ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH ...

15
i ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH DENGAN VARIASI BIDANG LONGSOR BERDASARKAN TEORI PROBABILITAS Tugas Akhir untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil diajukan oleh : DIMAS ROMAN WIDYAPRAKASA NIM : D 100 060 010 NIRM : 06 6 106 03010 50010 kepada PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2012

Transcript of ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH ...

Page 1: ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH ...

i

ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH

DENGAN VARIASI BIDANG LONGSOR BERDASARKAN

TEORI PROBABILITAS

Tugas Akhir

untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil

diajukan oleh :

DIMAS ROMAN WIDYAPRAKASA

NIM : D 100 060 010

NIRM : 06 6 106 03010 50010

kepada

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2012

Page 2: ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH ...

ii

LEMBAR PENGESAHAN

ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH

DENGAN VARIASI BIDANG LONGSOR BERDASARKAN

TEORI PROBABILITAS

Tugas Akhir

diajukan dan dipertahankan pada Ujian Pendadaran

Tugas Akhir di hadapan Dewan Penguji

Pada tanggal ………...

diajukan oleh :

Dimas Roman Widyaprakasa

NIM : D 100 060 010

NIRM : 06 6 106 03010 50010

Susunan dewan penguji :

Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping

Agus Susanto, S.T., M.T. Anto Budi Listyawan, S.T., M.Sc.

NIK : 787 NIK : 100.913

Anggota,

Senja Rum Harnaeni, S.T., M.T.

NIK : 795

Tugas Akhir ini diterima sebagai salah satu

persyaratan untuk mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil

Surakarta, .............................

Dekan Fakultas Teknik Ketua Jurusan Teknik Sipil

Ir. Agus Riyanto, M.T. Ir. H. Suhendro Trinugroho, M.T.

NIK : 483 NIK :732

Page 3: ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH ...

iii

MOTTO

”Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan maka apabila kamu telah selesai mengerjakan sesuatu urusan,

kerjkanlah dengan sungguh – sungguh urusan yang lain dan hanya kepada tuhanmulah kamu berharap”

( Q.s. Alam nasyrah : 6-8 )

“Jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu dan sesungguhnya yang demekian itu sungguh berat kecuali orang-

orang yang khusyu” ( Q.S. Al Baqarah :45 )

”Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang – orang

yang tidak menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan disaat mereka menyerah”

( Thomas Alva Edison )

“Kita selalu punya pilihan tiap hari, tinggal kita memilih memulainya dengan niat yang kemarin atau menunggu dan

mendapatkan penyesalannya besok” ( Dimas Roman )

“Kebesaran seseorang tidak terlihat ketika dia berdiri dan memberi perintah, tetapi ketika dia berdiri sama tingginya

dengan orang lain dan membantu orang lain mencapai yang terbaik dari diri mereka”

(Dimas Roman)

Page 4: ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH ...

iv

PERSEMBAHAN

Atas Ridho Allah SWT dan perjuanganku

selama ini kupersembahkan karya indah ini untuk

Ayah dan Bunda terimakasih atas doa, kasih sayang dan bimbingannya selama ini. Nasehat dan petuah kalian akan

selalu ananda ingat. Maaf hanya bisa mengucapkan terimakasih. Ananda akan tetap berusaha dan berdoa karena perjalanan untuk kedepan nya masih panjang dan lebih sulit.

Adik - adiku yang selalu menghibur dan menjadi

semangatku selama ini.

Kekasihku Jena Hayu Widyasti yang selalu memberi doa, semangat dan nasehatnya. Terimakasih atas semuanya.

Rekan tugas akhir stabilitas lereng Slamet dan Bayu

terimakasih kerjasamanya dan bantuan baik dari materiil maupun spirituil.

Teman-teman Sipil 2006 (Slamet, Bayu, Novit, Teguh, Wahab, Danang, Basori, Dani, Syamsudin, Puput, Guntur, Winardi,

Wisnu, Efandi, Eka, Andre, Irman, Singgih, Nanda, Adit, Azam, Darus, Dika, Eko, Agus, Zaid, Fajar, Patria, Hasyim,

Mujahidin, Dedi), serta yang teman - teman lainnya, terimakasih atas semangat dan kekompakkannya.

