Analisa Kemantapan Lereng Menggunakan Metode Elemen Hingga Dengan Pendekatan Model Soft Soil

ANALISA KEMANTAPAN LERENG MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA DENGAN PENDEKATAN MODEL

  SOFT SOIL TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat penyelesaian pendidikan sarjana teknik sipil

  Disusun Oleh : HARIANTI WIRA PRATAMA 10 0404 139 BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014 Universitas Sumatera Utara

  ABSTRAK

  Kelongsoran merupakan salah satu kasus pada bidang Geoteknik yang sering terjadi akibat meningkatnya tegangan tanah atau berkurangnya kekuatan geser suatu massa tanah. Dengan kata lain, kekuatan geser dari suatu massa tanah tidak mampu menahan tegangan geser yang dialami oleh massa tanah tersebut. Gangguan terhadap stabilitas lereng dapat disebabkan oleh berbagai kegiatan manusia maupun kondisi alam. Lereng yang tidak stabil sangatlah berbahaya pada lingkungan sekitar yang dapat menimbulkan korban jiwa ataupun kerugian materi. Pada penelitian ini diambil lokasi tebing jalan Medan – Berastagi Km. 35,6 – 37.

  Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui nilai faktor keamanan dari lereng sehingga lereng tersebut dapat diklasifikasikan tingkat kemantapannya. Adapun metode yang dilakukan untuk menganalisa kemantapan lereng adalah metode elemen hingga yaitu program Plaxis 2D ver. 8 dengan pendekatan model Soft Soil.

  Pada penelitian ini diperoleh hasil nilai faktor keamanan untuk lereng S1 sebesar 2,19 dan untuk lereng S2 sebesar 2,10. Dari nilai faktor keamanan kemantapan lereng berada pada kondisi aman. Dilakukan simulasi terhadap pengaruh muka air tanah untuk lereng S1 dan S2, akibatnya terjadi penurunan nilai faktor kemanan. Lereng S1 bernilai 1,55 dan lereng S2 bernilai 1,40. Jenis longsoran yang mungkin terjadi pada lereng S1 dan S2 adalah earth fall dan flow.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.

  Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang studi geoteknik Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul :

  

“ ANALISA KEMANTAPAN LERENG MENGGUNAKAN METODE ELEMEN

HINGGA DENGAN PENDEKATAN MODEL SOFT SOIL

  ”

  Saya menyadari bahwa dalam penyelesaian tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :

  1. Terutama kepada kedua orang tua saya, Ayahanda Suria Dharma dan Ibunda Annisah Pasaribu yang telah membesarkan dan menyayangi saya sepenuh hati serta memberikan dukungan yang besar baik moral maupun material.

  2. Bapak Rudi Iskandar, ST, MT. selaku dosen pembimbing sekaligus pembanding yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

  3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  4. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE. dan Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  5. Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  6. Teristimewa buat Agung Dermawan Panemiko, ST sebagai orang terkasih yang telah memberikan doa, dukungan, semangat dan arahan pada penulis.

  7. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya.

  8. Asisten Laboratorium Mekanika Tanah Iqbalsyah Pasaribu.

  9. Buat Abangda Muhammad Reza Pahlevi dan kakanda Yenni Pasaribu serta Rohana.

  10. Buat saudara/i seperjuangan: Rahmad, Reza, Fauzi, Iffah, Monica, Dwi, Naurah, Sari, Dara, Ricky, Arif, Taslim, Yudha, Wihardi, Andry, Kaka, Dery, Prisquilla dan semua mahasiswa Teknik Sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.

  11. Seluruh Anggota Keluarga Mahasiswa Bidik Misi (GAMADIKSI) Universitas Sumatera Utara.

  12. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik.

  Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu saya menerima kritik dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini

  Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

  Medan, Maret 2014 Penulis

   ( Harianti Wira Pratama)

  

DAFTAR ISI

ABSTRAK ……………………………………………………………………. i KATA P ENGANTAR ……………………………………………………….. ii DAFTAR ISI …………………………………………………………………. v DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………... viii DAFT AR TABEL …………………………………………………………… x DAFTAR NOTASI ………………………………………………………….. xi

