PENGGUNAAN BAHAN GEOTEKSTIL UNTUK MENCEGAH ......PENGGUNAAN BAHAN GEOTEKSTIL UNTUK MENCEGAH...

PENGGUNAAN BAHAN GEOTEKSTIL UNTUK

MENCEGAH KELONGSORAN PADA LERENG

OLEH :

IR. I GUSTI NGURAH WARDANA, MT

196201021987021002

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA

2017

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang maha Esa, karena

berkat rahmat-Nya kami dapat menyelesaikan tulisan ini yang berjudul

“PENGGUNAAN BAHAN GEOTEKSTIL UNTUK MENCEGAH

KELONGSORAN PADA LERENG”.

Karena keterbatasan kemampuan dan pengetahuan dari kami. Oleh karena

itu, kami mengharapkan saran dan koreksinya untuk penyempurnaan penulisan

laporan ini.

Akhir kata kami berharap semoga laporan yang kami susun ini dapat

bermanfaat bagi semua pihak yang berkepentingan terhadap tulisan ini

Denpasar, Juni 2017

Penulis

i

PENGGUNAAN BAHAN PERKUATAN GEOTEKSTIL UNTUK

MENCEGAH KELONGSORAN PADA LERENG

ABSTRAK

Kondisi lereng dengan kemiringan yang curam dapat menyebabkan

terjadinya kelongsoran. Diperlukan sebuah perkuatan lereng, salah satunya yaitu

dengan geotekstil. Penggunaan bahan geotekstil sering digunakan karena memiliki

beberapa keunggulan, antara lain mudah dalam pelaksanaan serta dapat

meningkatkan stabilitas lereng secar. Penggunaan bahan perkuatan geotekstil

untuk mencegah kelongsoran pada lereng dilakukan di Desa Songan, Kabupaten

Bangli. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui desain penahan tanah dengan

perkuatan geotekstil. Adapun hasil desain yang dimaksud meliputi panjang

geotekstil yang diperlukan (panjang penjangkaran, panjang nonacting dan

panjang overlap), serta jarak vertikal antar geotekstil (Sv).

Data-data yang dibutuhkan adalah data primer meliputi : berat volume

tanah ( ), kohesi tanah (c), sudut geser ( ) tanah. Analisis desain dilakukan

dengan perhitungan manual dengan menggunakan metode Rankine. Analisis data

meliputi spasi antar lapisan geosintetik (Sv), tegangan izin (Tall), tegangan lateral

tanah ( h' ), kuat tarik geosintetik yang dibutuhkan ( reqP ), panjang

penjangkaran + panjang nonacting (L), panjang overlap (Lo), tekanan aktif

tanah (Pa). Setelah proses desain dari metode Rankine selesai dikerjakan,

selanjutnya diperlukan analisis untuk menghitung stabilitas terhadap faktor-

faktor penyebab kegagalannya, analisis itu disebut stabilitas internal

(internal stability) dan stabilitas eksternal (external stability).

Berdasarkan hasil penyelidikan tanah pada laboratorium, didapatkan berat

volume tanah ( ) sebesar 16120 N/m3, kohesi tanah (c) sebesar 8420 N/m

2, serta

sudut geser ( ) tanah sebesar 28. Dilanjutkan dengan proses desain dengan

metode Rankine diperoleh kuat tarik geotekstil (Preq) sebesar 55 kN/m, spasi

antar lapisan geotekstil berturut-turut sebesar 0,30 m, 0,40 m, 0,50 m. Diperoleh

hasil L dengan panjang 3,00 m pada kedalaman 0,50 m, 1,00 m, 1,50 m, dan

1,90 m, serta L dengan panjang 2,00 m pada kedalaman 2,30 m, 2,70 m, 3,00

m, 3,30 m, dan 3,60 m. Lo diperoleh hasil yang sama yaitu 1,00 m pada setiap

kedalaman.

Hasil desain yang diperoleh telah memenuhi kontrol stabilitas eksternal

yang meliputi kegagalan geser, kegagalan guling, kegagalan daya dukung tanah

dasar serta kontrol terhadap stabilitas internal yang meliputi putusnya perkuatan

dan tercabutnya perkuatan lereng

Kata kunci : desain penahan tanah, perkuatan tanah, geotekstil.

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR

ABSTRAK ................................................................................................ i

DAFTAR ISI ............................................................................................ ii

DAFTAR TABEL....................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR.. .............................................................................. vii

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

1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................................................... 3

1.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan ......................................................... 3

