ANALISIS DINDING PENAHAN TANAH TIPE GRAVITASI PADA LERENG DI DESA SUMBERSARI, TIRTOMOYO, WONOGIRI Irvan Nurrohman 1) Niken Silmi Surjandari 2) Noegroho Djarwanti 3) 1) Mahasiswa Fakultas Teknik, Program Studi teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret 2) 3) Pengajar Fakultas Tenik, Program Studi teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret Jln Ir. Sutami 36A, Surakarta 57126; Telp. 0271-634524. Email : irvannurrohman@gmail.com Abstract 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. 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. Calculation of cost estimation was conducted to determine the cost required for retrofitting 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 0,862 dan 0,554. 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 are 0,669, 0,703, 0,887 and 0,993. 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 Abstrak 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. 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. Perhitungan estimasi biaya dilakukan untuk mengetahui biaya yang diperlukan untuk 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 0,862 dan 0,554. Pada lereng dengan kemiringan 45 o dengan menerapkan semua variasi dinding penahan menghasilkan nilai angka keamanan (SF) lereng berturut-turut sebesar 1,031, 1,061, 1,267 dan 1,369. Sedangkan pada lereng dengan kemiringan 60 o adalah 0,669, 0,703, 0,887 dan 0,993. 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 PENDAHULUAN 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. Sebanyak 16 dari 25 kecamatan di Wonogiri masuk dalam peta rawan bencana longsor. Pada tahun 2015 terjadi 12 kali bencana tanah longsor (Suara Merdeka, 2016). Stabilitas lereng tentu sangat penting karena menyangkut keamanan bagi mahluk hidup maupun benda mati. Untuk meningkatkan stabilitas lereng diperlukan suatu konstruksi yang berfungsi untuk menahan kelongsoran. Saat ini telah banyak alternatif perkuatan lereng, seperti pemasangan cerucuk kayu, grouting, perkuatan geotekstil, maupun dinding penahan tanah. Kestabilan dinding penahan tanah diperoleh dari berat sendiri struktur dan berat tanah yang berada di atas pelat pondasi. Besar dan distribusi tekanan tanah pada dinding penahan tanah sangat bergantung pada gerakan ke arah lateral tanah relatif terhadap dinding (Hardiyatmo, 2006). Penelitian ini membahas tentang perkuatan stabilitas lereng menggunakan dinding penahan tanah tipe gravitasi. Dinding penahan tipe gravitasi biasanya terbuat dari beton murni atau pasangan batu. Dari hasil analisis ini diharapkan mendapat desain ukuran dinding penahan tipe gravitasi dan estimasi biaya yang efektif untuk menjadi alternatif yang bisa diaplikasikan guna menambah faktor aman dan mencegah longsor. e-jurnal MATRIKS TEKNIK SIPIL/September 2017/1139