Almamaterku UMS

Page 5: ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH ...

v

PRAKATA

Assaalamu’alaikum Wr Wb.

Alhamdulillah, segala puji syukur dipanjatkan ke hadirat Allah SWT

atas limpahan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penyusunan Tugas Akhir

ini dapat diselesaikan. Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi persyaratan

untuk menyelesaikan program studi S-1 pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik

Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta. Bersama ini penyusun mengucapkan

terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan sehingga

penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Kemudian dengan selesainya Tugas Akhir ini penyusun mengucapkan

banyak terima kasih kepada :

1. Bapak Ir. Agus Riyanto, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta .

2. Bapak Ir. Suhendro Trinugroho, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Agus Susanto, S.T., M.T., selaku Pembimbing Utama sekaligus

sebagai Ketua Dewan Penguji, yang telah memberikan dorongan, arahan serta

bimbingan dan nasehatnya.

4. Bapak Anto Budi Listyawan, S.T., M.Sc., selaku Pembimbing Pendamping

sekaligus sebagai Sekretaris Dewan Penguji, yang telah memberikan

dorongan, arahan serta bimbingan dan nasehatnya.

5. Ibu Senja Rum Harnaeni, S.T., M.T., selaku Anggota Dewan Penguji yang

telah memberikan dorongan, arahan serta bimbingan.

6. Bapak Kuswartomo, S.T., M.T., selaku Pembimbing Akademik yang telah

memberikan arahan, dorongan dan nasehatnya.

7. Bapak – bapak dan ibu – ibu dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta terima kasih atas bimbingan dan ilmu

yang telah diberikan.

Page 6: ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH ...

vi

8. Ayahanda, Ibunda, adik – adikku Dias dan Elok, serta keluarga besarku

tercinta yang selalu memberikan dorongan baik material maupun spiritual.

Terima kasih atas do’a dan kasih sayang yang telah diberikan selama ini,

semoga Allah SWT membalas kebaikan kalian, selalu menjaga dalam setiap

langkah dan desah nafas.

9. Kekasihku ” Jena Hayu Widyasti ” sebagai sandaran jiwa dan hati ini, terima

kasih atas dukungan, semangat juga nasehatnya.

10. Slamet, Bayu, Novit, Teguh, Darus, Wisnu, Azam, Winardi, Danang, Wahab,

Puput, Basori, Guntur, Andri, Hasim, Irman, Singgih, dan teman – teman

angkatan 2006 Teknik Sipil UMS yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu,

teman seperjuangan susah dan senang, terima kasih buat bantuannya dan

semangatnya. Canda tawa kalian tak kan kulupakan. Perjuangan untuk ke

depan masih panjang dan lebih sulit, kita harus berusaha dan berdoa.

11. Anak – anak ” Kost Rizki Putra” yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu,

terima kasih buat dukungan dan semangatnya. Canda dan tawa kalian tak kan

kulupakan.

12. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir

ini.

Penulis menyadari bahwa penyusunan Laporan Tugas Akhir ini masih

jauh dari sempurna, karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat

diharapkan dan semoga laporan ini bermanfaat bagi kita semua. Amin.

Wassalamu’alaikum Wr Wb.

Surakarta, Januari 2012

Penyusun

Page 7: ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH ...

vii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i

HALAMAN PENGSAHAN .............................................................................. ii

MOTTO ............................................................................................................iii

PERSEMBAHAN ............................................................................................. iv

PRAKATA ......................................................................................................... v

DAFTAR ISI .................................................................................................... vii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xi

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xii

DAFTAR NOTASI.......................................................................................... xiii

ABSTRAKSI .................................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ............................................................................ 1

B. Rumusan Masalah ................................................................ .......3

C. Tujuan Penelitian ........................................................................ 3

D. Manfaat Penelitian ...................................................................... 4

E. Batasan Masalah ......................................................................... 4

F. Keaslian Tugas Akhir ................................................................. 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

