sedangkan pada lereng dengan kemiringan 60 o variasi dinding penahan tanah belum bisa menaikkan angka keamanan (SF). Tinggi dan lebar telapak dinding penahan tanah tipe gravitasi mempengaruhi besarnya angka keamanan (SF) lereng. Semakin tinggi dan lebar, maka angka keamanan (SF) akan semakin besar. Kata kunci: Dinding penahan tanah, Angka keamanan, Stabilitas lereng, Fellenius, Geo-slope vi
ABSTRACT Irvan Nurrohman, 2016, ANALYSIS OF GRAVITY TYPE RETAINING WALL ON SLOPES IN SUMBERSARI VILLAGE, TIRTOMOYO, WONOGIRI. Thesis, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, Surakarta. Wonogiri is a region with the condition of its terrain and topography is dominated by hills and mountains. It makes Wonogiri as one of the areas in Java, which has high potential for landslides. This study discusses the reinforcement of slope stability using gravity type retaining wall. And Expected to get the effective design measurement of the gravity type retaining wall to be alternatives that can be applied in order to increase the safe factor and prevent landslides. This study starts by collecting secondary data from research by Heny Pratiwi (2015). Variations of tilt angle that being simulated is 45 o and 60 o,whereas the variations of the gravity type retaining wall that is done is variations of its high and wide palm. The Slope stability analysis is using the Geo-slope program and Fellenius method to determine the safety factor (SF) of the slopes in before and after condition it is receiving reinforcement gravity type retaining wall. The Results of stability analysis of gravity type retaining wall for all variations obtained the value of safe factor that meets the limit of stability safe factor values against shifting, overthrowing and collapsing of the soil bearing capacity. The safety factor (SF) value of the slope before it gets reinforced at tilt angle of 45 o and 60 o respectively are 0.779 and 0.454. On the slopes with a tilt angle of 45 o,by implementing all the varians of retaining wall resulted in slope s safety factor value consecutively in the amount of 1.287, 1.327, 1.494 and 1.567. While on slopes with a tilt angle of 60 implementing all the variation of retaining wall still could not raises the safety factor (SF). The Height and width of the palm of the gravity type retaining wall influences the slope s safety factor (SF) value. The higher and wider, the greater the safety factor (SF) value. Keywords: Retaining wall, Safety factor, Slope stability, Fellenius, Geo-slope vii
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Penyusunan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penulis menyusun skripsi dengan judul Analisis Dinding Penahan Tanah Tipe Gravitasi pada Lereng di Desa Sumbersari, Tirtomoyo, Wonogiri Penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan banyak pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Wibowo, ST, DEA selaku pimpinan Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Dr. Niken Silmi Surjandari, ST, MT selaku dosen pembimbing I. 3. Ir. Noegroho Djarwanti, MT selaku dosen pembimbing II. 4. Dr. Bambang Setiawan, ST, MT dan Dr. Ir. Rr. Rintis Hadiani, MT selaku dosen penguji. 5. Dr. Ir. Rr. Rintis Hadiani, MT selaku dosen Pembimbing Akademik. 6. Segenap rekan mahasiswa angkatan 2009 Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 7. Seluruh pihak yang telah membantu proses penyusunan skripsi ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini masih banyak kesalahan dan kekurangan, untuk itu penulis mengharap kritik dan saran yang membangun untuk kesempurnaan skripsi ini. Penulis berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penulis dan bagi pembaca pada umumnya. Surakarta, Juli 2016 viii Penulis
