Kontrol stabilitas konstruksi terhadap geser Kontrol stabilitas konstruksi terhadap guling Tahap Gravity Loading

78 Perhitungan momen akibat tekanan tanah ΣM p terhadap titik A Tabel 4. 23 Momen akibat tekanan tanah ΣM P terhadap titik A Index P Lengan Momen kgm momen m kg.m Pa 1 1471.94 1.333 1962.093 Ph 1961.47 2.224 4362.309 Pp 1 1753.92 0.17 -298.166 ∑Pa 3433.41 ∑M p 6026.2367 ∑Pp 1753.92

1. Kontrol stabilitas konstruksi terhadap geser

SF = Pa Pp c B G ∑ ∑ + × + × ∑ φ tan 5 , 1 ≥ safety factor = 41 , 3433 92 , 1753 1950 6 , 25 , 18 tan 6266 + × + × = 1,453 ≥ 1,5 tidak aman

2. Kontrol stabilitas konstruksi terhadap guling

SF = P w M M ∑ ∑ 2 ≥ safety factor = 24 , 6026 92 , 12371 = 2,053 ≥ 2 aman

3. Kontrol stabilitas konstruksi terhadap daya dukung pondasi

Perhitungan beban maksimal yang terjadi q max min = W M M A G p w ∑ + ∑ ± ∑ = 2 6 , , 1 6 1 24 , 6026 92 , 12371 , 1 6 , 6266 × × + ± × q max min = 10443,33 ± 306636 q max = 317079,33 kgm 2 79 Perhitungan beban yang mampu ditahan q ult = SF N B N D N c q C γ γ γ × × × + × × + × 5 , q max dimana : D = kedalaman pondasi m B = lebar pondasi ; diambil ukuran yang paling kecil m SF safety factor = 2 – 3 ; diambil SF = 2 Nc ; Nq: N γ = faktor daya dukung Terzaghi tergantung pada sudut geser dalam ϕ Untuk ϕ = 18,25 o Tabel 4. 24 Faktor daya dukung pondasi menurut Terzaghi φ Keruntuhan Geser Umum Keruntuhan Geser Lokal Nc Nq N γ N’c N’q N’ γ 5,7 1,0 0,0 5,7 1,0 0,0 5 7,3 1,6 0,5 6,7 1,4 0,2 10 9,6 2,7 1,2 8,0 1,9 0,5 15 12,9 4,4 2,5 9,7 2,7 0,9 20 17,7 7,4 5,0 11,8 3,9 1,7 25 25,1 12,7 9,7 14,8 5,6 3,2 30 37,2 22,5 19,7 19,0 8,3 5,7 34 52,6 36,5 35,0 23,7 11,7 9,0 35 57,8 41,4 42,4 25,2 12,6 10,1 40 95,7 81,3 100,4 34,9 20,5 18,8 45 172,3 173,3 297,5 51,2 35,1 37,7 48 258,3 287,9 780,1 66,8 50,5 60,4 50 347,6 415,3 1153,2 81,3 65,6 87,1 Sumber : Bowles, Analisis dan Desain Pondasi Jilid 1, 1997 Berdasarkan Tabel 4.24 faktor daya dukung Terzaghi dengan interpolasi didapat Nc = 16,02 ; Nq = 6,35 ; N γ = 4,125 . q ult = 2 125 , 4 6 , 1700 5 , 35 , 6 5 , 1700 02 , 16 1950 × × × + × × + × q max = 38740,25 kgm 2 q max = 317079,33 kgm 2 tidak aman Struktur dinding penahan tanah tidak memenuhi persyaratan kontrol terhadap geser maupun daya dukung pondasi. Sehingga dapat disimpulkan bahwa dinding penahan tanah tidak mampu menahan tekanan tanah yang terjadi pada lokasi studi. 80