A. Teori Rehabilitasi Ilmu Geoteknik .............................................. 6

B. Lereng ........................................................................................ 6

C. Longsoran ................................................................................... 7

D. Pengujian Bikonus Belanda....................................................... 11

BAB III LANDASAN TEORI

A. CPT (Uji Sondir)....................................................................... 12

B. Statistik ..................................................................................... 16

C. Pengukuran dan Pengumpulan Data .......................................... 17

D. Distribusi Probabilitas ............................................................... 18

Page 8: ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH ...

viii

E. Uji Chi Kuadrat ........................................................................ 22

F. Pengenalan Program Matlab7.0 ................................................ 23

G. Analisis Stabilitas Lereng.......................................................... 26

H. Pengenalan Program Crystal Ball .............................................. 30

BAB IV METODE PENELITIAN

A. Umum ...................................................................................... 31

B. Data Penelitian .......................................................................... 31

C. Alat Bantu Penelitian ................................................................ 31

D. Tahapan Penelitian .................................................................... 32

E. Pelaksanaan Penelitian .............................................................. 33

BAB V ANALISA DAN PEMBAHASAN

A. Data CPT Cijantung .................................................................. 35

B. Analisis Stabilitas Lereng.......................................................... 38

C. Analisis Statistik ....................................................................... 44

D. Parameter – parameter Statistik ................................................. 48

E. Analisis Stabilitas Lereng Lempung Jenuh Metode

Deterministik ............................................................................ 49

F. Analisis Stabilitas Lereng dengan Teori Probabilitas

Menggunakan Program Crystal Ball.. ....................................... 50

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan ............................................................................... 68

B. Saran ........................................................................................ 69

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

Page 9: ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH ...

ix

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar II.1. Sketsa Longsoran Tipe Gelinciran ................................................. 8

Gambar II.2. Sketsa Longsoran Tipe Runtuhan .................................................. 8

Gambar II.3. Sketsa Longsoran Tipe Gulingan ................................................... 9

Gambar II.4. Sketsa Longsoran Tipe Aliran ....................................................... 9

Gambar III.1. Skema alat penetrasi kerucut statis (Meigh, 1987) ....................... 12

Gambar III.2. Contoh grafik histogram. ............................................................. 17

Gambar III.3. Contoh grafik distribusi normal. .................................................. 20

Gambar III.4. Contoh grafik distribusi gamma................................................... 20

Gambar III.5. Contoh grafik distribusi beta. ...................................................... 21

Gambar III.6. Contoh grafik distribusi log-normal. ............................................ 22

Gambar III.7. Bentuk – bentuk bidang longsor. ................................................. 27

Gambar III.8. Bentuk bidang lereng. ................................................................. 29

Gambar IV.1. Bagan alir tahaan penelitian......................................................... 32

Gambar IV.2. Bagan alir MATLAB .................................................................... 34

Gambar IV.3. Bagan alir program Crystal Ball .................................................. 34

Gambar V.1. Bentuk variasi titik bidang lereng. ............................................... 38

Gambar V.2. Detail 1 dari gambar bentuk variasi titik bidang lereng. ............... 39

Gambar V.3. Detail 2 dari gambar bentuk variasi titik bidang lereng. ............... 39

Gambar V.4. Grafik hubungan antara kedalaman dengan

perlawanan konus (qc) dan cu ...................................................... 43

Gambar V.5. Hasil uji statistik program MATLAB 7.0. ..................................... 45

Gambar V.6. Contoh input data sondir variasi 1 ............................................... 51

Gambar V.7. Grafik frekuensi awal pada titik variasi 1..................................... 51

Gambar V.8. Grafik frekuensi kumulatif pada titik variasi 1 ............................. 52

Gambar V.9. Hasil uji statistik pada titik variasi 1 ............................................ 52

Gambar V.10. Grafik frekuensi 50% F pada titik variasi 1 ................................. 53

Gambar V.11. Grafik frekuensi dengan nilai F = 1,0 pada titik variasi 1 ............. 53

Gambar V.12. Contoh input data sondir variasi 2 ............................................... 54

Page 10: ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH ...

x

Gambar V.13. Grafik frekuensi awal pada titik variasi 2 .................................... 54