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii HALAMAN KATA MUTIARA... iv HALAMAN PERSEMBAHAN... v ABSTRAK... vi ABSTRACK... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR NOTASI... xiv BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Batasan Penelitian...... 2 1.4 Tujuan Penelitian... 2 1.5 Manfaat Penelitian... 3 BAB 2 LANDASAN TEORI... 4 2.1 Tinjauan Pustaka... 4 2.2 Dasar Teori... 7 2.2.1 Analisis Stabilitas Lereng... 7 2.2.2 Program Geo-slope... 8 2.2.3 Dinding Penahan Tanah... 9 2.2.4 Tekanan Tanah Lateral... 10 2.2.4.1 Teori Rankine... 11 2.2.4.2 Teori Coulomb... 13 ix
2.2.5 Perhitungan Stabilitas Dinding Penahan Tanah... 14 2.2.5.1 Stabilitas Terhadap Pergeseran... 14 2.2.5.2 Stabilitas Terhadap Penggulingan... 15 2.2.5.3 Stabilitas Terhadap Keruntuhan Kapasitas Daya Dukung Tanah... 15 2.2.6 Rencana Anggaran Biaya... 16 BAB 3 METODE PENELITIAN... 19 3.1 Umum... 19 3.2 Data...... 19 3.2.1 Data Parameter Tanah... 19 3.2.2 Data Profil Lereng... 20 3.2.3 Variasi Tinggi Dinding Penahan Tanah Tipe Gravitasi.. 20 3.3 Analisis Stabilitas Lereng dangan Program Geo-slope... 22 3.4 Analisis Stabilitas Dinding Penahan Tanah Tipe Gravitasi... 27 3.5 Diagram Alir Penelitian... 28 BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN... 29 4.1 Analisis Stabilitas Dinding Penahan Tanah... 29 4.2 Analisis Stabilitas Lereng Dengan Program Geo-slope... 31 4.2.1 Hasil Analisis Lereng Tanpa Perkuatan... 31 4.2.2 Hasil Analisis Lereng Dengan Perkuatan... 32 4.3 Analisis Stabilitas Lereng Dengan Perhitungan Manual... 37 4.4 Rencana Anggaran Biaya... 40 4.5 Pembahasan... 41 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN... 46 5.1 Kesimpulan... 46 5.2 Saran... 46 DAFTAR PUSTAKA... 48 LAMPIRAN x
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Lokasi penelitian... 2 Gambar 3.1 Profil lereng pada sudut 45 o... 20 Gambar 3.2 Profil lereng pada sudut 60 o... 20 Gambar 3.3 Dinding penahan tanah tipe gravitasi... 21 Gambar 3.4 Profil lereng dengan perkuatan dinding penahan tanah... 21 Gambar 3.5 Jendela awal Geo-slope... 22 Gambar 3.6 Jendela awal KeyIn Analyses... 22 Gambar 3.7 KeyIn Analyses-Slip Surface... 23 Gambar 3.8 Pengaturan kertas kerja... 23 Gambar 3.9 Pengaturan skala gambar... 24 Gambar 3.10 Pengaturan Grid... 24 Gambar 3.11 Jendela permodelan lereng... 24 Gambar 3.12 Jendela pendefinisian parameter tanah... 25 Gambar 3.13 Jendela pendefinisian properti tanah... 25 Gambar 3.14 Jendela penggambaran bidang longsor... 26 Gambar 3.15 Jendela hasil perhitungan... 26 Gambar 3.16 Diagram alir penelitian... 28 Gambar 4.1 Variasi dinding penahan tanah tipe gravitasi... 29 Gambar 4.2 Analisis Geo-slope lereng 45 o tanpa perkuatan... 31 Gambar 4.3 Analisis Geo-slope lereng 60 o tanpa perkuatan... 32 Gambar 4.4 Analisis Geo-slope lereng 45 o dengan perkuatan variasi 1... 33 Gambar 4.5 Analisis Geo-slope lereng 45 o dengan perkuatan variasi 2... 33 Gambar 4.6 Analisis Geo-slope lereng 45 o dengan perkuatan variasi 3... 34 Gambar 4.7 Analisis Geo-slope lereng 45 o dengan perkuatan variasi 4... 34 Gambar 4.8 Analisis Geo-slope lereng 60 o dengan perkuatan variasi 1... 35 Gambar 4.9 Analisis Geo-slope lereng 60 o dengan perkuatan variasi 2... 35 Gambar 4.10 Analisis Geo-slope lereng 60 o dengan perkuatan variasi 3... 36 Gambar 4.11 Analisis Geo-slope lereng 60 o dengan perkuatan variasi 4... 36 Gambar 4.12 Permodelan bidang longsor lereng kemiringan 45 o... 38 xi
