Buku 4 - Pedoman Teknik Perencanaan Bukti Sebagai TES

PEDOMAN TEKNIK PERANCANGAN BUKIT SEBAGAI TEMPAT EVAKUASI SEMENTARA TSUNAMI

BADAN NASIONAL PENANGGULANGAN BENCANA Tahun2013

PENULIS

1. Pro Prof. f. Ir. Ir. Masyh Masyhur ur Irsya Irsyam, m, MSE, MSE, Ph. Ph.D D 2. Dr Dr.. Ir Ir.. He Hend ndri riya yawa wan n 3. Ir Ir.. And Andii Kart Kartaw awir iria ia,, MT MT 4. Da Dani niel el Hut Hutab abar arat at,, ST, ST, MT 5. Pro Prof. f. Dr. Dr. Ir. Ir. Sya Syahri hrill B. Kus Kusuma uma

INTERNAL R E V V I E W ER

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Medi Herlianto, CES,MM Prof. Dr. Nanang T. Puspito Dr. Irwan Meilano Dr. Eng. Hamzah Latief Prof. Ir. Iswandi Imran,MASC., PhD.

Dr. Harkunti P. Rahayu Dr. Hendriyawan Ir. Afrial Rosya, MA

Direktur kesiapsiagaan Institut Teknologi Bandung Institut Teknologi Bandung Institut Teknologi Bandung Institut Teknologi Bandung Institut Teknologi Bandung Institut Teknologi Bandung Kasubdit Perencanaan Siaga

REVIE W PANEL

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.

Dr. Haryadi Permana Robert Sulistyo Ir. Ferri Eka Putra Prof. Dr. Hasyim Djalal Dr. Budianto Ontowiryo Tedi Bahtian ST.,MT.

Drs. Suhardjono Dr. Nurlia Sadikin Dr. Sri Hidayati Ir. Ardito M. Kodiyat, MSc Tris Raditian Dr. Ing. Josia Irwan Rastandi Ir. Widjojo Adi Prakoso, M.Sc., Ph.D Pangarso S. Dr. Ir. Pariatmono, M.Sc. Ir. Medy Eka S.

Prof. Ir. Wimpie Wimpie A.N. Aspar, MSCE, MSCE, Ph. D. D.

LIPI CDSP - AIFDR PUSKIM - PU DEKIN / KKP ASKP BSB PUSKIM BMKG PUSA PU SAIR IR – PU PVMBG – BG UNESCO Jakarta Dit. BOP SDA - PU Universitas Indonesia Universitas Indonesia Pusdiklat PB RISTEK RISTEK BPPT

PENULIS

1. Pro Prof. f. Ir. Ir. Masyh Masyhur ur Irsya Irsyam, m, MSE, MSE, Ph. Ph.D D 2. Dr Dr.. Ir Ir.. He Hend ndri riya yawa wan n 3. Ir Ir.. And Andii Kart Kartaw awir iria ia,, MT MT 4. Da Dani niel el Hut Hutab abar arat at,, ST, ST, MT 5. Pro Prof. f. Dr. Dr. Ir. Ir. Sya Syahri hrill B. Kus Kusuma uma

INTERNAL R E V V I E W ER

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Medi Herlianto, CES,MM Prof. Dr. Nanang T. Puspito Dr. Irwan Meilano Dr. Eng. Hamzah Latief Prof. Ir. Iswandi Imran,MASC., PhD.

Dr. Harkunti P. Rahayu Dr. Hendriyawan Ir. Afrial Rosya, MA

Direktur kesiapsiagaan Institut Teknologi Bandung Institut Teknologi Bandung Institut Teknologi Bandung Institut Teknologi Bandung Institut Teknologi Bandung Institut Teknologi Bandung Kasubdit Perencanaan Siaga

REVIE W PANEL

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.

Dr. Haryadi Permana Robert Sulistyo Ir. Ferri Eka Putra Prof. Dr. Hasyim Djalal Dr. Budianto Ontowiryo Tedi Bahtian ST.,MT.

Drs. Suhardjono Dr. Nurlia Sadikin Dr. Sri Hidayati Ir. Ardito M. Kodiyat, MSc Tris Raditian Dr. Ing. Josia Irwan Rastandi Ir. Widjojo Adi Prakoso, M.Sc., Ph.D Pangarso S. Dr. Ir. Pariatmono, M.Sc. Ir. Medy Eka S.

Prof. Ir. Wimpie Wimpie A.N. Aspar, MSCE, MSCE, Ph. D. D.

LIPI CDSP - AIFDR PUSKIM - PU DEKIN / KKP ASKP BSB PUSKIM BMKG PUSA PU SAIR IR – PU PVMBG – BG UNESCO Jakarta Dit. BOP SDA - PU Universitas Indonesia Universitas Indonesia Pusdiklat PB RISTEK RISTEK BPPT

CATATAN

Setiap pendapat, temuan, kesimpulan, atau rekomendasi disajikan dalam publikasi ini tidak mencerminkan pandangan dari Badan Nasional Penanggulangan Bencana (BNPB). Pedoman ini hanya sebagai panduan untuk perencanaan TES. Setiap perencanaan TES harus didasarkan atas perhitungan teknis sesuai kaidah-kaidah perencanaan yang berlaku dan didasarkan atas data-data setempat yang mencukupi untuk kebutuhan desain. Tim penyusun tidak bertanggungjawab terhadap permasalahan yang timbul atas penggunaan baik sebagian maupun seluruhnya dari pedoman ini. Pengguna informasi dari publikasi ini menanggung semua kewajiban yang timbul dari penggunaan tersebut.

PENGANTAR

Pedoman 4 : Pedoman Teknik Perancangan Bukit Sebagai Tempat Evakuasi Sementara (TES) Tsunami ini merupakan salah satu dari rangkaian pedoman untuk penentuan TES Tsunami yang disusun dengan harapan dapat membantu pemerintah, khususnya BNPB dalam melaksanakanMaster Plan Pengurangan Risiko Bencana Tsunami. Terdapat empat pedoman yang mendukung pedoman perencanaan TES ini, yaitu : 1. Pedoman Teknik Pembuatan Peta Bahaya Rendaman Tsunami 2. Pedoman TeknikPerencanaan Tempat Evakuasi Sementara (TES) Tsunami 3. Pedoman Teknik Perancangan Struktur Bangunan Tempat Evakuasi Sementara (TES)Tsunami 4. Pedoman TeknikPerancangan Bukit Sebagai Tempat Evakuasi Sementara (TES) Tsunami Pedoman ini dikembangkan dengan mengacu pada alur pemaparan pedoman FEMA-USA (P646-2012), beberapa Standar Nasional Indonesia dan hasil penelitian terkait.

Jakarta, Desember 2013

Tim Penyusun

i

KATA SAMBUTAN

Kami menyambut baik atas penerbitan “Pedoman Teknik Perancangan Bukit Sebagai Tempat Evakuasi Sementara (TES) Tsunami” ini yang merupakan salah satu dari rangkaian Pedoman Teknik Masterplan Pengurangan Risiko Bencana Tsunami. Pedoman Teknik Perancangan Bukit Sebagai Tempat Evakuasi Sementara (TES) Tsunami ini disusun sebagai pedoman untuk perencanaan bukit Tempat Evakuasi Sementara (TES) yang tahan terhadap gempa dan tsunami. Dengan adanya Pedoman Teknik Perancangan Bukit Sebagai Tempat Evakuasi Sementara (TES) Tsunami ini adalah memberikan panduan yang detail dan lengkap untuk merencanakan pembuatan bukit TES Tsunami. Kami berharap pedoman ini pemangku

kepentingan

dapat digunakan sebagai panduan bagi para seperti

engineer,arsitek,

pejabat

pemerintah/pemegang keputusan, perencana dan pemilik bangunan/lahan dalam menentukan kriteria desain dan konsep perancangan bukit sebagai tempat TES sehingga menjadi tempat yang aman untuk TES bagi masyarakat pada saat terjadi bencana Tsunami. Mudah-mudahan pedoman ini bermanfaat bagi masyarakat/pembaca dan pihak-pihak lain yang memerlukannya.

Jakarta,

Maret 2014

Deputi Pencegahan dan Kesiapsiagaan Badan Nasional Penanggulangan Bencana

Ir. Dody Ruswandi, MSCE

ii

DAFTAR ISI

PENGANTAR .................................................................................................. i KATA SAMBUTAN...........................................................................................ii DAFTAR ISI ..................................................................................................iii DAFTAR GAMBAR.......................................................................................... v DAFTAR TABEL ........................................................................................... viii BAB 1

PENDAHULUAN……………………………………………………………..1

1.1. Latar Belakang ....................................................................................1 1.2. Maksud dan Tujuan .............................................................................1 1.3. Ruang Lingkup ....................................................................................1 1.4. Acuan Normatif ...................................................................................2 1.5. Istilah dan Definisi...............................................................................3 BAB 2

KRITERIA PERANCANGAN BUKIT SEBAGAI TES TSUNAMI……..5

2.1. Umum ..................................................................................................5 2.2. Standar dan Peraturan ........................................................................5 2.3. Kriteria Desain .....................................................................................5 2.3.1.

Bukit Buatan .................................................................... 5

2.3.2.

Bukit Alam ....................................................................... 6

2.4. Penyelidikan Tanah .............................................................................6 2.4.1.

Bukit Buatan .................................................................... 6

2.4.2.

Bukit Alam ....................................................................... 7

2.5. Gaya Yang Bekerja ..............................................................................8 BAB3

METODOLOGI PENYELIDIKAN TANAH………………………………15

3.1. Metode Penyelidikan Lapangan ........................................................16 3.1.1.

Pemboran ...................................................................... 16 iii

3.1.2.

Pengambilan Contoh Tanah............................................. 17

3.1.3.

Uji Penetrasi................................................................... 18

3.2. Pengujian Laboratorium ....................................................................20

BAB 4

3.2.1.

Spesific Gravity (Berat Jenis) ........................................... 20

3.2.2.

Kadar Air (Water Content / Moisture Content)................... 20

3.2.3.

Analisis Saringan dan Hidrometer..................................... 21

3.2.4.

Batas-Batas Atterberg ( Atterberg’s Limit ).......................... 21

3.2.5.

Uji Tekan Bebas ( Unconfined Compression Test ) ............... 22

3.2.6.

Uji Geser Langsung (Direct Shear Test ) ............................ 23

3.2.7.

Uji Triaxial-UU ................................................................ 23

3.2.8.

Uji Konsolidasi................................................................ 24

3.2.9.

Uji Kompaksi .................................................................. 25

METODA ANALISIS……………………………………………………….26

4.1. Parameter Perencanaan ....................................................................27 4.2. Kriteria Material Timbunan ................................................................27 4.3. Perhitungan Stabilitas Lereng ...........................................................28 4.3.1.

Stabilitas Lereng Kondisi Statik ........................................ 28

4.3.2.

Stabilitas Lereng Kondisi Gempa Bumi .............................. 32

4.3.3.

Stabilitas Lereng Kondisi Tsunami .................................... 33

4.3.4.

Perhitungan Dinding Penahan Tanah................................ 33

4.3.5.

Perhitungan Penurunan................................................... 37

4.3.6.

Perhitungan Potensi Likuifaksi.......................................... 38

4.4. Metoda Perkuatan Lereng .................................................................44 4.5. Metoda Perbaikan Tanah ..................................................................45 4.5.1.

Metode Perbaikan Tanah Dasar Untuk Kasus Tanah Lunak. 45

4.5.2.

Metode Perkuatan Tanah Timbunan ................................. 47

4.6. Erosi Akibat Tsunami.........................................................................50 4.7. Erosi dan Kelongsoran ......................................................................51 4.8. Pemeriksaan Mutu (Quality Control ) .................................................56 BAB 5

IMPLEMENTASI DAN CONTOH PERENCANAAN…………………..57

5.1. Umum ................................................................................................58 5.2. Perhitungan Perkuatan Lereng Dengan Dinding Penahan Tanah ....58 5.2.1.

Faktor Keamanan Terhadap Bahaya Overturning............... 60 iv

5.2.2.

Faktor Keamanan Terhadap Bahaya Sliding ...................... 61

5.2.3.

Faktor Keamanan Terhadap Keruntuhan Daya Dukung ...... 62

5.2.4.

Analisis Kestabilan Kondisi Dinamik .................................. 63

5.3. Perkuatan Timbunan Dengan Mechanically Stabilized Earth (MSE) .65 BAB 6

REFERENSI / DAFTAR PUSTAKA ............................................. 72

DAFTARGAMBAR

Gambar 2.1

Peta percepatan puncak (PGA) di batuan dasar (SB) untuk probabilitas terlampaui 10% dalam 50 tahun (Sumber : Peta Hazard Gempa Indonesia 2010) ..............................................................................9

Gambar 2.2

Pergeseran bangunan akibat kombinasi gaya hidrodinamis

12

Gambar 2.3

Penghanyutan kapal akibat kombinasi gaya hidrodinamis

13

Gambar 2.4

Tumbukan bangunan dengan kendaraan terapung pada tsunami Pangandaran

13

Gambar 2.5

Sedimen terlarut pada aliran tsunami Aceh

14

Gambar 2.6

Kapal terhanyut dan bukit tergerus aliran tsunami

14

Gambar 3.1

Alat Pemboran Rotary Boring Machine (Bowles,1994).....................17

Gambar 3.2

Kotak Penyimpanan Contoh Tanah ( core box) ............................... 18

Gambar 3.3

Metode Pengujian dengan SPT (Mayne et al., 2002) ...........................19

Gambar 3.4

Pelaksanaan Sondir di lapangan ..............................................................19

Gambar 3.5.

Alat Uji Atterberg Limit (Sumber: http://www.test-llc.com/Atterberg_limits.jpg) .....................22

Gambar 3.6.

Alat Uji Tekan Bebas (Sumber: http://www.test-llc.com/UCS_test.jpg) .................................23

Gambar 3.7.

Alat Geser Langsung (Mayne et al., 2002) .............................................23

Gambar 3.8.

Alat Uji Triaxial (Mayne et al., 2002) .......................................................24

Gambar 3.9.

Hasil Uji Konsolidasi (Mayne et al., 2002) ..............................................25 v

Gambar 3.10. Uji Kompaksi (ASTM D698 dan D1557) ...................................................26 Gambar 4.1

Jenis-jenis keruntuhan lereng (a) Slope Failure, (b) Shallow Failure, 28

Gambar 4.2

Gaya-gaya yang berkerja pada irisan vertikal untuk bidang kelongsoran lingkaran (Sumber : Geo-Slope International, 2007) .....30

Gambar 4.3

Contoh hasil analisis stabilitas lereng dengan FEM ...............................31

Gambar 4.4.

Sisi bukit yang berhadapan dengan tsunami dibuat tegak lurus untuk menghindari run up ....................................................................................33

Gambar 4.5.

         .......33

Gambar 4.6.

Jenis-jenis Keruntuhan Dinding Penahan Tanah (a) Geser (Sliding), (b) Momen (Overturning), (c) Daya dukung (Bearing capacity failure), dan (d) Kelongsoran dalam (slope failure) .............................................34

Gambar 4.7

Diagram Skematik Gaya-gaya dan Tegangan yang Bekerja pada Dinding. ........................................................................................................35

Gambar 4.8

Prosedur untuk evaluasi potensi likuifaksi berdasarkan metoda simplified Seed (1971) ...............................................................................39

Gambar 4.9

Nilai reduksi tegangan vs Kedalaman yang dikembangkan oleh Seed & Idriss (1971) dengan garis rata-rata tambahan dari persamaan reduksi tegangan (Youd et.al 2001) ........................................................40

Gambar 4.10 Faktor koreksi SPT (Seed, et al., 1971) ....................................................41 Gambar 4.11 Hubungan antara CSR yang menyebabkan likufaksi dengan (N 1)60 untuk gempa M=7.5 (Seed, et al., 1982) ...............................................41 Gambar 4.12. Strategi Dasar untuk Penanggulangan Likuifaksi (Source: Handbook on Liquefaction Remediation of Reclaimed Land) .................................43 Gambar 4.13 Minimum Tebal Tanah yang Perlu diperbaiki Jika Lapisan Diatasnya Tidak Berpotensi Likuifaksi (Ishihara, 1985) ..........................................44 Gambar 4.14 Metoda Penanganan Perbaikan Tanah Dasar (Leroueil, et. al., 1990) .46 Gambar 4.15 Komponen Dasar Dari Perkuatan Tanah Timbunan (FHWA- Reinforced Soil Structure -Vol II, 1989) .......................................................................47

Gambar 4.16 Skema Pemasangan Geotekstil Pada Tanah Timbunan (FHWAReinforced Soil Structure -Vol II, 1989) ...................................................48

Gambar 4.17 Kombinasi Sistem Perkuatan Menggunakan Geotekstil dan Struktural (FHWA-Reinforced Soil Structure -Vol II, 1989) .....................................49 vi

Gambar 4.18 Kombinasi Sistem Perkuatan Menggunakan Geotekstil dan Struktural (FHWA-Reinforced Soil Structure -Vol II, 1989) .....................................49 Gambar 4.19 Contoh Penggunaan Bronjong Berlidah ..................................................50 Gambar 4.20 Jenis Erosi Akibat Hujan (MSESC) ............................................................51 Gambar 4.21 Peranan Tanaman Dalam Pengendalian Erosi (MSESC) .......................52 Gambar 4.22 Salah satu penyebab terjadinya kelongsoran timbunan di lereng adalah erosi di kaki lereng ........................................................................52 Gambar 4.23 Ilustrasi penanganan timbunan di lereng .................................................53 Gambar 4.24 Reeds dan Papan Penahan (BSPEC) ...........................................................54 Gambar 4.25. Stabilisasi dengan Lapisan Ranting (BSPEC) ............................................55 Gambar 4.26 Stabilisasi Permukaan lereng dengan Anchored Timber Grid (BSPEC) .55 Gambar 4.27. Stabilisai Permukaan Lereng dengan Reno Mattress dan Gabion pada Kaki Lereng (BSPEC, ) ................................................................................56 Gambar 5.1. Bukit Buatan Sebagai TES Tsunami ............................................................58 Gambar 5.2. Model Dinding Penahan Tanah ....................................................................59 Gambar 5.3. Diagram Distribusi Tegangan .......................................................................60 Gambar 5.4. Faktor Keamanan Untuk Daya Dukung .......................................................62 Gambar 5.5. Model MSE Diperkuat Dengan Geotekstil ...................................................65 Gambar 5.6. Asumsi Dimensi, Parameter Tanah dan Tekanan Lateral Akibat Tanah Timbunan Pada Sebuah Dinding MSE (Murthy, 2003) ..............................66