Gambar V.14. Grafik frekuensi kumulatif pada titik variasi 2 ............................. 55

Gambar V.15. Hasil uji statistik pada titik variasi 2 ............................................ 55

Gambar V.16. Grafik frekuensi 50% F pada titik variasi 2 ................................. 56

Gambar V.17. Grafik frekuensi dengan nilai F = 1,0 pada titik variasi 2 ............. 56

Gambar V.18. Contoh input data sondir variasi 3 ............................................... 57

Gambar V.19. Grafik frekuensi awal pada titik variasi 3 .................................... 57

Gambar V.20. Grafik frekuensi kumulatif pada titik variasi 3 ............................. 58

Gambar V.21. Hasil uji statistik pada titik variasi 3 ............................................ 58

Gambar V.22. Grafik frekuensi 50% F pada titik variasi 3 ................................. 59

Gambar V.23 Grafik frekuensi dengan nilai F = 1,0 pada titik variasi 3 .............. 59

Gambar V.24. Contoh input data sondir variasi 4 ............................................... 60

Gambar V.25. Grafik frekuensi awal pada titik variasi 4 .................................... 60

Gambar V.26. Grafik frekuensi kumulatif pada titik variasi 4 ............................. 61

Gambar V.27. Hasil uji statistik pada titik variasi 4 ............................................ 61

Gambar V.28. Grafik frekuensi 50% F pada titik variasi 4 ................................. 62

Gambar V.29. Grafik frekuensi dengan nilai F = 1,0 pada titik variasi 4 ............. 62

Gambar V.30. Contoh input data sondir variasi 5 ............................................... 63

Gambar V.31. Grafik frekuensi awal pada titik variasi 5 .................................... 63

Gambar V.32. Grafik frekuensi kumulatif pada titik variasi 5 ............................. 64

Gambar V.33. Hasil uji statistik pada titik variasi 5 ............................................ 64

Gambar V.34. Grafik frekuensi 50% F pada titik variasi 5 ................................. 65

Gambar V.35. Grafik frekuensi dengan nilai F = 1,0 pada titik variasi 5 ............. 65

Gambar V.36. Grafik perbandingan analisis deterministik dengan

probabilitas pada kadaan Cu rata – rata ........................................ 66

Gambar V.37. Grafik tingkat keyakinan F > 1 .................................................... 67

Page 11: ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH ...

xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel II.1. Klasifikasi longsoran menurut kecepatan pergerakan

massa runtuh (Varnes, 1978) ............................................................ 10

Tabel V.1. Data CPT Cijantung ......................................................................... 35

Tabel V.2. Nilai rata – rata qc dan cu pada kedalaman 0 – 17 m ......................... 40

Tabel V.3. Hasil uji statistik untuk nilai best fit distribution (qc) ................... 45

Tabel V.4. Hasil perhitungan best fit distribtion (qc) ...................................... 47

Tabel V.5. Hasil perhitungan nilai – nilai parameter statistik .............................. 49

Tabel V.6. Hasil analisis deterministik variasi bidang longsor ............................ 50

Tabel V.7. Rekapitulasi hasil data titik variasi bidang longsor ............................ 66

Page 12: ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH ...

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Tabel Chi-Square (χ2)

Lampiran 2. Perhitungan Manual

Lampiran 3. Program MATLAB 7.0

Lampiran 4. Program Crystal Ball

Page 13: ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH ...

xiii

DAFTAR NOTASI

CPT = Cone Penetration Test

Cu = Komponen kohesi (kN/m2)

Cw = Pembacaan dari nilai perlawanan konus (kg/cm2)

d = Jarak pusat berat terhadap (m)

= Frekuensi yang diharapkan

F = Faktor keamanan

Fs = Hambatan lekat

h = Kedalaman atau tinggi pembacaan pada sondir (m)

k = Jumlah interval kelas

Kw = Selisih nilai dari nilai Tw dikurangi nilai Cw (kg/cm2)

La = Panjang pada bagian lingkaran (m)

Lf = Nilai perlawanan geser atau hambatan setempat (kg/cm2)

m = Parameter populasi dari statistik sempel

n = Jumlah data

Nc’ = Konstanta yang nilainya diantara 5 sampai 70, tergantung dari

macam tanah dan OCR.