4.5.3 SIMULASI KELONGSORAN DENGAN PROGRAM PLAXIS V.8

Dengan diperolehnya penampang melintang lapisan tanah dari SPT dan penyelidikan laboratorium, maka dapat diketahui parameter tanah masing-masing lapisan tersebut untuk keperluan simulasi kelongsoran dengan program Plaxis V 8. Plaxis V.8 adalah program analisa geoteknik, terutama untuk analisa stabilitas tanah dengan menggunakan metode elemen hingga yang mampu melakukan analisa yang dapat mendekati perilaku sebenarnya. Geometri tanah yang akan dianalisa memungkinkan untuk diinput dengan cukup teliti. Selain itu Plaxis V.8 menyediakan berbagai analisa tentang displacement, tegangan-tegangan yang terjadi pada tanah, faktor keamanan lereng dan lain-lain. Untuk melakukan analisis dari penampang melintang lereng daerah Gombel, digunakan metode elemen hingga dengan kondisi plane strain regangan bidang. Model plane strain digunakan dengan asumsi bahwa sepanjang sumbu potongan melintang lereng relatif sama dan peralihan dalam arah tegak lurus potongan tersebut dianggap tidak terjadi. Program komputer ini menggunakan elemen segitiga dengan pilihan 6 nodes titik atau 15 titik. Pada analisis ini digunakan elemen segitiga dengan 6 titik. Dengan menggunakan elemen 6 titik, agar dapat dilakukan interpolasi dari peralihan noda dengan mengugunakan turunan berderajat dua. Selain itu komputer menggunakan memori yang lebih kecil daripada 15 noda akan tetapi hasilnya analisis sudah cukup akurat dan dapat diandalkan.

4.5.4 PEMODELAN MATERIAL

Perilaku tanah dan batuan dibawah beban umumnya bersifat non-linier. Perilaku ini dapat dimodelkan dengan berbagai persamaan, yaitu model Mohr Coulomb, Hardening Soil model, Soft Soil Model, dan Soft Soil Creep Model. Pada analisis ini digunakan model Mohr-Coulomb yang memerlukan 5 buah parameter : • Kohesi c • Sudut geser dalam φ • Modulus Young E ref • Poisson’s ratio ν • Berat isi tanah kering γ dry • Berat isi tanah jenuh air γ sat . 81 Nilai nilai kohesi c dan sudut geser dalam φ didapat dari hasil pengujian tanah direct shear geser langsung , dikarenakan elemen tanah telah mengalami deformasi jauh melewati tegangan puncak sehingga tegangan yang tersisa adalah tegangan sisa residual strength. Dalam hal ini kuat geser yang representatif adalah kuat geser residual. Sedangkan modulus Young E ref didapat dari pengujian Unconfined Compression Test . Nilai Poisson’s ratio untuk tanah lempung adalah berkisar antara 0,3 - 0,35. Dengan menggunakan model Mohr-Coloumb nilai Poisson’s ratio diambil nilai 0,30. Sedang nilai sudut dilatansi ψ = 0 o , untuk nilai sudut geser kurang dari 30 o . Pada Tabel 4.25 diberikan penjelasan mengenai parameter parameter tanah yang digunakan pada analisa stabilitas lereng. Tabel 4.25 Parameter Desain Material Pada Simulasi Kelongsoran Tabel Properties Tanah Properties Lapisan Lempung Kepasiran Lempung Batu Lempung Unit Kedalaman - 0 – 9,0 9,0 – 12,00 12,00 – 20,00 m Material model Model Mohr- Coloumb Mohr- Coloumb Mohr- Coloumb - Type of material behaviour Type Drained Drained Drained - Soil unit weight above phreatic level γ dry 12,369 12,224 12,270 kNm 3 Soil unit below phreatic level γ wet 17,005 17,095 16,435 kNm 3 Permeability in horizontal direction K x 2,52 E-04 2,52 E-04 3,6E-05 mday Permeability in vertical direction K y 2,52 E-04 2,52 E-04 3,6E-05 mday Young’s modulus constant E ref 13977,5 11212,5 22140,0 kNm 2 Poisson’s ratio ν 0,3 0,3 0,157 - Cohession constant c ref 19,5 19,5 18,25 kNm 2 Friction angle φ 18,25 18,5 30 o Dilatancy angle ψ 0 0 0 o 82

