Syarat Terjadinya Likuifaksi Defenisi Likuifaksi

13

2.2.1. Syarat Terjadinya Likuifaksi

Likuifaksi dapat terjadi jika memenuhi beberapa syarat tertentu. Berdasarkan hasil penelitian laboratorium dan lapangan dari para ahli, maka diketahui syarat-syarat terjadinya likuifaksi adalah sebagai berikut : 1 Adanya getaran adalah syarat utama terjadinya likuifaksi. Parameter dari getaran seperti percepatan dan lamanya getaran menentukan proses terjadinya likuifaksi. Umumnya getaran yang menyebabkan terjadinya likuifaksi adalah gempa bumi. Potensi likuifaksi akan meningkat seiring dengan peningkatan intensitas gempa dan durasi dari gempa tersebut. Tabel 2.1 Hubungan Korelasi antara Local Magnitude, Peak Ground Acceleration, duration of shaking dan Modified Mercalli Intensity. Local Magnitude ML Percepatan Gempa max a Waktu gempa detik Modified mercalli Intensity 2 - - I-II 3 - - III 4 - - IV-V 5 0.09g 2 VI-VII 6 0.22g 12 VII-VIII 7 0.37g 24 IX-X 8 0.50g 34 XI-XII Sumber: Yeats et al. 1997, Gere dan Shah 1984, dan Housner 1970. Dari data yang dikumpulkan oleh ahli-ahli, potensi terjadinya likuifaksi dapat terjadi pada percepatan gempa 0.1g atau dengan magnitude lokal adalah 5 atau lebih besar National research council, 1985b; Ishihara, 1985. Umumnya gempa dengan percepatan gempa lebih rendah dari 0.1g atau dengan magnitudo lokal kurang dari 5M tidak memerlukan analisis potensi likuifaksi. Universitas Sumatera Utara 14 Disamping gempa, kondisi lain yang dapat menyebabkan likuifaksi adalah ledakan, pemancangan, dan getaran akibat lintasan kereta api. 2 Letak dari muka air tanah. Kondisi yang paling berpotensi terjadinya likuifaksi adalah di bawah muka air tanah. Lapisan tanah tidak jenuh air yang berada diatas muka air tanah tidak akan terlikuifaksi. Hal ini dapat dibuktikan pada lapisan tanah diatas muka air tanah tidak dapat menjadi jenuh air sehingga tidak membutuhkan analisis potensi likuifaksi. Likuifaksi juga dapat terjadi pada massa pasir dan lanau yang kering dan lepas dan dibebani dengan sangat cepat sehingga udara yang keluar dari rongga tanah sangat terbatas Poulos, 1985. 3 Jenis tanah Menurut Ishihara 1985, kemungkinan terjadinya likuifaksi selama adanya gempa dapat diketahui pada tanah yang terdiri dari butiran pasir kecil hingga sedang dan juga pada pasir dengan butiran debu yang memiliki plastisitas rendah. Namun ada juga kasus dimana likuifaksi terjadi pada tanah berkerikil. Jadi, jenis tanah yang berpotensi besar terjadinya likuifaksi adalah tanah nonplastis nonkohesif. Jika diurutkan jenis tanah mulai dari yang paling kecil hingga terbesar daya tahannya terhadap likuifaksi adalah : a Pasir bersih b Pasir berlanau nonplastis c Lanau nonplastis d Kerikil Universitas Sumatera Utara 15 Berdasarkan tes laboratorium dan analisa lapangan, mayoritas dari tanah kohesif tidak akan terlikuifaksi selama gempa Seed et al., 1983. Berdasarkan beberapa jenis kajian, tanah kohesif dapat terlikuifaksi apabila memenuhi 2 kriteria: a. Tanah harus memiliki batas cair LL kurang dari 35 LL35 b. Kadar air w dari tanah harus lebih besar dari 90 dari batas cair w 0.9 LL Jika salah satu dari kondisi diatas tidak terpenuhi, maka tanah tidak memiliki potensi terjadinya likuifaksi. Tetapi tanah masih memiliki potensi penurunan kekuatan geser tanah apabila terjadi getaran. 