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Penentuan Klasifikasi Kelas Situs (SNI 1726-2012) ........................................10 Tabel 2.2 Penentuan Faktor Amplifikasi untuk PGA (FPGA) (ASCE 7-10) ....................10 Tabel 3.1 Jenis Pengujian Laboratorium ............................................................................20 Tabel 4.1 Faktor Koreksi Magnituda (Kramer, 1996) .......................................................42 Tabel 4.2 Perkiraan Kedalaman Gerusan Akibat Tsunami (Dames and Moore, 1980) ..................................................................................................................................................50

Tabel 5.1 Perhitungan Momen-moment yang Berkerja ...................................................60

viii

Pendahuluan

BAB 2 PENDAHULUAN

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sebagian wilayah pesisir di Indonesia merupakan wilayah yang memiliki tingkat kerawanan yang tinggi terhadap bencana tsunami. Hal ini dapat dilihat pada berbagai kejadian tsunami dalam beberapa tahun terakhir yang melanda beberapa daerah pesisir di Indonesia dan menyebabkan kerusakan berbagai sarana dan prasarana di daerah-daerah yang terkena dampak bencana tersebut. Kejadian tsunami juga seringkali menimbulkan korban jiwa yang tidak sedikit. Untuk meminimalkan risiko korban jiwa saat terjadi tsunami diperlukan suatu strategi penyelamatan. Salah satunya adalah dalam bentuk penyediaan tempat-tempat evakuasi sementara (TES) di daerah-daerah pesisir rawan tsunami, yang dapat melindungi masyarakat yang tinggal di daerah pesisir tersebut dari bencana tsunami. TES yang digunakan sebagai tempat perlindungan dapat berupa bangunan maupun bukit, baik bukit alami maupun bukit buatan. Agar dapat berfungsi melindungi jiwa manusia yang ada di dalamnya, bangunan atau bukit tempat evakuasi sementara tersebut harus direncanakan tahan terhadap beban tsunami. Karena daerah yang terkena t sunami pada umumnya berada dekat dengan sumber gempa maka bangunan atau bukit tempat evakuasi sementara tersebut juga harus memenuhi persyaratan tahan gempa.Khusus untuk TES yang berlokasi pada area berbatas garis pantai atau TES yang berfungsi ganda sebagai bangunan pantai (pelabuhan dll) juga harus memenuhi persyaratan bangunan pantai terkait Dokumen ini disusun sebagai pedoman untuk perencanaan bukit TES yang tahan terhadap gempa dan tsunami. 1.2. Maksud dan Tujuan

Maksud dan tujuan pedoman ini adalah memberikan panduan detail dan lengkap untuk merencanakan pembuatan bukit TES Tsunami. 1.3. Ruang Lingkup

Bukit TES tahan tsunami adalah suatu bukit yang dibentuk baik dengan cara menimbun maupun memotong dari bukit yang sudah ada/eksisting yang dapat difungsikan sebagai tempat penampungan sementara ketika terjadi evakuasi vertikal. Kriteria desain untuk Bukit TES tahan tsunami adalah bukit tersebut harus tetap kokoh berdiri, dan tidak boleh runtuh, saat terkena beban tsunami dan beban percepatan akibat gempa. Hal-hal yang diatur dalam pedoman ini mencakup kriteria desain, perhitungan pembebanan gempa dan tsunami serta konsep perancangan bukit yang akan difungsikan sebagai TES Tsunami.

1

Pendahuluan

1.4. Acuan Normatif Pedoman ini disusun dengan merujuk pada beberap acuan normatif yang digunakan meliputi:

I. i. ii. iii. iv. v. vi.

II. i. ii. iii. iv.

v.

vi. vii. viii.

Undang undang Undang-Undang Nomor 24 Tahun 2007 tentang Penanggulangan Bencana. Undang-Undang Nomor 27 Tahun 2007 tentang Pengelolaan Wilayah Pesisir dan Pulau-Pulau Kecil. Undang-Undang Nomor 26 Tahun 2007 tentang Penataan Ruang. Undang-Undang Nomor 17 Tahun 2007 tentang Rencana Pembangunan Jangka Panjang 2005-2025. Undang-Undang Nomor 32 Tahun 2004 tentang Pemerintah Daerah. Undang-Undang Nomor 25 Tahun 2004 tentang Sistem Perencanaan Pembangunan Nasional Peraturan Pemerintah Peraturan Presiden Nomor 8 tahun 2008 tentang Badan Nasional Penanggulangan Bencana. Peraturan Pemerintah Nomor 21 tahun 2008 tentang Penyelenggaraan Penanggulangan Bencana Peraturan Pemerintah Nomor 23 Tahun 2008 tentang Peran serta Lembaga Internasional & Lembaga Asing Non-pemerintah pada Penanggulangan Bencana Peraturan Pemerintah Nomor 8 Tahun 2008 tentang Peraturan Pemerintah Tentang Tahapan Tata Cara, Penyusunan, Pengendalian dan Evaluasi Pelaksanaan Rencana Pembangunan Daerah Peraturan Pemerintah Nomor 38 Tahun 2007 tentang Pembagian Urusan Pemerintahan antara Pemerintah, Pemerintah Daerah Provinsi dan Pemerintah Daerah Kabupaten/Kota. Peraturan Pemerintah Nomor 27 tahun 1999 tentang Analisis Mengenai Dampak Lingkungan. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 5 tahun 2000 tentang Panduan Penyusunan AMDAL dalam kegiatan pembangunan lahan basah Peraturan kepala BNPB No. 4 tahun 2008 tentang Pedoman Penyusunan Rencana Penanggulangan Bencana

III. Standard Nasional i. SNI 1726-2012 Tata Cara Perencanaan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung,menyediakan standar dalam pembebanan gempa periode ulang gempa 2500 tahun.

2

Pendahuluan

1.5. Istilah dan Definisi

ASCE: American Society of Civil Engineers Bukit TES (Tempat Evakuasi Sementara ) Tsunami: Bukit yang digunakan untuk mengungsi dan evakuasi dalam keadaan darurat atau sementara oleh masyarakat di suatu daerah yang terkena gelombang tsunami. Bukit ini harus memiliki ketinggian yang cukup untuk penempatan pengungsi di atas ketinggian genangan air tsunami dan harus didesain dan dilaksanakan dengan kekuatan desain yang memadai untuk dapat menahan gaya-gaya yang ditimbulkan oleh gelombang tsunami dan beban percepatan akibat gempabumi. Beban: Gaya atau aksi lainnya yang diperoleh dari berat sendiri tanah timbunan, manusia, barangbarang yang ada di atas bukit tersebut, dan efek lingkungan. Beban hidup: Beban yang diakibatkan oleh pengguna yang tidak termasuk beban konstruksi dan beban lingkungan, seperti beban angin, beban hujan, beban gempa, beban banjir, atau beban mati. Bre a kaway w all : Dinding yang bukan merupakan bagian dari penyokong struktural gedung dan direncanakan (melalui desain dan konstruksi), untuk runtuh di bawah beban lateral yang spesifik tanpa mengakibatkan kerusakan pada bagian atas struktur dan pondasinya. Draft: Kedalaman air yang dibutuhkan puing-puing untuk mengapung. Elevasi Genangan Tsunami: Elevasi genangan air pada lokasi tsunami dengan penetrasi maksimum, yang dihitung dari muka air laut. FEMA: Federal Emergency Management Agency Gaya Angkat Hidrodinamik: Gaya vertikal ke atas yang bekerja pada pelat lantai dan disebabkan oleh aliran air di sekitar struktur tersebut. Gaya Apung: Gaya yang bekerja vertikal ke atas yang diakibatkan oleh adanya volume air yang dipindahkan dari struktur atau komponen struktur yang terendam parsial atau total. Gaya Drag: Gaya dorong terhadap komponen struktur yang diberikan oleh gaya hidrodinamik yang bekerja pada komponen tersebut.

3

Pendahuluan

Gaya Geser Dasar: Gaya geser atau lateral lokal yang terjadi pada tingkat dasar. Gaya Hidrostatik: Gaya pada sebuah struktur atau komponennya yang diakibatkan oleh adanya genangan air atau air yang mengalir lambat pada struktur atau komponennya. Gaya Impulsif: Gaya yang disebabkan oleh gelombang air terdepan yang menghantam sebuah struktur sehingga memberikan beban tumbuk terhadap struktur. Gaya Tumbuk: Beban-beban yang disebabkan oleh puing-puing yang terbawa oleh gelombang tsunami yang menabrak gedung dan struktur. Gempa Desain: Pengaruh gempa yang besarnya dua per tiga dari pengaruh MCER ( Maksimum Considered Earthquake ). Likuifaksi (Liquefaction ): Fenomena yang terjadi pada tanah jenuh ketika tegangan pori bersih melebihi gaya gravitasi yang menahan partikel tanah agar tetap menyatu. Kekuatan dan kekakuan tanah berkurang secara dramatis karena tanah berperilaku seperti fluida. Peta Rendaman atau Genangan Tsunami Peta yang menggambarkan ketinggian rendaman pada setiap daerah akibat terjadinya tsunami. Puing-puing yang terbawa air ( Debris ): Benda-benda (seperti bongkahan kayu, kapal kecil , container ) yang terbawa oleh gelombang tsunami. Runup : Naiknya elevasi permukaan air laut akibat terjadinya tsunami. Tsunami: Serangkaian gelombang laut yang terjadi secara natural yang dihasilkan oleh gangguan dengan skala besar dan tiba-tiba pada air, dimana gangguan ini disebabkan oleh gempa bumi, tanah longsor, letusan gunung berapi, atau dampak dari meteorit.

4

8

Kriteria Perancangan Bukit Sebagai TES Tsunami

KRITERIAPERANCANGANBUKIT SEBAGAITES TSUNAMI

BAB 2 KRITERIA PERANCANGAN BUKIT SEBAGAI TES TSUNAMI

2.1. Umum

Bab ini berisi tentang kriteria desain, metodologi survey dan pengumpulan data serta metodologi perhitungan stabilitas lereng dalam perencanaan suatu bukit. Secara umum, bukit yang dimaksudkan dalam pedoman ini terdiri dari dua jenis yaitu bukit buatan maupun bukit alami. Bukit buatan adalah bukit yang dibangun dengan cara melakukan penimbunan. Sedangkan bukit alami adalah bukit yang dibangun dengan cara memotong bukit yang sudah ada sehingga dapat berfungsi sebagai TES. 2.2. Standar dan Peraturan Untuk mendapatkan persamaan – persamaan dalam menentukan besar pembebanan yang dianggap bekerja pada struktur ketika tsunami terjadi adalah dengan mempelajari berbagai standar dan peraturan yang relevan antara lain adalah : a) The Federal Emergency Management Agency Coastal Construction Manual, Fourth Edition (FEMA P-55/Volume II/August 2011) menjelaskan mengenai pembebanan – pembebanan yang perlu diperhitungkan dalam merencanakan bangunan pemukiman, termasuk di dalamnya menentukan besaran nilai gaya hidrodinamik, gelombang, dan impact. b) SNI 1726-2012 Tata Cara Perencanaan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung,menyediakan standar dalam pembebanan gempa periode ulang gempa 2500 tahun. 2.3. Kriteria Desain 2.3.1. Bukit Buatan Lereng bukit buatan tempat pengungsian pada bagian yang tidak berhadapan langsung dengan gelombang tsunami harus cukup landai supaya mudah didaki oleh para pengungsi dewasa dan anak-anak dengan berlari. Lereng tidak boleh lebih curam dari 2 (datar) : 1 (tegak), atau sudut lereng tidak lebih curam dari 26,5 o. Jalur pendakian harus dibuat bertangga. Jalur pendakian yang lebih landai (ramp), tidak lebih curam dari 6 (datar) : 1 (tegak) atau sudut lereng 10 o, harus disediakan untuk orang cacat berkursi roda. Jalur pendakian harus bebas dari segala rintangan seperti pohon, dan benda-benda lain. Jalur pendakian harus mempunyai lebar yang cukup, tidak kurang dari 10 m. Kemiringan lereng ini masih harus diperiksa keamanannya terhadap keruntuhan seperti diuraikan dalam Butir 4.3. Lereng harus dibuat lebih landai jika lereng 2 (datar) : 1 (tegak) tidak aman atau mempunyai faktor keamanan yang lebih rendah daripada persyaratan.

5


2.3.2. Bukit Alam Jalur pendakian bukit alam yang akan dijadikan tempat pengungsian harus mempunyai kemiringan tidak lebih curam dari 2 (datar) : 1 (tegak), atau sudut lereng tidak lebih curam dari 26.5o. Jalur pendakian harus dibuat bertangga. Jalur pendakian yang lebih landai (ramp), tidak lebih curam dari 6 (datar) : 1 (tegak) atau sudut lereng 10 o, harus disediakan untuk orang cacat berkursi roda. Jalur pendakian harus bebas dari segala rintangan seperti pohon, dan benda-benda lain. Jalur pendakian di lereng alam harus mempunyai lebar yang cukup, tidak kurang dari 10.0 m jika lereng alam lebih landai dari atau sama dengan dari 2 (datar) : 1 (tegak) dan tidak kurang dari 20.0 m jika lereng alam lebih curam dari dari 2 (datar) : 1 (tegak). Kemiringan lereng ini masih harus diperiksa keamanannya terhadap keruntuhan seperti diuraikan dalam Butir 4.3. Lereng harus dibuat lebih landai jika lereng dari 2 (datar) : 1 (tegak) tidak aman atau mempunyai faktor keamanan yang lebih rendah daripada persyaratan.

2.4. Penyelidikan Tanah 2.4.1. Bukit Buatan

Penyelidikan tanah harus dilakukan pada daerah yang akan ditimbun sebelum melakukan perencanaan bukit pengungsian. Penyelidikan tanah harus meliputi pemboran yang dilakukan sampai ditemukan lapisan tanah keras dengan nilai N-SPT lebih dari 40 dengan ketebalan minimal 4 m. Pada lapisan tanah berupa pasir, kedalaman pemboran harus paling sedikit 30 m yaitu kedalaman di luar jangkauan peluluhan (likuifaksi, liquefaction) akibat gempa. Pemboran supaya dilakukan pada tiap jarak mendatar 50 m dalam dua arah tegak lurus sumbu X dan Y dengan paling sedikit tiga (3) titik jika lebar/panjang bukit rencana kurang dari 50 m yang dilakukan di tepi (sudut) dan di tengah. Jika pelapisan tanah diperkirakan akan sangat berbeda dalam arah mendatar maka pemboran harus dilakukan pada tiap daerah yang lapisan tanahnya berbeda tersebut. Contoh-contoh tanah asli (tabung) harus diambil dari lapisan tanah untuk diuji di laboratorium yang meliputi sifat-sifat penanda (index properties), kemampatan (konsolidasi) dan kuat geser (shear strength). Jika tanah merupakan lempung lunak, perlu dilakukan test triaksial terkonsolidasi dengan drainase tak teralirkan (consolidated undrained triaxial test atau CUTX) dengan pembacaan tekanan air pori pada beberapa contoh dengan paling sedikit 2 (dua) contoh yang berbeda kedalaman. Contoh tabung yang lain diuji dengan triaksial tak terkonsolidasi dan tak teralirkan (unconsolidated undrained triaxial test atau UUTX). Uji baling-baling (field vane shear test atau FVS) harus dilakukan pada lapisan tanah lunak tiap jarak kedalaman tidak lebih dari 5.0 m. Uji baling-baling ini harus dilakukan pada paling sedikit 2 (dua) lubang pemboran. Contoh pasir dari setiap tabung SPT harus diuji analisis butir di laboratorium.