1.3 Batasan Masalah.............................................................................. 4

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

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ……………………………………………6

2.1 Umum………………………………………………………………..6

2.2 Dinding Penahan Tanah................................................................... 6

2.2.1 Jenis Dinding Penahan Tanah ................................................. 7

2.3 Tanah ............................................................................................ 13

2.3.1 Kriteria Umum Tanah Timbunan ............................................ 14

2.3.2 Pemadatan Tanah Timbunan .................................................. 15

2.4 Tekanan Tanah lateral ................................................................... 16

2.4.1 Tekanan Tanah Aktif Menurut Rankine ................................... 18

2.4.2 Tekanan Tanah Pasif Menurut Rankine ................................... 22

2.5 Geosintetik .................................................................................... 25

2.5.1 Umum .................................................................................. 25

2.5.2 Klasifikasi Geosintetik .......................................................... 26

2.5.2.1 Geosintetik Berbentuk Tekstil. .................................. 27

2.5.2.2 Identifikasi Geosintetik ............................................. 32

2.5.3 Pemilihan Jenis Geosintetik .................................................. 35

2.5.4 Fungsi dan Aplikasi Geosintetik ........................................... 38

2.5.5 Proses Pembuatan Geotekstil Teranyam ................................ 40

2.5.6 Proses Pembuatan Geotekstil Tak Teranyam ......................... 41

2.5.7 Sifat-Sifat Geotekstil ............................................................ 41

2.5.7.1 Sifat Fisik.................................................................. 41

iii

2.5.7.2 Berat Jenis ................................................................ 42

2.5.7.3 Massa per Satuan Luas .............................................. 43

2.5.7.4 Ketebalan .................................................................. 44

2.5.8 Sifat Mekanik ....................................................................... 45

2.5.8.1 Kompresibilitas ......................................................... 45

2.5.8.2 Kekuatan Tarik ......................................................... 45

2.5.8.3 Kuat Grab ................................................................. 46

2.5.9 Kelebihan Pemakaian Geotekstil ......................................... 47

2.5.10 Kekurangan Pemakaian Geotekstil .................................... 48

2.5.11 Contoh Aplikasi Penggunaan Geotekstil …………… ...... 49

2.6 Perkuatan pada Tanah ..................................................................... 52

2.6.1 Umum .................................................................................. 52

2.6.2 Tanah Berperkuatan .............................................................. 53

2.6.3 Prinsip dan Interaksi Perkuatan-Tanah .................................. 53

2.6.4 Pengaruh Perkuatan pada Kekuatan Geser Tanah .................. 56

2.6.4.1 Sudut Geser, Kohesi, dan Tegangan Overburden ....... 57

2.6.5 Bidang Longsor .................................................................... 60

2.6.6 Desain Penahan Tanah dengan Perkuatan Geotekstil ............. 62

2.6.6.1 Menghitung Spasi Antar lapisan Geosintetik ............. 64

2.6.6.2 Menghitung Tegangan Izin (Tall) ............................... 64

2.6.6.3 Menghitung Tegangan lateral Tanah ......................... 65

2.6.6.4 Menghitung Kuat Tarik Geotekstil yang Digunakan .. 66

2.6.6.5 Menghitung Panjang Penjangkaran + Nonacting ....... 67

2.6.6.6 Menghitung Panjang Overlap .................................... 68

2.6.6.7 Menghitung Tekanan Aktif Tanah (Pa) ...................... 68

2.6.6.8 Stabilitas Eksternal .................................................... 68

2.6.6.9 Stabilitas Internal ...................................................... 83

BAB III METODE DESAIN ……………………………………………... 85

3.1 Umum ............................................................................................ 85

3.2 Observasi Awal .............................................................................. 86

3.3 Pengumpulan Data Tanah ............................................................... 86

3.4 Teknik Pengumpulan Data .............................................................. 87

3.4.1 Pemeriksaan Berat Jenis Tanah .............................................. 87

iv

3.4.2 Pemadatan Tanah................................................................... 89

3.4.3 Unconfined Compression Test .............................................. 91

3.5 Langkah-Langkah Desain .............................................................. 93

3.5.1 Menghitung Spasi Antar lapisan Geosintetik ......................... 94

3.5.2 Menghitung Tegangan Izin (Tall) ........................................... 94

3.5.3 Menghitung Tegangan lateral Tanah ..................................... 94

3.5.4 Menghitung Kuat Tarik Geosintetik yang Digunakan ............ 95

3.5.5 Menghitung Panjang Penjangkaran + Nonacting ................... 95

3.5.6 Menghitung Panjang Overlap ............................................... 96

3.5.7 Menghitung Tekanan Aktif Tanah (Pa) .................................. 96

3.5.8 Stabilitas Eksternal ............................................................... 97

3.5.8.1 Faktor Keamanan Terhadap Kegagalan Geser ........... 97

3.5.8.2 Faktor Keamanan Terhadap Kegagalan Guling ......... 98

3.5.8.3 Faktor Keamanan Kegagalan Daya Dukung Tanah .... 98

3.5.8.4 Faktor Keamanan Kegagalan Stabilitas Global .......... 99

3.5.9 Stabilitas Internal .............................................................. 100

3.5.9.1 Faktor Keamanan Terhadap Putusnya Tulangan ...... 100

3.5.9.2 Faktor Keamanan Terhadap Tercabutnya Tulangan . 100

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN DESAIN ………………………103

4.1 Umum ......................................................................................... 103

4.2 Komponen Utama Penahan Tanah ............................................... 103

4.2.1 Material Timbunan ............................................................. 103

4.2.2 Lapisan Perkuatan............................................................... 104

4.3 Pemilihan Sifat Teknis ................................................................ 106

4.3.1 Tanah Dasar........................................................................ 106

4.3.2 Tanah Timbunan yang Diperkuat ........................................ 106

4.3.3 Tanah Timbunan yang Ditahan ........................................... 107

4.3.4 Sifat-Sifat Kekuatan Geotekstil ........................................... 107

4.4 Interaksi Tanah dan Geotekstil .................................................... 109

4.5 Konsep Dasar Analisis ................................................................ 110

4.6 Perencanaan Desain ..................................................................... 110

4.6.1 Koefisien Tanah Aktif ........................................................ 111

4.6.2 Menghitung Tegangan Izin ................................................. 111

v

4.6.3 Perencanaan Tanpa Mempertimbangkan Air Tanah ............ 112

4.6.3.1 Perhitungan Tegangan Lateral Tanah ...................... 112

4.6.3.2 Perhitungan Spasi Antar Geotekstil ......................... 113

4.6.4 Perencanaan Dengan Mempertimbangkan Air Tanah .......... 117

4.6.4.1 Perhitungan Tegangan Lateral Tanah ...................... 118

4.6.4.2 Perhitungan Spasi Antar Geotekstil ......................... 121

4.6.5 Panjang Penjangkaran + Nonacting ..................................... 130

4.6.6 Menghitung Panjang Overlap ............................................. 132

4.6.7 Panjang Kebutuhan Geotekstil ............................................ 133

4.7 Kontrol Stabilitas ........................................................................ 134

4.7.1 Kontrol Stabilitas Eksternal ................................................ 137

4.7.1.1 Keamanan terhadap Kegagalan Geser ..................... 137

4.7.1.2 Keamanan terhadap Kegagalan Guling .................... 139

4.7.1.3 Keamanan Tanah Dasar........................................... 140

4.7.1.4 Keamanan Stabilitas Global .................................... 141

4.7.2 Kontrol Stabilitas Internal ................................................... 150

4.7.2.1 Keamanan terhadap Putusnya Perkuatan ................. 150

4.7.2.2 Keamanan terhadap Tercabutnya Perkuatan ............ 153

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN …………………………..……...158

5.1 Kesimpulan ................................................................................. 158

5.2 Saran ........................................................................................... 160

DAFTAR PUSTAKA

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. : Gabion Wall………………………………...…………………. 8

Gambar 2.2. : Crip Wall…………..................................................................... 9

Gambar 2.3. : Reinforced Concrete Wall……………………..………………. 9

Gambar 2.4. : Sheet Pile……………………………………………………...10

Gambar 2.5. : Secant Bored-Pile Wall……………………..…………………11

Gambar 2.6. : Diapraghm Wall….....................................................................12

Gambar 2.7. : Reinforced Soil Walls …………...………………...……….12

Gambar 2.8. :Soil Nailing ……………..……………………….………..……13

Gambar 2.9. :Diagram Fase Tanah ……………….……………………..……14

Gambar 2.10. :Jenis Tekanan Tanah Berdasarkan Arah Pergerakan Dinding....16

Gambar 2.11. :Grafik Arah Perpindahan Dinding Terhadap Tekanan Yang

Bekerja………………………...……………………….………17

Gambar 2.12. : Tekanan Tanah Aktif ………………..………….…………......18

Gambar 2.13. :Lingkaran Mohr Tekanan Aktif ………………..………………19

Gambar 2.14. : Resultan Tekanan Tanah Aktif……………………………..….20

Gambar 2.15. : Contoh Dinding Penahan Tanah dengan Permukaan Atas Yang

Miring..…………..…………………….…..……….….21

Gambar 2.16. : Lingkaran Mohr Tekanan Pasif ……………….….....…...……22

Gambar 2.17. : Resultan Tekanan Tanah Pasif ……..…….……………….…..23

Gambar 2.18. : Kasus Permukaan Atas Yang Meningkat Elevasinya................24

Gambar 2.19. : Jenis-Jenis Geosintetik………...................................................26