4 Rapat relatif tanah Dr Berdasarkan hasil studi lapangan, tanah nonkohesif yang memiliki rapat relatif rendah memiliki potensi likuifaksi yang besar. Jenis tanah lepas nonplastis akan menyusut selama getaran yang akan menyebabkan penambahan tekanan air pori. Poulos 1985, mengatakan bahwa jika pada lapisan tanah bersifat dilatif, maka tanah tidak perlu dianalisis berkaitan dengan likuifaksi. Tanah yang bersifat dilatif tidak memiliki potensi likuifaksi karena tegangan geser undrained lebih besar daripada tegangan geser drained. 5 Gradasi ukuran butiran Tanah nonplastis dengan butiran seragam cenderung membentuk tanah yang tidak stabildibandingkan dengan tanah yang bergradasi baik. Tanah bergradasi baik juga memiliki butiran yang lebih kecil yang dapat mengisi rongga udara antar butiran yang lebih besar sehingga mengurangi rongga yang dapat diisi air apabila terjadi getaran sehingga dapat mengurangi penambahan tekanan air pori. Universitas Sumatera Utara 16 Potensi likuifaksi yang besar terjadi pada tanah yang memiliki gradasi yang buruk Kramer, 1996. 6 Letak geologis tanah Tanah yang terletak didalam atau dibawah air lebih cenderung terlikuifaksi karena bersifat lepas atau tidak mengikat. Lapisan tanah yang terdapat di sungai, danau atau di laut membentuk struktur tanah yang tidak terikat. Jenis tanah yang memiliki butiran yang cenderung lepas adalah lacustrine, alluvial dan tanah yang terbentuk dari penurunan air laut. 7 Kondisi pengaliran Jika tekanan air pori dapat terdisipasi dengan cepat, tanah tidak akan terlikuifaksi. Maka dari itu, pembuatan drainase dapat mengurangi potensi likuifaksi agar air dapat segera dialirkan keluar dari dalam tanah. 8 Tekanan selimut confining pressure Semakin besar confining pressure, maka semakin kecil kemungkinan terjadinya likuifaksi pada tanah tersebut. Kondisi yang dapat menciptakan confining pressure yang lebih tinggi adalah muka air tanah yang lebih dalam. Kajian di lapangan menunjukan bahwa zona potensi likuifaksi biasanya berada pada kedalaman kira-kira 50 ft 15 m saja. Lapisan tanah yang lebih dalam umumnya tidak mengalami likuifaksi karena confining pressure yang lebih tinggi. Ini tidak berarti bahwa analisis likuifaksi tidak dilakukan pada tanah dikedalaman lebih dari 50 ft 15 m. Dalam beberapa kasus, analisis likuifaksi juga dilakukan pada lapisan tanah yang lebih dalam dari 50 ft 15 m. Seperti pada tanah yang memiliki rongga air dan juga tanah timbunan yang belum terkonsolidasi. Universitas Sumatera Utara 17 9 Bentuk partikel Bentuk partikel tanah dapat juga mempengaruhi potensi likuifaksi. Sebagai contoh, tanah yang memiliki partikel bulat lebih banyak memiliki rongga atau pori sehingga kemungkinan terjadinya likuifaksi sangat besar daripada tanah yang memiliki partikel bersudut. 10 Proses penuaan dan pengikatan aging and cementation Endapan tanah yang masih baru lebih mudah terlikuifaksi daripada endapan tanah yang sudah lama. Itu terjadi akibat semakin lama tanah endapan, maka semakin besarnya tekanan selimut confining pressure pada tanah tersebut semakin tinggi ketahanan tanah terhadap likuifaksi Ohsaki, 1969; Seed, 1979a; Yoshimi et al., 1989. Hal ini terjadi akibat proses konsolidasi pada tanah endapan. Semakin lama tanah mengalami konsolidasi, maka tanah akan memiliki ikatan antar partikel yang semakin kuat. Potensi likuifaksi pada jenis- jenis tanah endapan berdasarkan lamanya usia endapan tanah dapat dilihat pada Tabel 2.2. 