Gambar 4.13 Hubungan nilai angka keamanan (SF) dengan perubahan variasi dinding penahan tanah... 42 Gambar 4.15 Hubungan nilai angka keamanan (SF) dengan tinggi DPT... 43 Gambar 4.16 Hubungan nilai angka keamanan (SF) dengan lebar telapak pada DPT dengan tinggi 3 m... 44 Gambar 4.17 Hubungan nilai angka keamanan (SF) dengan lebar telapak pada DPT dengan tinggi 5 m... 44 xii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Rangkuman Tinjauan Pustaka... 6 Tabel 2.2 Hubungan Nilai Safety Factor dan Kemungkinan Kelongsoran Lereng... 15 Tabel 3.1 Nilai Parameter Data Tanah... 19 Tabel 3.2 Variasi Dinding Penahan Tanah pada Lereng... 21 Tabel 4.1 Hasil perhitungan cek stabilitas beberapa variasi dinding penahan tanah tipe gravitasi... 30 Tabel 4.2 Rekapitulasi nilai angka keamanan (SF) lereng menggunakan program Geo-slope... 37 Tabel 4.3 Hasil perhitungan irisan dengan metode Fellenius untuk lereng 45 o... 39 Tabel 4.4 Rekapitulasi nilai angka keamanan (SF) lereng dengan perhitungan manual... 40 Tabel 4.5 Harga satuan bahan pondasi batu kali 1 PS : 4 PP per 1 m 3... 40 Tabel 4.6 Rekapitulasi estimasi biaya bahan material variasi dinding penahan tanah tipe gravitasi per meter panjang... 41 Tabel 4.7 Rekapitulasi nilai angka keamanan (SF) lereng dengan beberapa variasi dinding penahan tanah... 41 xiii
DAFTAR NOTASI SF = faktor aman τ = tahanan geser maksimum tanah (kn/m 2 ) τ d = tegangan geser akibat gaya berat tanah yang akan longsor (kn/m 2 ) c = kohesi (kn/m 2 ) σ = tegangan normal (kn/m 2 ) φ = sudut gesek dalam tanah ( o ) ai Wi = panjang lengkung lingkaran pada irisan ke-i (m) = berat irisan tanah ke-i (kn) ui = tekanan air pori pada irisan ke-i (kn/m 2 ) θ i = sudut dari pusat irisan ke titik berat ( o ) Pa Pp Ka Kp = tekanan tanah aktif total (kn) = tekanan tanah pasif total (kn) = koefisien tekanan tanah aktif = koefisien tekanan tanah aktif γ = berat volume tanah urug (kn/m 3 ) α = sudut kemiringan dinding penahan tanah terhadap garis horizontal ( o ) δ = sudut gesek antara dinding dan tanah (2/3 φ) ( o ) β = sudut kemiringan permukaan tanah urug terhadap horizontal ( o ) H = tinggi dinding penahan tanah (m) hc F gs R h W = kedalaman kritis (m) = Stabilitas terhadap pergeseran = tahanan dinding penahan tanah terhadap pergeseran (kn) = berat total dinding penahan dan tanah di atas pelat fondasi (kn) δ b = sudut gesek antara tanah dan dasar fondasi, biasa diambil (1/3 2/3) φ ( o ) ca ad B P h = ad x c = adhesi antara tanah dan dasar dinding = faktor adhesi = lebar fondasi (m) = jumlah gaya-gaya horizontal (kn) f = tg δb = koefisien gesek antara tanah dasar dan dasar fondasi xiv
Fgl = Stabilitas terhadap penggulingan M w = momen yang melawan penggulingan (kn.m) M gl = momen yang mengakibatkan penggulingan (kn.m) P ah = jumlah gaya-gaya horisontal (kn) P av = jumlah gaya-gaya vertikal (kn) F = stabilitas terhadap keruntuhan kapasitas daya dukung tanah qu = kapasitas dukung ultimit (kn/m 2 ) d c, d q, d γ = faktor kedalaman i c, i q, i γ = faktor kemiringan beban Df = kedalaman fondasi (m) Nc,Nq dan Nγ = faktor-faktor kapasitas dukung Terzaghi xv