Gambar 2.20. : Pengelompokan Geosintetik…...................................................27

Gambar 2.21. : Contoh Geotekstil Bersifat Lulus Air.........................................29

Gambar 2.22. : Contoh Geotekstil Bersifat Kedap Air........................................30

Gambar 2.23. : Contoh Geogrid..........................................................................31

Gambar 2.24. : Contoh Geokomposit………………..........................................31

Gambar 2.25. : Uji Ketebalan Geotekstil…………............................................44

Gambar 2.26. : Alat Uji Kuat Tarik Pita Lebar……..........................................46

Gambar 2.27. : Grip Alat Uji Kuat Grab……………........................................47

Gambar 2.28. : Simulasi Lapangan dengan Uji Kuat Tarik Grab......................47

Gambar 2.29. : Kondisi Semula……..................................................................49

vii

Gambar 2.30. : Pemyebab Utama Kerusakan……….........................................49

Gambar 2.31. : Kelongsoran yang Terjadi…….…….........................................50

Gambar 2.32. : Pemecahan dengan Bahan Geotekstil dan Geomembran...........50

Gambar 2.33. : Dokumentasi Kerusakan serta Pemasangan Geotekstil.............51

Gambar 2.34. : Transfer geser tanah-tulangan................................................... 54

Gambar 2.35. : Variasi gaya tarik sepanjang tulangan ………………...………55

Gambar 2.36. : Hubungan linear antara tegangan normal dan tegangan geser ..57

Gambar 2.37. :Penjelasan Kohesi Tampak pada Peningkatan Kekuatan

Tulangan......................................................................................58

Gambar 2.38. : Konsep Naiknya Confinement Tanah Bertulang ……..……….59

Gambar 2.39. : Garis kekuatan untuk pasir dan pasir bertulang ………………59

Gambar 2.40. : Dinding Penahan Tanah tanpa Perkuatan..................................61

Gambar 2.41. : Dinding Penahan Tanah dengan Perkuatan...............................61

Gambar 2.42. : Konsep Desain Rankine…………………………….…………62

Gambar 2.43. : Arah-Arah Gaya yang Bekerja.................................................63

Gambar 2.44. : Mekanisme kegagalan dinding penahan ……………….……..69

Gambar 2.45. : Stabilitas Lereng dengan Metode Bishop..................................79

Gambar 2.46. : Penentuan Tegangan Air Pori....................................................82

Gambar 2.47. : Zona Aktif Dan Zona Penahan Dinding Penahan......................83

Gambar 3.1. : Lokasi Studi Kasus…………………........................................86

Gambar 3.2. : Pengambilan Tanah Sampel…………......................................87

Gambar 4.1. : Geotekstil yang Digunakan……………….............................105

Gambar 4.2. : Konsep Diagram Tegangan Lateral Tanah.............................112

Gambar 4.3. : Spasi Antar Geotekstil…………............................................115

Gambar 4.4. : Tegangan Lateral Tanah pada Kedalaman z = 0,70 m...........116

Gambar 4.5. : Konsep Diagram Tegangan Lateral Tanah………………….118

Gambar 4.6. : Spasi Antar Geotekstil………...…………………………….123

Gambar 4.7. : Tegangan Lateral Tanah pada Kedalaman z = 0,50 m...........124

Gambar 4.8. : Tegangan Lateral Tanah pada Kedalaman z = 2,30 m….......126

Gambar 4.9. : Panjang Penjangkaran dan Panjang Overlap per Kedalaman133

Gambar 4.10. : Resultan Pa………….............................................................134

Gambar 4.11. : Diagram Tegangan Lateral Tanah.........................................135

Gambar 4.12. : Ilustrasi kegagalan Geser......................................................137

Gambar 4.13. : Ilustrasi Kegagalan Guling...................................................139

viii

Gambar 4.14. : Ilustrasi Kegagalan Tanah Dasar..........................................140

Gambar 4.15. : Pembagian Pias pada Lereng..................................................142

Gambar 4.16. : Tinggi Pias pada Lereng.........................................................143

Gambar 4.17. : Sudut antara jari-Jari R dengan Garis Vertikal………….…..143

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. : Ketahanan Polimer terhadap Faktor Lingkungan..................34

Tabel 2.2. : Identifikasi Fungsi Primer Geosintetik...............................35

Tabel 2.3. : Nilai Umum Sifat Polimer……….....................................36

Tabel 2.4. : Rentang Umum Sifat-Sifat Geosintetik..............................37

Tabel 2.5. : Sifat Penting Geosintetik sesuai Fungsinya.........................38

Tabel 2.6. : Variasi Faktor Parsial Pada Tipe-Tipe Area Aplikasi............65

Tabel 2.7. : Faktor-faktor daya dukung Meyerhoff (1963),

Brinch Hansen (1961), dan Vesic (1973)............................71

Tabel 2.8. : Faktor bentuk pondasi oleh Vesic........................ ..............74

Tabel 2.9. : Faktor kedalaman pondasi................................................74

Tabel 2.10. : Faktor kemiringan beban........................................ ..........75

Tabel 2.11. : Faktor kemiringan dasar pondasi ......................................76

Tabel 2.12. : Faktor kemiringan permukaan.......................................... 76

Tabel 4.1. : Tanah Timbunan untuk Dinding Penahan Tanah……......... 104

Tabel 4.2. : Data Perbandingan Spesifikasi Sifat Geotekstil yang

Digunakan……………………………………………………105

Tabel 4.3. : Nilai Sifat-Sifat Indeks dan Mekanis Tanah…...…….........107

Tabel 4.4. : Variasi Faktor Parsial pada Tipe-Tipe Area Aplikasi...........109

Tabel 4.5. : Rangkuman Tekanan Lateral Tanah per Kedalaman z.........117

Tabel 4.6. : Rangkuman Tekanan Lateral Tanah per Kedalaman z

dengan Air Tanah…………………………………..……128

Tabel 4.7. : Rangkuman Perhitungan panjang Perkuatan Geotekstil........131

Tabel 4.8. : Perhitungan tekanan dan momen ………...…..................135

Tabel 4.9. : Perhitungan FSnonperkuatan dengan Metode Bishop.......... 144

Tabel 4.10. : Lanjutan perhitungan FSnonperkuatan dengan

Metode Bishop……………………………………………….144

Tabel 4.11. : FS dicoba dengan Nilai 1,40, 1,75, 1,85, dan 1,865............145

Tabel 4.12. : Hasil dari FS = 1,40…………………………….……........ 145

Tabel 4.13. : Hasil dari FS = 1,75…………………………….…….........146

Tabel 4.14. : Hasil dari FS = 1,85…………………………….…….........147

Tabel 4.15. : Hasil dari FS = 1,865…………………………...…….........148

Tabel 4.16. : Perhitungan Mg………..…………………………...……........ 149

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Seringkali konstruksi dinding penahan mutlak dibutuhkan untuk

menahan tanah dari dampak akibat ketidakstabilan tanah tersebut. Sehingga

muncul inovasi-inovasi baru pengganti cara konvensional untuk memperkuat

tanah. Sebagai hasilnya, pekerjaan perkuatan tanah menjadi salah satu bagian

yang paling cepat berkembang di dunia teknik sipil (Koerner, R.M.). Dalam

aplikasinya di lapangan, material-material perkuatan tersebut ternyata mampu

menyediakan kekuatan yang dibutuhkan konstruksi dinding penahan dan

struktur tanah di belakangnya untuk menahan beban yang bekerja.

