71

BAB 4

HASIL ANALISA PENGARUH GEMPA TERHADAP KONSTRUKSI LERENG

DENGAN PERKUATAN GEOTEKSTIL WOVEN

4.1. Geometri lereng

Pada tugas akhir ini, bentuk lereng yang ditinjau adalah sebagai berikut :

Gambar 4.1. Geometri lereng

Lereng tersebut adalah lereng yang bersudut 45° dan diisi dengan tanah selebar 5

m dan membentuk sudut β, kemudian diperkuat dengan geotekstil woven dengan lebar

antar lapisan (Svj) sebesar 50 cm dan 100 cm. Lereng tersebut diasumsikan tidak

memiliki beban luar yang bekerja diatasnya, tetapi akan memikul beban gempa sebagai

beban dinamik.

72

Ada pun data fisik lereng tersebut divariasikan sebagai berikut :

H = 5, 8, 10 m

β = 60°, 75°, 90°

Dimana :

H = Tinggi lereng

β = Sudut kemiringan lapisan pengisi

Kondisi yang ditinjau pada saat proses analisis adalah kondisi lereng pada saat :

Kondisi lereng tanpa perkuatan terhadap beban statik

Kondisi lereng dengan perkuatan terhadap beban statik

Kondisi lereng dengan perkuatan terhadap beban dinamik

4.2. Data-data tanah

Data-data tanah awal yang digunakan mengacu pada proyek yang berlokasi di daerah

Labuhan, Banten yaitu :

Tabel 4.1. Data tanah Bore hole

Tebal Data Perencanaan Lapisan γd C Ø Gs Mohr Coulomb Lapisan

Jenis Tanah

(kN/m3) (kN/m2) (°) E (kN/m2) υ

1 0-3,5 Pasir berlanau 14 33 29 2,65 7200 0,35 Lempung berlanau

2 3,5-11 Sedikit pasir

16 28 24 2,68 10200 0,35

3

11-14

Lempung berlanau Sedikit pasir

20

26

24

2,68

10800

0,35

4 Pasir tersementasi

14-20 Sebagian

18 20 36 2,68 10400 0,34

5 20-25 Pasir

20 15 35 2,68 20000 0,35

73

Data tanah yang digunakan sebagai lapisan pengisi lereng dalam perhitungan

memiliki properti sebagai berikut :

γ = 15 kN/m3

Ø = 20°

c = 5 kN/m2

ru = 0 kN/m2

Untuk melihat pengaruh kohesi (c) terhadap stabilitas lereng, maka dilakukan

perhitungan dengan variasi nilai c : 10 kN/m2, 15 kN/m2, 20 kN/m2

Kondisi percepatan gempa yang digunakan mengacu kepada percepatan batuan

dasar berdasarkan pembagian zona gempa Indonesia, dimana Banten termasuk zona

sedang (diantara zona 3 dan 4), dan besar percepatan puncak batuan dasar gempa yang

digunakan adalah 0,20.

Disamping itu akan dianalisa juga pengaruh beban gempa dengan beberapa

variasi percepatan permukaan puncak tanah, yaitu : 0,20 , 0,22 , 0,28. Data-data tersebut

akan diolah menjadi koefisien gempa sebesar : 0,13 , 0,16 , 0,18 , dan 0,219. Sebagai

variasi perhitungan, koefisien gempa akan ditambah dengan nilai : 0,3 dan 0,4.

4.3. Prosedur perhitungan

Setelah semua data terkumpul, langkah selanjutnya adalah melakukan proses

perhitungan. Adapun langkah-langkah perhitungan dijabarkan sebagai berikut :

74

Pengumpulan parameter tanah

Mengumpulkan parameter – parameter tanah yang akan digunakan, baik

berdasarkan data uji lapangan, maupun berdasarkan korelasi.

