ANALISIS STABILITAS LERENG MENGGUNAKAN PERKUATAN DOUBLE SHEET PILE DAN GEOGRID DENGAN MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA (Studi Kasus Jalan Siantar – Parapat Km.152)

ANALISIS STABILITAS LERENG MENGGUNAKAN PERKUATAN DOUBLE SHEET PILE DAN GEOGRID DENGAN MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA (Studi Kasus Jalan Siantar – Parapat Km.152)

  TUGAS AKHIR

  Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil

  Disusun Oleh :

  

ABSTRAK

Stabilitas lereng sangat erat kaitannya dengan longsor atau gerakan tanah

  yang merupakan proses perpindahan massa tanah secara alami dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah. Semakin besar sudut lereng semakin besar pula daya dorong disebabkan meningkatkan tegangan geser berbanding terbalik dengan tegangan normal berupa kekuatan penahan. Analisis stabilitas lereng mempunyai peran yang sangat penting pada perencanaan konstruksi-konstruksi sipil. Kondisi tanah asli yang tidak selalu sesuai dengan perencanaan yang diinginkan misalnya lereng yang terlalu curam diperlukan pemotongan bukit atau kondisi lain yang membutuhkan timbunan dan lain sebagainya. Sehingga diperlukan analisis stabilitas lereng yang lebih akurat agar diperoleh konstruksi lereng yang mantap (sesuai dengan syarat keamanan). Pada kasus ini kondisi Jalan Parapat KM 152 mengalami kelongsoran hingga badan jalan.

  Adapun tujuan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui perbandingan nilai

  safety factor (angka keamanan) dari perkuatan lereng dengan berbagai kondisi

  yaitu kondisi awal sebelum perkuatan, kondisi pada pengerjaan di lapangan yaitu perkuatan dengan menggunakan double sheet pile dan geogrid, kondisi dengan perkuatan alternatif I dengan menggunakan single sheet pile, geogrid dan

  

conterweight , dan kondisi dengan perkuatan alternatif II dengan menggunakan

  double sheet pile geogrid dan conterweight. Keempat kondisi ini dibandingkan dengan menggunakan Metode Elemen Hingga (Plaxis 8.2).

  Dari hasil perhitungan didapatkan nilai safety factor pada kondisi awal adalah sebesar 0,78. Nilai safety factor pada perkuatan dengan menggunakan

  double sheet pile dan geogrid adalah sebesar 1,09. Nilai safety factor dengan

  menggunakan single sheet pile, geogrid dan conterweight adalah sebesar 1,23.Nilai safety factor dengan menggunakan double sheet pile, geogrid dan

  

conterweight adalah sebesar 1,43. Perhitungan safety factor teraman adalah

  dengan penambahan beban conterweight dibelakang sheet pile sehingga didapatkan kelongsoran yang kecil.

  Kata Kunci : stabilitas lereng, safety factor, double sheet pile, geogrid,

  conterweight, metode elemen hingga

  Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Pengasih, yang telah memberikan berkat dan kasih-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang merupakan syarat utama yang harus dipenuhi untuk memperoleh gelar sarjana Teknik dari Universitas Sumatera Utara dengan judul ”Analisis

  

Stabilitas Lereng Menggunakan Perkuatan Double Sheetpile dan Geogrid

dengan Menggunakan Metode Elemen Hingga (studi kasus : Ruas Jalan

Siantar – Parapat KM 152)”

  Penulis menyadari bahwa selesainya tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan dari semua pihak baik moril maupun materil.

  Untuk itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang setulusnya kepada :

  1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

  2. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

  3. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto MSCE, selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam memberikan bimbingan yang tiada hentinya kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  4. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., selaku dosen pembanding dan penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  5. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil yang telah membimbing dan memberikan pengajaran kepada penulis selama menempuh masa studi di kampus tercinta ini.

  6. Kedua Orang Tua saya tercinta, A. Simarmata dan M. Sinambela, yang selalu memberi dukungan dan kasih sayangnya serta doa yang selalu menyertai penulis. Buat kakak dan adik yang saya sayangi Dr. Evita Goretti Simarmata, Sesilia Gloria Simarmata,ST., dan Gita Angela Simarmata, saya ucapkan terima kasih kepada kalian atas dorongan dan doanya.