6


Pada lapisan lempung lunak disarankan dilakukan uji konsolidasi (oedometer test) dalam arah radial selain dalam arah tegak yang umum dilakukan. Uji konsolidasi radial ini diperlukan untuk mengetahui koefisien konsolidasi arah radial yang sangat diperlukan untuk perencanaan perbaikan tanah dengan pengaliran tegak (vertical drains). Selama pemboran berlangsung permukaan air tanah harus selalu diamati dan dicatat setiap hari pada saat pemboran akan dimulai dan pemboran diakhiri pada hari itu. Penyelidikan tanah dan pengambilan sampel tanah perlu dilakuksan untuk material yang direncanakan sebagai timbunan. Sampel tersebut dibutuhkan untuk tes kompaksi dan penentuan spesifikasi pemadatan di lapangan 2.4.2. Bukit Alam Penyelidikan tanah harus dilakukan pada daerah yang akan dikupas sebelum melakukan perencanaan dataran pengungsian. Penyelidikan tanah harus meliputi pemboran yang dilakukan sampai paling sedikit sedalam kupasan yang diukur dari titik tertinggi daerah terkupas. Pemboran supaya dilakukan pada tiap tebing yang akan terbentuk setiap jarak mendatar 50 m dengan paling sedikit satu (1) titik jika lebar/panjang pedataran pengungsian kurang dari 50 m yang dilakukan di tengah-tengah panjang tebing. Jika pelapisan tanah diperkirakan akan sangat berbeda dalam arah mendatar maka pemboran harus dilakukan pada tiap daerah yang lapisan tanahnya berbeda tersebut. Contoh-contoh tanah asli (tabung) harus diambil dari lapisan tanah untuk diuji di laboratorium yang meliputi sifat-sifat penanda (index properties), dan kuat geser (shear strength). Pada contoh tabung harus dilakukan uji CUTX dengan pembacaan tekanan air pori atau kuat geser terkonsolidasi teralirkan (consolidated drained triaxial test, CDTX) pada beberapa contoh dengan paling sedikit 2 (dua) contoh yang berbeda kedalaman. Contoh pasir dari setiap tabung SPT harus diuji analisis butir di laboratorium. Paling sedikit 2 (dua) contoh dengan kedalaman berbeda harus diuji dengan geser langsung dengan kecepatan regangan yang kecil (slow direct shear atau consolidated drained direct shear test atau CDDS) sampai mencapai kekuatan sisa (residual strength) dari contoh yang diuji. Contoh tabung yang lain diuji dengan geser langsung cepat yaitu uji geser dengan kecepatan regangan yang normal (quick shear test atau DS) atau UUTX. Jika contoh tabung terbatas jumlahnya maka pengujian harus dilakukan berdasarkan urutan kepentingan (prioritas): CDDS, CUTX, DS, UUTX. Jika lapisan yang akan dikupas merupakan tanah keras dengan nilai N-SPT lebih besar dari 15 sehingga contoh tabung tidak dapat diambil, maka contoh inti (core sample) dari pemboran harus diperlakukan sebagai pengganti contoh tabung dengan memasukkan contoh inti tersebut ke dalam pipa PVC dengan terlebih dahulu dibungkus rapat dengan aluminium foil kemudian dibalut rapat lakban ( scotch tape ) supaya kadar airnya tidak berubah. Contoh inti pengganti contoh tabung tersebut harus dipilih yang keadaannya utuh

7


dengan panjang yang cukup (> 20 cm) untuk pengetesan di laboratorium. Contoh inti tersebut harus diuji berdasarkan urutan kepentingan (prioritas): CDDS, DS atau UUTX. Jika contoh sangat keras dengan N-SPT lebih besar dari 30 harus dilakukan pula pengujian tekan bebas (unconfined compression test atau UC) atas contoh-contoh tersebut untuk mengetahui kekerasan tanah atau batuan yang ditemui untuk penentuan jenis peralatan gali (rippability ). Selama pemboran berlangsung permukaan air tanah harus selalu diamati dan dicatat setiap hari pada saat pemboran akan dimulai dan pemboran diakhiri pada hari itu. 2.5. Gaya Yang Bekerja

Gaya-gaya yang bekerja berupa berat timbunan ditambah beban hidup dari pengungsi yang besarnya 300 kg/m 2 untuk bukit timbunan, dan hanya beban hidup dari pengungsi yang besarnya 300 kg/m2 untuk bukit alam. Gaya ombak akan diredam oleh bukit dan akan terjadi penjalaran ombak (wave run-up) yang ketinggian penjalarannya akan ditentukan oleh kemiringan lereng, ketinggian ombak, dan sifat permukaan lereng. Bidang yang berhadapan atau menerima beban langsung dari gaya tsunami supaya didisain vertikal untuk menghindari terjadinya run up kecuali dapat dibuktikan dengan perhitungan/pemodelan sehingga kemungkinan terjadinya run up dapat diantisipasi dalam desain. Dinding tersebut harus mampu menahan gaya-gaya baik akibat beban gempa maupun beban tsunami. Beban tsunami yang akan direncanakan pada struktur bangunan TES Tsunami harus memperhitungkan beban – beban berikut: beban gempa, gaya hidrodinamik, gaya hidrostatik, gaya apung ( buoyant ), gaya gelombang, gaya akibat pembendungan air dari puing – puing yang terbawa air ( damming of waterborne debris ), gaya tumbuk, gaya angkat ( uplift ), dan penambahan beban gravitasi karena adanya air yang tertahan pada lantai yang ditinggikan. Perencanaan beban gempa didasarkan atas SNI 1726-2012 (SNI Gempa). Perencanaan terhadap beban gempa ini secara umum dapat dibagi dalam tiga tahap sebagai berikut. 1.

Penentuan beban percepatan gempa di permukaan Dalam tahap ini langkah – langkah yang harus dilakukan adalah:  Menentukan percepatan batuan dasar berdasarkan lokasi struktur pada peta gempa yang disajikan dalam Gambar 2.1 di bawah.

8


Gambar 2.1Peta percepatan puncak (PGA) di batuan dasar (SB) untuk probabilitas terlampaui 10% dalam 50 tahun (Sumber : Peta Hazard Gempa Indonesia 2010) 2.

Penentuan Klasifikasi Kelas Situs Penentuan Klasifikasi Kelas Situs ini berdasarkan properti – properti tanah yang didapatkan dari uji tanah, kemudian ditentukan kelas situs berdasarkan Tabel 2.2.

3.

Penentuan Faktor Amplifikasi (FPGA) Penentuan koefisien situs ini berdasarkan jenis kelas situs yang telah didapatkan sebelumnya. Kofisien kelas situs ini perlu dilakukan karena peta gempa yang digunakan sebelumnya merupakan peta gempa berdasarkan jenis kelas SB, sehingga untuk jenis tanah lain diperlukan suatu koefisien untuk menghasilkan percepatan sesuai dengan jenis tanah asli. Besarnya percepatan puncak di permukaan tanah diperoleh dengan mengalikan faktor amplifikasi untuk PGA (FPGA) dengan nilai PGA yang diperoleh dari Gambar 2.1. Besarnya FPGA tergantung dari klasifikasi site yang didasarkan pada Tabel 2.2 dan nilainya ditentukan sesuai Tabel 2.3.

9


Tabel 2.1 Penentuan Klasifikasi Kelas Situs (SNI 1726-2012) N atau N vs (m/detik) su (kPa) Kelas situs ch

S A (batuan keras) S B (batuan) SC (tanah keras, sangat padat dan batuan lunak) S D (tanah sedang)

S E (tanah lunak)

> 1500 750 sampai 1500

N/A N/A

N/A N/A

350 sampai 750

>50

> 100

175 sampai 350 15 sampai 50 50 sampai 100 < 175 <15 < 50 Atau setiap profil tanah yang mengandung lebih dari 3 m tanah dengan karateristik sebagai berikut : 1. Indeks plastisitas , PI > 20, 2. Kadar air, w > 40 persen, dan Kuat geser niralir su < 25 kPa

SF (tanah khusus,yang membutuhkan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons spesifiksitus yang mengikuti Pasal 6.9.1 SNI Gempa)

Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu atau lebih dari karakteristik berikut: Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh akibat beban gempa seperti mudah likuifaksi, lempung sangat sensitif, tanah tersementasi lemah - Lempung sangat organik dan/atau gambut (ketebalan H > 3 m) - Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan H > 7,5 m dengan Indeks Plasitisitas PI > 75) - Lapisan lempung lunak/setengah tegu dengan ketebalan H > 35 m dengan s u< 50 kPa

Tabel 2.2 Penentuan Faktor Amplifikasi untuk PGA (FPGA) (ASCE 7-10) KLASIFIKASI SIT E

Batuan Keras (S A) Batuan (SB) Tanah Sangat Padat dan Batuan Lunak (SC) Tanah Sedang (SD) Tanah Lunak (S E) Tanah Khusus (SF)

   PGA = 0.2 0.8 0.8 1.0 1.0

FPGA PGA= 0.3 0.8 1.0

PGA = 0.4 0.8 1.0

   0.8 1.0

1.2

1.2

1.1

1.0

1.0

1.6 2.5 SS

1.4 1.7 SS

1.2 1.2 SS

1.1 0.9 SS

1.0 0.9 SS

Keterangan: SPGA = Nilai PGA di batuan dasar (S B) mengacu pada Peta Gempa Indonesia 2010 (Gambar 2.1). SS = Lokasi yang memerlukan investigasi geoteknik dan analisis respons spesifik.

10


Percepatan puncak di permukaan tanah dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut: PGAM = FPGA x SPGA dengan: PGAM = nilai percepatan puncak di permukaan tanah berdasarkan klasifikasi site . FPGA = faktor amplifikasi untuk PGA.

Untuk perhitungan beban-beban lainnya seperti akibat gaya hidrodinamik, gaya hidrostatik, gaya apung ( buoyant ), gaya gelombang, gaya akibat pembendungan air dari puing – puing yang terbawa air ( damming of waterborne debris ), gaya tumbuk, gaya angkat ( uplift ), dan penambahan beban gravitasi karena adanya air yang tertahan pada lantai yang ditinggikan dapat dilihat dalam Buku Pedoman 3. Pada dasarnya beban tsunami yang harus diperhitungkan dalam perhitungan/desain /perencanaan struktur/TES adalah beban sebagai akibat gaya-gaya yang dibangkitkan oleh aliran tsunami pada saat pasang (run up) dan surut (run down). Pada saat pasang (run up) gaya-gaya yang dibangkitkan mencapai nilai maksimumnya namun kondisi bangunan masih pada kondisi primanya. Pada saat surut (rundown) gaya-gaya yang dibangkitkan lebih kecil namun kondisi kekuatan bangunan sudah menurun (sebagai akibat pelemahan bangunan oleh aliran pasang (run up) sehingga resiko kerusakan menjadi tetap besar dan harus ditinjau. Adapun gaya-gaya yang harus diperhitungkan adalah  Gaya hidrostatis o Gaya akibat tekanan massa air yang diam (genangan atau dapat dianggap diam ) pada bidang kontak dengan massa bangunan. o Arah gaya tegak lurus terhadap bidang kontak. o Gaya hidrostatis arah mendatar berpotensi mendorong bangunan ( gaya dorong) o Gaya hidrostastis vertikal ke atas akan berpotensi mengangkat bangunan (gaya angkat) o Gaya hidrostatis diperhitungkan pada saat terdapat beda tinggi (elevasi) muka air dan atau beda massa jenis air pada dua sisi bidang bangunan yang diperhitungkan. o Massa jenis air yang digunakan dalam perhitungan harus ditambahkan dengan massa jenis sedimen/puing yang terkandung dalam aliran air tersebut. Dalam hal aliran mengandung sedimen dapat dipergunakan ketentuan perencanaan bangunan air dari kementrian PU pada kondisi banjir pada sungai yang bersedimen tinggi(disarankan =1.3-1.5 berdasarkan observasi beberapa kejadian tsunami seperti Aceh dan Pangandaran). Dalam hal aliran mengandung sedimen dan puing dapat dipergunakan ketentuan perencanaan sabo dam pada jalur lahar dingin.

11




Gaya hidrodinamis o Gaya hidrodinamis gaya yang dibangkitkan oleh aliran massa air dan ataualiran benda terapung/terseret/terkandung dalam aliran air tersebut pada saat tsunami pasang ataupun surut. o Gaya hidrodinamis dapat dibedakan berdasarkan mekanisme dan bidang kerjanya sebagai gaya tumbukan, gaya dorong/seret dan gaya ungkit/angkat. o Gaya tumbukan (impulsif) adalah gaya akibat momentum pertemuan antara bangunan dengan aliran massa air keruh (termasuk kandungan sedimen) dan benda/puing terseret/terapung pada saat pasang dan surut tsunami. Gaya tumbukan massa air terjadi pada saat pertama kali rambatan gelombang tsunami mengenai bangunan. Gaya tumbukan akibat benda terapung/terseret diperhitungkan terhadap benda terapung (kapal dlsb) dengan draft minimum yang setara dengan kedalaman genangan maksimum tsunami. o Gaya dorong/seret adalah gaya akibat totalitas gaya dinamika air baik berupa gaya normal maupun gaya gesek pada permukaan bidang bangunan yang dilalui aliran massa air. o Gaya ungkit/angkat adalah gaya akibat turbulensi aliran massa air yang mampu memutar bangunan dalam arah vertikal dan atau horisontal.

Besaran dari masing-masing gaya tersebut dapat diprediksi menggunakan persamaan seperti yang disajikan dibawah ini. Adapun beberapa pelemahan yang harus diperhitungkan adalah sbb.:  Pelemahan akibat gempa sebelum tsunami  Pelemahan akibat tsunami pasang (run up) o Scouring/gerusan sekitar pondasi dan atau tebing bangunan o Tumbukan o Dorongan/Seretan  Pelemahan akibat gempa setelah tsunami pasang (run up)

Gambar 2.2 Pergeseran bangunan akibat kombinasi gaya hidrodinamis (MSB Kusuma, Lhok Nga, Aceh, Januari 2005)

12


Gambar 2.3Penghanyutan kapal akibat kombinasi gaya hidrodinamis (MSB Kusuma, Lhok Nga, Aceh, Januari 2005)

Gambar 2.4 Tumbukan bangunan dengan kendaraan terapung pada tsunami pangandaran (MSB Kusuma, 2006)

13


Gambar 2.5Sedimen terlarut pada aliran tsunami Aceh (MSB Kusuma, Januari 2005)

Gambar 2.6Kapal terhanyut dan bukit tergerus aliran tsunami (MSB Kusuma, Lhok Nga, Jan 2005)

14

15

Metodologi Penyelidikan Tanah

BAB 3 METODOLOGIPENYELIDIKANTANAH

BAB 3 METODE PENYELIDIKAN TANAH

3.1.

Metode Penyelidikan Lapangan

Pelaksanaan pekerjaan penyelidikan tanah, baik lapangan maupun laboratorium, dilakukan berdasarkan American Standard for Testing Material (ASTM). Metode pekerjaan penyelidikan tanah yang dilakukan tersebut adalah sebagai berikut:

3.1.1. Pemboran Pemboran dilakukan untuk menyediakan lubang dalam rangka pengambilan contoh tanah di samping mendapatkan data-data visual tanah dari lubang bor. Untuk kegiatan detail desain pondasi, pemboran yang dilakukan merupakan pemboran dalam yang melibatkan bor mesin, seperti ditunjukkan dalam Gambar 3.1. Pemboran dalam akan dilaksanakan menggunakan metode dan peralatan sesuai dengan ASTM D 1452-80, “Standard Practice for Soil Investigation and Sampling by Auger Borings ”, ASTM D 420 - 87, “ Standard Guide for Investigating and Sampling Soil and Rock ”, ASTM D 2488 - 84, “Standard Practice for Description and Identification of Soils (Visual-Manual Procedure), using rotary boring machine with capacity sufficient for the job ”, dan ASTM D 2113 – 99, “Standard Practice for Rock Core Drilling and Sampling of Rock for Site Investigation ”. Hasil pekerjaan pemboran ini akan dilaporkan dalam bentuk bore-log yang memuat sekurang-kurangnya informasi-informasi berikut ini: a) Lokasi dan nomor kode titik bor b) Koordinat titik bor dan elevasinya terhadap datum referensi c) Nama proyek d) Metoda pemboran e) Orientasi/arah pemboran vertikal f) Tinggi/kedalaman muka air tanah (ground water level ) g) Deskripsi (nama jenis, konsistensi dan warna visual) tanah tanah/batuan contoh inti bor.

16


Gambarr 3.1 Alat Pembor Gamba Pemboran an Rotar Rotaryy Boring Boring Machine Machine (Bowles, (Bowles, 1994)

3.1.2. 3.1 .2. Pen Pengam gambil bilan an Cont Contoh oh Tan Tanah ah Pengambilan contoh tanah dari lubang l ubang bor yang telah tersedia t ersedia dari hasil pemboran biasanya menyangkut contoh tanah terganggu ( disturbed sample ) dan contoh tanah tak terganggu (undisturbed sample ). ). Untuk contoh tanah pada perencanaan perencanaan fondasi, kekuatan tanah harus didasarkan pada contoh tanah tak terganggu. Pengambilan contoh tanah tak terganggu akan dilakukan di setiap titik pemboran dalam pada setiap lapisan tanah yang sifat-sifatnya berbeda, yang dapat diamati secara visual. Pekerjaan pengambilan contoh tanah tak terganggu akan dilakukan mengacu pada ASTM D 1587-83 “ Standard Practice for Thin- Walled Tube Sampling of Soils ”. ”. Selanjutnya, contoh tanah akan disimpan sesuai dengan aturan berikut ini: a) Kotak Kotak peny penyimp impana anan n contoh contoh tan tanah ah (core box ) direncanakan agar kuat dan mampu menahan berat contoh tanah atau batuan yang tersimpan didalamnya, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.2. Kotak-kotak tersebut akan dilindungi dari kemungkinan terkena air hujan, baik ketika berada di lokasi pekerjaan maupun pada saat pengangkutan dari lapangan ke gudang penyimpanan/laboratorium.

17


Gambar Gamb ar 3.2Ko 3.2Kotak tak Penyim Penyimpana panan n Contoh Tana Tanah h (core box) b) Contoh inti pembora pemboran n yang diambil diambil dari tiap lubang lubang bor akan akan ditempatkan ditempatkan dan dan disusun secara urut dan teratur serta diberi tanda kedalaman yang sesuai dan jelas, c) Contoh inti inti batuan lunak lunak yang jenuh jenuh air/lemb air/lembab ab akan dimasukka dimasukkan/dibu n/dibungkus ngkus terleb terlebih ih dahulu dahul u dengan dengan plast plastik ik tembus tembus pandang pandang sebe sebelum lum ditempatk ditempatkan an dalam dalam kotak kotak penyimpanan. d) Keda Kedalaman laman bagian bagian atas contoh contoh dan panjang panjang sampel sampel harus harus dicatat dicatat dalam boring log .