Diketahui bahwa material tanah, sesuai dengan karakteristik kepadatannya

masing-masing dapat menerima beban kompresi dengan cukup baik. Peristiwa

longsor merupakan salah satu kegagalan tanah dalam menerima gaya tarik.

Longsoran terjadi karena geseran tanah yang meningkat sudah tidak mampu lagi

ditahan oleh tanah. Tegangan geser yang meningkat disebabkan oleh

bertambahnya beban lereng (bangunan dan timbunan pada bagian atasnya),

perubahan muka air yang berbatasan dengan lereng yang berlangsung cepat

(sudden draw down) yang pada akhirnya akan meningkatkan tegangan lateral

tanah yang nantinya akan berpotensi mengakibatkan longsor. Salah satu daerah di

Bali yang sering terjadi longsor yaitu Desa Songan, Kabupaten Bangli. Longsor

yang terjadi ini dapat memberikan dampak negatif terhadap masyarakat sekitar

maupun pengguna jalan.

Seiring perkembangan zaman, dikembangkan teknologi dalam pencegahan

dan penanggulangan longsor yaitu perkuatan tanah dengan bahan geotekstil.

Dinding penahan tanah konvensional seperti dinding penahan dengan batu kali,

dinding penahan dari beton, dan batu bata diaplikasikan pada kondisi lereng yang

terjal atau berpotensi longsor. Dinding penahan tanah konvensional ini berfungsi

sebagai pencegahan terjadinya longsor. Material yang digunakan sebagai

2

perkuatan biasanya adalah tulangan baja galvanis, bronjong, sheet pile.

Perkuatan tanah didefinisikan sebagai suatu inklusi

(pemasukan/penggabungan) elemen-elemen penahan ke dalam massa tanah yang

bertujuan untuk menaikkan perilaku mekanis massa tanah. Sebagai hasilnya, daya

tahan terhadap geser dapat ditingkatkan karena adanya gesekan pada permukaan

perkuatan dan tanah. Meningkatkan kekuatan geser tanah adalah dengan cara

meningkatkan parameter kekuatan geser tanah. Geotekstil merupakan suatu

material yang terbuat dari bahan polimer dan dirajut dimana fungsi utamanya

sebagai perkuatan, separator, dan filtrasi. Dengan memakai perkuatan geotekstil,

parameter kekuatan geser tanah bertambah, sehingga struktur semakin kuat

menahan beban. Oleh karena itu, geotekstil disebut sebagai material perkuatan.

Pentingnya peran perkuatan dengan geotekstil ini yaitu adanya mekanisme

transfer tegangan tanah seperti gaya gesekan antara tanah dan geotekstil.

Dengan gaya gesekan ini, tanah mentransfer gaya-gaya yang bekerja padanya

kepada geotekstil tersebut. Tanah dan geotekstil membentuk satu kesatuan

struktur yang saling menopang dan membagi beban agar dapat dipikul

bersama-sama. Seperti pada kasus beton bertulang, penyisipan besi baja yang

kuat terhadap tarikan dapat menghasilkan material komposit yang memiliki

perilaku mekanis yang jauh lebih baik (Koerner, R.M, 1990). Beban yang

dapat ditransfer per luasan perkuatan tergantung pada karakteristik interface

tanah dan material geotekstil, serta tegangan normal di antara keduanya. Karena

kelebihan-kelebihan yang ditawarkan, teknologi geotekstil ini kini merupakan

salah satu alternatif solusi dalam dunia geoteknik, diantaranya untuk: perkuatan

dinding penahan tanah, stabilisasi lereng, perkuatan badan jalan, pondasi, penahan

erosi, penahan abrasi pantai, dan lain-lain. Penggunaan geotekstil dalam

pembangunan dinding penahan tanah pada lereng ataupun daerah pegunungan

juga memiliki keuntungan antara lain adanya kemudahan proses pendistribusian

material karena tidak di pergunakannya kendaraan pengangkut yang sering kali

tidak mampu melewati daerah-daerah yang memiliki topografi yang relatif curam.

Sehingga hambatan yang kerap kali terjadi dalam pembangunan dinding penahan

tanah di daerah lereng atau jalanan yang curam bisa dikurangi.

3

Berdasaran penjelasan di atas, diharapkan adanya perencanaan terkait

dengan penggunaan geotekstil di lapangan. Maka dari itu diperlukan sebuah

desain penahan tanah dengan menggunakan bahan geotekstil sebagai perkuatan,

dengan harapan nantinya akan terwujud tujuan utama dari perkuatan lereng yaitu

untuk dapat memberikan kompetensi terhadap suatu perencanaan konstruksi yang

stabil, aman dan ekonomis.

1.2. Rumusan Masalah

Permasalahan yang akan diangkat pada penyusunan tugas akhir ini adalah

bagaimana mendesain penahan tanah dengan perkuatan geotekstil.

1.3. Tujuan dan Manfaat Penulisan

1.3.1 Tujuan

Adapun tujuan yang hendak dicapai dalam penulisan ini adalah

menguraikan secara jelas desain penahan tanah dengan perkuatan

geotekstil.

1.3.2 Manfaat

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah :

1. Hasil desain yang diperoleh diharapkan dapat ditindaklanjuti dengan

pelaksanaan di lapangan sebagai alternatif lain selain dengan dinding

penahan tanah dari pasangan batu kali.

2. Diharapkan berguna bagi pihak-pihak yang membutuhkan informasi

dan mempelajari hal yang dibahas dalam laporan ini.

