NAMA
: DINA GUNARSIH
NIM
: 1104107010022
I.
Sifat elastisitas batuan terhadap metode seismik
Metode seismik adalah metode geofisika yang digunakan untuk mengetahui kondisi bawah permukaan melalui penjalaran gelombang seismik. Gelombang seismik yang dibangkitkan akan diteruskan, diserap dan mengalami pelemahan ketika menjalar di dalam bumi. Selain itu, gelombang seismik juga akan mengalami pemantulan, pembiasan, serta penghamburan karena lapisan bumi yang tidak kontinu. Perambatan gelombang ini tergantung dari sifat elastisitas batuan. Teori elastisitas yang erat hubungannya dengan karakteristik gelombang seismik antara lain : a) Tegangan (Stress) Tegangan merupakan gaya yang diberikan per satuan luas. Secara matematis dapat ditulis :
Tegangan tergantung kepada :
Titik dimana ia dikenakan,
Orientasi dari luas permukaan dimana ia dikenakan,
Sistem dari gaya – gaya – gaya gaya luar yang dikenakan pada sebuah benda
b) Regangan (Strain)
1
Apabila sebuah benda misalnya batang logam diberikan gaya, maka batang logam tersebut akan bertambah panjang.
Gambar 1. Regangan c) Hukum Hooke Hukum Hooke adalah hukum yang menyatakan bahwa tegangan dan regangan mempunyai hubungan yang linier.
. Gambar 2. Hubungan tegangan dan regangan Tiap bahan memiliki sifat elatisitas yang berbeda. Meskipun bahan yang keras sekalipun, seperti batu. Batuan memiliki sifat elatisitas, meskipun nilainya sangat kecil. Itulah sebabnya mengapa batuan mampu menjalarkan gelombang. Bahan yang memiliki sifat elastisitas akan kembali ke bentuk semula apabila ia diberi gaya berupa tarikan. Jika keelastisitas-annya telah mencapai
2
maksimum, bahan akan memasuki daerah plastis, dimana ia tidak dapat kembali seperti sedia kala. Jika gaya masih terus diberikan, maka ia akan masuk ke titik patah. Hubungan parameter – parameter elastik statik : a) Poisson’s ratio ; adalah perbandingan regangan longitudinal dengan regangan normal. b) Modulus Young ; adalah perbandingan antara tegangan normal dengan kontraksi lateral yang disebabkannya. c) Modulus kekakuan (Rigidity modulus) ; adalah perbandingan antara komponen tegangan geser dengan regangan geser yang bersesuaian. d) Modulus Bulk ; adalah perbandingan antara tekanan aksial dengan deformasi volume yang dihasilkan II.
Sifat mekanika batuan
Batuan memiliki sifat – sifat tertentu yang dalam mekanika batuan dikelompokkan menjadi dua, yaitu : sifat fisik batuan (bobot isi, berat jenis, porositas, void ratio, dan absorpsi) dan sifak mekanik batuan (kuat tekan, kuat tarik, modulus elastisitas, dan nisbah Poisson. Kedua sifat tersebut dapat diketahui melalui uji baik di laboratorium maupun di lapangan (in-situ) a)
Penentuan sifat mekanik batuan di laboratorium dan penggunaannya
Uji kuat tekan Uji ini menggunakan mesin tekan untuk menekan contoh batu yang berbentuk silinder, balok, atau prisma dari satu arah (uniaxial). Dari uji kuat tekan ini dapat digambarkan kurva tegangan – regangan untuk tiap contoh
3
batuan. Dari kurva ini dapat ditentukan sifat mekanik batuan berupa kuat tekan, batas elastik, Modulus Young, dan Possion’s ratio. Penggunaan : rancangan pilar, kemantapan lubang bukaan, kemnatapan pondasi, kemantapan lereng.
Uji tarik kuat tak langsung Uji ini dilakukan untuk mengetahui kuat tarik dari contoh batu berbentuk silinder secara tak langsung. Alat yang digunakan adalah mesin tekan seperti yang digunakan pada uji tekan. Penggunaan : rancangan penguatan atap terowongan, peledakan.
Uji point load Uji ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan dari contoh batu secara tak dapat berlangsung di lapangan. Contoh batu dapat berbentuk silinder atau tidak beraturan. Peralatannya mudah dibawa, tidak terlalu besar, dan ringan. Kekuatan batuan dapat diketahui langsung di lapangan tanpa harus diuji di laboraturium.
