Likuifaksi

7/18/2019 Likuifaksi

http://slidepdf.com/reader/full/likuifaksi-56d4c2b6ee15f 1/7

Likuifaksi (liquefaction) adalah suatu proses atau kejadian berubahnya sifat tanah

dari keadaan padat menjadi keadaan cair, yang disebabkan oleh beban siklik pada

waktu terjadi gempa sehingga tekanan air pori meningkat mendekati atau

melampaui tegangan vertikal.

Beban siklik atau cyclic load adalah pembebanan berulang, seperti tekanan

berulang yang teratur pada suatu bagian, yang kadangkadang menyebabkan

fraktur kelelahan (fatigue).

!eformasi selama pembebanan siklik akan tergantung pada kepadatan tanah,

besarnya dan durasi beban siklik, dan jumlah pembalikan tegangan geser. "ika

pembalikan tegangan (stress reversal) terjadi, tegangan geser yang efektif bisa

mencapai nol, maka pencairan (likuifaksi) siklik dapat terjadi. "ika pembalikan stres

tidak terjadi, tegangan efektif nol tidak mungkin terjadi, maka mobilitas siklik terjadi

#stilah pembebanan siklik menyarankan sistem pembebanan yang menunjukkan

tingkat keteraturan baik dalam besarnya dan frekuensinya. $istem pembebanan

yang cenderung siklik dalam arti ini memang ditemui dalam praktek. banyak mesin

dan bahkan struktur lepas pantai, misalnya, menyalurkan tekanan (stress) cukup

ritmis ke pondasi. %amun, dalam kasus tersebut membatasi lingkup pekerjaan

untuk membatasi volume tidak hanya dibenarkan tetapi yang lebih penting. juga

akan gagal untuk mengidenti&kasi banyak &tur&tur yang membedakan perilaku

statis dari perilaku siklik. sedangkan kejadian dari beberapa fenomena, seperti

resonansi pondasi, tergantung pada frekuensi dan keteraturan beban yang

diterapkan, keteraturan pembebanan memiliki konsekuensi kecil dalam banyak

kasus.



'enurut gor opov (*++), akibat beban siklik (bolak balik) yang terus menerus

akan terjadi penurunan kapasitas daya tekan batang yang bisa mencapai -/ dari

kapasitas awalnya bahkan cukup hanya dengan sebuah beban siklik kuat saja. 0egangan efektif tanah

0anah yang mengalami tekanan mengakibatkan angka pori berkurang dan merubah

sifatsifat mekanik tanah yang lain, seperti menambah tahanan geser.0anah yang

berada dalam air akan dipengaruhi oleh gaya hidrostatis. Berat tanah yang

terendam disebut berat tanah efektif, dan tegangan yang terjadi disebut tegangan

efektif. 0egangan efektif merupakan tegangan yang mempengaruhi kuat geser dan

perubahan volume atau penurunan tanah. enurunan muka air tanah akan

menyebabkan kenaikan tegangan efektif pada tanah, dan apabila besamya

tegangan efektif melampaui tegangan yang diterima tanah sebelumnya maka tanah

akan mengalami konsolidasi dan kompaksi yang mengakibatkan amblesan tanahpada daerah konsolidasi normal.

0anah yang mengalami tekanan mengakibatkan angka pori berkurang dan merubah

sifatsifat mekanik tanah yang lain, seperti menambah tahanan geser.0anah yang

berada dalam air akan dipengaruhi oleh gaya hidrostatis. Berat tanah yang

terendam disebut berat tanah efektif, dan tegangan yang terjadi disebut tegangan

efektif. 0egangan efektif merupakan tegangan yang mempengaruhi kuat geser dan

perubahan volume atau penurunan tanah. enurunan muka air tanah akan

menyebabkan kenaikan tegangan efektif pada tanah, dan apabila besamya

tegangan efektif melampaui tegangan yang diterima tanah sebelumnya maka tanah

akan mengalami konsolidasi dan kompaksi yang mengakibatkan amblesan tanah

pada daerah konsolidasi normal.