  7. Semua teman-teman stambuk 2008, yang selalu menemani disaat susah dan senang khususnya ipar Andry Gunawan L. Gaol, pahoppu Yusry Marihot Siagian, pal David Pramono Silalahi, parna Dhoni Dalimunthe, lae Saur Purba, Lae Danny Siagian, Dewi, Ardi. Dan juga teman - teman yang yang lain yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu. Terima kasih.

  8. Abang abang stambuk 2005 yang tiada hentinya memperhatikan dan memberikan motivasi, bg Ganda, bg Tonggo, bg Berlin, bg Gea, bg Ronal, bg Christian, bg Ucok, bg Kengkeng dan abang abang lainnya. Terima kasih bg.

  9. Teman teman SMA saya khususnya Tejokers, Rudolfo, Bastian, Igor, Puji, Albert, Andi, Voky.

  10. Adik-adik saya Maestoso Colia, Tam Saka, Ari Pinem, Ambon, Defrin, Ilham, Triboy, Mien, Mudek, Sormin, Jeriko, Piter terima kasih atas bantuan dan dukungan yang telah kalian berikan.

  11. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang telah membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

  Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, dikarenakan keterbatasan pengetahuan dan kemampuan dari penulis, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran agar penulis dapat meningkatkan kemampuan menulis pada masa akan datang.

  Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat dan memberikan sumbangan pengetahuan bagi yang membacanya.

  Medan, Juli 2014

  Aran Gregorius Simarmata

  08 0404 095

  DAFTAR ISI

  Abstrak .................................................................................................................................. i Kata Pengantar ...................................................................................................................... ii Daftar Isi ............................................................................................................................... v Daftar Gambar ....................................................................................................................... ix Daftar Tabel .......................................................................................................................... xiii

  BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................................... 1

  1.1 Umum ............................................................................................................. 1

  1.2 Tujuan ............................................................................................................ 2

  1.3 Pembatasan Masalah ...................................................................................... 3

  1.4 Sistematika Penulisan .................................................................................... 4

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................. 5

  2.1 Tinjauan Umum .............................................................................................. 5

  2.2 Parameter Tanah ............................................................................................ 5

  2.2.1 Klasifikasi Tanah dari Data Sondir ...................................................... 7

  2.2.2 BeratIsi…………………………………………………… ................. 9

  2.2.3 ModulusYoung……………………………………………… ............. 9

  2.2.4 Poisson Ratio ....................................................................................... 12

  2.2.5 Sudut Geser Dalam .............................................................................. 12

  2.2.6 Kohesi .................................................................................................. 13

  2.3 Kekuatan Geser Tanah ……………………………………… ...................... 13

  2.4 Kriteria Umum Tanah Timbunan ……………………………… .................. 14

  2.5 Pemadatan Tanah Timbunan …………………………………… ................. 16

  2.6 Tekanan Tanah Lateral ………………………………………… .................. 16

  2.6.1 Tekanan Tanah dalam Keadaan Diam (At-Rest) ................................. 16

  2.6.2 Tekanan Tanah Aktif dan Pasif menurut Rankine ............................... 18

  2.6.2.1 Kondisi Aktif ............................................................................ 19

  2.6.2.2 Kondisi Pasif ............................................................................. 20

  2.7 Stabilitas Lereng ............................................................................................ 21

  2.7.1 Upaya Stabilisasi Lereng...................................................................... 22

  2.7.2 Klasifikasi Tanah Longsor .................................................................. 24

  2.7.3 Perhitungan Faktor Keamanan Lereng................................................ 25

  2.8 Faktor Penyebab Kelongsoran ....................................................................... 28

  2.8.1 Pengaruh Geologi ................................................................................ 28

  2.8.2 Pengaruh Topografi ............................................................................. 29

  2.8.3 Pengaruh Proses Cuaca ........................................................................ 30

  2.8.4 Pengaruh Air dalam Tanah ................................................................... 30

  2.9 Turap (Sheet pile) ........................................................................................... 32

  2.9.1 Tipe-tipe Turap............................................................................ 33

  2.9.1.1 Turap Kayu ..................................................................... 33

  2.9.1.2 Turap Beton .................................................................... 34

  2.9.1.3 Turap Baja ...................................................................... 34

  2.9.2 Pengertian Angka Keamanan (Safety Factor) dan Perlunya Perancangan Dinding Turap…………… ......................... 37

  2.9.3 Tipe-tipe Dinding Turap ............................................................. 39

  2.9.3.1 Dinding Turap Kantilever ............................................... 39

  2.9.3.2 Dinding Turap Diangker ................................................. 40

  2.9.3.3 Dinding Turap dengan Landasan (Plafform) .................. 41

  2.9.3.4 Bendungan Elak Seluler ................................................. 42

  2.10 Geogrid ......................................................................................................... 42