3.1. 3. 1.3. 3. Uj Ujii Pe Pene netr tras asii Uji langsung di lapangan ( insitu investigation ) hingga dewasa ini telah banyak dilakukan dengan menggunakan banyak metode. Uji lapangan ini sekarang dikenal sebagai uji lapangan yang biasa dilakukan untuk menentukan sifat-sifat mekanik tanah, seperti kekuatan dan sifat deformasinya. Namun dari beberapa uji lapangan ini, yang paling banyak digunakan adalah metode penetrasi. Uji penetrasi yang akan dilakukan langsung di lapangan terdiri dari uji penetrasi standar (Standard Penetration Test ) yang biasanya disingkat dengan SPT dan uji penetrasi konus (Cone Penetration Test ) atau sering juga disebut penetrasi konus Belanda ( Dutch Cone ), tetapi di Indonesia lebih dikenal dengan nama sondir. Penetrometer ), Uji penetrasi standar, SPT dilakukan untuk memperoleh nilai tahanan tanah yang dinyatakan dengan nilai N, yaitu jumlah pukulan hammer yang menumbuk drilling rod hinga ujung split spoon sampler mengalami penetrasi sedalam 3  15 cm kedalam kedalam tanah. Lima belas (15) cm yang pertama tidak dihitung, dianggap sebagai pukulan awal yang masih belum menggambarkan kekuatan tanah yang sebenarnya karena dekat dengan mulut lubang. Pengujian akan dilakukan pada setiap pergantian lapisan lapisan jenis tanah. Metoda pengujian dan peralatan yang yang akan digunakan mengacu mengacu pada ASTM D 1586 – 84, “ Standard Method for Penetration Test and Split Barrel Sampling of Soils ”. Hasil-hasil uji penetrasi standar akan dicantumkan pada suatu bor-log, bersamaan dengan hasil-hasil pengamatan vi sual.

18


Gambar Gamb ar 3.3Met 3.3Metode ode Peng Pengujian ujian dengan dengan SPT (Mayne (Mayne et al., al., 2002)

Penetrasi konus atau sondir dilakukan untuk mengetahui secara rinci tahanan konus dari tiap lapisan tanah. Metoda pengujian dan peralatan yang akan digunakan mengacu pada ASTM D 3441 – 98, “Standard Test Method for Mechanical Cone Penetration Tests of Soil ”, untuk sistem dengan mekanis atau dapat juga dilakukan dengan sistim elektris yang mengacu pada ASTM D-5778. Pelaksanaan Sondir di lapangan ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar Gamb ar 3.4Pe 3.4Pelaksa laksanaan naan Sondir di lapan lapangan gan 19


3.2. 3. 2.

Peng Pe nguj ujia ian n La Labo bora rattor oriu ium m

Pengujian laboratorium dilakukan pada contoh-contoh tanah yang telah diperoleh dari lubang bor pada pengujian lapangan. Pengujian laboratorium yang bersifat rutin sekurangkurangnya meliputi pengujian-pengujian yang dapat dilihat pada tabel berikut: Tabell 3.1 Jenis Pengujia Tabe Pengujian n Laboratorium Laboratorium

Nama Pengujian

Kadar Air (Moisture Content) Berat Jenis (Specific Gravity) - Part rtik ike el Leb Lebih ih ke keci cill da dari sa sari rin nga gan n no. no.4 4 - Pa Part rtik ikel el Le Lebi bih h bes besar ar da dari ri sa sari ring ngan an no no.4 .4 Batas-batas Atterberg (Atterberg Limit) - Ba B atas cair (liquid limit) - Batas plastis (Plastic limit) Analisis Ukuran Butiran Butiran

Prosedur Standar

ASTM D 2216-92 AST STM M D85 D854 4-9 -92 2 ASTM AS TM C 127 127 ASTM D4318-95a ASTM D4318-95a ASTM D 422 dan dan ASTM D 1140 – 00 ASTM D 2166-91

Uji Tekan Bebas (Unconfined Comp.Test) Uji Triaxial - Undrained unconsolidated, UU ASTM D 2850 Uji Geser Lang Langsung sung (Direc (Directt Shear Shear Metho Method) d) ASTM D-30 D-3080-9 80-90 0 Uji Konsolidasi ASTM D2435

3.2.1. Spesific Gravity (Berat Jenis) Specific gravity dari tanah, Gs, didefinisikan sebagai perbandingan massa volum partikel tanah di udara dengan massa volum yang sebanding dengan gas free distilled water di udara pada suhu kamar (umumnya 68° F {20° C}). Specific gravity ditentukan berdasarkan jumlah dari pycnometer yang sudah dikalibrasi, dimana massa dan suhu dari contoh tanah t anah /air distilasi diukur. de-aerasi

Test dilakukan berdasarkan ASTM D 854-92, ”Standard Test Method for Specific Gravity of Soils”. Metoda ini digunakan pada pada contoh tanah dengan komposisi ukuran partikel lebih kecil daripada saringan No. 4 (4.75 mm). Untuk partikel dengan ukuran lebih besar dari saringan tersebut, prosedur pelaksanaan mengacu pada ”Test Method Specific Gravity and Absorption of Coarse Aggregate (ASTM C 127-88)”. Specific gravity dari tanah diperlukan untuk menentukan hubungan antara berat dan volume tanah, dan digunakan untuk perhitungan test laboratorium lainnya.

3.2.2. Kadar Air (Water Content / Moisture Content) Moisture content , w, didefinisikan sebagai perbandingan antara berat air di dalam contoh tanah dengan berat partikel solid. Contoh basah mula-mula ditimbang, kemudian

20


dikeringkan di dalam oven pada suhu 230° F (110° C) hingga mencapai berat konstan. Berat contoh setelah dikeringkan adalah berat partikel solid . Perubahan berat yang yang terjadi selama proses pengeringan setara dengan berat air. Untuk tanah organik, terkadang disarankan untuk menurunkan suhu pengeringan hingga mencapai 140° F (60 ° C). Test dilakukan mengacu pada ASTM D 2216-92, ”Test Method for Laboratory Determination of Water ( Moisture ) Content of Soil and Rock”. Moisture content diperlukan untuk menentukan properties tanah dan dapat dikorelasikan dengan parameter-parameter lainnya.

3.2.3. Analisis Saringan dan Hidrometer Hidrometer Test ini dilakukan dalam dua tahapan, yaitu: analisis saringan untuk tanah berbutir kasar (pasir, kerikil), dan analisis hidrometer untuk tanah berbutir halus (lempung, lanau). Tanah yang mengandung butiran butiran kasar dan butiran butiran halus di uji secara berurutan. Material dengan ukuran lebih kecil dari saringan No. 200 (0.075 mm atau lebih kecil) dianalisis dengan menggunakan hidrometer. Analisis saringan memberikan pengukuran secara langsung terhadap distribusi ukuran partikel tanah dengan cara melewatkan contoh pada sejumlah wire screens , dari ukuran yang terbesar hingga terkecil. Jumlah material yang tertahan tertahan di tiap-tiap saringan saringan kemudian ditimbang. Prosedur pelaksanaan pengujian ini mengacu pada ASTM C 136-95a, ”Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates”. Pelaksanaan uji hidrometer mengacu pada Hukum Stokes. Diameter partikel tanah didefinisikan sebagai diameter bola yang memiliki unit massa dan kecepatan jatuh yang sama dengan partikel tanah. Jadi distribusi ukuran partikel didapatkan dengan menggunakan sebuah hydrometer untuk mengukur perubahan specific gravity , suspensi tanah-air seperti partikel tanah mengendap. distribution on plot sebagai persentase contoh Hasil analisis dicatat dalam combined grain size distributi yang lebih kecil beratnya versus log diameter partikel. partikel. Data ini diperlukan di dalam klasifikasi tanah. Kurva tersebut juga dapat menunjukkan parameter-parameter lainnya, seperti diameter efektif (D10) dan koefisien uniformity (Cu). Test dilakukan berdasarkan ASTM D 422-63 ”Method for Particle Size Analysis of Soils”, dan ASTM D 1140 – 92 ”Test Method for Amount of Material in Soils Finer than the No.200 (75- 

3.2.4. Batas-Batas Atterberg ( Atterberg’s Atterberg’s Limit Limit ) Uji Liquid limit dilakukan dengan cara meletakkan pasta tanah dalam mangkuk kuningan kemudian digores tepat ditengahnya dengan alat penggores penggores standar. standar. Dengan menjalankan alat pemutar, mangkuk kemudian dinaikturunkan dari ketinggian 0.4 inci (10 mm) dengan kecepatan 2 drop/detik. Liquid limit dinyatakan sebagai moisture content dari tanah yang dibutuhkan untuk menutup goresan yang berjarak 0.5 inci (13 mm) sepanjang dasar dasar contoh tanah dalam mangkuk sesudah 25 pukulan. Pengujian dilakukan menurut ASTM D 4318. Plastic limit ditentukan dengan mengetahui secara pasti moisture content terkecil, dimana material dapat digulung hingga diameter 0.125 inches (3.2 mm) tanpa mengalami

21


keretakan. Pengujian dilakukan sesuai dengan ASTM D 4318-95, ”Test Method for Liquid Limit, Plastic Limit and Plasticity Index of Soils”. Nilai-nilai ini digunakan didalam klasifikasi tanah dan dapat dikorelasikan dengan parameterparameter lainnya. Peralatan yang digunakan dalam Atterberg Limit Test dapat dilihat dalam Gambar 3.5.

Gambar 3.5. Alat Uji Atterberg Limit (Sumber: http://www.test-llc.com/Atterberg_limits.jpg)

3.2.5. Uji Tekan Bebas ( Unconfined Compression Test ) Pengujian dilakukan pada tanah kohesif dimana pada sampel tanah diberikan beban aksial tanpa ada tegangan confining hingga mencapai runtuh. Tes ini bertujuan untuk mendapat parameter kuat geser tanah pada kondisi undrained (total stress parameters) . Kohesi diukur sebagai setengah dari nilai unconfined compressive strength , qu., Pengujian akan dilaksanakan sesuai dengan ASTM D 2166. Alat uji tekan bebas dapat dilihat dalam Gambar 3.6.

22


Gambar 3.6. Alat Uji Tekan Bebas (Sumber: http://www.test-llc.com/UCS_test.jpg)

3.2.6. Uji Geser Langsung ( Direct Shear Test ) Tujuan pengujian geser langsung dimaksudkan untuk menentukan parameter perlawanan geser dari tanah. Parameter yang dapat menunjukkan kemampuan tanah, untuk menerima gaya geser adalah kohesi c dan sudut geser  tanah. a) Persiapan benda uji Bahan uji yang digunakan untuk pengujian ini adalah benda uji tanah tidak terganggu yang telah diambil dari titik kedalaman tertentu dilapangan, lokasi tanah yang akan ditentukan nilai kohesi dan sudut geser tanahnya. b) Persiapan peralatan Peralatan yang digunakan dalam pengujian ini adalah satu set alat geser langsung terdiri dari proving ring untuk mengukur arloji pengukuran tekanan geser, dongkrak untuk memberi tekanan, batu berpori, arloji/dial untuk menentukan besar pergeseran beban untuk memberikan tekanan normal dan cincin tempat benda uji yang akan ditentukan nilai kohesi dan sudut gesernya. c) Penentuan besaran kohesi dan sudut geser  Benda uji dimasukkan kedalam cincin penguji dan diberi tegangan vertikal konstan, kemudian diberikan tegangan geser sampai tercapai besaran maksimum. Tegangan geser ini diberikan dengan kecepatan bergerak yang konstan, secara perlahan-lahan sehingga tegangan pori diperkirakan tetap nol. Untuk mendapatkan nilai kohesi c dan sudut geser  diadakan pengujian beberapa kali dengan memakai nilai tegangan normal yang berbeda. Alat uji geser langsung dapat dilihat dalam Gambar 3.7.

Gambar 3.7. Alat Geser Langsung (Mayne et al., 2002)

3.2.7. Uji Triaxial-UU Tujuan tes ini adalah untuk memperoleh parameter kekuatan tanah dalam kondisi undrained . Pada uji ini contoh yang diuji tidak diperkenankan untuk mengalami konsolidasi akibat tekanan confining dan selama geser berlangsung tidak diperkenankan adanya aliran (undrained ). Dibutuhkan minimal tiga buah pengujian dengan tekanan confining yang 23


berbeda-beda untuk mendapatkan parameter tegangan total. Jika selama pengujian tekanan air pori diukur, maka parameter tegangan efektif juga dapat diukur. Pengujian dilakukan menurut ASTM D 2850-95, “Test Method for Unconsolidated, Undrained Compressive Strength of Cohesive Soils in Triaxial Compression”. Alat uji triaksial dapat dilihat dalam Gambar 3.8

Gambar 3.8. Alat Uji Triaxial (Mayne et al., 2002)

3.2.8. Uji Konsolidasi Tes ini bertujuan untuk memperoleh nilai koefisien konsolidasi Cc dan Cv yang selanjutnya dipergunakan untuk memprediksi lamanya konsolidasi dan besarnya settlement . Metode yang digunakan dalam pengujian konsolidasi adalah pengujian konsolidasi satu dimensi. Pada uji ini spesimen diletakkan pada konsolidometer ( oedometer ) diantara dua batu pori sehingga memungkinkan terjadinya drainase . Berbagai prosedur pembebanan dapat digunakan selama pengujian. Pengujian dengan peningkatan pembebanan adalah yang paling umum digunakan. Pada prosedur ini, spesimen diberikan beban yang semakin bertambah. Biasanya beban awal yang digunakan besarnya 1/16 tsf (5 kPa) dan ditambah menjadi dua kalinya hingga mencapai 16 tsf (1600 kPa). Setelah pemberian beban, perubahan tingga sampel dimonitor umumnya selama 24 jam. Untuk mengevaluasi parameter rekompresi, siklus pembebanan unload/reload dapat dilakukan selama pembebanan. Agar diperoleh hasil pengamatan parameter rekompresi yang lebih baik untuk lempung terkonsolidasi berlebih ( over consolidated clay ), siklus unload/reload dilakukan setelah tekanan pra konsolidasi terdefinisikan. Setelah beban maksimum tercapai, beban dikurangi secara bertahap. 24


Pengujian dilakukan menurut ASTM D 2435-90, ”Test Method for One Dimensional Consolidation Properties of Soils”. Data dari uji konsolidasi biasanya ditampilkan dalam grafik e-log p dengan plot angka pori (e) sebagai fungsi dari logaritma tekanan (p) atau dalam grafik -log p dimana  adalah regangan dalam % (Gambar 3.9). Parameter-parameter yang diperlukan untuk perhitungan penurunan dapat diperoleh dari kurva ini adalah: indeks kompresi (Cc), indeks rekompresi (Cr), tekanan pra konsolidasi (Po atau Pc) dan angka pori awal (eo).

Gambar 3.9. Hasil Uji Konsolidasi (Mayne et al., 2002)

3.2.9. Uji Kompaksi Tujuan uji kompaksi adalah untuk mendapatkan kadar air optimum dan berat isi kering maksimum pada suatu proses pemadatan. Kadar air optimum ditentukan dengan melakukan percobaan pemadatan di laboratorium. Hasil percobaan ini dipakai untuk menentukan syarat-syarat yang harus dipenuhi pada waktu pemadatan di lapangan. Uji kompaksi agar mengikuti standar ASTM D698 dan ASTM D1557

Berat Jenis Kering  d)

Zero air voids (saturasi = 100%) Berat Unit Kering Maksimum

d  Usaha Pemadatan Tinggi

Gs  w

1  wGs

Gs = specific gravity tanah

Usaha Pemadatan Rendah Kada r Air Optimum Kadar Air (w)

25


Gambar 3.10. Uji Kompaksi (ASTM D698 dan D1557)

26

26

Metoda Analisis

1.

METODA ANALISIS

BAB 4 METODA ANALISIS

4.1.

Parameter Perencanaan

Parameter yang diperlukan dari lapisan tanah asli di bawah bukit buatan dan bukit alam adalah berat jenis tanah, sifat-sifat penanda ( index properties ), kuat geser tanah berupa kohesi (c) dan sudut geser dalam, dan parameter dari uji konsolidasi. Parameter-parameter tersebut diperoleh dari pengujian yang telah diuraikan pada Butir 3.1 dan 3.2. Parameter kuat geser pasir seperti sudut geser dalam, dapat ditentukan dari korelasi dengan nilai N-SPT, mengingat contoh asli pasir sulit diperoleh dari pengeboran. Untuk itu perlu diketahui berapa efisiensi enersi pukulan dari palu ( hammer ) SPT yang dipakai dalam pengeboran. Jika dipakai palu yang jatuh bebas ( automatic hammer ) maka nilai N yang dipakai dalam perencanaan adalah nilai N bacaan (nilai yang langsung diperoleh di lapangan); sedangkan jika palu yang dipakai adalah palu dengan tali atau sling ( hammer with rope and pulley ) maka nilai N yang dipakai diambil sebesar 65% dari nilai N bacaan.

4.2.

Kriteria Material Timbunan

Tanah untuk bukit timbunan harus tanah yang baik, bersih dari bahan-bahan organik seperti akar, batang pohon, dan daun. Tanah harus mempunyai batas cair ( liquid limit , LL) tidak lebih dari 60 dan penanda plastis ( plastic index , PI) tidak lebih dari 20. Lempung berwarna merah atau coklat meskipun mempunyai LL lebih besar dari 60 dan PI lebih besar dari 20 biasanya bagus untuk timbunan sehingga dapat dipakai. Lempung berwarna abu-abu atau kehitaman atau hitam tidak boleh dipakai untuk timbunan karena jenis ini sulit dipadatkan dan mempunyai sifat kembang-susut yang tinggi. Tanah timbunan juga disyaratkan tidak mengandung mineral Montmorillonite yang dipastikan dari hasil pengujian laboratorium. Contoh tanah sebelum dipakai untuk timbunan harus diuji terlebih dahulu di laboratorium untuk mengetahui berat jenis, penanda sifat (index properties) untuk mendapatkan LL dan PI, dan sifat terhadap pemadatan. Contoh harus diuji dengan pemadatan proktor baku (standard proctor ). Setelah pengujian tersebut contoh harus diuji dengan UUTX yang telah dijenuhkan terlebih dahulu pada derajat kepadatan 95% kepadatan optimum berdasarkan uji pemadatan. Tanah hasil pengupasan (tailing) bukit alam untuk pengungsian jika akan dipakai untuk timbunan harus diuji dengan pengujian di atas. Jika memenuhi persyaratan di atas tanah dapat dipakai untuk bahan timbunan. Jika tidak dapat dipakai, tanah harus dibuang di tempat aman sehingga jika terjadi hujan tanah hasil pengupasan tersebut tidak akan terbawa oleh aliran air dan tidak akan mencemari lingkungan sekitar. Daerah pembuangan (disposal area ) harus dipilih berupa daerah rendah atau cekungan. Jika diperlukan, bendung (weir ) atau bendungan (dam ) terbuat dari pasangan batu kosong ( rock fill ), atau pasangan batu (stone masonry ), atau beton yang kokoh harus dibuat di sebelah hilir tempat

27

Metoda Analisis

pembuangan untuk mencegah tanah hasil buangan terbawa aliran air dan mencemari daerah sekitar.