1ekuatan geser suatu masa tanah merupakan perlawanan internal tanah tersebut

per satuan luas terhadap keruntuhan atau pergeseran sepanjang bidang geser

dalam tanah tersebut. engetahuan tentang kekuatan geser tanah dan sifatsifat

&sik tanah lainnya akan sangat membantu dalam merencanakan suatu konstruksi

yang sesuai dengan kondisi tanahnya, aman, dan ekonomis.

0egangan geser hanya dapat ditahan oleh butiranbutiran tanah, yaitu oleh gaya

gaya yang berkembang pada bidang singgung antar butiran. 0egangan normal

yang bekerja, ditahan oleh tanah melalui penambahan gaya antar butirannya. "ika

tanah dalam keadaan jenuh sempurna, air yang mengisi ruang pori dapat juga

menahan tegangan normal, dengan akibatnya akan terjadi kenaikan tekanan airpori. ada tanah granuler, seperti tanah pasir dan kerikil, secara &sik tegangan

efektif kadangkadang disebut tegangan intergranuler. Luas bidang kontak antar

butiran sangat kecil, dimana untuk butiran bulat kontak antar butirnya berupa

sebuah titik.

rinsip tegangan efektif menurut 0er2aghi hanya berlaku pada tanah yang jenuh

sempurna, yaitu 3



*. 0egangan normal total (4) pada suatu bidang di dalam massa tanah, yaitu

tegangan akibat berat tanah total termasuk air dalam ruang pori, per satuan luas

yang arahnya tegak lurus.

5. 0ekanan pori (u), disebut juga dengan tekanan netral yang bekerja kesegala

arah sama besar, yaitu tekanan air yang mengisi rongga di dalam butiran padat.

6. 0egangan normal efektif (47) pada suatu bidang di dalam massa tanah ,yaitu

tegangan yang dihasilkan dari beban berat butiran tanah per satuan luas

bidangnya.

0egangan yang bekerja pada tanah dapat dibagi menjadi3

0egangan 0otal (de3 0otale $pannung) 8 4 9k%:m;<

0egangan fektif (de3 effektive : wirksame $pannung) 8 47 9k%:m;<

0egangan %etral : 0ekanan =ir (de3 %eutrale $pannung : >asserdruck, eng3 water

pressure) 8 u 9k%:m;<

?ubungan dari ketiganya adalah 3

4 @ 47A u

4@ .h , dan

u @ w.h

dimana3

@ Berat "enis tanah 9k%:mC<

w @ Berat "enis air 9k%:mC<

h @ tebal lapisan 9m<

sehingga3

D 47@4u

D 47@ (.h) (w.h)

D 47@ (rw).h



D dimana r adalah Berat "enis 0anah "enuh (eng3 saturated, de3

wassergesEtigt)

0egangan normal efektif atau tegangan vertical efektif diartikan sebagai jumlah

komponen arah normal (7) di dalam luasan =, di bagi luasan =, atau

"ika titik singgung dianggap terletak diantara butiran, tekanan air pori akan bekerja

pada bidang di seluruh luasan =. ersamaan keseimbangan dalam arah normal

bidang, adalah 3

@ F7Au=

ersamaan ini sama dengan,

4 @ 47A u

atau tegangan efektif 3

47@4u

0ekanan pori air bekerja ke segala arah sama besar dan akan bekerja pada seluruh

bidang permukaan butiran, tapi dianggap tidak mengubah volume butiran.

1esalahan anggapan bidang kontak atau bidang singing antar butiran, sangat kecil,

sehingga dapat diabaikan.

ada butiran mineral lempung, mungkin tidak terjadi kontak langsung, akibat

partikel lempung yang terselubung oleh lapisan air serapan (adsorbed water).