  2.10.1 Jenis Geogrid ...................................................................................... 43

  2.10.1.1 Geogrid Uni-Axial ................................................................. 43

  2.10.1.2 Geogrid Bi-Axial ................................................................. 44

  2.10.1.3 Geogrid Triax ...................................................................... 45

  2.10.2 Keuntungan dari Penggunaan Geogrid .............................................. 46

  2.10.3 Kekurangan Pemakaian Geogrid ........................................................ 47

  2.10.4 Metode / Cara Pemasangan Geotekstil .............................................. 47

  2.11

  48 Plaxis…………………………………………………………….

  2.11.1 Metode Elemen Hingga .................................................................... 48

  2.11.1.1 Elemen untuk Analisa Dua Dimensi…………… .............. 49

  2.11.1.2 Interpolasi Displacement…………. ………… .................. 50

  2.11.1.3 Regangan…………………………..……… ...................... 51

  2.11.1.4 Matrix Kekakuan Elemen……………………… ............... 51

  3.6 Metode Analisis .............................................................................................. 75

  96

  4.3 Analisis dengan Perkuatan Alternatif I (Kondisi III) …….........

  89

  4.2 Kondisi Lereng dengan Pengerjaan di Lapangan (Kondisi II)….....

  4.1 Kondisi Awal Lereng (Kondisi I) ................................................................... 85

  BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN ........................................................................ 85

  3.8 Denah Lokasi dan Potongan Melintang Pemasangan Proyek ........................ 84

  3.7 Metode Perencanaan Menggunakan Metode Elemen Hingga ........................ 76

  3.5 Data Teknis Geogrid, Sheet Pile .................................................................... 75

  2.11.1.5 Matrix Kekakuan Global…………..………… .................. 52 2.11.1.6 Analisa Elastis Dua Dimensi…………………......

  3.4 Data Sekunder ................................................................................................ 73

  3.3 Data Primer ..................................................................................................... 69

  3.2 Data Umum .................................................................................................... 68

  3.1 Umum ............................................................................................................. 68

  BAB III METODE PENELITIAN ....................................................................................... 68

  2.11.4 Output ............................................................................................... 67

  2.11.3 Calculation ................................................................................ 64

  2.11.2 Input ................................................................................................. 53

  53

  4.4 Analisis dengan Perkuatan Alternatif II (Kondisi IV)................... ................. 104

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ ............ 111

  5.1 Kesimpulan ..................................................................................................... 111

  5.2 Saran ............................................................................................................... 112 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  

DAFTAR GAMBAR

No. Judul Hal

  2.14 Geogrid Bi-Axial

  2.11 Bendungan elak selular

  42

  2.12 Jenis-jenis geosintetik

  43

  2.13 Geogrid Uni-Axial

  44

  45

  2.10 Dinding turap dengan landasan yang didukung tiang-tiang

  2.15 Geogrid Triax

  46

  2.16 Contoh jaring-jaring dari elemen hingga

  49

  2.17 Elemen-elemen triangular dan lagrange

  49

  2.18 Elemen dan six-noded triangular

  41

  40

  2.1 Hubungan antar fase tanah

  28

  6

  2.2 Distribusi tekanan tanah dalam keadaan diam (at rest) pada Dinding penahan

  18

  2.3 Grafik hubungan pergerakan dinding penahan dan tekanan tanah

  19

  2.4 Grafik hubungan antara angka stabilitas dengan sudut kemiringan lereng

  2.5 Turap kayu

  2.9 Dinding turap diangker

  33

  2.6 Turap beton

  33

  2.7 Variasi turap baja

  35

  2.8 Dinding turap kantilever

  39

  50

  2.19 Analisa tegangan bidang

  4.2 Tahapan perhitungan dengan Plaxis 2D

  67

  3.1 Peta lokasi proyek

  74

  3.2 Bagan alir penelitian

  83

  3.3 Potongan melintang pemasangan geogrid dan sheet pile

  84 4.1 Model penampang asli lereng.