METODOLOGI PENELITIAN Penelitian ini menggunakan data sekunder berupa data parameter tanah dari penelitian yang dilakukan oleh Pratiwi (2015) di Desa Sumbersari, Tirtomoyo, Wonogiri. Data tersebut tercantum pada Tabel 1. Sudut kemiringan lereng (α) yang diambil adalah sudut 45 o dan 60 o, dimana pada penelitian sebelumnya, pada sudut tersebut menunjukkan angka keamanan (SF) kritis. Tabel 1. Nilai parameter data tanah (Pratiwi, 2015) Parameter Satuan Hasil Berat isi tanah (γ b) kn/m 3 17,81 Kadar air tanah (w) % 19,38 Kohesi tanah (c) kn/m 2 0 Sudut geser tanah (φ) o 37,47 Spesific gravity (Gs) - 2,66 Jenis tanah - Pasir Gambar 1. Profil lereng pada sudut 45 o Gambar 2. Profil lereng pada sudut 60 o Penelitian ini akan mencoba beberapa variasi dimensi dinding penahan tanah. Variasi yang dibedakan adalah tinggi dan lebar dasar dinding penahan tanah. Variasi ini akan diterapkan pada lereng dengan sudut 45 o dan 60 o. Tinggi dinding yang akan dicoba adalah 3 m dan 5 m dengan lebar dasar dinding adalah 0,5H dan 0,7H. Tanah urug menggunakan tanah yang sama dengan tanah pada lereng. Variasi tersebut dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Variasi dinding penahan tanah pada lereng No Sudut Perkuatan Pada Lereng Dimensi 1 45 o Tanpa perkuatan - 2 45 o Variasi 1 H = 3 m; L = 0,5 H 3 45 o Variasi 2 H = 3 m; L = 0,7 H 4 45 o Variasi 3 H = 5 m; L = 0,5 H 5 45 o Variasi 4 H = 5 m; L = 0,7 H 6 60 o Tanpa perkuatan - 7 60 o Variasi 1 H = 3 m; L = 0,5 H 8 60 o Variasi 2 H = 3 m; L = 0,7 H 9 60 o Variasi 3 H = 5 m; L = 0,5 H 10 60 o Variasi 4 H = 5 m; L = 0,7 H Gambar 3. Dinding penahan tanah variasi 1 Gambar 4. Dinding penahan tanah variasi 2 e-jurnal MATRIKS TEKNIK SIPIL/September 2017/1140
Gambar 5. Dinding penahan tanah variasi 3 Gambar 6. Dinding penahan tanah variasi 4 Analisis Stabilitas Lereng Analisis stabilitas lereng dilakukan menggunakan program Geo-slope dan perhitungan manual. Perhitungan dilakukan pada lereng sebelum dan setelah adanya perkuatan dinding penahan tanah. Metode yang digunakan adalah metode Fellenius dengan persamaan berikut: SF = ca 1+(W i cos θ i u i a i )tg φ... (1) W i sin θ i dengan: SF = faktor aman c = kohesi (kn/m 2 ) φ = sudut gesek dalam tanah ( o ) = panjang lengkung lingkaran pada irisan ke-i (m) a i W i = berat irisan tanah ke-i (kn) u i = tekanan air pori pada irisan ke-i (kn/m 2 ) θ i = sudut dari pusat irisan ke titik berat ( o ) Stabilitas Dinding Penahan Tanah Tekanan tanah lateral dihitung berdasarkan teori Rankine dengan persamaan berikut: K a = 1 sin φ = 1+sin φ tg2 (45 φ )... (2) 2 1+sin φ K p = 1 sin φ tg2 (45 + φ ) 2... (3) P a = 0,5 H 2 γ K a... (4) P p = 0,5 H 2 γ K p... (5) dengan: P a = tekanan tanah aktif total P p = tekanan tanah pasif total K a = koefisien tekanan tanah aktif K p = koefisien tekanan tanah aktif γ = berat volume tanah urug φ = sudut gesek dalam tanah β = sudut kemiringan permukaan tanah urug terhadap horizontal Faktor aman terhadap pergeseran (F gs), didefinisikan sebagai: F gs = R h 1,5... (6) P h R h = W f = W tg δ b dengan δ b φ... (7) dengan : R h = tahanan dinding penahan tanah terhadap pergeseran W = berat total dinding penahan dan tanah di atas pelat fondasi δ b = sudut gesek antara tanah dan dasar fondasi, biasa diambil (1/3 2/3) φ c = kohesi tanah dasar P h = jumlah gaya-gaya horisontal f = tg δ b = koefisien gesek antara tanah dasar dan dasar fondasi Faktor aman terhadap penggulingan (Fgl), didefinisikan sebagai : F gl = M w M gl... (8) e-jurnal MATRIKS TEKNIK SIPIL/September 2017/1141