4.5.5 TAHAP-TAHAP PERHITUNGAN PLAXIS

Langkah-langkah simulasi kelongsoran pada program Plaxis V 8 dijelaskan sebagai berikut : PLAXIS INPUT V 8 Membuat file baru dengan cara klik File - New, kemudian isilah menu General Setting Project dan Dimensions seperti pada gambar 4.19 dan 4.20 . Gambar 4.19 General Setting – Project Gambar 4.20 General Setting - Dimension Buat model geometri lereng dengan menggunakan toolbar Geometri Line atau dengan menginput koordinat dengan mengetikkan pada point on geometri line pada sisi bawah window. Pada simulasi ini dipilih model lereng dengan lapisan tanah yang berdasarkan dari potongan melintang lokasi studi pada Gambar 4.21. Kemudian diberi kondisi batas Boundary Condition sebagai pengekang geometri tanah. Prinsipnya, semua batas harus mempunyai satu kondisi batas pada tiap arah. Jika suatu model tidak diberi kondisi batas maka kondisi alamiah akan terjadi di mana gaya yang ditentukan 83 sama dengan nol dan terjadi kondisi bebas bergerak. Kondisi batas yang digunakan adalah standard fixities kekakuan standar yang memodelkan lapisan bawah tanah terjepit sempurna atau tidak bergerak sama sekali, sedangkan untuk bagian samping kiri- kanan memungkinkan untuk bergerak secara vertikal U x =0; U y = bebas. Kekakuan standar diberikan dengan toolbar sehingga terbentuk suatu model seperti gambar di bawah. Tabel 4.26 Input koordinat pada Plaxis V.8 Point X Y Point X Y 0 0 0 18 34 17 1 60 0 19 30 14 2 60 25 20 24 12 3 50 24 21 0 8 4 48.6 24 22 0 5.5 5 47.8 23.9 23 25 9.5 6 44.6 24 24 32 11.5 7 41.4 23.9 25 40 14.3 8 40 24 26 46.3 17.3 9 39.5 24 27 53 20.8 10 39.3 21.5 28 0 3 11 38 21.5 29 25 7.5 12 37 20.5 30 32.5 9.5 13 37 19.9 31 40 12 14 36.4 19.9 32 46.6 15 15 36.4 20.5 33 53 18.5 16 37.8 22 34 60 23 17 38.9 22 Gambar 4.21 Model Geometri Lereng Gombel Lama 84 Untuk beban lalu lintas dimodelkan sebagai beban merata dalam Plaxis V.8 disebut sebagai tractions . Struktur perkerasan jalan yang dimodelkan sebagai tractions , didefinisikan besarnya beban adalah sebesar 10,203 kNm 2 sesuai dengan perhitungan pada pembebanan lalu lintas. Pada Plaxis, tanda negatif - menandakan arah gaya ke bawah. Sehingga besarnya tractions adalah -10,203 kNm 2 yang bekerja pada sumbu y sedangkan pada sumbu x tidak ada gaya yang bekerja. Klik ganda pada posisi beban tersebut maka akan muncul kotak dialog, pilih Load System A dan isi besarnya beban yang bekerja pada posisi tersebut seperti pada gambar 4.22. Gambar 4.22 Besar Pembebanan Akibat Beban Lalu Lintas Material lapisan tanah yang dimodelkan kemudian didefinisikan propertisnya dengan mengklik toolbar Material Sets . Kemudian drag data set tiap lapisan dari jendela Material Sets ke area lapisan tanah yang diikuti oleh perubahan warna pada model geometri. Gambar 4.23 Properties Untuk Tiap Lapisan Tanah 85 Proses berikutnya adalah melakukan meshing generation untuk membagi material tanah ke dalam elemen-elemen diskret yang berhingga, dengan menggunakan toolbar Generate Mesh . Tingkat kekasaran meshing dapat dipilih : • Sangat kasar Very Coarse : sekitar 50 