4.3.

Perhitungan Stabilitas Lereng

4.3.1. Stabilitas Lereng Kondisi Statik Metode Keseimbangan Batas(Limit Equilibrium Method / LEM)

Analisis kestabilan lereng cukup dibuat dengan pendekatan keseimbangan batas untuk mendapatkan nilai faktor keamanan terhadap keruntuhan/kelongsoran yang paling kecil. Berbagai cara tersedia untuk analisis ini, antara lain: Ordinary slices, Bishop, Janbu, Morgenstern-Price, dan Sarma. Paling sedikit dua (2) cara harus dipakai dalam analisis kestabilan ini dan faktor keamanan yang dipakai dalam perencanaan diambil dari nilai ratarata hasil semua cara yang dipakai. Pada analisis ini, faktor keamanan didefinisikan sebagai suatu faktor dimana parameterparameter kekuatan tanah harus dikurangi agar masa tanah sepanjang bidang longsor (Gambar 4.1) yang diasumsikan berada dalam kondisi seimbang. Analisis dapat dilakukan berdasarkan tegangan efektif dan tegangan total. 0

Toe circle

(b)

Firm base 0

Slope circle

Midpoint circle

Firm base

Firm base

(a)

(c)

Gambar 4.1 Jenis-jenis keruntuhan lereng (a) Slope Failure, (b) Shallow Failure, (c) Base Failure (Sumber: Das, B.M, 2006)

28

Metoda Analisis

Pada analisis tegangan efektif, kuat geser tanah didefinisikan sebagai:

s  c' n  u  tan  ' dengan: s c’  ‘ n u

= = = = =

kuat geser tanah kohesi efektif tanah sudut geser dalam efektif tanah tegangan normal total tekanan air pori

Pada analisis tegangan total, parameter kekuatan tanah didefinisikan pada kondisi tegangan total, sedangkan tegangan air pori tidak diperhitungkan. Analisis stabilitas lereng ini dihitung dengan membagi masa tanah yang dibatasi oleh bidang longsor menjadi irisan-irisan vertikal. Bidang longsor yang terjadi dapat diasumsikan berbentuk lingkaran, komposit (kombinasi dari lingkaran dan garis lurus), atau suatu bentuk yang dibatasi oleh beberapa garis lurus. Teori keseimbangan batas ini disusun berdasarkan asumsi-asumsi berikut ini: 1. Tanah berperilaku seperti material Mohr-Coulomb.

2. Faktor keamanan komponen kohesi dan komponen sudut geser dalam adalah sama besar. 3. Faktor keamanan untuk semua irisan masa tanah adalah sama.

Gambar 4.2 dan 4.3 menunjukan gaya-gaya yang berkerja pada irisan-irisan vertikal pada bidang kelongsoran yang berbentuk lingkaran dan komposit. Besar gaya geser yang dimobilisasi untuk memenuhi keseimbangan batas dapat dihitung melalui persamaan berikut: S m



s  F



 c' n

 u  tan  '

F

dengan:  n



N



N = tegangan normal rata-rata pada dasar irisan tanah, F = Faktor keamanan, dan  = panjang dari dasar setiap irisan tanah W = Massa total untuk setiap irisan dengan lebar b dan tinggi h Angka keamanan didapat dengan melakukan penjumlahan gaya-gaya pada setiap irisan, serta penjumlahan momen terhadap titik pusat bidang runtuh.

29

Metoda Analisis

x

d

D aR



A R

aL R

W

ZONA TENSION CRACK

XR kW ER

Air EL A L XL

Sm

 N

 Gambar 4.1 Gaya-gaya yang berkerja pada irisan vertikal untuk bidang kelongsoran lingkaran (Sumber : Geo-Slope International, 2007)

Metode Elemen Hingga (Finite Element Method / FEM)

Penggunaan metode elemen hingga dalam analisa stabilitas lereng bisa saja digunakan karena sudah didukung dengan teknologi komputasi yang lebih tinggi dan memberikan hasil output analisis yang lebih lengkap (deformasi, tegangan tanah, kuat geser termobiliasasi dan angka keamanan). Akan tetapi, metode ini membutuhkan input parameter tanah yang lebih kompleks dibanding metode LEM. Pemahaman mengenai studi model tanah harus dipahami sebelum melakukan analisis sehingga dibutuhkan tenaga ahli yang sudah berpengalaman. Model tanah yang bisa digunakan dalam analisis angka keamanan stabilitas lereng ialah model tanah mohr-coloumb. Parameter masukan yang harus dimasukan ialah : model drainase material ( undrained atau drained), berat volume tanah ( dry and wet unit weight ),              model drainase, nilai modulus tanah (E’) dan nilai poisson’s ratio . Hal lain yang harus diperhatikan dalam keakurasian menggunakan metode elemen hingga adalah pemodelan geometri masalah (tinggi muka air, generasi elemen, tahapan konstruksi, dll) Dalam analisis stabilitas lereng, model drainase masalah memegang peranan penting dalam memberikan hasil analisis yang benar. Oleh karena itu, pemahaman mengenai konsep model drainase dan pemilihan parameter kuat geser sangat penting dalam menganalisis stabilitas lereng menggunakan metode FEM. Konsep perhitungan angka keamanan dengan menggunakan metode elemen hingga menggunakan prinsip c-phi reduction. Pada saat perhitungannya, nilai parameter kuat geser

30

Metoda Analisis

(c dan phi) awal yang dimasukan sebagai parameter awal akan direduksi secara bertahap (Gambar 4.3) sehingga mendekati kondisi tegangan awal pada lereng tersebut dan keadaan terkritis dari geometri lereng tersebut. Setelah kondisi keruntuhan tercapai, rasio antara nilai kuat geser awal (c input input) dan kuat geser setelah direduksi sampai runtuh (c f  f ) bisa didapatkan sehingga angka keamanan dari lereng yang dianalisis didapatkan.

Gambar 4.2 Contoh hasil analisis stabilitas lereng dengan FEM

A. Ketentuan Stabilitas Lereng Untuk Bukit Buatan

Lereng bukit buatan harus diperiksa terhadap keadaan akhir konstruksi ( end-of-consruction condition ) dan terhadap keadaan jangka panjang ( long-term condition ) jika keadaan permukaan air tanah di dalam tubuh timbunan dapat diperkirakan. Pada akhir konstruksi lereng harus aman terhadap kelongsoran dengan faktor keamanan tidak kurang dari 1.25. Pada keadaan ini parameter tanah yang dipakai adalah kuat geser tak teralirkan ( undrained strength, Su) yang diperoleh dari uji UUTX. Untuk keadaan jangka panjang ( long-term condition ) lereng harus mempunyai faktor keamanan tidak kurang dari 1.5. Pada keadaan ini parameter tanah yang dipakai adalah kuat geser efektif ( effective strength           pembacaan tekanan air pori. Permukaan air tanah harus dapat ditentukan dengan cukup teliti untuk analisis keadaan jangka panjang ini. Penimbunan untuk pembuatan bukit buatan harus dilakukan dan dipadatkan lapis demi lapis dengan tebal hamparan tiap lapis tidak lebih dari 30 cm. Dan kadar air pada berat volume  d, optimum.

31

Metoda Analisis

B. Ketentuan Stabilitas Lereng Untuk Bukit Alam

Lereng hasil pengupasan pada bukit alam harus diperiksa terhadap keadaan jangka panjang (long-term condition ). Untuk keadaan ini lereng harus mempunyai faktor keamanan tidak kurang dari 1.5. Parameter tanah yang dipakai adalah kuat geser efektip ( effective strength , c’ dan ’) yang diperoleh dari uji CDDS dan/atau CUTX dengan pembacaan tekanan air pori. Permukaan air tanah harus dapat ditentukan dengan cukup teliti untuk analisis keadaan jangka panjang ini. Jika lapisan tanah yang digali menunjukkan sifat mudah lapuk jika terpapar udara terbuka, yang ditunjukkan dengan menurunnya kuat geser dalam waktu singkat, maka kuat geser yang harus dipakai dalam analisis kestabilan lereng adalah kuat geser sisa ( residual strength ). Contoh tanah yang harus dianalisis dengan kuat geser sisa adalah serpih ( clay shale ). Jika lereng yang dibuat belum pernah mengalami pergerakan sebelumnya, kuat geser yang harus dipakai dalam analisis adalah kuat geser pelunakan penuh ( fully softened shear strength ) yang nilainya sama dengan kuat geser puncak teralirkan ( drained peak strength ) untuk tanah yang sama tapi terkonsolidasi normal ( normally consolidated ) (Skempton, 1970). Nilai fully softened strength ini terletak di antara nilai sisa ( residual strength ) dan nilai puncak ( peak strength ) dari test CDDS. Mengingat pengetesan untuk mendapatkan nilai fully softened strength cukup rumit maka disarankan dipakai nilai sisa sehingga akan diperoleh faktor kemananan yang konservatif. Jika lapisan tanah tidak menunjukkan sifat mudah lapuk jika terpapar udara terbuka, maka kekuatan puncak ( peak strength ) yang dipakai dalam analisis kestabilan lereng. Jika lapisan tanah cukup keras dengan kadar air yang sangat kecil, berupa batu lanau ( siltstone ) atau batu lempung (claystone atau mudstone ) atau batu pasir ( sandstone ) atau batuan lunak lain, nilai puncak hasil uji CDDS dan nilai puncak hasil uji DS biasanya tidak akan jauh berbeda karena pengaruh tekanan pori sangat kecil terhadap kuat geser. Jadi untuk menghemat waktu uji CDDS tidak perlu dilakukan pada semua contoh karena uji ini memerlukan waktu lama. Bagaimanapun, CDDS harus dilakukan tapi cukup pada beberapa contoh saja dengan paling sedikit pada dua contoh, sisanya dengan uji DS. Dari kedua pengujian tersebut dapat dilihat perbedaan hasilnya dan dibuat faktor pengali dari hasil DS ke hasil CDDS. Umumnya nilai puncak CDDS akan lebih kecil daripada nilai puncak DS.

4.3.2. Stabilitas Lereng Kondisi Gempa Bumi Lereng harus ditinjau untuk keadaan terjadi gempa dengan analisis gempa statik ( pseudo- static seismic analysis ) yaitu dengan mengganggap gempa menimbulkan gaya mendatar sebesar suatu faktor k dikalikan berat massa tanah. Nilai faktor k harus ditentukan berdasarkan besar percepatan gempa yang diperkirakan akan terjadi di permukaan tanah tempat pengungsian. Gempa yang harus dipakai dalam analisis adalah dengan perioda ulang 475 tahun atau gaya gempa dari SNI 1726 2012 (periode ulang 2475) yang sudah dikalikan dengan faktor 2/3. Gaya menegak ( vertical ) yang mungkin terjadi pada saat gempa dapat diabaikan dalam analisis karena umumnya pengaruhnya sangat kecil dibandingkan pengaruh gaya mendatar. Mengingat tekanan lebih air pori ( excess pore pressure ) tidak sempat terhilangkan (dissipation ) pada saat terjadi gempa, maka analisis yang dilakukan harus berdasarkan kuat geser total ( total stress analysis ) dengan parameter tanah yang diperoleh

32

Metoda Analisis

dari CUTX. Untuk tanah pasir parameter kuat geser total umumnya tidak jauh berbeda dengan parameter untuk kuat geser efektif. Pada tanah pasir kemungkinan terjadinya peluluhan (liquefaction , liquifaksi) harus ditinjau.Faktor keamanan terhadap kelongsoran pada keadaan gempa tidak boleh kurang dari 1.1.

4.3.3. Stabilitas Lereng Kondisi Tsunami Bagian depan bukit buatan yang berhadapan dengan gelombang tsunami sebaiknya didesain vertikal untuk mencegah gelombang naik/run up (Gambar 4.4). Pada keadaan tsunami gaya yang bekerja terhadap bukit pengungsian adalah gaya dinamis air ( hydrodynamic force ) yang bekerja pada sisi yang menghadap gelombang. Untuk melemahkan gaya tersebut sisi bukit buatan yang langsung menerima gelombang tsunami tidak boleh dibuat tegak lurus terhadap arah gelombang, harus dibuat bersudut. Besar sudut tangkapan (   ) tersebut harus ditentukan berdasarkan kajian hidrolika sehingga akan menghasilkan gaya hidrodinamis paling kecil terhadap bukit buatan (Gambar 4.5).

Gambar 4.3. Sisi bukit yang berhadapan dengan tsunami dibuat tegak lurus untuk menghindari run up

Gambar 4.4        gelombang tsunami

4.3.4. Perhitungan Dinding Penahan Tanah Sebagaimana sudah disampaikan dalam Sub Bab 4.3.3, bahwa bagian depan bukit buatan yang berhadapan dengan gelombang tsunami sebaiknya didesain vertikal untuk mencegah gelombang naik/run up. Sehingga untuk keperluan bukit TES Tsunami ini perlu didesain dinding penahan tanah vertikal apabila dinding vertikal digunakan sebagai desain penahan gelombang tsunami.

33

Metoda Analisis

Secara prinsip, analisis stabilitas dinding penahan tanah dapat dibedakan menjadi dua katagori, yaitu : a) Stabilitas Eksternal b) Stabilitas Global Terhadap Bahaya Longsor Dalam

A. Stabilitas Eksternal

Stabilitas Eksternal dari dinding penahan tanah meliputi stabilitas dinding dalam menahan : a. Keruntuhan akibat gaya-gaya guling (overturning ) b. Keruntuhan akibat gaya gelincir di sepanjang dasar dinding ( sliding ) c. Keruntuhan daya dukung (bearing capacity failure ) Sebagai tambahan, bahaya keruntuhan lereng dalam ( deep seated rotational move-ment ) juga harus diperiksa, seperti pada kasus dimana dinding terletak pada lereng yang curam.

Gambar 4.5. Jenis-jenis Keruntuhan Dinding Penahan Tanah (a) Geser ( Sliding ), (b) Momen (Overturning ), (c) Daya dukung (Bearing capacity failure ), dan (d) Kelongsoran dalam ( slope failure ) Tahap-tahap perhitungan meliputi perhitungan beban dinding, W, gaya tanah lateral aktif, P dari timbunan tanah di samping dinding dan daya dukung tanah dasar. Untuk menghindari adanya beda tinggi muka air tanah, yang juga meminimasi gaya hidrostatik tambahan di dinding, pembuatan sistem drainase sangat diperlukan. Dinding penahan tanah harus didesain dengan memperhitungkan kondisi statik dan kondisi akibat beban gempa.

34

Metoda Analisis

Kondisi Statik

Gaya lateral aktif dapat dihitung dengan menggunakan cara Coulomb , seperti berikut : P A = 0.5H2K A dengan : P A 

H K A

= = = =

gaya lateral aktif per satuan lebar dinding berat jenis tanah yang ditahan tinggi dinding koefisien tekanan lateral aktif

Diagram gaya-gaya yang bekerja pada dinding penahan tanah dapat dilihat dalam gambar berikut.



P A



H

W



H/3

T N

W b b 2

 MAX

x

N

e

Gambar 4.6Diagram Skematik Gaya-gaya dan Tegangan yang Bekerja pada Dinding.

35

Metoda Analisis

Harga koefisien lateral aktif Coulomb , dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

  csc  sin(   ) K A   0.5 0.5   sin(   )  (sin(   w ) sin(   ) / sin(   ))  dengan : =  =  =  = W

2

sudut kemiringan timbunan sudut kemiringan dinding sudut geser dalam tanah timbunan sudut friksi antara dinding dan tanah timbunan

a. Keseimbangan Gaya-gaya Momen (Over t urning )

Faktor keamanan terhadap bahaya overturning secara matematis dapat dihitung seperti berikut: MR = WXI MO = (P A cos w)x2 - (PA sin w)x3 /MO> 1.5 MR dengan: MO = momen guling akibat gaya lateral aktif tanah timbunan MR = momen yang menahan guling dari gaya berat sendiri dinding XI,2,3 = lengan momen dihitung dari kaki dinding b. Keseimbangan Gaya-gaya Geser (Sliding )

Faktor keamanan terhadap bahaya overturning secara matematis dapat dihitung seperti berikut:



(W  P A sin  w ) tan  b

P A cos  w

 1. 5

dengan: b

= sudut geser friksi antara dinding dengan tanah dasar

Tahanan terhadap gaya sliding dapat ditambah, jika perlu, dengan memobilisir gaya-gaya pasif. Hal ini dapat dilakukan dengan membuat berm.

c. Kapasitas Daya Dukung (Bear ing C a pacit y )

Faktor keamanan terhadap keruntuhan daya dukung adalah perbandingan antara kapasitas daya dukung ultimit terhadap tegangan yang bekerja di dasar dinding, sebagai berikut :

36

Metoda Analisis

qult /q AVE> 2.5 dengan: qult

= kapasitas daya dukung ultimate

qave

= tegangan rata-rata yang bekerja di dasar dinding,

Berdasarkan Gambar 4.7 penentuan tegangan yang bekerja di dasar dinding ditentukan dengan rumus berikut :

F  6e     1   v

B



B 

dengan: e

= eksentrisitas beban

F V

= jumlah gaya-gaya vertikal

Kondisi Dinamik Akibat Gempa

Perhitungan tegangan lateral akibat gempa pada dinding penahan tanah dapat dilakukan dengan menggunakan metoda yang dikembangkan oleh Mononobe(1929) dan Okabe (1926). Metoda ini dikembangkan untuk material non kohesif dan umum dikenal sebagai metoda M-O. Persamaan koefisien tekanan aktif akibat beban dinamik menurut metoda M-O adalah: K AE

cos 2 ('  )



 cos  cos 2  cos(    ) 1   

2  cos(    ) cos(  i)  sin(  ' ) sin('  i)

 k    tan 1 h   1  k v  PAE k h



1

 H2 (1  k v )K AE 2

ah g

; k v



av g

Nilai ah dalam persamaan di atas diambil berdasarkan nilai percepatan gempa di permukaan sebagaimana diuraikan dalam butir 2.5.1. Sedangkan nilai a v diambil 2/3 nilai ah. Pusat gaya akibat gempa ini adalah setengah tinggi dinding penahan tanah.