1.4. Batasan Masalah

Mengingat luasnya lingkup permasalahan dan keterbatasan waktu

maupun kemampuan, maka dilakukan pembatasan masalah sebagai berikut:

1. Sampel tanah timbunan yang digunakan diambil pada kawasan Jalan Raya

Desa Songan, Kabupaten Bangli, dimana kohesi dan berat jenis tanah

timbunan sama dengan tanah dasar,

2. Perhitungan desain hanya menggunakan metode Rankine.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Umum

Dinding penahan tanah berfungsi untuk menyokong tanah serta

mencegahnya dari bahaya kelongsoran. Baik akibat beban air hujan, berat tanah

itu sendiri maupun akibat beban yang bekerja di atasnya. Pada saat ini,

konstruksi dinding penahan tanah sangat sering digunakan dalam pekerjaan

sipil walaupun ternyata konstruksi dinding penahan tanah sudah cukup lama

dikenal di dunia. Salah satu bukti peninggalan sejarah bahwa dinding

penahan tanah telah digunakan pada masa lampau adalah Tembok Raksasa

China yang mulai dibangun pada zaman Dinasti Qin (221 SM) sepanjang 6.700

km dari timur ke barat China dengan tinggi 8 meter, lebar bagian atasnya 5

meter, sedangkan lebar bagian bawahnya 8 meter. Bukti lainnya yaitu taman

gantung Babylonia yang dibangun di atas bukit batuan yang bentuknya berupa

podium bertingkat yang ditanami pohon, rumput dan bunga-bungaan serta ada

air terjun buatan berasal dari air sungai Eufrat yang dialirkan ke puncak bukit

lalu mengalir melalui saluran buatan, yang dibangun pada zaman raja

Nebukadnezar (612 SM) dengan tinggi 107 meter. Tembok Barat di Yerusalem

(37 SM) juga dicatat sebagai bukti peninggalan sejarah yang telah memakai

dinding penahan tanah dalam konstruksinya, dibangun pada zaman raja Herodes

sebagai tembok penyangga kota Yerusalem. Sekarang, tembok ini lebih

populer dengan sebutan tembok rapatan. Tembok ini terbuat dari batu bata dan

batuan gunung.

2.2. Dinding Penahan Tanah

Dinding penahan tanah adalah sebuah struktur yang didesain dan

dibangun untuk menahan tekanan lateral (horisontal) tanah ketika terdapat

perubahan dalam elevasi tanah yang melampaui sudut longsor dalam tanah.

Faktor penting dalam mendesain dan membangun dinding penahan tanah adalah

mengusahakan agar dinding penahan tanah tidak bergerak ataupun tanahnya

5

longsor akibat gaya gravitasi. Tekanan tanah lateral di belakang dinding

penahan tanah bergantung kepada sudut geser dalam tanah ( ) dan kohesi

(c). Tekanan lateral meningkat dari atas sampai ke bagian paling bawah pada

dinding penahan tanah. Jika tidak direncanakan dengan baik, tekanan tanah

akan mendorong dinding penahan tanah sehingga menyebabkan kegagalan

konstruksi serta kelongsoran. Kegagalan juga disebabkan oleh air tanah yang

berada di belakang dinding penahan tanah yang tidak terdisipasi oleh sistem

drainase. Oleh karena itu, sangatlah penting untuk sebuah dinding penahan

tanah mempunyai sistem drainase yang baik, untuk mengurangi tekanan

hidrostatik dan meningkatkan stabilitas tanah.

2.2.1. Jenis Dinding Penahan Tanah

Di kebanyakan proses konstruksi, terkadang diperlukan perubahan

penampang permukaan tanah dengan suatu cara untuk menghasilkan

permukaan vertikal atau yang dekat dengan permukaan vertikal tersebut

(Whitlow, 2002). Dalam analisis stabilitas, kondisi tanah asli ataupun material

pendukung sangatlah penting, karena berhubungan dengan dampak bergeraknya

dinding penahan atau kegagalan struktur setelah proses konstruksi.

Jika struktur dinding penahan tanah telah didukung dengan material lain

sehingga bergerak mendekat ke tanah, maka tekanan horisontal dalam tanah

akan meningkat, hal ini disebut tekanan pasif. Jika dinding penahan bergerak

menjauh dari tanah, tekanan horisontal akan menurun dan hal ini disebut

tekanan aktif. Jika struktur dinding penahan tanah tidak runtuh, tekanan

horisontal tanah dapat dikatakan dalam tekanan at-rest.

Dinding penahan tanah dapat dibedakan atas 2 bagian yakni sistem

stabilisasi eksternal (externally stabilized system) yang terbagi atas gravity walls

dan in-situ atau embedded walls dan sistem stabilisasi internal (internally

stabilized system) yang terbagi atas reinforced soil walls dan in-situ

reinforcement.

6

2.2.1.1. Gravity Walls

a. Masonry Wall

Dapat terbuat dari beton, batu bata ataupun batu keras. Kekuatan dari

material dinding penahan biasanya lebih kuat daripada tanah dasar. Kakinya

biasanya dibuat dari beton dan biasanya akan mempunyai lebar sepertiga atau

setengah dari tinggi dinding penahan. Stabilitas dinding ini tergantung kepada

massa dan bentuk.

b. Gabion Wall

Gabion adalah kumpulan kubus yang terbuat dari galvanized steel mesh

atau woven strip, atau plastic mesh (hasil anyaman) dan diisi dengan pecahan

batu atau cobbles, untuk menghasilkan dinding penahan tanah yang

mempunyai saluran drainase bebas.

Gambar 2.1. Gabion wall

c. Crib Wall

Dinding penahan tanah jenis ini dibentuk dengan beton precast,

stretchers dibuat paralel dengan permukaan vertikal dinding penahan

dan header diletakkan tegak lurus dengan permukaan vertikal. Pada ruang

yang kosong diisikan dengan material yang mempunyai drainase bebas, seperti

pasir dan hasil galian.

7

Gambar 2.2. Crip wall

d. Reinforced Concrete Wall (Cantilever Reinforced Concrete Wall)

Reinforced concrete cantilever walls adalah bentuk modern yang

paling umum dari gravity wall, baik dalam bentuk L atau bentuk T terbalik.

Dibentuk untuk menghasilkan lempengan kantilever vertikal, kantilever

sederhana, beberapa menggunakan berat dari timbunan di belakang dinding

untuk menjaga agar dinding tetap stabil. Hal ini coccok digunakan untuk

dinding sampai ketinggian 6 m (Whitlow, 2001).

Gambar 2.3. Reinforced concrete wall

8

2.2.1.2. In Situ or Embedded Walls

a. Sheet Pile Wall

Jenis ini merupakan struktur yang fleksibel yang dipakai khususnya

untuk pekerjaan sementara di pelabuhan atau di tempat yang mempunyai tanah

jelek. Material yang dipakai adalah timber, beton pre-cast dan baja. Timber

cocok dipakai untuk pekerjaan sementara dan tiang penyangga untuk

dinding kantilever dengan letinggian sampai 3 m. Beton pre-cast dipakai untuk

struktur permanen yang cukup berat. Sedangkan baja telah banyak dipakai,

khususnya untuk kantilever dan dinding penahan jenis tied-back, dengan

berbagai pilihan penampang, kapasitas tekuk yang kuat dan dapat digunakan lagi

untuk pekerjaan sementara. Kantilever akan mempunyai nilai ekonomis jika

hanya dipakai sampai ketinggian 4 m (Whitlow, 2001). Anchored atau dinding

tie-back dipakai untuk penggunaan yang luas dan berbagai aplikasi di tanah yang

berbeda-beda.