11 Sejarah tanah Sejarah tanah dapat memiliki pengaruh pada potensi likuifaksi pada tanah tersebut. Sebagai contoh, endapan tanah yang pernah mengalami pembebanan overconsolidation lebih memiliki ketahanan terhadap likuifaksi jika dibandingkan dengan endapan tanah yang baru terbentuk dan tidak pernah mengalami pembebanan karena tanah yang pernah mengalami pembebanan memiliki kepadatan yang lebih baik Seed and Peacock, 1971; Ishihara et al., 1975. Universitas Sumatera Utara 18 Tabel 2.2. Potensi terjadinya likuifaksi pada endapan tanah saat terjadi gempa berdasarkan umur endapan. Tipe tanah Penyebaran endapan- endapan Cohesionless didalam tanah Potensi terjadinya likuifaksi berdasarkan usia endapan 500 thn holocene pleistocene Pre- pleistocene Tanah Benua Tanah alluvial Tersebar luas Sedang Rendah Rendah Sangat rendah Tanah delta Tersebar luas Tinggi Sedang Rendah Sangat rendah Bukit pasir Tersebar luas Tinggi Sedang Rendah Sangat rendah Tanah bekas lautan Tersebar luas - Rendah Sangat rendah Sangat rendah Lereng Tersebar luas Rendah Rendah Sangat rendah Sangat rendah Thepra Tersebar luas Tinggi Tinggi - - Tanah colovium Tidak merata Tinggi Sedang Sangat rendah Sangat rendah Sungai es Tidak merata Rendah Rendah Rendah Sangat rendah Lakustrin dan playa Tidak merata Tinggi Sedang Sangat rendah Sangat rendah Pasir lepas Tidak merata Tinggi Tinggi Tinggi - Dataran banjir Tidak merata local Tinggi Sedang Rendah Sangat rendah Kanal sungai Tidak merata local Sangat tinggi Tinggi Rendah Sangat rendah Sebka Tidak merata local Tinggi Sedang Rendah Sangat rendah Tanah residu Jarang Rendah Rendah Sangat rendah Sangat rendah Tuff Jarang Rendah Rendah Sangat rendah Sangat rendah Tanah pantai Pantai berombak besar Tersebar luas Sedang Rendah Sangat rendah Sangat rendah Pantai berombak kecil Tersebar luas Tinggi Sedang Rendah Sangat rendah Delta Tersebar luas Sangat Tinggi Tinggi Rendah Sangat rendah Estuarine Tersebar luas Tinggi Sedang Rendah Sangat rendah Pantai diantara laut Tersebar luas Tinggi Sedang Rendah Sangat rendah Lagoonal Tersebar luas Tinggi Sedang Rendah Sangat rendah Tanah buatan Sudah dipadatkan Tidak merata Rendah - - - Belum dipadatkan Tidak merata Sangat tinggi - - - Sumber: Youd and Hoose 1978 reproduksi dari Robert 2002. Universitas Sumatera Utara 19 12 Beban bangunan Konstruksi dari bangunan yang besar diatas lapisan tanah pasir dapat menurunkan ketahanan tanah terhadap likuifaksi. Sebagai contoh, pelat rata pada permukaan tanah memikul bangunan yang berat. Tanah yang berada pada bagian bawah pelat akan memberikan tegangan geser akibat beban bangunan. Tegangan geser tambahan dari beban bangunan kepada tanah akan menyebabkan kemungkinan terjadinya likuifaksi sangat besar. Alasannya karena penambahan sedikit saja dari tegangan geser akibat gempa dapat mengakibatkan kontraksi dan juga likuifaksi pada tanah. Kesimpulannya adalah bahwa potensi terjadinya likuifaksi sangat besar apabila tanah yang memiliki gradasi yang seragam dengan partikel bulat, kohesi antar partikel yang kecil serta keadaan tanah yang mendekati jenuh atau jenuh dan tidak pernah mengalami pembebanan sebelumnya. Serta letak lapisan tanah berada dekat dengan muka air tanah yang dekat dengan permukaan tanah, serta dekat dengan lokasi sumber getaran dari gempa.

2.2.2. Mekanisme Terjadinya Likuifaksi