4.3.5. Perhitungan Penurunan Terjadinya penurunan harus diperhitungkan dalam perencanaan bukit buatan. Besar penurunan diperkirakan berdasarkan hasil uji konsolidasi. Tinggi penimbunan harus dibuat sebesar tinggi rencana ditambah penurunan yang diperkirakan akan terjadi. Jika lapisan

37

Metoda Analisis

tanah asli berupa lempung lunak dan kuat geser yang ada dari lapisan tersebut tidak dapat memikul timbunan setinggi rencana, maka lapisan tanah harus diperbaiki terlebih dahulu seperti diuraikan dalam Butir 4.5 supaya lapisan asli dapat memikul tinggi rencana dari timbunan. Akibat beban timbunan yang berdiri di atas lapisan tanah yang kompresibel dan mempunyai permeabilitas yang kecil (lempung), peristiwa konsolidasi akan terjadi yang menyebabkan penurunan tanah. Perhitungan untuk memperkirakan besar penurunan yang akan terjadi harus dievaluasi mengikuti persamaan 1-D yang diusulkan oleh Terzaghi untuk tanah baik untuk tanah dalam kondisi normally consolidated maupun over consolidated. Persamaan untuk memperkirakan penurunan tanah akibat konsolidasi diberikan seperti dibawah ini. Untuk perhitungan penurunan tanah yang terkonsolidasi secara normal ( normally consolidated) besar penurunan yang akan terjadi ialah :

. log  +    = 1+   





Pada lapisan tanah yang sudah terkonsolidasi ( overconsilidation) persamaan yang digunakan untuk menghitung penurunannya adalah :

  +    maka persamaannya menjadi . log  +    = 1+   Jika   + >   maka persamaannya menjadi . log  + . log  +    = 1+     1+ Jika ’

’









’

’



 







Dimana :

 = Besar Penurunan  = Indeks kompresibilitas didapat dari uji konsolidasi  = Indeks pemuaian ( ) didapat dari uji konsolidasi  = Tebal lapisan tanah kompresibel  = angka pori tanah pada saat awal  = tegangan overburden efektif   = tegangan pra konsolidasi  = beban timbunan yang diterima swelling

  

4.3.6. Perhitungan Potensi Likuifaksi Jika lapisan tanah asli maupun timbunan berupa pasir, potensi peluluhan ( liquefaction , likuifaksi) akibat gempa yang mungkin terjadi harus dianalisis. Likuifaksi adalah fenomena deformasi tanah akibat gangguan secara monoton, transien, atau siklis pada tanah non kohesif dalam kondisi undrained. Fenomena likuifaksi umumnya berhubungan dengan tanah non kohesif akibat getaran gempa bumi dengan intensitas dan durasi tertentu. Pada

38

Metoda Analisis

umumnya, likuifaksi terjadi pada tanah berbutir dengan tingkat kepadatan lepas, bergradasi seragam dan mengandung sedikit sekali butiran halus. Analisis peluluhan dapat dilakukan berdasarkan cara yang diusulkan oleh Prof. H. Bolton Seed (Seed’s simplified procedure) yang telah dikembangkan dalam laporan ringkasan (summary report) dari 1996 NCEER dan 1998 NCEER/NSF Workshop (Youd et al., 2001). Analisis harus dilakukan untuk keadaan sebelum ada timbunan dan setelah ada timbunan. Analisis sebelum ada timbunan diperlukan karena daerah di luar daerah timbunan sampai sejauh tertentu berdasarkan analisis kestabilan lereng harus bebas dari peluluhan supaya seluruh bukit pengungsian tetap aman dari kelongsoran ketika gempa terjadi. Evaluasi potensi likuifaksi secara empiris telah dikembangkan oleh Seed and Idriss (1971) dan sudah dipublikasikan oleh Youd et al, 2001 dan pemakaiannya telah diterima secara luas dan dijadikan standar praktis di North America dan negara-negara lain di dunia. Metoda ini dinamakan metoda simplifikasi (simplified procedure). Dalam metoda ini potensi likuifaksi dihitung dengan menggunakan grafik likuifaksi yang didasarkan hasil observasi kemungkinan terjadinya likuifaksi pada suatu lokasi dari berbagai gempa bumi. Grafik tersebut menunjukkan kurva ratio resistensi siklis (cyclic resistance ratio/CRR) yang merepresentasikan kondisi batas yang memungkinkan terjadinya likuifaksi. Intensitas gempa yang menyebabkan terjadinya likuifaksi dalam studi ini dinyatakan dengan ratio tegangan siklis (Cyclic Stress Ratio/CSR). Grafik yang diusulkan oleh Seed, dkk (1971) tersebut dapat digunakan untuk menentukan kombinasi antara intensitas goncangan akibat gempa (CSR) dan resistensi tanah (CRR) yang dapat menghasilkan likuifaksi. Prosedur untuk mengevaluasi likuifaksi terhadap suatu deposit tanah yang diusulkan oleh Seed, dkk (1971) dapat dilihat dalam Gambar 4.8.

 av Equivalent (average) uniform dynamic horizontal shear stress

Liquefaction

 av 0'

M

T/ 0'

0' Effective overburden pressure

No liquefaction

Modified Penetration Resistance Relative density

Gambar 4.7Prosedur untuk evaluasi potensi likuifaksi berdasarkan metoda simplified Seed (1971)

39

Metoda Analisis

Cyclic Stress Ratio (CSR) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

 .  =  = 0.65  .    



dengan, amax = PSA didapat dengan menggunakan prosedur yang diuraikan dalam butir 2.5.1. g = percepatan gravitasi 0 = tekanan akibat berat sendiri tanah ( total overburden pressure ) 0’ = tekanan efektif akibat berat sendiri (effective overburden pressure ) rd = Faktor reduksi tegangan ( stress reduction factor ) didapat dari persamaan dibawah ini dan diplot sesuai dengan Gambar 4.9. z = Kedalaman tanah dibawah permukaan      f       

 = 1.00.00765  = 1.1740.0267

Stress reduction Coefficient, 0

0.0

0.2

0.4

15

20

0.8

1.0

Average values by Seed & Idriss (1971)

5

m , h t p 10 e D

0.6

Approximate average values from Eq. 2 Range for different soil profiles by Seed & Idriss (1971) Simplified procedur not verified with case history data in this region

Gambar 4.8 Nilai reduksi tegangan vs Kedalaman yang dikembangkan oleh Seed & Idriss (1971) dengan garis rata-rata tambahan dari persamaan reduksi tegangan (Youd et.al 2001)

Dalam metoda ini CRR didapat dari hasil N-SPT yang sudah dikoreksi dengan menggunakan persamaan:

40

Metoda Analisis

( N1 )60  N  C N dengan, N

= Standard Penetration Resistance (SPT) dari hasil uji lapangan

CN = Faktor koreksi SPT (Gambar 4.10) CN 0

² t f / s p i K e r u s s e r P n e d r u b r e v O e v i t c e f f E

0.4

0.8

1.2

1.6

0

2

Dr = 40 to 60%

4

6

Dr = 60 to 80% 8

10

Gambar 4.9 Faktor koreksi SPT (Seed, et al., 1971)

0.6

P er ce nt Fi ne s = 35

15

=5

0.5

0.4

 av ' 0

0.3

0.2

FINES CONTENT = 5 % Modified Chinese Code Proposal (clay content =5%)

0.1

0 0

10

20

30

40

50

(N1 ) 60

Gambar 4.10 Hubungan antara CSR yang menyebabkan likufaksi dengan (N1)60 untuk gempa M=7.5 (Seed, et al., 1982)

41

Metoda Analisis

Prediksi likuifaksi kemudian dilakukan dengan memetakan CSR dan hasil N-SPT yang sudah dikoreksi untuk menentukan potensi likuifaksi suatu lokasi terhadap lokasi (Gambar 4.11). Kurva dalam gambar teresebut digunakan untuk gempa dengan Magnituda, M = 7.5. Untuk gempa dengan magnituda lain digunakan faktor koreksi berikut: Tabel 4.1Faktor Koreksi Magnituda (Kramer, 1996)

Magnituda, M

CSR M/CSR M=7.5

5.25 6.00 6.75 7.50 8.50

1.50 1.32 1.13 1.00 0.89

Faktor keamanan terhadap likuifaksi dihitung dengan menggunakan persamaan: F S 

CRR CSR

Faktor keamanan terhadap peluluhan tidak boleh kurang dari 1.2. Jika berdasarkan analisis faktor keamanan yang ada lebih kecil dari persyaratan di atas maka lapisan tanah harus diperbaiki. Secara umum metoda penanggulangan terhadap likuifaksi yang dapat dilakukan untuk bukit TES ini terdiri dari dua kategori, yaitu: 1. Perbaikan tanah sehingga likuifaksi tidak terjadi. Metoda ini dapat dibagi menjadi dua, yaitu: a. Perkuatan tanah sehingga tanah menjadi lebih tahan terhadao likuifaksi. b. Mempercepat proses dissipasi tekanan air pori saat gempa berlangsung. 2. Mendesain struktur sehingga dapat meminimalkan efek likuifaksi. Pendekatan ini dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu: a. Perkuatan struktur dan menjaga stabilitas struktur dengan meningkatkan kekuatan (strength ) dan kekakuan struktur ( rigidity ). b. Meminimalkan gaya-gaya luar yang bekerja pada struktur dengan menggunakan sambungan fleksibel (flexible joints ) atau memodifikasi struktur. Metodologi perkuatan untuk likuifaksi ini dapat dilihat dalam Gambar 4.12. Berdasarkan gambar tersebut, metoda penanggulangan dapat dideskripsikan sebagai berikut: 1. Pemadatan tanah. Metoda ini bertujuan untuk meningkatkan resistensi tanah terhadap likuifaksi dengan memadatkan tanah berpasir dengan menggunakan vibrasi dan beban pukulan ( vibration and impact ). 2. Dissipasi air pori. Pada metoda ini proses dissipasi tekanan air pori pada tanah berpasir dipercepat sehingga mereduksi tekanan air pori yang terjadi dengan menggunakan material-material yang permeabel ( permeable drain piles ).

42

Metoda Analisis

PENANGANAN LIKUIFAKSI

PERBAIKAN TANAH

Meningkatkan kekuatan tanah sehingga tanah tidak runtuh saat gempa

PERKUATAN STRUKTUR

Mempercepat terdisipasinya ekses tekanan air pori

Mempertahankan stabilitas dengan sistem perkuatan struktur

Mengurangi gaya internal dengan cara memodifikasi sistem struktur

Contoh: - Vertical Drain - Replacement (with gravel)

contoh : - Reinforcement of pile Foundation (increased Number and thickness Of pile, install bracing Members). - Reinforcement of soil Deformation with sheet Pile and underground wall

contoh : - Adjusment of bulk Unit weight of buried Structures. - Anchorage of buried Structures. - Change of slope angel To flater angel for Embankment and Dikes in waterfront Areas.

Meningkatkan kekuatan tanah terhadap likuifaksi

Mengurangi tegangan geser yang terjadi saat gempabumi

contoh : - Compaction - Consolidation - Preload - Replacement (refilling With material which Will not undergo liquefaction

contoh : - To lower ground water level

Gambar 4.11. Strategi Dasar untuk Penanggulangan Likuifaksi (Source: Handbook on Liquefaction Remediation of Reclaimed Land) 3. Sementasi dan solidifikasi (s o lidif ic at io n ). Pada metoda ini dilakukan pencampuran tanah dengan material lain seperti semen dan memadatkan tanah hasil pencampuran tersebut. 4. Penggantian . Pada metoda ini tanah dasar diganti dengan material lebih tanah terhadap likuifaksi. 5. Menurunkan muka air tanah. Pada metoda ini posisi muka air tanah dijaga sehingga selalu dibawah lapisan tanah yang berpotensi likuifaksi dengan menggunakan pompa. Metoda ini memerlukan biaya perawatan untuk pompa. 6. Pemberian beban awal (preload). Pada metoda ini tanah didesain untuk mengalami over konsolidasi dengan menggunakan beban timbunan sehingga meningkatkan resistensi tanah terhadap likuifaksi. 7. Perbaikan struktur. Pada metoda ini struktur diperkuat dengan memasang sheet pile atau menambah jumlah tiang sehingga mencegah kegagalan pada fondasi yang berakibat kerusakan pada struktur. Beberapa metoda yang digunakan di atas dibahas lebih detail pada Butir 4.5. Untuk kasus struktur-struktur ringan (kapasitas daya dukung yang diperlukan tidak terlalu besar), studistudi sebelumnya menunjukkan bahwa memadatkan tanah hanya pada bagian atas dari

43

Metoda Analisis

suatu lapisan tanah cukup efektif dalam memitigasi bahaya likuifaksi (Ishihara, 1985). Hal ini ditunjukkan dalam Gambar 4.13.

12 NONLIQUEFIED LAYER

H1

LIQUEFIED LAYER

H2

11 10 ) m ( 2

H R E Y A L D E I F E U G I L F O S S E N K C I H T

9 8 7 6 5 4 3

. N O I T C A F E U Q I L Y B D E C U D N I E G A M A D D N U O R G

MAXIMUN ACCELERATION =200gal MAXIMUN ACCELERATION =300gal

MAXIMUM ACCELERATION 100~500gal

2 NO GROUND SURFACE DAMAGE INDUCED BY LIQUEFACTION

1 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

THICKNESS OF NONLIQUREFIED SURFACE LAYER OVERLYING A LIQUEFIED LAYER H 1 (m)

Gambar 4.12 Minimum Tebal Tanah yang Perlu diperbaiki Jika Lapisan Diatasnya Tidak Berpotensi Likuifaksi (Ishihara, 1985) 4.4.

Metoda Perkuatan Lereng

Untuk mencegah lereng tererosi oleh gelombang tsunami dan juga meredam penjalaran gelombang lereng harus dilindungi misalnya dengan pasangan batu kosong ( rip-rap ) dan/atau ditumbuhi pohon dengan cukup rapat (disarankan pohon bakau, mangrove, yang berakar kuat dan biasa tumbuh di pantai). Rip-rap harus terdiri dari susunan beberapa lapis ukuran batu dengan bagian luar berukuran cukup besar sehingga batu tidak akan hanyut oleh gelombang. Ukuran-ukuran batu harus ditentukan berdasarkan gelombang yang akan menerpa lereng. (Pustaka: U.S. Army Coastal Engineering Research Center, Shore Protection Manual, Corps of Engineers, Department of the Army). Lereng kupasan di atas lapangan pengungsian selain harus aman terhadap kelongsoran, juga harus aman dari runtuhan tanah atau gelindingan batu yang lepas dari permukaan

44

Metoda Analisis

lereng (surface raveling ). Jika diperlukan maka perlindungan lereng dengan beton semprot bertulangan (reinforced shotcrete ) harus dipasang pada lereng tersebut. Biasanya batang anker (soil nail ) harus pula dipasang setiap jarak tertentu di seluruh permukaan beton semprot untuk memperkuat perlindungan lereng. 4.5.

Metoda Perbaikan Tanah

Metoda perbaikan tanah bisa dilakukan pada tanah dasar yang akan menopang tanah timbunan dengan menggunakan metode drainase, campuran semen atau pemadatan. Selain itu, metoda perbaikan tanah untuk tanah timbunan juga bisa dilakukan untuk menambah kekuatan geser dari tanah timbunan. Berikut ini pembahasan mengenai metoda perbaikan tanah untuk tanah dasar dan tanah timbunan.

4.5.1. Metode Perbaikan Tanah Dasar Untuk Kasus Tanah Lunak Jika lapisan tanah di bawah timbunan berupa lanau atau lempung lunak sehingga tidak mampu memikul timbunan setinggi rencana, maka lapisan tersebut harus diperbaiki. Metoda untuk perbaikan tanah dasar ini dapat dilihat dalam Gambar 4.14. Berbagai cara perbaikan tersebut yang biasa dilakukan di Indonesia antara lain: A. Timbunan dan drainase tegak ( vertical drains ) Pada masa sekarang drainase tegak umumnya berupa bahan sintetis ( synthetic band-shaped vertical drains) atau wick drains yang terbuat dari polimer. Seperti biasa dilakukan pada masa lalu pasir, jika tersedia banyak, dapat dipakai untuk drainase tegak. Kelemahan pemakaian pasir adalah pemasangannya yang lebih rumit daripada pemasangan bahan sintetis, sehingga perlu waktu lebih lama dalam pemasangannya. Selain itu, koefisien permeabilitas pasir biasanya tidak seragam sehingga penurunan yang terjadi kemungkinan juga tidak seragam. Jarak antara drainase tegak biasanya antara 0.8m dan 2.0m yang dibuat dalam pola segitiga atau bujursangkar. Jarak antar drainase tegak ini harus dihitung berdasarkan hasil uji konsolidasi yang menghasilkan nilai C vv (koefisien konsolidasi arah tegak akibat beban tegak) dan C vh (koefisien konsolidasi arah radial akibat beban tegak). Penimbunan harus dilakukan secara bertahap ( multi-stages ) dengan tiap tahap mempunyai faktor keamanan terhadap kelongsoran tidak kurang dari 1.5. Tahap penimbunan berikutnya dapat dilakukan setelah konsolidasi akibat penimbunan tahap sebelumnya selesai dengan derajat konsolidasi paling sedikit mencapai 90%. Penurunan yang terjadi harus selalu diamati dengan memasang pelat penurunan (settlement plate ) di beberapa titik penting, paling sedikt di 5(lima) titik yaitu di tengah daerah timbuanan dan di tengah keempat sisi, untuk mengetahui apakah penurunan telah (hampir) selesai atau belum. Inklinometer ( inclinometer ) harus dipasang di tepi daerah timbunan di bagian terlemah dari lapisan asli, paling sedikit di 1(satu) titik, untuk mengetahui pergerakan mendatar yang terjadi. Jika pergerakan mendatar akibat penimbunan terus berlangsung dengan kecepatan yang tidak berkurang maka penimbunan harus dihentikan dan/atau timbunan yang sudah ada dibuang sampai kecepatan pergerakan berkurang dan akhirnya berhenti.