elemen • Kasar Coarse : sekitar 100 elemen • Menengah Medium : sekitar 250 elemen • Halus Fine : sekitar 500 elemen • Sangat halus Very Fine : sekitar 1000 elemen Dalam simulasi ini, material di-mesh Fine, kemudian klik . Gambar 4.24 Tampilan setelah dilakukan Mesh Generation Penetapan kondisi awal Initial Condition Pada model ini muka air tanah terletak pada perpotongan lapisan lempung dan btu lempung. Model geometri yang sudah dibuat harus ditetapkan kondisi awalnya. Kondisi awal memiliki 2 mode, yaitu : • Mode 1 untuk pembangkitan tekanan air awal water condition mode. • Mode 2 untuk menetapkan konfigurasi tekanan efektif awal geometry configuration mode Langkah ini dapat ditentukan dengan memilih prosedur Ko atau Gravity Loading. Ko Procedure dipilih jika kondisi geometri relatif horisontal, yaitu dengan memilih ikon Geometri initial stress, dengan menekan toolbar untuk menuju model Geometry configuration , tekan sebelah kanan untuk mengaktifkan Ko-Procedure kemudian klik . 86 Gambar 4.25 Tampilan Setelah Menetapkan Kondisi Awal Tahapan perhitungan selanjutnya adalah mengidentifikasikan, mendefinisikan, dan mengeksekusi tahapan fase-fase perhitungan untuk memperoleh output program yang diinginkan dengan menekan toolbar untuk menuju PLAXIS CALCULATION V 8. PLAXIS CALCULATIONS V.8 Tahap-tahap perhitungan calculation dibagi menjadi empat tahap phase yaitu: 1. Initial Phase , merupakan default dari program fase 0. 2. Tahap Gravity Loading, yaitu phase dimana tegangan dan regangan awal akibat berat tanah sendiri dari model dihitung fase 1. 3. Tahap perhitungan faktor keamanan SF, yaitu fase dimana kestabilan lereng akibat fase 1 dihitung fase 2. 4. Tahap Vertical Loading, yaitu phase dimana tegangan dan regangan awal akibat berat tanah sendiri dan akibat beban luar dari model dihitung fase 3. 5. Tahap perhitungan faktor keamanan SF, yaitu fase dimana kestabilan lereng akibat fase 3 dihitung fase 4. 6. Tahap DPT, yaitu phase dimana tegangan dan regangan awal akibat berat tanah sendiri dan pengaruh dinding penahan tanah dari model dihitung fase 5. 7. Tahap perhitungan faktor keamanan SF, yaitu fase dimana kestabilan lereng akibat fase 5 dihitung fase 6. 87 Pada perhitungan faktor keamanan SF digunakan metode Phi-c reduction. Phi-c reduction adalah option yang tersedia dalam Plaxis untuk menghitung faktor keamanan SF. Option ini hanya tersedia untuk tipe perhitungan secara Plastic menggunakan Manual control atau dengan prosedur Load advencement number of steps. Dalam Phi-c reduction dilakukan pendekatan parameter-parameter kekuatan tanah tan φ dan c dengan mengurangi nilainya sampai tercapainya keadaan dimana kegagalan struktur terjadi. Jumlah pengali ΣMsf digunakan untuk mendefinisikan harga dari parameter-parameter kekuatan tanah. ΣMsf = reduced input reduced input c c = ϕ ϕ tan tan Parameter-parameter kekuatan tanah secara otomatis dikurangi sampai tercapainya kegagalan struktur. = = failure available SF σ σ harga ΣMsf saat kegagalan Langkah-langkah perhitungan pada Plaxis Calculations adalah sebagai berikut :