  BAB I PE NDAHULUAN ……………………………………………. 1

  1.1 La tar Belakang ……………………………………………. 1

  1.2 Tujuan Penelitian ………………………………………….. 2 1.3 Manfaat Penelitian..

  ………………………………………. . 2

  1.4 Perumusan Masalah .............................................................. 2

  1.5 Batasan Masalah ……………………………………...…… 3

  1.6 Metode dan Tahapan Penelitian …………………………. 3

  1.7 Lokasi Pen elitian …………………………………………. 4

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................ 7

  2.1 Geraka n Tanah ……………………………………………. 7

  2.1.1 Klasifikasi Gerakan Tanah ………………………… 8

  2.1.2 Faktor

• – Faktor Penyebab Gerakan Tanah………… 12

  2.1.2.1 Faktor Alam ……………………….……… 13

  2.1.2.2 Faktor Buatan Manus ia ……………...…… 15

  2.2 Karakteristik Tanah ……………………………………….. 16

  2.2.1 Klasifikasi Tanah …………………………………… 16

  2.2.1.1 Klasifikasi Tanah Berdasarkan Ukuran Buti.. 16

  2.2.1.2 Sistem Klasifikasi ASSTHO ……………….. 18

  2.2.1.3 Sistem Klasifikasi Unified ………………… 19

  2.2.2 Kuat Geser Tanah …………………………………… 22

  2.2.2.1 Pengujian Kuat Geser Tanah di Laboratorium .

  ……………………………. 24

  2.2.2.2 Pengujian Kuat Geser Tanah di Lapangan

  ………………………….………. 27

  2.2.3 Sifat Indeks Tanah …………………………...…… 29

  2.3 Analisa Kestabilan Lereng ………………………………. 31

  2.3.1 Faktor Keamanan …………………………………. 31

  2.3.2 Metode Analisa Kemantapan Lereng ………………. 32

  2.3.2.1 Metode Fellenius ………………………… 33

  2.3.2.2 Metode Bishop …………………………… 37

  2.3.2.3 Metode Janbu ……………………………. 39

  2.3.2.4 Metode Elemen Hingga …………………. 43

  2.4 Plaxis …………………………………………………….. 50

  2.4.1 Model Tanah Mohr-Coulomb ……………..……… 50

  2.4.2 Model Tanah Lunak ……………………………..... 51

  BAB III METODE PENELITIAN ………………………..………… 53

  3.1 Lokasi Penelitian …………………………………………. 53

  3.2 Metode Penelitian …………………………………………. 54

  3.3 Persediaan ……………………………………………….... 56

  3.4 Pengambilan Sampel Tanah …………………………........ 56

  3.5 Pekerjaan Laboratorium ………………………………….. 57

  3.5.1 Uji Sifat Fisik Tanah ………………………………. 57

  3.5.2 Uji Sifat Mekanika Tanah …………………………. 57

  3.5.2.1 Uji Geser Langsung …………….…………. 57

  3.5.2.1 Uji Konsolidasi ……………………………. 58

  3.6 Analisa Data Laboratorium ………………………………... 59

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHSAN …………………………..……. 60

  4.1 Geometri Pada Daerah Penelitian ………………….……… 60

  4.2 Sifat Keteknikan Tanah ……………………………….…… 61

  4.2.1 Sifat Fisik Tanah ……………………………………. 62

  4.2.2 Sifat Mekanika Tanah ………………………………. 63

  4.3 Faktor Keamanan Pada Daerah Penelitian ………………… 63

  4.3.1 Permodelan Lereng …………………………………. 64

  4.3.2 Identifikasi Parameter ………………………………. 64

  4.3.3 Hasil Perhitungan Faktor Kemanan Menggunakan Plaxis

  ………………………………………………. 65

  4.4 Analisa Kemantapan Lereng Pada Daerah Penelitian …….. 66

  4.5 Simulasi Pengaruh Muka Air Tanah ………………………. 68

  4.6 Jenis Longsoran Pada Daerah Penelitian …………………... 72

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN …………………………….... 73

  5.1 Kesimpulan ………………………………………………… 73

  5.2 Saran ……………………………………………………….. 74

  DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………... 76 DAFTAR LAMPIRAN …………………………………………………….... 77

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Lokasi Daerah Penelitian

  ……………………………………….. 5

Gambar 1.2 Bagan Alir Penelitian

  ……………………………………….…... 6

Gambar 2.1 Beberapa Tipe Longsoran Gerakan Tanah

  ………………...…… 11

Gambar 2.2 Diagram Representasi Sembilan Jenis Longsoran Berdasarkan

  Kemiringan ……………………………………………………... 12

Gambar 2.3 Klasifikasi Berdasarkan Tekstur Tanah Oleh Departemen Pertanian

  Amerika Serikat (USDA) …………………………………………………….... 17

Gambar 2.4 Skema Pengujian Geser Langsung

  ……………………………… 24

Gambar 2.5 Alat Uji Triaxial ……………………………………………….... 25Gambar 2.6 Skema Uji Geser Langsung

  ……………………………………... 27

Gambar 2.7 Alat Uji Geser Kipas

  …………………………………………… 28

Gambar 2.8 Mekanisme Gerakan Tanah Pada Bidang Miring

  ………………. 31

Gambar 2.9 Gaya-gaya Yang Bekerja Pada Longsoran Lingkaran

  ………….. 34

Gambar 2.10 Sistem Gaya Pada Metode Fellenius …………………………... 37Gambar 2.11 Stabilitas Lereng Dengan Metode Bishop