45

Metoda Analisis

Gambar 4.13 Metoda Penanganan Perbaikan Tanah Dasar (Leroueil, et. al., 1990) Pada akhir konsolidasi setiap tahap penimbunan kuat geser ( undrained strength ) lapisan tanah asli harus diukur misalnya dengan Field Vane Shear (FVS) sehingga tinggi timbunan tahap berikutnya dapat ditentukan dengan teliti. FVS harus dilakukan di paling sedikit 5 (lima) titik: di tengah daerah timbunan dan di tengah ke empat sisi daerah timbunan. FVS dilakukan pada tiap jarak kedalaman 3.0 m. B. Pencampuran dengan semen (deep cement mixing ) Untuk meningkatkan daya dukung lapisan tanah asli supaya mampu mendukung timbunan setinggi rencana, lapisan tersebut dapat dicampur di tempat dengan semen (Portland cement ) dengan memakai alat khusus untuk itu. Kadar semen untuk pencampuran harus ditentukan terlebih dahulu di laboratorium sehingga target kuat geser yang diinginkan tercapai. Biasanya berbagai kadar semen terhadap berat kering tanah yang dipakai adalah 2.5%, 5%, 7.5%, 10%, 12.5%, 15% dan seterusnya supaya kurva hubungan antara kadar semen dan kuat geser dapat dibuat sehingga kadar semen untuk target kuat geser yang diinginkan dapat ditentukan. Untuk mengetahui kuat geser campuran tanah dan semen cukup dengan pengujian UC ( unconfined compression ) ketika campuran telah mempunyai umur ( curing time ) 28 hari. Sebelum melakukan pencampuran dalam skala penuh (di seluruh daerah timbunan) percobaan pencampuran harus dilakukan terlebih dahulu pada daerah kecil ( test

46

Metoda Analisis

area ). Jika hasil percobaan ini memuaskan pencampuran baru boleh dilakukan di seluruh daerah timbunan.

C. Pemadatan lapisan pasir Pemadatan lapisan pasir harus dilakukan untuk meningkatkan ketahanannya terhadap peluluhan akibat gempa rencana. Cara pemadatan dengan kolom batu (stone column ), tiang pemadat (compaction piling ), dan penggetaran ( vibroflotation ), dapat dipakai asalkan nilai N-SPT sampai kedalaman paling sedikit 15.0m dari permukaan tanah asli mencapai target. Kolom batu (stone column ) yang hanya ditujukan untuk melepaskan kelebihan tekanan air pori waktu gempa tapi tidak memadatkan lapisan pasir di antaranya, karena dibuat dengan jarak antar kolom yang cukup jauh, tidak diperbolehkan dipakai karena kolom batu tersebut kemungkinan hanya bekerja pada saat gempa pertama saja. Pada gempa berikutnya kolom pasir kemungkinan tidak akan bekerja lagi mengalirkan air pori karena tertutup ( clogging ) butiran kecil (fines ) yang terbawa oleh air yang keluar waktu gempa pertama atau oleh aliran air tanah pada keadaan normal. Pemeriksaan apakah tiap kolom batu masih bekerja atau tidak untuk mengalirkan air pori boleh dikatakan mustahil dilakukan. Selain itu, tanpa pemadatan lapisan pasir di antara kolom batu pada saat terjadi gempa akan terjadi penurunan permukaan tanah yang membahayakan kestabilan bukit timbunan.

4.5.2. Metode Perkuatan Tanah Timbunan Metode perkuatan tanah timbunan yaitu tanah timbunan yang direkayasa menggunakan metode perkuatan dengan material geotextile dan angkur dalam pelaksanannya. Gambar 4.15 menunjukan skema perkuatan tanah timbunan yang diperkuat dengan sistem perkuatan.

Gambar 4.14 Komponen Dasar Dari Perkuatan Tanah Timbunan (FHWA- Reinforced Soil Structure -Vol II, 1989)

47

Metoda Analisis

Salah satu elemen perkuatan yang bisa digunakan adalah geotextile. Banyak variasi geotextile yang bisa digunakan dengan pertimbangan parameter mekanik dan lingkungan termasuk woven geotekstil, non-woven geotekstil, polypropylene dan polyester . Perkuatan menggunakan geotektstil bisa dilakukan di berbagai lokasi meskipun memiliki kondisi tanah yang buruk dan lereng yang cukup tegak karena tidak membutuhkan banyak alat berat. Materialnya terbuat dari bahan yang ringan sehingga mudah untuk dibawa. Skema perkuatan geotekstile pada tubuh timbunan bisa dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 4.15 Skema Pemasangan Geotekstil Pada Tanah Timbunan (FHWA- Reinforced Soil Structure -Vol II, 1989) Pada pengerjaannya sering kali geotekstil dikombinasikan dengan sistem perkuatan lain seperti dinding penahan tanah, gabion dan elemen struktural lainnya. Gambar 4.17, 4.18, dan 4.19 menunjukan beberapa rekomendasi sistem perkuatan tanah timbunan yang sering dipakai dalam kasus perkuatan timbunan.

48

Metoda Analisis

Gambar 4.16 Kombinasi Sistem Perkuatan Menggunakan Geotekstil dan Struktural (FHWAReinforced Soil Structure -Vol II, 1989)

Sloping Soil and Vegetation Facing Geotextile Gabion

Vertical Cast In-place Concrete/Masonry Facing

Vertical Masonry Facing

Gambar 4.17 Kombinasi Sistem Perkuatan Menggunakan Geotekstil dan Struktural (FHWAReinforced Soil Structure -Vol II, 1989)

49

Metoda Analisis

Gambar 4.18 Contoh Penggunaan Bronjong Berlidah 4.6.

Erosi Akibat Tsunami

Erosi adalah proses hilang dan terbawanya massa tanah yang disebabkan oleh air hujan, gravitasi, angin, ataupun tsunami. Untuk menghindari terjadinya instabilitas timbunan akibat gerusan saat tsunami perlu diperkirakan kedalaman penggerusan sehingga dapat diantisipasi dalam desain timbunan. Perkiraan kedalaman gerusan akibat tsunami ini dapat mengacu kepada hasil penelitian Dames and Moore (1980) sebagaimana dapat dilihat dalam Tabel 4.2. Tabel 4.2 Perkiraan Kedalaman Gerusan Akibat Tsunami (Dames and Moore, 1980)

50

Metoda Analisis

4.7.

Erosi dan Kelongsoran

Jenis-jenis erosi yang disebabkan oleh air dapat dilihat dalam Gambar 4.20. Proses erosi meliputi pemisahan dan transporatsi partikel tanah akibat impact air hujan. Gaya jatuh air hujan yang mengenai lahan gundul ataupun sedikit tertanami, menyebabkan terurainya partikel-partikel tanah. Partikel-partikel ini kemudian terbawa oleh aliran air permukaan. Pada saat kecepatan aliran meningkat, seperti saat melewati lereng yang curam, air akan kembali memisahkan partikel tanah membentuk celah-celah kecil dan besar ( rills dan gullies) sehingga sedimen yang terbawapun akan bertambah. Salah satu cara efektif untuk mengendalikan erosi dan kelongsoran adalah menggunakan tanaman penutup. Tanaman penutup memainkan peranan yang penting dalam pengendalian erosi dengan melindungi permukaan tanah dari bahaya erosi dalam 4 cara (Gambar 4.21) : 1. 2. 3. 4.

melindungi permukaan tanah dari impact air hujan menurunkan kecepatan aliran permukaan menjaga kapasitas tanah dalam menyerap air memegang partikel-partikel tanah

1. RAINDROP EROSION 2. SHEET EROSION 3. RILL AND GULLY EROSION 4. STREAM AND CHANNEL EROSION

STREAM FLOW

Gambar 4.19Jenis Erosi Akibat Hujan (MSESC)

51

Metoda Analisis

1. Vegetation absorbs the energy of falling rain

2. Roots hold soil particles in place 3. Vegetation helps to maintain absorptive capacity

4. Vegetation slows the velocity of runoff and acts as a filter to catch sediment

Gambar 4.20 Peranan Tanaman Dalam Pengendalian Erosi (MSESC)

Penimbunan di lereng alam sebaiknya dihindari karena berdasarkan pengalaman di berbagai kasus kelongsoran selalu terjadi pada badan timbunan. Hal itu umumnya dikarenakan oleh erosi buluh ( piping ) pada bidang kontak antara lereng asli dan timbunan oleh aliran air liar (Gambar 4.22).

Gambar 4.21 Salah satu penyebab terjadinya kelongsoran timbunan di lereng adalah erosi di kaki lereng

52

Metoda Analisis

Jika penimbunan di lereng tidak dapat dihindari harus ada upaya khusus untuk mengurangi kemungkinan kelongsoran. Hal-hal berikut dapat membantu mengurangi kemungkinan kelongsoran akibat erosi. Sketsa berikut menunjukkan upaya untuk mencegah erosi terhadap timbunan baru akibat aliran air sepanjang bidang kontak antara timbunan baru dan lapisan asli (Gambar 4.23).

Gambar 4.22Ilustrasi penanganan timbunan di lereng Untuk kasus aliran liar air ini, supaya tidak menimbulkan erosi dan/atau peningkatan tekanan air pori terhadap tanah timbunan, hal-hal yang harus dilakukan adalah: 







Melemahkan gradient aliran air; Tidak menghambat aliran air dan membiarkannya keluar secara terarah ke tempat aman; Mencegah tanah di kaki timbunan tererosi meskipun ada aliran air dari dalam maupun dari luar yang dapat mengakibatkan erosi lokal ( scouring ). Perlindungan permukaan lereng dari impact air hujan menggunakan stabilisasi secara vegetatif maupun mekanik.

Penjelasan singkat mengenai stabilisasi secara vegetatif dan mekanik dijelaskan dibawah ini : a. Stabilisasi secara vegetatif Seperti telah diuraikan sebelumnya, tanaman dapat mencegah erosi paling tidak dalam empat cara, yaitu (i) melindungi permukaan tanah dari impact air hujan, (ii) menurunkan kecepatan aliran permukaan, (iii) menjaga kapasitas tanah dalam menyerap air, dan (iv) memegang partikel-partikel tanah. Pemilihan jenis vegetasi yang akan ditanam secara permanen dilakukan dengan mempertimbangkan beberapa faktor antara lain : - kondisi tanah dan iklim - durasi, kuantitas dan kecepatan aliran - waktu yang dibutuhkan untuk tumbuh - syarat-syarat dan keperluan pemeliharaan - tata guna lahan

53

Metoda Analisis

Beberapa teknik penanaman yang dapat digunakan adalah: 1. Seeding (Pembenihan) Dapat dilakukan dengan salah satu cara berikut : hydro seeding : campuran antara air, benih dan fertilizer o disemprotkan pada permukaan lereng. Efektif untuk permukaan yang luas, tetapi mahal. standard seeding : benih ditanam baik secara mekanik maupun o dengan tangan o Sodding : tanah berumput dipasang di seluruh permu-kaan lereng. o Jute/geotextile seeding : jute/geotextile terlebih dahulu dipasang dan diangkur untuk memegang topsoil dan benih.

2.

Vegetatif Buffer Strip (Gambar 4.24 dan Gambar 4.25) Beberapa teknik pemasangan dapat dilihat dalam gambar-gambar berikut :

Gambar 4.23 Reeds dan Papan Penahan (BSPEC)

54

Metoda Analisis

Gambar 4.24. Stabilisasi dengan Lapisan Ranting (BSPEC)

b. Stabilisasi secara mekanik Jika kemiringan lereng yang direncanakan terlalu curam untuk dilakukan penanaman dan pemeliharaan tanaman, maka stabilisasi permukaan dapat dilakukan secara mekanik seperti anchored timber grid, gabion revetment, pasangan batu dan lain-lain dengan terlebih dahulu melakukan kompaksi pada permukaan lereng (Gambar 4.26 dan Gambar 4.27).

Gambar 4.25 Stabilisasi Permukaan lereng dengan Anchored Timber Grid (BSPEC)

55

Metoda Analisis

Gambar 4.26. Stabilisai Permukaan Lereng dengan Reno Matt ress dan Gabion pada Kaki Lereng (BSPEC, ) Ikatan antara timbunan dan lereng asli harus kuat dan dibuat bertangga. Bentuk bertangga akan sangat melemahkan gradient aliran air yang terjadi pada bidang kontak antara timbunan dan lereng asli. Tanah timbunan di lereng harus mempunyai kepadatan yang tinggi dengan derajat kepadatan paling sedikit 95% kepadatan optimum berdasarkan uji proktor baku ( standard proctor compaction test ). Pada timbunan di lereng tidak boleh dibangun bangunan permanen karena meskipun timbunan aman terhadap kelongsoran biasanya timbunan akan mengalami deformasi lateral ( lateral fill extension ) jika tanah timbunan mengalami peningkatan kadar air. Hal ini dikarenakan modulus elastisitas tanah (Young’s mosulus , E) menjadi berkurang jika kadar air meningkat dan berat timbunan akan menyebabkan peningkatan deformasi ke arah lateral. Deformasi arah lateral yang berlebihan dapat menyebabkan kerusakan pada dinding, lantai, dan komponen lain dari bangunan. 4.8.

Pemeriksaan Mutu (Qualit y Cont ro l )

Pemadatan tanah timbuan harus dilakukan lapis demi lapis dengan t ebal hamparan tiap lapis tidak lebih dari 30cm yang dipadatkan pada kadar air optimum (+2%). Tiap lapis yang sudah dipadatkan harus diperiksa derajat kepadatannya dengan uji kerucut pasir ( sand-cone density test ), atau balon karet ( rubber balloon density test ), atau uji nuklir (nuclear density test ), atau uji bukan nuklir ( non-nuclear density test ). Derajat kepadatan yang dicapai harus tidak kurang dari          dmax). Hasil pencampuran semen dan tanah harus diperiksa dengan pengeboran pada beberapa titik. Contoh inti dari pengeboran harus diperiksa kekuatannya dengan uji tekan bebas (unconfined compression test ). Hasil pemadatan lapisan pasir harus diperiksa dengan melakukan uji SPT pada beberapa lubang bor yang terletak di tengah-tengah antara kolom-kolom perbaikan tanah pada tiap jarak kedalaman tidak lebih dari 2.0 m.

56

57

57

Implementasi Dan Contoh Perancangan

2. IMPLEMENTASIDAN CONTOHPERANCANGAN

BAB 5 IMPLEMENTASI DAN CONTOH PERANCANGAN

5.1.

Umum

Contoh implementasi yang akan dijelaskan dalam bab ini hanya meliputi analisis statik dan dinamik. Dalam perencanaan sebenarnya analisis harus juga meliputi analisis gaya lateral akibat beban dinamik dan analisis stabilitas global terhadap potensi keruntuhan dalam sebagaimana diuraikan dalam Sub Bab 4.3.4. Analisis harus didasarkan atas hasil penyelidikan tanah yang telah diuraikan dalam Bab 3. Untuk bukit alam maupun buatan yang berdiri di atas lapisan perlu dianalisis potensi likuifaksi sebagaimana diuraikan dalam Sub Bab 4.3.5. Jika diperlukan lapisan tanah dasar pada bukit alami atau buatan perlu diperbaiki sebagaimana diuraikan dalam Sub Bab 4.5. 5.2.

Perhitungan Perkuatan Lereng Dengan Dinding Penahan Tanah

Akan dibangun sebuah bukit buatan sebagaimana dapat dilihat dalam Gambar 5.1 dengan dimensi sebagaimana ditunjukkan dalam Gambar 5.2. Tempat evakuasi ini ditujukan untuk desain rendaman tsunami setinggi 3.0 m. Jika tanah diasumsikan masuk dalam klasifikasi stiff silt, maka menurut Tabel 4.2 untuk jarak ke tepi pantai kurang dari 91 m (300 ft), maka tebal tanah yang tergerus adalah 25% dari tinggi gelombang. Sehingga diasumsikan tanah yang akan hilang adalah sekitar 75 cm. Untuk itu dasar dari dinding penahan tanah perlu ditinggikan minimal 75 cm sejauh minimal 75 cm dari tepi dinding.