Gambar 2.4. Sheet pile

9

b. Braced or Propped Wall

Props, braces, shores dan struts biasanya ditempatkan di depan

dinding penahan tanah. Material-material tersebut akan mengurangi defleksi

lateral dan momen tekuk serta pemancangan tidaklah dibutuhkan. Dalam

saluran drainase, dipakai struts dan wales. Dalam penggalian yang dengan area

yang cukup luas, dipakai framed shores dan raking shores.

c. Contiguous dan Secant Bored-Pile Wall

Dinding contiguous bored pile dibentuk dari satu atau dua baris tiang

pancang yang dipasang rapat satu sama lain.

Gambar 2.5. Secant bored-pile wall

d. Diapraghm Wall

Biasanya dibangun sebagai saluran sempit yang telah digali yang

untuk sementara diperkuat oleh bentonite slurry, material perkuatan

ditumpahkan ke saluran dan beton ditaruh melaui sebuah tremie. Metode ini

dipakai di tanah yang sulit dimana sheet piles akan bermasalah atau level dengan

muka air yang tinggi atau area terbatas.

10

Gambar 2.6. Diapraghm wall

2.2.1.3. Reinforced Soil Walls

Menurut Schlosser (1990), konsep dari reinforced earth

diperkenalkan oleh Henry Vidal di Prancis. Vidal mengamati bahwa ketika

lapisan pasir diberi pemisah berupa lembaran horisontal yang terbuat dari baja,

tanah tersebut lebih kuat menahan pembebanan secara vertikal. Kemudian

selanjutnya jenis perkuatan ini mulai dipakai untuk perkuatan dalam konstruksi

dinding penahan tanah.

Gambar 2.7. Reinforced soil walls

11

2.2.1.4. In Situ Reinforcement

Soil Nailing

Jenis perkuatan ini merupakan metode in-situ reinforcement

yang menggunakan material berupa baja atau elemen metalik lain yang

dimasukkan atau dengan melakukan grouting di dalam lubang yang telah

digali, tetapi materialnya bukan merupakan pre-stressed.

Gambar 2.8. Soil nailing

2.3. Tanah

Beban utama yang dipikul oleh dinding penahan tanah adalah berat

tanah itu sendiri. Oleh karena itu diperlukan pengetahuan yang memadai

tentang tanah untuk dapat mendesain dinding penahan tanah.

Tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran)

mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama

lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat)

disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong di antara

partikel-partikel padat tersebut. Tanah umumnya dapat disebut sebagai kerikil

12

(gravel), pasir (sand), lanau (silt), atau lempung (clay), tergantung pada ukuran

partikel yang paling dominan pada tanah tersebut. Untuk menerangkan hal di

atas, berikut adalah gambar diagram fase tanah.

Gambar 2.9. Diagram fase tanah

Besarnya kadar air dan udara berpengaruh besar pada stabilitas

tanah, oleh karena itu tidak semua jenis tanah dapat digunakan untuk

timbunan di belakang dinding penahan tanah. Bahan timbunan yang paling

baik digunakan adalah tanah yang kering dan tidak kohesif.

2.3.1. Kriteria Umum Tanah Timbunan

Sebelum melakukan desain, terlebih dahulu kita harus mengetahui

nilai-nilai berat volume (γ), kohesi (c), sudut geser dalam tanah yang

digunakan dalam hitungan tekanan tanah lateral. Nilai-nilai c dan ø dapat

ditentukan dari uji geser dan tes triaksial. Tipe-tipe tanah timbunan untuk

dinding penahan tanah menurut Terzaghi dan Peck (1948) adalah :

a. Tanah berbutir kasar, tanpa campuran partikel halus, sangat lolos air (pasir

bersih atau kerikil).

b. Tanah berbutir kasar dengan permeabilitas rendah karena tercampur oleh

partikel lanau.

c. Tanah residu (residual soil) dengan batu-batu, pasir berlanau halus dan

material berbutir dengan kandungan lempung yang cukup besar.

13

d. Lempung lunak atau sangat lunak, lanau organik, atau lempung berlanau.

e. Lempung kaku atau sedang yang diletakkan dalam bongkahan-bongkahan

dan dicegah terhadap masuknya air hujan ke dalam sela-sela bongkahan

tersebut saat hujan atau banjir. Jika kondisi ini tidak dapat dipenuhi, maka

lempung sebaiknya tidak dipakai untuk tanah timbunan. Dengan

bertambahnya kekakuan tanah lempung maka bertambah pula bahaya

ketidakstabilan dinding penahan akibat infiltrasi air yang bertambah dengan

cepat.

Hal pertama yang dilakukan saat mendesain dinding penahan tanah

adalah menggunakan salah satu dari lima material di atas. Contoh 1 sampai 3

mempunyai sudut geser dalam tanah dengan permeabilitas sedang, ditentukan

dengan uji triaksial drained. Penyesuaian butiran seiring dengan berjalannya

waktu, akan mengurangi angka pori dan meningkatkan kuat geser dalam

tanah.

Untuk jenis 4 dan 5 , nilai c dan ø ditentukan dari pengujian triaksial

undrained. Pengujian dilakukan pada contoh tanah dengan kepadatan dan

kadar air yang diusahakan sama seperti yang diharapkan terjadi di lapangan,

pada waktu tanah timbunan selesai diletakkan. Penggunaan tanah timbunan

berupa tanah lempung sebaiknya dihindari sebab tanah ini dapat berubah

kondisinya sewaktu pekerjaan telah selesai.

2.3.2. Pemadatan Tanah Timbunan

Proses pemadatan tanah timbunan harus dilakukan lapis per lapis.

Untuk menghindari kerusakan pada dinding penahan tanah dan tekanan tanah

lateral yang berlebihan, digunakanlah alat pemadat yang ringan. Sebab

pemadatan yang berlebihan dengan alat yang berat, akan menimbulkan

tekanan tanah lateral yang bahkan beberapa kali lebih besar daripada tekanan

yang ditimbulkan oleh tanah pasir yang tidak padat.

Jika memakai tanah lempung sebagai tanah timbunan maka

diperlukan pengontrolan yang sangat ketat. Bahkan walaupun timbunan berupa

14

tanah berbutir dengan penurunan yang kecil dan dapat ditoleransikan, tanah

timbunan harus dipadatkan lapis per lapis dengan ketebalan maksimum

22.5 cm. Pekerjaan pemadatan sebaiknya tidak membentuk permukaan

miring, karena akan menyebabkan pemisahan lapisan dan akan berdampak

pada keruntuhan potensial. Oleh karena itu sebaiknya dilakukan dengan

permukaan tanah horisontal.

2.4. Tekanan Lateral Tanah

Tekanan lateral tanah adalah tekanan oleh tanah pada bidang horizontal.