1. Tahap Gravity Loading

Pada window General pilih Plastic pada combo box kotak kombo pertama dari Calculation type dan Load adv. ultimate level pada kotak kombo kedua. Ada kotak NumberID beri nama fase 1 dengan Gravity Loading. Calculation type : plastic load adv. ultimate level. Start from phase : 0 - Initial Phase. Tahap awal dari analisis digunakan untuk menghitung tegangan-tegangan awal akibat berat sendiri massa tanah dan tegangan horizontal. Untuk mencari tegangan dan regangan awalnya digunakan cara gravity loading. Metode ini digunakan untuk menghitung tegangan awal dengan cara memasukkan beban tanah pada tahap perhitungan, oleh karena itu bawaan dari program yang memakai persamaan Jacky K o = 1 – sin φ tidak diperlukan dalam mencari regangan dan tegangan awal dari model elemen hingga. 88 Gambar 4.26 Window General Pada Fase Gravity Loading Tekan tahap Parameter, pada tahapan ini terdapat parameter-parameter untuk mengontrol perhitungan. Pada kotak kombo Additional step = 100 dan klik delete intermediate step. Pada kotak Loading input pilih Staged construction, kemudian tekan tombol Define. Akan tampil geometry input, pilih geometry input yang akan dinonaktifkan dengan cara diklik pada bagian yang dimaksud. Gambar 4.27 Window Parameter Pada Fase Gravity Loading Tahapan multiplier akan terpilih setelah menekan tombol Define. Pada window Multipliers secara otomatis akan ditutup oleh program sehingga yang aktif hanya Σ- M weight dengan nilai 1. Jadi secara default program akan mengaktifkan gravity loading jika 89 option staged construction dipilih user, kemudian tekan Next untuk memasuki fase perhitungan kedua. Gambar 4.28 Window Multipliers Pada Fase Gravity Loading Gambar 4.29 Window Input Gambar Pada Fase Gravity Loading 2. Tahap Safety Factor akibat Gravity Loading Pada Phase box NumberID beri nama untuk fase perhitungan kedua sebagai SF, untuk mencari angka keamanan tubuh lereng akibat Gravity Loading dengan metode Phi- c reduction. Fase kedua ini dimulai dari fase pertama, untuk mendefinisikannya klik start from phase : 1-Gravity Loading. 90 Gambar 4.30 Window General Pada Fase SF Gravity Loading Pada window Parameters, terdapat parameter-parameter untuk mengontrol perhitungan. Pada kotak kombo Additional steps = 100 untuk memberikan gambaran detail pada output. Dan klik reset displacements to zero, kemudian pilih Incremental multipliers pada Loading input, lalu tekan Define. Gambar 4.31 Window Parameter Pada Fase SF Gravity Loading Pada tahapan multipliers biarkan semua nilai bawaan yang ada. Nilai MSF pada Incremental loading = 0,1 91 Gambar 4.32 Window Multiplier Pada Fase SF Gravity Loading 3. Tahap Vertical Loading Pada kotak NumberID beri nama phase 3 dengan Vertical Loading. Calculation type : plasticload adv. ultimate level. Start from phase : 1 – Gravity Loading. Gambar 4.33 Window General Pada Fase Vertical Loading Tekan tahap Parameter, pada tahapan ini terdapat parameter-parameter untuk mengontrol perhitungan. Pada kotak kombo Additional step =100 dan klik delete 92 intermediate step. Pada kotak Loading input pilih Stage construction, kemudian tekan tombol Define. Gambar 4.34 Window Parameter Pada Fase Vertical Loading Tahapan multiplier akan terpilih setelah menekan tombol Define. Pada window Multipliers secara otomatis akan ditutup oleh program sehingga yang aktif hanya Σ- M weight dengan nilai 1. Jadi secara default program akan mengaktifkan gravity loading jika option staged construction dipilih user, kemudian tekan Next. Gambar 4.35 Window Multiplier Pada Fase Vertical Loading 93 Gambar 4.36 Window Input Gambar Pada Fase Vertical Loading 4. Tahap Safety Factor akibat Vertical Loading Pada Phase box NumberID beri nama SF Vertical Loading untuk mencari angka keamanan lereng akibat Vertical Loading dengan Phi-c reduction. Fase keempat ini dimulai dari fase ketiga Vertical Loading, untuk mendefinisikannya klik start from phase : 3-Vertical Loading. Gambar 4.37 Window General Pada Fase SF Vertical Loading 94 Pada tahap Parameter, pada tahapan ini terdapat parameter-parameter untuk mengontrol perhitungan. Pada kotak kombo Additional step =100 dan klik reset displacements to zero, kemudian pilih Incremental multipliers pada Loading input, lalu tekan Define. Gambar 4.38 Window Parameters Pada Fase SF Vertical Loading Pada tahapan multipliers biarkan semua nilai bawaan yang ada. Nilai MSF pada Incremental loading = 0.1 Gambar 4.39 Window Multipliers Pada Fase SF Vertical Loading 95

5. Tahap DPT