Tebal yang tergerus

Gambar 5.1. Bukit Buatan Sebagai TES Tsunami

58


Tebal yang tergerus ~ 75 cm

Gambar 5.2. Model Dinding Penahan Tanah Berdasarkan data tanah dan geometri dinding penahan tersebut, maka dilakukan perhitungan sebagai berikut: Tekanan lateral aktif:

P A = 0.5H2K A Koefisien tekanan lateral aktif rankine

K A=tan2(45-ø/2) Untuk ø = 30° maka : K A=tan2(45-30/2)=1/3 

Distribusi tegangan yang terjadi dapat dilihat dalam Gambar 5.3. -

Akibat beban luar q: P A1=K aqH P A1= (1/3)(10)(9)= 30 kN/m

-

Akibat tanah di lapisan I di atas muka air tanah (MAT) P A2=0.5 1 H12K A P A2=0.5 (17)(12)( 1/3)=2.83

-

Akibat tanah di lapisan I di bawah MAT P A3= K A (1H1)H2

59


P A3=1/3 (17*1)(8) = 45.33 kN/m -

Akibat tanah di lapisan II di bawah MAT P A4=0.5(sat -w)H22K A P A4=0.5(17-10)(82)(1/3)= 74.667 kN/m

-

Akibat tekanan hidrostatis air P A5=0.5w H22 P A5=0.5(10)(82) = 320 kN/m

Gambar 5.3. Diagram Distribusi Tegangan

5.2.1. Faktor Keamanan Terhadap Bahaya Overturning Perhitungan momen-momen yang bekerja pada geometri dinding penahan tanah tersebut dapat dilihat dalam Tabel 5.1

Tabel 5.1 Perhitungan Momen-moment yang Berkerja Lengan Momen (m)

Momen (kN-m/m)

24

Berat/Satuan Panjang (kN/m) 96

(0.5/2)+1 = 1.25

120

8x1=8

24

192

8/2 = 4

768

3

6.5

10

65

(6.5/2)+0.5+1=4.75

308.8

4

6.5

17

110.5

4.75

524.9

5

6.5 x 7 = 45.5

17

773.5

4.75

3674.1

6

1

17

17

0.5

8.5

Section No

Luas Section (m2)

Density kN/m3

1

0.5 x 8 = 4

2

= 1254

= 5404.3 60


Moment akibat overturning  A x z) FS

 (overturning) 

FS

(overturning)

 M5  M6  M O  PA1  z1    PA2  z2    PA3  z3    PA4  z4    PA5  z5  120  768  308.8  524.9  3674.1  8.5 FS (overturning)   30  4.5    2.83  8.33    45.33  4   74.67  2.67   320  2.67  

M R

M1  M 2  M 3  M 4



5404.3 1393.66

 3.87  2, OK

5.2.2. Faktor Keamanan Terhadap Bahaya Sliding Faktor keamanan terhadap geser ( sliding ) dihitung berdasarkan persamaan berikut: FS ( sliding )



  W  tan  k  '   Bk c '  P  1.5 1

2

2

 P cos 

2

p

A

Asumsikan k 1=k 2=2/3 ø’ 2 = 30 ° (sudut geser friksi antara dinding dengan tanah dasar)      Tekanan lateral pasif

K P=

45+  = 2.999

Maka, untuk Kp= 2.999 , D=2 m, C= 20 kN/m², sat=17 kN/m³ dan w =10 kN/m³ diperoleh distribusi tekanan pasif sebagai berikut : -

Akibat tanah P P1  P P 1 

-

1 2 1 2

 ' D 2 K P

 2C K p D

17  7   22   2.999   2  20  



2.999 2  180.548 kN/m

Akibat tekanan Hidrostatis Air P P 2 P P 2

1

  w D 2 2 1

Yw >>> 1 (sedimen/debris) 1.4-1.7

 10   22   20 kN/m 2

61


FS ( sliding )



  v  tan  k  '   Bk c '   P  1.5 1

2

2

2

P

FS ( sliding )

  P  cos 1254  tan  2 / 3  30   8  2 3  20   180.548  20  

FS ( sliding )



A

472.83cos0

763.545 472.83

 1.61  1.5, OK

5.2.3. Faktor Keamanan Terhadap Keruntuhan Daya Dukung Pehitungan keamanan terhadap daya dukung didasarkan atas skema dalam Gambar 5.4

SW

Gambar 5.4. Faktor Keamanan Untuk Daya Dukung

Faktor keamanan terhadap keruntuhan daya dukung dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

FS (bearing capacity)



qu qmax

Koreksi terhadap eksentrisitas: e B 6

B 2



M R



 M o

W

8

5404.3  1393.66

2

1254

 

 0.8 m

8

  1.33 m 6

62


e< B/6 max qmin



max qmin



q max

 250.8 kN/m2  62.7 kN/m 2

q min

W 

1  

B

1254 

1  

8

6e 

B

 

6  0.8 

 

8

Daya dukung puncak dari tanah dapat dihitung dengan cara sebagai berikut : qu

 c '2 N c  qN q 

1 2

B '  2 N 

Untuk ø=30° dari tabel factor bearing capacity Terzhagi diperoleh, Nc=37.16 , Nq=22.46,    ’ D q= (17-10)(2)= 14 kN/m² B’=B-2e B’=8-2(0.8)= 6.4 m Sehingga diperoleh daya dukung ultimit tanah: 1

qu

 c '2 N c  qN q  B '  ' N

qu

  20  37.16   14  22.46    6.4  7 19.13  = 1486.15 kN/m 2

2

1

2

FS (bearingcapacity)



qu qMax



1486.15 250.8

 5.92  3,OK

5.2.4. Analisis Kestabilan Kondisi Dinamik Dalam analisis dinamis, faktor utama yang menentukan ialah nilai koefisien tekanan lateral tanah dinamis. Metode yang umum digunakan dalam analisis dinamis tekanan lateral pada dinding penahan tanah ialah metode Mononobe-Okabe (M-O). Pada contoh perhitungan ini, diasumsikan bahwa percepatan gempa (a h) yang terjadi sebesar 0.10 g. Maka nilai komponen percepatan gempa vertikal dan horizontal yang digunakan adalah : a k h  h  0.1 g k v



av g

2

 .0.1  0.07 3

63


 k h  0.1    tan 1     6.14o  1  0.07   1  k v 

  tan 1 

Nilai koefisien lateral dinamis menurut Mononobe-Okabe adalah: K AE



cos 2 ( '   )

 cos  cos 2  cos(     ) 1  

2

  cos(     ) cos(   i)  cos 2 (30  6.14  0) K AE  2   sin( 0 30 ) sin( 30 6 . 14 0 )    cos 6.14 cos 2 0 cos(0  0  6.14) 1   cos(0  0  6.14) cos(0  0)   0.836

K AE 



0.9881 



  0.99  0.2

2



0.836 0.988 * 2.10

sin(   ' ) sin( '  i)



0.836 2.0748

 0.403

Sehingga besar tekanan aktif akibat beban dinamik yang terjadi sebesar : PAE -

1

 H2 (1  k v )K AE 2

Akibat beban luar q: P A1=K ae qH P A1= 0.403(10)(9)= 36.3 kN/m

-

Akibat tanah di lapisan I di atas muka air tanah (MAT) P A2=0.5 1 H12K AE P A2=0.5 (17)(12)(0.403)= 41 kN/m

-

Akibat tanah di lapisan I di bawah MAT P A3= K AE (1H1)H2 P A3=0.403 (17*1)(8) = 54.8 kN/m

-

Akibat tanah di lapisan II di bawah MAT P A4=0.5(sat -w)H22K AE P A4=0.5(17-10)(82)( 0.403)= 90.272 kN/m

-

Akibat tekanan hidrostatis air P A5=0.5w H22 P A5=0.5(10)(82) = 320 kN/m

Dari hasil kalkulasi tekanan lateral dinamis, tekanan aktif yang terjadi di tanah lebih besar dari pada kondisi statis yang sudah dihitung sebelumnya. Untuk mendapatkan stabilitas 64


eksternal, tahapan perhitungan pada kondisi statis diulangi kembali namun dengan menggunakan tekanan aktif kondisi dinamis.

5.3.

Perkuatan Timbunan Dengan Mechanic a lly Stabilize d E ar t h (MSE)

Dinding penahan tanah yang diperkuat dengan suatu sistem perkuatan tertentu pada umumnya disebut dengan Mechanically Stabilized Earthfill (MSE walls). Perkuatan yang digunakan sering kali memanfaatkan geotekstil dalam aplikasinya. Subbab ini akan menunjukan contoh perhitungan dinding penahan tanah yang diperkuat dengan geotekstil. Pada Gambar 5.1, sisi sebelah kanan daerah bukit buatan TES diasusmsikan akan menggunakan sistem perkuatan ini. Diasumsikan bahwa kemiringan lereng di sisi tersebut akan dibuat vertikal (90o) untuk menunjukan bahwa desain perkuatan ini efektif baik dalam kondisi terkritis. Beban

Elevasi Final Timbunan Geotekstil e

Timbunan Bukit Buatan TES

H Timbunan

Tanah Dasar (Asli)

Gambar 5.5. Model MSE Diperkuat Dengan Geotekstil

Untuk lebih jelas dalam memahami tahapan konstruksi sistem MSE, kajian dari sumbersumber referensi lain dianjurkan. Pada bagian ini akan ditunjukan contoh perhitungan dengan asumsi parameter pendesainan seperti dibawah ini menurut (Murthy, 2003 , Hal 869). Untuk timbunan ini diasumsikan desain rendaman tsunami setinggi 2.25 m. Jika tanah diasumsikan masuk dalam klasifikasi pasir padat, maka menurut Tabel 4.2 untuk jarak ke tepi pantai kurang dari 91 m (300 ft), maka tebal tanah yang tergerus adalah 50% dari tinggi gelombang. Sehingga diasumsikan tanah yang akan hilang adalah sekitar 120 cm. Untuk itu dasar dari dinding penahan tanah perlu ditinggikan minimal 120 cm sejauh minimal 120 cm dari tepi dinding.

65


q = 10 kPa

Lapisan Geoteksti No. Tanah Timbunan Material Dinding MSE

Tebal yang tergerus ~ 120 cm

Tanah Dasar

Distribusi Tek. Aktif

Gambar 5.6. Asumsi Dimensi, Parameter Tanah dan Tekanan Lateral Akibat Tanah Timbunan Pada Sebuah Dinding MSE (Murthy, 2003)

Gambar 5.6 menunjukan suatu model masalah dinding MSE yang diperkuat dengan geotekstil. Tanah timbunan (diasumsikan sebagai bukit buatan TES) mempunyai parameter sesuai dengan yang diberikan. Material tanah yang terletak pada bagian MSE diasumsikan sedikit lebih kuat daripada material tanah timbunan. Perhitungan akan dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian yang pertama akan menghitunga kapasitas internal geotekstil sementara bagian yang kedua akan menghitung kapasitas eksternal (stabilitas guling, geser dan daya dukung) seluruh sistem perkuatan. a. Perhitungan Kapasitas Internal (Material Geotekstile)

Geotekstil yang digunakan dalam model ini menggunakan parameter yang umum sesuai dengan rekomendasi peraturan-peraturan internasional seperti FHWA, dimana nilai kapasitas tarik maksimalnya sebesar 50 kN/m dan mempunyai kapasitas sudut geser material geotekstil dan material tanah sebesar 24 o. Kapasitas tarik geotekstil yang digunakan direduksi menurut Koerner,1999 dengan mempertimbangkan aspek kerusakan pada saat pemasangan, keretakan, pengaruh kimia dan biologi sekitar yang bisa mereduksi kapasitas tarik. Nilai reduksi keempat faktor tersebut pada contoh ini diambil sebesar 1,2 , 2,5 , 1,15 dan 1,1. Nilai faktor reduksi yang digunakan Sehingga kapasitas tarik ijin geoteksil berkurang menjadi :

1 T = T ×  +  +1  +  = 50 × 1,2×2.5×1.15×1.1 = 13.2 / 66


Dimana : Tult = Kapasitas Tarik Ultimate Geotekstile (Seusai Katalog Produsen) Ta = Kapasitas Tarik Izin Geotekstile Tahapan perhitungan untuk menghitung kapasitas internal sistem perkuatan dilampirkan sebagai berikut 1. Hitung tekanan lateral akibat timbunan dan beban merata di setiap kedalaman Besar tekanan lateral (p h) akibat timbunan (paktif ) dan beban merata (q h)

 =  +  Dimana : paktif  soil . z . Ka qh = q . Ka Ka = Koefisien tekanan aktif = tan 2 (45o – 36/2) = 0.26 z = Kedalaman yang ditinjau Menjadi

 = 18 ×0.26×z+10×0.26 = 4.68(z)+2.60

2. Hitung spasi vertikal lapisan geotekstil Besar kapasitas tarik izin geotekstil (disesuaikan dengan spasi vertikal lapisan) untuk setiap kedalaman harus sama dengan besar tekanan lateral yang sudah dikalikan dengan angka keamanan. Angka keamanan kapasitas izin pada contoh ini sebesar 1.4. Sehingga,

T =  ×  ×  =  ×  13.2 = 13.2  = [4.6 8(z)+2. 60]×1.4 6.55()+3.64 Pada z = 6 m

13.2 = 0.307 m = 0.3 m  = [4.6 8(6)+2. 60]×1.4 Pada z = 3.3 m

13.2  = [4.68(3. 3)+2.60]×1.4 = 0.52 m = 0.5 m Pada z 1.3 m

13.2  = [4.68(1. 3)+2.60]×1.4 = 1.08 m = 0.65 m 67


Digunakan 0.65 m untuk meratakan distribusi spasi vertikal setiap kedalaman. Kedalaman 3.3 m dan 1.3 m dipilih hanya sebagai kedalaman percobaan untuk menentukan distribusi spasi vertikal yang cocok. Gambar 5.6 menunjukan bahwa terdapat 3 tipe spasi vertikal sesuai dengan perhitungan diatas yaitu pada lapisan no 1-3 spasi 0.65 m, lapisan no 4-6 spasi 0,5 m dan lapisan no 7-15 spasi 0,3 m. Lapisan geotekstile diperbanyak pada bagian bawah dikarenakan distribusi tegangan yang lebih besar sesuai distribusi tegangan lateral di dasar timbunan. 3. Hitung panjang terbenam (L tot ) lapisan geotekstil Panjang terbenam material geotekstil seperti yang ditunjukan pada Gambar 5.6, ditentukan oleh besar kapasitas friksi antara material geotekstil. Besar friksi material geotekstil dan dan tanah harus lebih besar daripada kapasitas tarik izin geotekstil yang sudah dikalikan angka keamanan mengikuti persamaan dibawah ini

 = 2[( +)] tan   Dimana : FR = Kapasitas Friksi Material Geotekstil Le = Panjang efektif perkuatan diluar zona keruntuhan timbunan

 =   = [4.68(z)+2.60] 1.4 L = 2tan 2tan 2×18× ×tan24 64] L = [46.55(z)+3. 16 Panjang efektif geotekstil diukur pada titik yang sudah melewati garis keruntuhan timbunan. Sehingga panjang total geotekstile yang harus dibenamkan sebesar : Dimana :

 =  + 

LR = Jarak sisi timbunan ke garis keruntuhan = (H-z) tan (45 o – /2)  = sudut geser dalam material MSE Sehingga total panjang material Geotekstile akan berbeda untuk setiap kedalaman (z).

64] +(6) 0.509 L = [46.55(z)+3. 16

68


Hasil perhitungan panjang pembebanan geotekstil untuk setiap kedalaman ditunjukan pada tabel dibawah ini :

0.65

Spasi Vertikal (m) 0.65

2

1.30

3

Lapisan No

z (m)

1

L e (min)

L hitung

0.49

(m) 1.00

LR (m) 2.72

3.72

0.65

0.38

1.00

2.39

3.39

1.80

0.50

0.27

1.00

2.14

3.14

4

2.30

0.50

0.26

1.00

1.88

2.88

5

2.80

0.50

0.25

1.00

1.63

2.63

6

3.30

0.50

0.24

1.00

1.37

2.37

7

3.60

0.30

0.14

1.00

1.22

2.22

8

3.90

0.30

0.14

1.00

1.07

2.07

9

4.20

0.30

0.14

1.00

0.92

1.92

10

4.50

0.30

0.14

1.00

0.76

1.76

11

4.80

0.30

0.14

1.00

0.61

1.61

12

5.10

0.30

0.14

1.00

0.46

1.46

13

5.40

0.30

0.14

1.00

0.31

1.31

14

5.70

0.30

0.14

1.00

0.15

1.15

15

6.00

0.30

0.13

1.00

0.00

1.00

L e

(m)

(m)

Rekomendasi Panjang (m) 4.0

3.0

2.0

4. Periksa jarak minimum overlap (L o ) antar lapisan geotekstil Ketika material geotekstile digulung untuk menutupi lapisan atasnya, material geotekstil yang saling menempel harus dibentangkan lebih panjan (overlap) terhadap satu sama lainnya. Nilai minimum panjang overlap tersebut sebesar 1.0 m. Panjang minimum overlap pada contoh berikut ini adalah :

  = [4.68(z)+2.60] 1.4  = 4tan 4×18× ×tan24 Panjang maksimum overlap terletak pada lapisan atas pertama yaitu pada kedalaman (z) = 0.65 m. Sehingga panjang minimum overlap adalah

[4.68(z)+2.60] 1.4 = 0.25   = 4×18× ×tan24 Karena panjang minimum yang ditentukan yaitu 1.0 m lebih besar, maka untuk semua lapisan, panjang overlap yang digunakan adalah 1.0 m

69


b. Perhitungan Stabilitas Eksternal (Sistem Perkuatan)

Untuk menyederhanakan contoh perhitungan, pengaruh beban dinamik tidak diberikan dalam contoh ini. Namun untuk keperluan desain, pengaruh tekanan dinamik akibat gempa perlu diperhitungkan. 1. Stabilitas Guling Besar gaya aktif lateral tanah akibat beban timbunan adalah P A = 0.5H2K A = 0.5 x 18 x 6 2 x 0.28 = 90.7 kN/m

 =  +  +   =  (/3)

Dimana : W1 = 6 x 2 x 18 = 216 kN dan l 1 = 1 m W2 = (6-2.1) x (3-2) x 18 = 70.2 kN dan l 2 = 2.5 m W3 = (6-4.2) x (4-3) x (18) = 32.4 kN dan l 3 = 3.5 m

 = 213×1+70.2×2.5+32.4×3.5 = 2.78 > 2 90.72×3

2. Stabilitas Geser

 = ( +  + )tan  =    = (216+70.2+32.4)tan25 = 1.68 > 1.5   =  90.7

3. Kapasitas Daya Dukung Asumsi yang digunakan ialah sistem perkuatan berada langsung di permukaan tanah (Df = 0). Tanah dasar pada contoh ini ialah tanah non-kohesif sehingga persamaan daya dukung yang digunakan menggunakan teori Terzaghi :

 = 12  ; = 34, = 38  = 2  = 12 ×18×2×38 = 684 / Besar beban yang berkerja pada tanah dasar dipengaruhi oleh tanah timbunan dan merata sebesar 118 kN/m2 (18 kN/m 3 x 6 m + 10 kPa). Maka besar angka keamanan nya adalah

 = 611884 = 5.8 > 3

70

71

Buku 4 - Pedoman Teknik Perencanaan Bukti Sebagai TES

Recommend Documents