= Frekuensi pengamatan

po’ = Tekanan efektif akibat tanah diatasnya pada kedalaman CPT (kN/m2)

qc = Nilai perlawanan konus (kN/m2)

r = Jari – jari (m)

Rf = Nilai angka banding geser (%)

Tf = Nilai jumlah hambatan (kg/cm)

Tw = Nilai perlawanan konus dan hambatan setempat (kg/cm2)

V = Koefisien variasi (%)

v = Derajat kebebasan

W = Berat total massa tanah (kN/m)

= Chi-Kuadrat

= Nilai tengah atau mean (kN/m2)

γ = Berat isi tanah (kN/m3)

Page 14: ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH ...

xiv

γ1 = Berat isi tanah diatas muka air tanah (kN/m3)

γsat = Berat isi tanah dibawah muka air tanah (kN/m3)

γw = Berat isi air (kN/m3)

µ = Tekanan pori

= Standart deviasi (kN/m2)

α = level of significance

Page 15: ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH ...

xv

ANALISIS STABILITAS LERENG TANAH LEMPUNG JENUH DENGAN

VARIASI BIDANG LONGSOR BERDASARKAN TEORI PROBABILITAS

ABSTRAKSI

Analisis stabilitas lereng ini digunakan untuk mengetahui keamanan lereng

alam, lereng galian dan lereng timbunan. Pada era 1990an, analisis perancangan

bangunan tanah didasarkan pada analisis secara deterministik. Tetapi, karena

tanah yang sangat bervariasi dan kemungkinan yang bersifat homogen jarang

terjadi, maka konsep analisis dengan pendekatan secara probabilitas menjadi

solusi mutakhir untuk mengatasi kurang telitinya model deterministik. Salah satu

propertis tanah yang menunjukan tingginya variasi data adalah Cone Penetration

Test (CPT). Pengolahan data CPT ini digunakan dalam analisis probabilitas yang

selanjutnya dipakai untuk analisis stabilitas lereng. Data CPT diperoleh dari tanah

lempung jenuh di lokasi Cijantung dengan kedalaman yang dipakai 17 meter.

Data CPT dianalisis mengunakan metode statistik untuk menentukan fungsi

kepadatan probabilitas dan memastikan parameter – parameter statistik mean,

standar deviasi, dan koefisien variasi. Untuk mendapatkan hasil yang reliabel,

digunakan distribusi normal, beta, gamma, dan log-normal yang dianalisis

menggunakan program MATLAB. Pengujian kesesuaian distribusi frekuensi

menggunakan metode Uji Chi-Kuadrat. Untuk mendapatkan angka keamanan

dengan teori probabilitas digunakan program aplikasi Crystal Ball. Selanjutnya

angka keamanan hasil hitungan teori probabilitas dibandingkan dengan angka

keamanan hasil hitungan manual.

Hasil yang diperoleh dari analisis ini adalah nilai distribusi log-normal yang

mewakili dari data CPT dengan nilai χ2

best fit distribution sebesar 0,0055481,

kemudian dilakukan pengujian Chi-Kuadrat (χ2) dan menunjukan data dapat

didistribusikan secara normal. Dari hasil analisis metode deterministik dengan

analisis probabilitas (Crystal Ball), didapatkan angka keamanan yang paling besar

pada variasi bidang longsor 5, untuk deterministik sebesar 5,9328 dan probabilitas

sebesar 5,95. Sedangkan angka keamanan yang paling kecil pada variasi bidang

longsor 2, untuk deterministik sebesar 4,6287 dan probabilitas sebesar 4,64.

Karena nilai angka keamanan yang tinggi dengan presentase lebih dari 90%,

kemungkinan besar lereng tidak akan mengalami longsor. Dari 5 variasi titik

bidang longsor, didapatkan hasil angka keamanan yang stabil.

Kata kunci : CPT, stabilitas lereng, lempung jenuh, MATLAB, Crystal Ball