  86

  87

  66

  4.3 Kondisi displacement asli lereng

  87

  4.4 Perhitungan safety factor asli lereng

  88

  4.5 Potongan melintang tipikal perkuatan standar

  89

  4.6 Tahapan perhitungan dengan Plaxis 2D

  92

  4.7 Kondisi displacement dengan perkuatan standar

  2.31 Titik yang ditinjau

  2.30 Tahap perhitungan

  53

  2.24 Tab sheet parameters

  2.20 Dialog box create/open project

  54

  2.21 Tab sheet project dari windows general setting

  54

  2.22 Tab sheet dimensions dari windows general setting

  56

  2.23 Tab sheet general dari windows soil and interfaces data sets

  58

  60

  64

  2.25 Tab shee interfaces

  60

  2.26 Tampilan setelah geometry model, standard fixities dan material setting

  61

  2.27 Bentuk mesh dari potongan melintang model

  62

  2.28 harga KO-procedure

  63

  2.29 Effective stress

  92

  4.8 Kondisi strain pada lereng dengan perkuatan standar

  4.17 Perhitungan Plaxis 2D 100

  4.30 Displacement pada sheetpile 1 dan 2 109

  4.29 Shear strains 108

  4.28 Total displacement 107

  4.27 Perhitungan plaxis 2D 107

  4.26 Effective stresses 106

  4.25 Kondisi air tanah model 106

  4.24 Pembentukan mesh 105

  4.23 Potongan melintang tipikal perkuatan alternatif 105

  4.22 Potongan melintang tipikal perkuatan alternatif 104

  4.21 Safety factor perkuatan alternative 103

  4.20 Displacement pada sheet pile 102

  4.19 Shear strains 101

  4.18 Total Displacement 101

  4.16 Effective stresses 100

  93

  99

  4.15 Kondisi air tanah model

  99

  4.14 Pembentukan mesh

  98

  4.13 Potongan melintang tipikal perkuatan alternatif

  97

  4.12 Data parameter tanah counterweight

  96

  4.11 Potongan melintang tipikal perkuatan alternatif

  95

  4.10 Safety factor dengan perkuatan standar

  94

  4.9 Displacement pada sheet pile 1 dan 2

  4.31 Safety factor perkuatan alternatif 110

  

DAFTAR TABEL

No. Judul Hal

  11

  3.4 Data sheet pile yang dipakai

  71

  3.3 Parameter Geogrid

  70

  3.2 Data geogrid yang dipakai

  70

  3.1 Data Tanah

  26

  2.11 Nilai faktor keamanan untuk perencanaan lereng (Sosrodarsono, 2003)

  13

  2.10 Hubungan antara sudut geser dalam dengan jenis tanah

  12

  2.9 Nilai perkiraan angka poisson tanah (Bowles, 1997)

  2.8 Nilai perkiraan modulus elastisitas tanah (Bowles, 1997)

  2.1 Korelasi berbagai jenis parameter tanah

  10

  2.7 Korelasi berat jenis tanah jenuh ( γ sat ) untuk tanah non kohesif

  2.6 Korelasi berat jenis tanah ( γ) untuk tanah non kohesif dan kohesif 10

  9

  untuk tanah kohesif

  γ sat )

  2.5 Korelasi empiris antara nilai N-SPT dengan unconfined compressive strength dengan berat jenis tanah jenuh (

  9

  2.4 Hubungan antara kepadatan, relative density, nilai N, qc, dan ø (Mayerhof,1965)

  8

  2.3 Hubungan antara konsistensi dengan nilai tekanan konus pada sondir

  8

  2.2 Klasifikasi tanah dari data sondir

  7

  71

  3.5 Parameter sheet pile

  72

  4.1 Klasifikasi jenis tanah

  86

  4.2 Data parameter sheet pile

  90

  4.3 Data parameter Geogrid dan Geotextile

  91

  5.1 Nilai safety factor pada berbagai kondisi 111