Uji triaxial Uji yang dilakukan untuk menentukan kekuatan batuan di bawah tiga komponen tegangan. Contoh yang digunakan berbentuk silinder seperti pada uji tekan. Dari hasil uji triaxial dapat ditentukan strength envelope (kurva intrinstic), kuat geser, sudut geser dalam (ϕ) dan kohesi (C). Penggunaan : kemantapan lereng, kemantapan pondasi, kemantapan lubang bukaan.
Uji punch shear
4
Uji ini dilakukan untuk mengetahui kuat geser dari contoh batu secara langsung. Contoh berbentuk silinder tipis dengan ukuran sesuai alat uji punch (tebal t cm dan diameter d cm). Contoh dimasukkan ke dalam alat uji punch dan ditekan dengan mesin tekan sampai contoh pecah (P kg) Kuat geser =
2
Penggunaan : kemantapan lereng, kemantapan bendungan.
Uji geser langsung Uji ini untuk mengetahui kuat geser batuan pada tegangan normal tertentu. Dari hasil uji dapat ditentukan garis Coulomb’s shear strength, kuat geser ( shear strength), sudut geser dalam (ϕ), dan kohesi (C). Penggunaan : kemantapan lereng, kemantapan pondasi, kemantapan lubang bukaan.
Uji kecepatan rambat gelombang ultrasonik Uji ultrasonik dilakukan untuk mengukur kecepatan rambat gelombang ultrasonik pada contoh batu. Selain itu, Modulus Young dinamis (E) dan nisbah Poisson (v) juga dapat ditentukan secara tidak langsung (dinamis). Dari hasil uji ini didapat nilai – nilai cepat rambat gelombang tekan (v p) dan cepat rambat gelombang geser (vs). Kemudian dapat dihitung Modulus Young dinamis dan nisbah Poisson batu tersebut. Penggunaan : rancangan penggalian Perhitungan hasil uji kecepatan rambat gelombang ultrasonik : Cepat rambat gelombang tekan (Vp) V p=
Cepat rambat gelombang geser (Vs)
5
V p=
Modulus kekakuan dinamik (Modulus Geser) G = ρ.vs2 kg/cm2 Nisbah Poisson (v)
V= {( )} Modulus Young dinamik E = 2 (1 + v) G (kg/cm 2) Konstanta Lame
v
2 p – 2
vs2)
Modulus ruah (Bulk Modulus) K= b)
v 2 – 4 v 2) kg/cm2 s p
Penentuan sifat mekanik batuan in – situ dan penggunaannya
Uji beban batuan Uji ini untuk mendapatkan parameter deeformasi dan kekuatan. Penggunaan : kemantapan lubang bukaan, kemantapan lereng.
Uji geser blok Uji ini untuk mendapatkan selubung kekuatan batuan, kohesi (C), sudut geser dalam (ϕ). Penggunaan : kemantapan lubang bukaan, kemantapan lereng.
Uji triaksial in - situ Uji
triaksial
dilakukan
untuk
mendapatkan
Modulus
Penggunaan : kemantapan lubang bukaan, kemantapan lereng.
6
Young
(E).
III.
Evaluasi potensi likuifaksi tanah
a) Pengertian Likuifaksi adalah keadaan dimana tanah seolah – olah mencair disebabkan oleh kenaikan tekanan air pori dan penurunan tegangan efektif akibat beban dinamik. Akibat dari likuifaksi, bangunan yang berada di atasnya bisa menjadi miring bahkan bangunan bertingkat mengalami penurunan karena kehilangan daya dukung pondasi. b) Faktor – faktor pengontrol likuifaksi tanah :
Intensitas dan durasi gempabumi ; potensi likuifaksi meningkat apabila intensitas gempa tinggi dan durasinya lama.
Muka air tanah ; muka air tanah naik berpotensi likuifaksi
Jenis tanah ; likuifaksi berpotensi pada tanah jenis pasir butir halus dan berkerikilan.
Kepadatan relatif ; tanah tak berkohesi dengan kepadatan relative lepas rentan akan likuifaksi. Selain itu, tanah non plastis lepas akan kontraktif selama goncangan sehingga menyebabkan pembentukan tekanan air pori ekses.