  ……………………... 38

Gambar 2.12 Harga m.a Untuk Persamaan Bishop

  …………………………. 39

Gambar 2.13 Aplikasi Metode Janbu

  ………………………………………... 40

Gambar 2.14 Faktor Daya Dukung Ijin Dengan Sudut Geser Dalam

  ………... 41

Gambar 2.15 Analisa Metode Janbu ……………………………………......... 41Gambar 2.16 Sistem Gaya Pada Suatu Elemen Menurut Cara Janbu

  ……….. 42

Gambar 2.17 Jenis-Jenis Elemen

  …………………………………………….. 43

Gambar 2.18 Titik Nodal dan Titik Integrasi

  ………………………………... 44

Gambar 3.1 Peta Lokasi Penelitian

  …………………………………………... 53

Gambar 3.2 Bagan Alir Penelitian …………………………………………… 55Gambar 3.3 Grafik Konsolidasi

  ……………………………………………..... 58

Gambar 4.1 Visualisasi Geometri Lereng

  …………………………………….. 61

Gambar 4.2 Permodelan Lereng Menggunakan Plaxis 2D Ver. 8

  ……………. 64

Gambar 4.3 Grafik Faktor Keamanan S1 ……………………………………... 66Gambar 4.4 Grafik Faktor Keamanan S2

  ……………………………………… 66

Gambar 4.5 Bidang Longsor Pada Daerah Penelitian

  ……………………....... 67

Gambar 4.6 Bentuk Deformasi Pada Daerah Penelitian

  ……………………... 68

Gambar 4.7 Permodelan Muka Air Tanah

  ………………………………….... 69

Gambar 4.8 Faktor Keamanan Pengaruh Muka Air Tanah Pada S1

  ………….. 69

Gambar 4.9 Faktor Keamanan Pengaruh Muka Air Tanah Pada S2

  ………….. 70

Gambar 4.10 Bidang Longsor Akibat Pengaruh Muka Air Tanah

  …………… 70

Gambar 4.11 Bentuk Deformasi Pengaruh Muka Air Tanah

  ………………… 71

  DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Klasifikasi Gerakan Tanah HWRBLC (1978) Vide Sudarsono &

  Pangular 1986 …………………………………………………………………. 9

Tabel 2.2 Klasifikasi Tanah Menurut ASSHTO

  …………..………………….. 18

Tabel 2.3 Klasifikasi Tanah Menurut ASSHTO

  …………………………….... 19

Tabel 2.4 Sistem Klasifikasi Tanah Unified

  ………………………………….. 20

Tabel 2.5 Harga-harga Koefisien Rembesan Pada Umumnya

  ………………… 30

Tabel 2.6 Tabel Hubungan Nilai FK Dengan Kestabilan Lereng Menurut Sowers

  (1979) Dalam Cheng Liu (1981) ………………………………….…………… 32

Tabel 2.7 Pemilihan Fungsi Perpindahan

  ……………………………………... 46

Tabel 4.1 Geometri Lereng Daerah Penelitian

  ………………………………... 60

Tabel 4.2 Hasil Analisa Sifat Fisik Tanah

  …………………………………….. 62

Tabel 4.3 Hasil Analisa Atterberg Limit

  ………………………………………. 62

Tabel 4.4 Hasil Anlaisa Mekanika Tanah Pada Daerah Penelitian

  …………… 63

Tabel 4.5 Parameter Perhitungan Faktor Keamanan Model Soft Soil ………... 64Tabel 4.6 Hubungan Antara FK Dengan Tingkat Kemantapan Lereng

  Daerah Penelitian ……………………………………………………………… 67

Tabel 4.7 Perbandingan Nilai FK Tanda Dan Dengan Muka Air Tanah

  ……... 70

  NOTASI

  Simbol

• – simbol berikut telah digunakan pada penelitian ini

  Symbol Keterangan Inggris

  c kohesi tanah C c koefisien pemampatan Cu kuat geser tanah terdrainase C s koefisien pengembangan e angka pori E modulus elastisitas tanah e o angka pori awal Fk faktor keamanan Gs berat jenis k koefisien permeabilitas tanah k

• kappa bintang

  Ms massa padat tanah Mw massa air n porositas Nc,Nq daya dukung ujung tiang berdasarkan tabel janbu Sr derajat kejenuhan p tekanan pada saat konsolidasi Wi berat sepanjang segmen tanah V volume total tanah

  Yunani

  Vs volume partikel padat Vv volume pori tanah Vw volume air w kadar air

  τ kuat geser tanah σ tegangan total tanah µ tekanan air pori Ф sudut geser dalam tanah λ

• lamda bintang

  γd berat isi kering γs berat isi basah ψ sudut dilatansi