Sebagai contoh perhitungan, diambil data lereng sebagai berikut:

Lereng dengan sudut = 60 °

Tinggi lereng = 5 m

Data tanah lapisan pengisi :

C = 10 kN/m2 ; Ø = 20 kN/m2 ; γ = 15 kN/m3

Data tanah lapisan tanda dibawah lapisan pengisi :

C = 28 kN/m2 ; Ø = 24 kN/m2 ; γ = 16 kN/m3

Langkah pertama dalam proses perancangan material geoteksil woven adalah

mencari nilai kuat tarik desain ( Tdesain) geotekstil woven berdasarkan tebal lapisan Svj

yang ditentukan, yaitu 50 cm dan 100 cm, dengan menggunakan rumus 2.16. pada bab 2,

yaitu :

Kreq = 0,286 ( didapat dari grafik jewell, lihat tabel 4.2 )

Tabel 4.2. Nilai Kreq Berdasarkan grafik Jewell (1990) seluruh perhitungan

Sudut Lereng (°)

Kreq

60 0,28

75 0,37

90 0,5

75

Tdesain = 0,286 x 15 kN/m2 x 0.5 m x 5 m

= 10, 275 kN/m

Setelah didapat nilai Tdesain, maka selanjutnya adalah mencari nilai Tultimit atau

kuat tarik batas geotekstil woven yang diharapkan, dengan rumus 2.15. pada bab 2,

yaitu:

RFsmbg = Diabaikan

Tultimit = 10,275 kN/m x 3

= 32, 175 kN/m

Nilai Tultimit tersebut adalah besar nilai kuat tarik geotekstil yang dibutuhkan

apabila perkuatan geotekstil woven dipasang pada lapisan setebal 0,5 m , sebanyak 10

lapis dilereng dengan tinggi 5 m dan kemiringan 60°.

Tabel 4.3. Hasil seluruh perhitungan kuat tarik desain dan kuat tarik batas

No Sudut lereng

(β)

Tinggi lereng

(H) Kreq Svj yg

digunakan

kuat tarik desain

geotekstil (Tdesain)

kuat tarik batas

geotekstil (Tult)

Svj yg digunakan

kuat tarik desain

geotekstil (Tdesain)

kuat tarik batas

geotekstil (Tult)

(°) (m) (m) (kN/m) (kN/m) (m) (kN/m) (kN/m)

1 5 10,725 32,175 21,45 64,35 2 8 17,16 51,48 34,32 102,96 3

60 10

0.29 21,45 64,35 42,9 128,7

4 5 14,175 42,525 28,35 85,05 5 8 22,68 68,04 45,36 136,08 6

75 10

0.38 28,35 85,05 56,7 170,1

7 5 18,75 56,25 37,5 112,5 8 8 30 90 60 180 9

90 10

0.5

0.5

37,5 112,5

1

75 225

76

Menentukan panjang penjangkaran (Lej)

Setelah menentukan kuat tarik batas (Tultimit) dan kuat tarik desain (Tdesain),

langkah selanjutnya adalah menentukan panjang penjangkaran dengan rumus 2.18,

yaitu:

Lej = 0,97 x 5 m

= 4, 85 m

Tabel 4.4. Hasil perhitungan panjang penjangkaran seluruh perhitungan

LR / H H Lej Sudut Lereng

(°)

Tinggi lereng

(m) (L/H)ovrl (LR/H)dx

terbesar (m) (Panjang

penjangkaran) (m)

5 5 4,85

8 8 7,76 60 10

0,82 0,97 0,97

10 9,7

5 5 4

8 8 6,4 75 10

0,8

0,97 0,8

10 8

5 5 4

8 8 6,4 90

10

0,8

0,6

0,8

10 8

Menghitung Faktor stabilitas terhadap guling dan geser

Langkah selanjutnya adalah menghitung faktor keamanan berdasarkan beban

statis yang bekerja pada lereng, yaitu faktor keamanan terhadap guling dan geser dengan

menggunakan rumus 2.23 pada bab 2, yaitu :

77

Faktor keamanan terhadap geser :