dengan : M w = Wb 1 M gl = P ah h 1 + P av B M w = momen yang melawan penggulingan (kn.m) M gl = momen yang mengakibatkan penggulingan (kn.m) W = berat tanah di atas pelat fondasi + berat sendiri dinding penahan (kn) B = lebar kaki dinding penahan (m) P ah = jumlah gaya-gaya horisontal (kn) = jumlah gaya-gaya vertikal (kn) P av Kapasitas dukung ultimit dihitung dengan menggunakan persamaan Hansen (1970) dan Vesic (1975) dalam Hardiyatmo (2006) untuk beban miring dan eksentris: q u = d c i c c N c + d q i q D f γ N q + d γ i γ 0,5 B γ N γ... (9) dengan : d c, d q, d γ = faktor kedalaman i c, i q, i γ = faktor kemiringan beban c = kohesi tanah (kn/m 2 ) Df = kedalaman fondasi (m) γ = berat volume tanah (kn/m 3 ) B = lebar fondasi dinding penahan tanah (m) Nc,Nq dan Nγ = faktor-faktor kapasitas dukung Terzaghi Faktor aman terhadap keruntuhan kapasitas dukung didefinisikan sebagai : F = q u q 3... (10) dengan: q = tekanan akibat beban struktur. Rencana Anggaran Biaya Konstruksi dinding penahan tanah tipe gravitasi terbuat dari pasangan batu kali dengan perbandingan 1 PS : 4 PP. Berikut merupakan analisis harga satuan pasangan batu kali 1 PS : 3 PP per 1 m 3 : Tabel 3. Harga satuan bahan pondasi batu kali 1 PS : 4 PP per 1 m 3 No Bahan Satuan Koeisien Harga Satuan Jumlah Harga 1 Batu belah m 3 1,2 Rp. 200.000,00 Rp. 240.000,00 2 Semen Portland Kg 163 Rp. 1.495,00 Rp. 243.685,00 3 Pasir Pasang m 3 0,52 Rp. 210.000,00 Rp. 109.200,00 Jumlah Harga Bahan Rp. 592.885,00 HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan hasil perhitungan analisis stabilitas dinding penahan tanah tipe gravitasi mendapatkan hasil semua variasi dinding penahan tanah aman terhadap pergeseran, penggulingan dan keruntuhan kapasitas daya dukung tanah seperti yang ditampilkan pada Tabel 4. Tabel 4. Hasil perhitungan cek stabilitas beberapa variasi dinding penahan tanah tipe gravitasi Tipe Geser Guling Daya dukung Variasi 1 2,116 2,4301 16,0146 Variasi 2 3,0083 4,813 30,4784 Variasi 3 2,0825 2,387 16,3585 Variasi 4 2,2814 4,3890 29,5264 Hasil perhitungan analisis stabilitas lereng menggunakan program Geo-slope dan perhitungan manual mendapatkan hasil yang dapat kita lihat dalam Tabel 5 dan Gambar 17. Nilai angka keamanan (SF) lereng dengan kemiringan 45 o dan 60 o mengalami peningkatan dengan perkuatan dinding penahan tanah. Nilai angka keamanan (SF) yang berada diatas batas angka keamanan Bowless terdapat pada lereng dengan kemiringan 45 o dengan perkuatan variasi 3 dan variasi 4. e-jurnal MATRIKS TEKNIK SIPIL/September 2017/1142
Gambar 7. Analisis Geo-slope lereng 45 o tanpa perkuatan Gambar 8. Analisis Geo-slope lereng 60 o tanpa perkuatan Gambar 9. Analisis Geo-slope lereng 45 o perkuatan variasi 1 Gambar 10. Analisis Geo-slope lereng 45 o perkuatan variasi 2 Gambar 11. Analisis Geo-slope lereng 45 o perkuatan variasi 3 Gambar 12. Analisis Geo-slope lereng 45 o perkuatan variasi 4 Gambar 13. Analisis Geo-slope lereng 60 o perkuatan variasi 1 Gambar 14. Analisis Geo-slope lereng 60 o perkuatan variasi 2 e-jurnal MATRIKS TEKNIK SIPIL/September 2017/1143