Contoh aplikasi teori tekanan lateral adalah untuk desain-desain seperti dinding

penahan tanah, dinding basement, terowongan, dll. Tekanan lateral tanah dapat

dibagi menjadi 3 kategori, yaitu:

a. Jika dinding tidak bergerak K menjadi koefisien tekanan tanah diam (K0).

b. Jika dinding bergerak menekan ke arah tanah hingga runtuh, koefisien K

mencapai nilai maksimum yang dinamakan tekanan tanah pasif (Kp).

c. Jika dinding menjauhi tanah, hingga terjadi keruntuhan, nilai K mencapai

minimum yang dinamakan tekanan tanah aktif (Ka).

Gambar di bawah ini mendeskripsikan tentang arah pergerakan dinding menurut

tekanan lateral yang bekerja.

Tekanan Tanah Aktif (Ka)

(Dinding menjauhi tanah)

Tekanan Tanah Diam

(Ko)

Tekanan Tanah Pasif (Kp)

(Dinding mendekati tanah)

Gambar 2.10. Jenis tekanan tanah berdasarkan arah pergerakan dinding

15

Jenis tanah, tinggi dinding dan tekanan lateral yang bekerja mempengaruhi

besarnya perpindahan dinding penahan tanah. Tabel di bawah ini mendeskripsikan

tentang korelasi jenis tanah, tinggi dinding dan perpindahan dinding akibat

tekanan lateral tanah yang bekerja.

Titik Pasif

Titik Ko

Titik Aktif

(Sumber: Gouw, 2009)

Gambar 2.11. Grafik arah perpindahan dinding terhadap tekanan yang

bekerja

Beberapa teori tentang tekanan tanah aktif dan pasif, serta tekanan tanah

diam adalah teori Rankine dan Coulomb. Adapun penjelasan mengenai teori-teori

tersebut adalah sebagai berikut:

Teori Rankine berasumsi bahwa:

a. Tidak ada adhesi atau friksi antara dinding dengan tanah (friksi sangat kecil

sehingga diabaikan).

b. Tekanan lateral terbatas hanya untuk dinding vertikal 90°.

c. Kelongsoran (pada urugan) terjadi sebagai akibat dari pergeseran tanah yang

ditentukan oleh sudut geser tanah (ϕ´).

d. Tekanan lateral bervariasi linier terhadap kedalaman dan resultan tekanan

yang berada pada sepertiga tinggi dinding, diukur dari dasar dinding.

ζ

´hp

Δ

xaktif

Δ

xpasif

16

e. Resultan gaya bersifat pararel terhadap permukaan urugan.

2.4.1. Tekanan Tanah Aktif (Ka) Menurut Rankine

Disebut tekanan tanah aktif jika tekanan yang bekerja mengakibatkan

dinding menjauhi tanah yang ditahan, seperti ditunjukkan oleh gambar di bawah

ini:

Titik Rotasi

Zona Aktif

H

Gambar 2.12. Tekanan tanah aktif

Keruntuhan tanah mengikuti prinsip lingkaran Mohr (Mohr-Coulomb). Jika

pergerakan dinding membuat Δx semakin besar, maka pada akhirnya, lingkaran

Mohr akan menyentuh garis keruntuhan (Menurut Rankine, sudut keruntuhan

adalah (45 + 2

'), sehingga keruntuhan akan terjadi. Tahanan geser tanah

mengikuti persamaan:

τf = c´ + σv´ tan ϕ´ (2.1)

dimana:

Δx

45° + ϕ /́2

ζ

v´ ζ

h´

17

ηf : tahanan geser tanah

ζ´v : tekanan efektif tanah

c´ : kohesi tanah

ϕ´ : sudut geser tanah

Garis Keruntuhan

Gaya

Normal

GayaGeser

Gambar 2.13. Lingkaran Mohr tekanan aktif

Besar gaya-gaya yang bekerja mengikuti persamaan sebagai berikut:

ζv´ = ζ´1

ζh´ = ζ´3

2

'45tan'c2

2

'45tan'' 2

31 (2.2)

2

'45tan'c2

2

'45tan'' 2

13 (2.3)

dimana:

ζ´h : tekanan lateral tanah


c´ : kohesi tanah

ϕ

´ ζ

v´

K

o∙ζv

ζ

h´

ζ

´ha

ηf = c´ + ζv´

tan ϕ´

45

+ ϕ´/2

9

0 + ϕ´

c

´

18


Ka : koefisien tekanan tanah aktif, Ka = tan2 (45 -

2

')

Karena Ka = tan2 (45 -

2

'), maka besar tekanan saat terjadi keruntuhan

menggunakan persamaan yang dikenal dengan nama Bell’s Equation, yaitu:

aavha

vha

KcK

c

'2''

2

'45tan'2

2

'45tan'' 2

(2.4)

dimana:

ζ´ha : tekanan lateral aktif


c´ : kohesi tanah



2

')

Resultan tekanan aktif akibat kohesi dapat dideskripsikan oleh gambar

berikut ini:

H

Z

Akib

at p

engar

uh

po

sisi

mu

ka

air

tanah

Akib

at b

eban

luar

Gambar 2.14. Resultan tekanan tanah aktif

Total tekanan tanah yang bekerja dirumuskan mengikuti:

pa = γ´∙H∙Ka - 2c´∙√Ka (2.5)

ζ

v´∙Ka

-

2c´∙√

Ka

ζv´∙Ka –

2c´∙√Ka

-

2c´∙√

Ka

P

a

19

dimana:

pa : total tekanan tanah aktif

ζ´v: tekanan efektif tanah

c´ : kohesi tanah

H : tinggi dinding penahan tanah


2

')

Jika permukaan tanah yang ditahan, pada permukaan atas elevasinya miring, maka rumus mencari Ka adalah sebagai berikut:

'coscoscos

'coscoscoscosK

22

22

a

(2.6)

dimana:


α : sudut elevasi tanah di permukaan atas dinding

H

15°

Gambar 2.15. Dinding penahan tanah dengan permukaan yang miring


pa = γ∙H∙Ka (2.7)

dimana:

pa : total tekanan tanah aktif



2

')

20

2.4.2. Tekanan Tanah Pasif (Kp) Menurut Rankine

Disebut tekanan tanah pasif jika tekanan yang bekerja mengakibatkan

dinding mendekati tanah yang ditahan. Keruntuhan tanah mengikuti prinsip

lingkaran Mohr (Mohr-Coulomb). Jika pergerakan dinding membuat Δx semakin

besar, maka pada akhirnya, lingkaran Mohr akan menyentuh garis keruntuhan.

Tahanan geser tanah mengikuti persamaan 2.1.