= 2, 41619 ≥ 1, 5 ( memenuhi syarat ) Faktor keamanan terhadap guling, dicari dengan rumus 2.23 pada bab 2, yaitu :

= 3,395 ≥ 2,0 (memenuhi syarat)

Perhitungan terhadap daya dukung lokal

Perhitungan stabilitas terhadap daya dukung lokal pada kaki lereng dihitung

dengan menggunakan persamaan 2.27 pada bab 2, yaitu :

Contoh perhitungan dengan menggunakan persamaan diatas :

78

(memenuhi syarat)

Perhitungan apabila faktor stabilitas tidak memenuhi persyaratan

Apabila hasil dari perhitungan stabilitas guling dan geser tidak memenuhi batas

minimum faktor keamanan yaitu 1,5 untuk stabilitas geser, 2,0 untuk stabilitas guling,

dan 1,3 untuk daya dukung lokal, maka nilai Lej atau panjang penjangkaran harus

dikalikan dengan faktor keamanan sebesar 1,3 seperti yang telah dijelaskan pada bab 3.

Contoh perhitungan dengan menggunakan persamaan di atas adalah :

Diambil data lereng :

Tinggi = 10 m

Sudut = 75 °

Lej berdasarkan grafik Jewell = 8 m

FSgeser = 1,3283 ≤ 1, 5 (tidak memenuhi syarat)

FSguling = 3,9184 ≥ 2, 0 (memenuhi syarat)

Dengan digunakan faktor keamanan sebesar 1,3 sebagai faktor pengali,

perhitungan menjadi :

FSgeser = 1,78918 ≥ 1, 5 (memenuhi syarat)

FSguling = 6,2204 ≥ 2, 0 (memenuhi syarat)

Perhitungan faktor keamanan overall

Perhitungan faktor keamanan overall mencakup perhitungan faktor keamanan

terhadap beban statik dan beban dinamik dengan bantuan program Slope/w. Setelah

79

hasil perhitungan faktor keamanan lereng pada program Slope/w terhadap beban statik

melebihi batas minimum 1,5, maka proses analisa dapat dilanjutkan dengan proses

perhitungan faktor keamanan terhadap beban dinamik.

Perhitungan beban dinamik dilakukan dengan memasukkan data koefisien gempa

pada program Slope/w. Koefisien tersebut didapat dari hasil korelasi dan perhitungan

yang telah dijelaskan pada bab 2. Contoh perhitungan koefisien gempa adalah :

Percepatan puncak batuan dasar = 0,20

Menentukan percepatan berdasarkan kondisi dan tanah asli, dengan persamaan 2.28 :

Menentukan koefisien percepatan desain terhadap pusat gravitasi dengan persamaan

2.29 :

Dimana :

Am = Koefisien percepatan desain terhadap pusat gravitasi

= 0,25

Menentukan koefisien gempa horizontal :

= 0,167 nilai ini yang akan dimasukkan ke dalam program Slope/w sebagai

koefisien gempa

80

Hasil perhitungan Kh dari seluruh beban dinamik yang digunakan pada proses analisa

dapat dilihat pada tabel 4.6 dibawah ini

Tabel 4.5. Nilai Kh

Kh

Percepatan

koefisien

profil tanah A1 A 0.5 0.67

0,15 1 0,15 0,195 0,0975 0,13065

0,2 1 0,2 0,25 0,125 0,1675

0,22 1 0,22 0,2706 0,1353 0,181302

0,28 1 0.28 0,3276 0,1638 0,219492

Dan sebagai variasi perhitungan, akan ditambahkan nilai koefisien gempa sebesar 0,3

dan 0,4.

4.3. Hasil dan analisa

Pada subbab ini, akan tampilkan hasil-hasil perhitungan yang telah dilakukan

sebelumnya.