Gambar 15. Analisis Geo-slope lereng 60 o perkuatan variasi 3 Gambar 16. Analisis Geo-slope lereng 60 o perkuatan variasi 4 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Tanpa perkuatan DPT Variasi 1 DPT Variasi 2 DPT Variasi DPT Variasi 3 4 45 Geo-slope 45 Manual 60 Geo-slope 60 Manual Gambar 17. Hubungan nilai angka keamanan (SF) dengan perubahan variasi dinding penahan tanah Tabel 5. Rekapitulasi nilai angka keamanan (SF) lereng dengan beberapa variasi dinding penahan tanah No Sudut Perkuatan Pada Lereng Angka Keamanan (SF) Geo-slope Manual 1 45 o Tanpa perkuatan 1,082 0,862 2 45 o DPT Variasi 1 1,203 1,031 3 45 o DPT Variasi 2 1,203 1,061 4 45 o DPT Variasi 3 1,324 1,267 5 45 o DPT Variasi 4 1,324 1,369 6 60 o Tanpa perkuatan 0,735 0,554 7 60 o DPT Variasi 1 0,841 0,669 8 60 o DPT Variasi 2 0,840 0,703 9 60 o DPT Variasi 3 0,917 0,877 10 60 o DPT Variasi 4 0,917 0,993 Pada lereng dengan kemiringan 45 o, tinggi dinding penahan tanah mempengaruhi nilai angka keamanan (SF). Semakin tinggi dinding penahan tanah, maka angka keamanan (SF) akan semakin besar. Lebar telapak dinding penahan tanah juga mempengaruhi nilai angka keamanan (SF). Lebar telapak yang semakin besar akan menambah gaya penahan gelincir yang semakin besar, sehingga angka keamanan (SF) akan semakin besar. Gambar 18 menunjukkan hubungan angka keamanan (SF) lereng dengan tinggi dinding penahan tanah semakin meningkat sesuai dengan besarnya ketinggian dinding penahan tanah. Hal ini terjadi karena tinggi permukaan dinding penahan tanah yang menahan gaya gelincir tanah juga semakin besar, sehingga gaya penahan yang disebabkan dinding penahan tanah akan menjadi lebih besar. e-jurnal MATRIKS TEKNIK SIPIL/September 2017/1144
ANGKA KEAMANAN (SF) ANGKA KEAMANAN (SF) ANGKA KEAMANAN (SF) 1,4 1,35 1,3 1,25 1,2 1,15 1,1 1,05 1 2 3 4 5 6 TINGGI DPT (M) DPT B=0,5H DPT B=0,7H Gambar 18. Grafik hubungan nilai angka keamanan (SF) dengan tinggi DPT Seperti halnya penambahan tinggi dinding penahan tanah, penambahan lebar telapak dinding penahan tanah juga meningkatkan nilai angka keamanan (SF) lereng seperti yang ditampilkan pada Gambar 19 dan Gambar 20. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar dimensi dinding penahan tanah, maka kenaikan angka keamanan (SF) lereng juga akan semakin besar. 1,4 1,38 1,36 1,34 1,32 1,3 1,28 1,26 1,24 1,22 1,2 2 2,5 3 3,5 4 LEBAR DPT (M) DPT H=5m Gambar 19. Hubungan nilai angka keamanan (SF) dengan lebar telapak pada DPT dengan tinggi 5 m 1,08 1,07 1,06 1,05 1,04 1,03 1,02 1 1,5 2 2,5 LEBAR DPT (M) DPT H=3m Gambar 20. Hubungan nilai angka keamanan (SF) dengan lebar telapak pada DPT dengan tinggi 3 m Berdasarkan hasil analisis stabilitas lereng, perkuatan dinding penahan tanah tipe gravitasi yang menghasilkan nilai angka keamanan (SF) diatas angka aman Bowless (>1,25) adalah variasi 3 dan variasi 4 pada kondisi lereng dengan kemiringan 45 o. Sehingga untuk pengaplikasian pada lereng dengan kemiringan 45 o dapat memakai salah satu dari variasi tersebut. Estimasi harga material yang digunakan untuk dinding penahan tanah per meter panjang dari tiap variasi dapat dilihat pada Tabel 6. e-jurnal MATRIKS TEKNIK SIPIL/Bulan & tahun terbit/1145