1arena tegangan netral hanya dapat bekerja pada rongga pori, maka untukmemperoleh tegangan netral u harus dikalikan dengan luas rongga (= =c), atau

@F7 A (==c) u

!engan = adalah luasan kotor total dan =c adalah luas kontak antar butiran. Bila

persamaan (G.) dibagi dengan luas kotor = untuk memperoleh persamaan

tegangan efektif yang disarankan oleh skempton (*+H) 3

0egangan vertical total (4v), yaitu tegangan normal pada bidang hori2ontal

pada kedalaman 2 sama dengan berat seluruh material (padat A air) per satuan

luas 3

4 v @ sat 2

dengan 2 adalah kedalaman yang ditinjau dan gsat adalah berat volume tenah

jenuh. 0ekanan air pori pada sebarang kedalaman akan berupa takanan hidrostatis,

karena ruang pori diantara butiran saling berhubungan. 1arena itu, pada kedalaman

2, tekanan air pori (u) adalah 3

u @ w 2



menurut persamaan (G.*), tegangan vertical efektif (sv7) pada kedalaman 2 adalah

4 v7 @ 4 v I u

@ 2 sat I 2 w

@ ( sat w) 2 @ 72

!engan g7 adalah berat volume apung tanah ( berat volume efektif atau berat

volume tanah terendam).

0J=%J=% K10#K =!= 0=%=? 0=1 "%?

Bila tanah tidak jenuh sempurna, maka ronggarongga tanah akan terisi oleh

air dan udara,tekanan air pori (uw) harus selalu lebih kecil daripada tegangan yang

terjadi dalam udara (ua), akibat tarikan permukaan. 1arena tanah tidak jenuh, pori

udara akan membentuk saluran yang sambung menyambung melalui ruang

diantara butiran, sedang pori air akan terkonsentrasi pada daerah sekitrar kontak

antar partikel. Bishop (*+--) memberikan persamaan hubungan tegangan total (4)

dan tegangan efektif (47) untuk tanah tak jenuh sebagai berikut 3

4 @ 47A ua M (uauw)

dengan M adalah parameter yang ditentukan secara eksperimental, yang

mempunyai hubungan secara langsung dengan derajat kejenuhan tanah. $edang

uw adalah tekanan air di dalam ruang pori dan ua adalah tekanan udara dalam pori.

ntuk tanah jenuh $@* dan M@*. ntuk tanah kering sempurna $@ dan M@

persamaan (G.*-) akan sama dengan persamaan (G.*) bila $@*.

%J=N? J=O= N'B$=% =!= 0J=%J=% K10#K

"ika air mengalir dengan gradien hidrolik tertentu di dalam tanah,maka

pengaruh perbeadan tingi tekanan akan menimbulkan gaya pada butiran tanah.=rah gaya rembesan ini searah dengan aliran.

0egangan total 3

4 @ h* w A sat 2

0ekanan air pori 3

@ 2 w A (h*APh) w

0egangan efektif 3

4Q @ 4u

47 @ h* w A sat 2 2 w I ((h*APh) w

atau

47@ 2 7 Ph)w

0egangan efektif yang mengakibatkan keruntuhan pada bangunan sipil



Bangunan yang terletak di daerah tanah lunak akan mengalami penurunan

(settlement) jika tanah di area bangunan tersebut mengalami penambahan

tegangan efektif. erbedaan intensitas beban yang bekerja pada masingmasing

titik fondasi akan mengakibatkan terjadinya diRerential settlement. enelitian ini

dimaksudkan untuk menginvestigasi stabilitas bangunan eSisting yang mengalami

diRerential settlement dengan mengambil studi kasus Bangunan abrik 0epung

yang terletak di $emarang, "awa 0engah.!ata penurunan yang diperoleh dari basil

monitoring di lapangan digunakan untuk mengestimasi penurunan yang terjadi

sampai selesainya proses konsolidasi.

?asil perhitungan ini digunakan sebagai input untuk menentukan konstanta pegas

dari masingmasing titik fondasi. !engan menggunakan konstanta pegas tersebut,

struktur dianalisis dengan program static K' untuk mengetahui pola keruntuhan

struktur selama terjadi diRerential settlement. ola keruntuhan ini akan bermanfaat

untuk menentukan bagaimana untuk memperkuat struktur tersebut sehingga

terhindar dari keruntuhan total. ada studi kasus ini perkuatan akan dilakukan

dengan in&ll wall yang dikombinasikan dengan eSternal prestressing.