4.3.1. Perhitungan menggunakan program Slope/w

Hasil akhir dari perhitungan-perhitungan sebelumnya, baik dalam bentuk tabel

maupun grafik, akan disajikan dan dibahas disubbab ini. Adapun hasil-hasil perhitungan

tersebut adalah :

Perhitungan kestabilan lereng terhadap beban statik dan dinamik.

Perhitungan kestabilan lereng terhadap beban dinamik dilakukan setelah

perhitungan terhadap beban statik selesai. Hasil dari perhitungan tersebut adalah nilai

faktor keamanan terhadap gempa, yang dapat dilihat pada grafik-grafik dibawah ini.

Sedangkan tabel perhitungan terlampir.

81

82

Gambar 4.4. Grafik perbandingan faktor keamanan terhadap lereng sudut lereng 60 °

dan c =5 kN/m2 dengan variasi tinggi lereng

83

Gambar 4.5. Grafik perbandingan faktor keamanan terhadap lereng sudut lereng 75 °

dan c =5 kN/m2 dengan variasi tinggi lereng

84

Gambar 4.6. Grafik perbandingan faktor keamanan terhadap lereng sudut lereng 90 °

dan c =5 kN/m2 dengan variasi tinggi lereng

Dari gambar 4.4. diketahui bahwa dengan perkuatan geotekstil woven, faktor

keamanan yang sebelumnya berada dibawah batas faktor keamanan minimum

meningkat melewati batas faktor keamanan minimum terhadap beban statik, yaitu 1,5.

Namun, faktor keamanan tersebut berkurang seiring dengan penambahan beban gempa

pada lereng, kondisi yang sama berlaku juga pada gambar 4.4. dan 4.5.

Dari gambar 4.4. , 4.5. , 4.6. juga diketahui bahwa faktor keamanan lereng

dengan Svj geotekstil woven sebesar 0,5 m lebih besar dari pada perkuatan dengan Svj

sebesar 1,0 m, kecuali lereng dengan sudut 60° dan tinggi 8 m.

Perbandingan faktor keamanan terhadap tinggi lereng dapat dilihat pada tabel

4.7.

85

Gambar 4.7. Grafik perbandingan faktor keamanan terhadap lereng dengan sudut lereng

60° dan tebal antar lapisan 0,5 m dan 1,0 m dengan C =5 kN/m2

86

Dari gambar 4.7 diketahui bahwa faktor keamanan lereng dengan perkuatan

geotekstil woven yang dianalisa dengan beban statik, berada dibawah faktor keamanan

minimum pada saat koefisien gempa sebesar 0,25

Perhitungan faktor keamanan lereng yang kurang dari faktor keamanan minimum

terhdap beban dinamik

Lereng dengan faktor keamanan terhadap gempa berada di bawah batas faktor

keamanan minimum, akan kembali dianalisa terhadap bentuk kelongsoran dan usaha

perbaikan untuk meningkatkan faktor keamanan dengan cara mengalikan panjang

penjangkaran atau kuat tarik geotekstil woven dengan faktor keamanan pengali sebesar

1,3.

Perhitungan kestabilan lereng terhadap beban dinamis dengan variasi nilai

kohesi (c) =5 kN/m2, 10 kN/m2, 15 kN/m2, 20 kN/m2

Perhitungan kestabilan lereng terhadap beban dinamis berdasarkan variasi nilai

kohesi (c) dilakukan untuk melihat pengaruh kohesi (c) terhadap struktur dengan

menggunakan program Slope/w.

Grafik faktor keamanan terhadap perbedaan kohesi (c) dapat dilihat pada gambar

4.8.

87

Gambar 4.8. Grafik perbandingan faktor keamanan lereng tinggi 8 m dan sudut lereng

60 ° terhadap percepatan batuan dasar 0,15 dengan C = variasi

Dari gambar 4.8. dapat diketahui bahwa nilai kohesi (c) mempengaruhi faktor

keamanan lereng dengan perkuatan geotekstil woven terhadap beban dinamik, semakin

tinggi nilai kohesi, semakin besar nilai faktor keamanan lereng.