Tabel 6. Rekapitulasi estimasi biaya bahan material variasi dinding penahan tanah tipe gravitasi per meter panjang Tipe Volume Harga Satuan Jumlah Harga Variasi 1 2,25 m 3 Rp. 592.885,00 Rp. 1.333.991,25 Variasi 2 3,05 m 3 Rp. 592.885,00 Rp. 1.808.299,25 Variasi 3 6,20 m 3 Rp. 592.885,00 Rp. 3.675.887,00 Variasi 4 8,89 m 3 Rp. 592.885,00 Rp. 5.270.747,65 KESIMPULAN Dari penelitian ini dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Analisis stabilitas dinding penahan tanah tipe gravitasi mendapatkan hasil semua variasi dinding penahan tanah aman terhadap pergeseran, penggulingan dan keruntuhan kapasitas daya dukung tanah. 2. Besarnya nilai angka keamanan (SF) lereng sebelum adanya perkuatan pada kemiringan 45 o dan 60 o adalah 0,862 dan 0,554. 3. Besarnya nilai angka keamanan (SF) lereng dengan kemiringan 45 o setelah adanya perkuatan dinding penahan tanah tipe gravitasi dengan keempat variasi adalah 1,031, 1,061, 1,267 dan 1,369. Sedangkan untuk lereng dengan kemiringan 60 o adalah 0,669, 0,703, 0,887 dan 0,993. 4. Nilai angka keamanan (SF) lereng dipengaruhi oleh tinggi dan lebar telapak dinding penahan. Semakin besar dimensi tinggi dan lebar telapak dinding penahan, maka semakin besar nilai angka keamanan (SF) lereng. 5. Perkuatan pada lereng dengan kemiringan 45 o menggunakan dinding penahan tanah tipe gravitasi variasi 3 dengan tinggi 5 m dan lebar telapak 2,5 m. Estimasi harga material yang digunakan per meter panjang adalah Rp. 3.675.887,00. REFERENSI Anonim, 2008. Analisa Biaya Konstruksi (ABK) Bangunan Gedung dan Perumahan SNI 2008. Bandung: Panitia Teknis Standarisasi Bidang Konstruksi Bangunan. Firmansyah, S., 2010. Perencanaan penanggulangan Longsoran pada Proyek Jalan di Lokasi Bayah Provinsi Banten pada STA 2+920 s.d STA 3+920, Teknik Sipil, Universitas Gunadarma, Jakarta. Hardiyatmo, H.C., 2006. Teknik Fondasi I, Cetakan Ketiga, Beta Offset, Yogyakarta. Hardiyatmo, H.C., 2007. Mekanika Tanah II, Edisi Keempat, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta. Kisworo, G.R., 2014. Perencanaan Dinding Gravitasi dengan Program Geo 5, Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Kusumawardani, Z., 2012. Analisis Dinding Penahan Tanah dengan Variasi Sudut Kemiringan Tanah Berdasarkan Prinsip Probabilitas, Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Pramudo, L.T.H., 2016. Analisis Stabilitas Lereng dengan Terasering di Desa Sendangmulyo Tirtomoyo Wonogiri, Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Pratiwi, H., 2011. Analisis Stabilitas Lereng Akibat Curah Hujan Bulanan dengan Metode Fellenius di Desa Sumbersari DAS Tirtomoyo Wonogiri, Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Putra, T.G.S dkk., 2010. Analisis Stabilitas Lereng pada Badan Jalan dan Perencanaan Perkuatan Dinding Penahan Tanah, Teknik Sipil, Universitas Udayana, Denpasar. Ramadhani, S., 2010. Perencanaan Dinding Penahan Tipe Gravitasi pada Lokasi Bukit BTN Teluk Palu Permai, Teknik Sipil, Universitas Tadulako Palu. Triambodo, G., 2015. Perencanaan Konstruksi Dinding Penahan Tanah pada Underpass Jemursari Surabaya, Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya. Utami, E.C., 2016. Analisis Angka Keamanan (SF) Lereng Sungai Cigembol Karawang dengan Perkuatan Pile dan Sheet Pile, Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. e-jurnal MATRIKS TEKNIK SIPIL/Bulan & tahun terbit/1146