Gradasi ukuran partikel ; Tanah non plastis uniformly graded lebih berpotensi likuifaksi dibandingkan tanah well graded .
Lingkungan pengendapan ; endapan tanah asli yang terbentuk pada lingkusan deposisi danau, sungai dan laut berpotensi likuifaksi.
Tekanan keliling ; tekanan keliling yang kecil berpotensi likuifaksi.
7
Bentuk partikel ; biasanya likuifaksi terjadi pada partikel rounded (membulat).
Umur dan sementasi ; deposit tanah berumur muda (<500 tahun) lebih berpotensi likuifaksi daripada deposit tanah berumur tua, karena tanah berumur tua memiliki kompresi lebih stabil dan antar partikel kompak.
Lingkungan terdahulu ; tanah deposit berumur tua yang telah sering mengalami goncangan akan kurang rentan terhadap likuifaksi dibanding deposit muda dengan kepadatan yang sama.
c) Persyaratan untuk terjadinya likuifaksi :
Jenis tanah lanau berumur Holocene (<11.000 tahun)
Air tanah dangkal (<12m)
Gempabumi kuat (>VI skala MMI dan pga ≥0.1g)
Durasi getaran gempa >1menit
d) Dampak likuifaksi
Kerusakan bangunan karena pondasi bergerak dan lapisan tanah berpindah
Memungkinkan terjadinya semburan pasir
Dapat mengakibatkan jalan rusak karena perpindahan lapisan tanah, dll
e) Metode investigasi lapangan bahaya likuifaksi Metode investigasi ; dapat dilakukan dengan Standard Penetration Test (SPT) dan Cone Penetration Sondir (SPT) dan, dengan kedalaman >15m. f) Kelebihan CPT : profil tahanan tanah terhadap penetrasi menerus, serta pengujian cepat dan ekonomis
8
g) Kekurangan CPT : tidak memberikan contoh tanah untuk uji laboraturium, hanya memberikan jenis perilaku tanah, kedalaman pengujian dibatasi lapisan tanah berkerikilan.
h) Prosedur evaluasi bahaya likuifaksi berdasarkan data CPT
Evaluasi kondisi geologi
Perhitungan kondisi tegangan statis pada lokasi kedalaman tertentu sebelum gempa
Pemilihan percepatan gempa pada batuan dasar dan permukaan tanah maksimum
Perhitungan rasio tegangan siklik akibat beban gempa dengan metode Seed dan Idris
Perhitungan rasio tahanan siklik terhadap likuifaksi dari data CPT
Perhitungan faktor keamanan terhadap likuifaksi
Perhitungan indeks kerentanan likuifaksi
i) Kajian potensi likuifaksi di Padang Berdasarkan data CPT, hasil analisis potensi likuifaksi adalah sebagai berikut :
Semua zona likuifaksi ditunjukkan pada lapisan pasir yang silty dan campuran kerikil dan pasir.
Di daerah pesisir, zona likuifaksi dangkal dan tipis di tenggara, karena adanya lapisan clay sebagai tanah penutup yang melapisi lapisan pasir.
9
Di daerah pedalaman, potensi likuifaksi menjadi kurang jelas ke arah tenggara karena adanya fine-grained soil tebal dan lapisan pasir yang lebih padat.
Kesimpulan :
Daerah dengan kerentanan yang sangat tinggi terkonsentrasi di sepanjang garis pantai.
Luasnya daerah kerentanan sangat tinggi lebih besar di bagian barat laut daripada bagian tenggara kota.
Kerentanan likuifaksi juga menurun ke arah timur laut jauh dari garis pantai.
j) Cara mengatasi likuifaksi
Dihindari daerah rentan likuifaksi
Konstruksi bangunan tahan likuifaksi, misalnya pondasi dibangun lebih tinggi
Meningkatkan kepadatan dan kekuatan tanah serta mengontrol tekanan air pori tanah.
k) Perbedaan pasir hidup, sinkhole, dan likuifaksi.
Pasir hidup adalah keadaan likuifaksi, namun disebabkan oleh beban statis.
Likuifaksi adalah keadaan tanah seperti mencair disebabkan oleh beban dinamis. Biasanya terjadi pada tanah pasir.
Sinkhole adalah amblesan yang terjadi biasanya pada batuan kapur.
10
11