Liquefaction atau Likuifaksi adalah fenomena di mana kekuatan dan kekakuan tanah

berkurang dikarenakan gempa atau pergerakan tanah lainnya. ?al ini merupakan

suatu proses atau kejadian berubahnya sifat tanah dari keadaan padat menjadi

keadaan cair, yang disebabkan oleh beban siklik pada waktu terjadi gempa

sehingga tekanan air pori (porewater) meningkat mendekati atau melampaui

tegangan vertikal. Likuifaksi telah bertanggung jawab atas sejumlah besar

kerusakan dalam sejarah gempa bumi di seluruh dunia.

Likuifaksi terjadi di tanah jenuh, yaitu tanah di mana ruang antara partikel individu

benarbenar penuh dengan air. =ir ini memberikan suatu tekanan pada partikel

tanah yang mempengaruhi seberapa erat partikel itu sendiri ditekan bersamaan.

$ebelum gempa, tekanan air relatif rendah. %amun, getaran gempa dapat

menyebabkan tekanan air meningkat ke titik di mana partikel tanah dengan mudah

dapat bergerak terhadap satu sama lain.

Jetaran gempa sering memicu peningkatan tekanan air namun kegiatan konstruksi

yang terkait seperti peledakan juga dapat menyebabkan peningkatan tekanan air.

1etika likuifaksi terjadi kekuatan tanah menurun dan kemampuan deposit tanah

untuk mendukung pondasi untuk bangunan dan jembatan menjadi berkurang.

0anah yang mengalami likuifaksi juga tekanannya lebih tinggi pada dinding penahanyang dapat menyebabkan struktur tersebut menjadi miring atau geser. Jerakan ini

dapat menyebabkan penurunan tanah (settlement) dan kerusakan struktur pada

permukaan tanah.

0ekanan air yang meningkat juga bisa memicu tanah longsor dan menyebabkan

runtuhnya bendungan.



1enapa Likuifaksi Bisa 0erjadiT

ntuk memahami likuifaksi penting untuk mengenali kondisi yang ada di deposit

tanah sebelum gempa bumi. !eposit tanah terdiri dari satu himpunan partikel tanah

individu. "ika kita melihat secara dekat partikelpartikel ini, kita dapat melihat

bahwa setiap partikel berada dalam kontak dengan sejumlah partikel lainnya. Berat

partikel tanah yang saling melapisi menghasilkan kekuatan kontak antara partikel,kekuatan ini menahan partikel individu di tempatnya dan merupakan sumber

perkuatan dari tanah.

Likuifaksi terjadi ketika struktur pasir jenuh yang longgar rusak karena pergerakan

tanah. $ebagaimana struktur rusak, individu partikel yang longgar berusaha untuk

pindah ke kon&gurasi yang padat. !alam gempa bumi, bagaimanapun tidak ada

cukup waktu untuk air di poripori tanah untuk dapat diperas : dikeluarkan dari

tanah. $ebaliknya air UterjebakU dan mencegah partikel tanah untuk bergerak lebih

dekat satu sama lain. ?al ini disertai dengan peningkatan tekanan air yang

mengurangi kekuatan kontak antara individu partikel tanah , sehingga terjadi

pelunakan dan melemahnya deposit tanah.

=mati betapa kecil kekuatan kontak yang ada karena tekanan air yang tinggi.

!alam kasus ekstrim tekanan air pori dapat menjadi sangat tinggi sehingga banyak

partikel tanah kehilangan kontak dengan satu sama lain. !alam kasus tersebut

tanah akan memiliki kekuatan yang sangat sedikit dan akan berperilaku lebih

seperti cairan daripada padat maka kejadian ini dinamakan ULiquefactionU :

UlikuifaksiU (pencairan).

Likuifaksi

Documents

Transcript of Likuifaksi