Garis Keruntuhan

Gaya

Normal

GayaGeser

Gambar 2.16. Lingkaran Mohr tekanan pasif

Besar gaya-gaya pada gambar di atas adalah sebagai berikut:

ζv´ = ζ´3

ζh´ = ζ´1

2

'45tan'c2

2

'45tan'' 2

31

(2.8)

dimana:

ζ´h : tekanan lateral tanah


c´ : kohesi tanah


ζ

´hp

ζ

h´

K

o∙ζh

9

0 + ϕ´ ϕ

´

c

´

s = c ́ + ζv´

tan ϕ´

45

+ ϕ´/2

21

Kp : koefisien tekanan tanah aktif, Kp = tan2 (45 +

2

')

Karena Kp = tan2 (45 + ϕ´/2), maka besar tekanan lateral saat terjadi

keruntuhan mengikuti persamaan:

ppvhp

2

vhp

K'c2K''

245tan'c2

245tan''

(2.9)

dimana:

ζ´hp : tekanan lateral pasif


c´ : kohesi tanah



2

')

Resultan tekanan pasif akibat kohesi dapat dideskripsikan sebagai berikut:

Gambar 2.17. Resultan tekanan tanah pasif

Total tekanan tanah yang bekerja dirumuskan sebagai berikut:

pp = γ∙H∙Ka + 2c∙√Ka (2.10)

H

Ak

ibat

pen

gar

uh

po

sisi

mu

ka

air

tanah

Ak

ibat

beb

an l

uar

ζ

v´∙Kp

2

c´∙√Kp

ζv´∙Kp +

2c´∙√Kp

22

Jika permukaan tanah yang ditahan, pada permukaan atas elevasinya

meningkat, maka rumus mencari Kp adalah:

'coscoscos

'coscoscoscosK

22

22

p

(2.11)

dimana:


α : elevasi tanah di permukaan atas dinding

H

15°

Gambar 2.18. Kasus permukaan atas yang meningkat elevasinya


pp = γ∙H2∙Kp (2.12)

dimana:

pa : total tekanan tanah pasif

α : sudut elevasi tanah di permukaan atas dinding


2

')

23

2.5. Geosintetik

2.5.1. Umum

Istilah Geosintetik berasal dari kata geo, yang berarti bumi atau

dalam dunia teknik sipil diartikan sebagai tanah pada umumnya, dan kata

synthetic yang berarti bahan buatan, dalam hal ini adalah bahan polimer.

Bahan dasar geosintetik merupakan hasil polimerisasi dari industri-industri

kimia/minyak bumi (Suryolelono, 1988) dengan sifat-sifat yang tahan terhadap

senyawa-senyawa kimia, pelapukan, keausan, sinar ultra violet dan mikro

organisme. Polimer utama yang digunakan untuk pembuatan geosintetik adalah

Polyester (PS), Polyamide (PM), Polypropylene (PP) dan Polyethylene (PE).

Jadi istilah geosintetik secara umum didefinisikan sebagai bahan polimer

yang diaplikasikan di tanah. Menurut struktur dan fungsinya, geosintetik

diklasifikasikan atas :

• Geotekstil

• Geotekstil

• Geonet

• Geosintetik clay liner

• Geokomposit

• Geopipe

Teknologi Geosinteik telah berkembang menjadi salah satu pionir

dalam hal perkuatan tanah maupun timbunan di belakang dinding penahan.

Karena dalam prateknya, dinding penahan tanah banyak mengalami kegagalan

seperti rendahnya daya dukung tanah dasar, penurunan yang terlalu besar

dalam jangka waktu lama, kelongsoran dan gelincir serta sampai permasalahan

akibat air tanah pada timbunan di belakang dinding. Material geosintetik telah

banyak digunakan untuk mengatasi persoalan-persoalan tersebut. Salah satu

kelebihannya adalah sifatnya yang fleksibel sehingga memberikan ketahanan

yang cukup terhadap beban-beban yang ditanggungnya.

24

Gambar 2.19. Jenis-jenis geosintetik

2.5.2. Klasifikasi Geosintetik

Geosintetik adalah suatu produk berbentuk lembaran yang terbuat dari

bahan polimer lenturyangdigunakan dengan tanah, batuan, atau material geoteknik

lainnya sebagai bagian yang tidak terpisahkan dari suatu pekerjaan, struktur atau

sistem (ASTM D 4439).

Untuk mempermudah pemahaman tentang jenis geosintetik, Gambar 2.20.

memperlihatkan pengelompokkan geosintetik yang dimulai dengan

pengelompokkan berdasarkan bentuk fisik, sifat kelulusan air dan proses

pembuatannya. Klasifikasi tersebut diterangkan secara ringkas di bawah ini.

25

Gambar 2.20. Pengelompokkan geosintetik

Berdasarkan bentuk fisik, geosintetik terbagi menjadi dua jenis yaitu tekstil dan

jaring (web).

2.5.2.1.Geosintetik Berbentuk Tekstil

Berdasarkan sifat kelulusan air (permeabilitas), geosintetik berbentuk

tekstil dapat dibagi menjadi kedap air dan lolos air. Geotekstil adalah jenis

geosintetik yang lolos air yang berasal dari bahan tekstil. Geomembran dan

Geosynthetic Clay Liner (GCL) merupakan jenis geosintetik kedap air yang biasa

digunakan sebagai penghalang zat cair.

Geotekstil kemudian dikelompokkan berdasarkan proses pembuatannya.

Jenis geotekstil yang utama adalah teranyam (woven), tak-teranyam (non-woven)

dan rajutan (knitted). Proses penganyaman untuk geosintetik teranyam sama

dengan pembuatan tekstil biasa. Geotekstil tak-teranyam dilakukan dengan

teknologi canggih dimana serat polimer atau filamen didesak keluar dan dipuntir

secara menerus, ditiup atau ditempatkan pada suatu sabuk berjalan. Kemudian

massa filamen atau serat tersebut disatukan dengan proses mekanis dengan

26

tusukan jarum-jarum kecil atau disatukan dengan panas dimana serat tersebut

“dilas” oleh panas dan/atau tekanan pada titik kontak serat dengan massa teksil

tak-teranyam.

Geosintetik berbentuk jaring (web) yang terdiri dari geosintetik dengan

jaring rapat dan jaring terbuka. Net dan matras merupakan salah satu jenis

geosintetik berbentuk jaring rapat.

Geogrid merupakan suatu contoh dari jenis geosintetik yang berbentuk

jaring (web) terbuka. Fungsi geogrid yang utama adalah sebagai perkuatan.

Geogrid dibentuk oleh suatu jaring teratur dengan elemen-elemen tarik dan

mempunyai bukaan berukuran tertentu sehingga saling mengunci (interlock)

dengan bahan pengisi di sekelilingnya.

Saat ini terdapat beberapa material yang dikombinasikan antara geotekstil

dengan geomembran atau bahan sintetik lainnya untuk mendapatkan karakteristik

terbaik dari setiap bahan. Produk tersebut dikenal sebagai geokomposit dan

produk ini dapat berupa gabungan dari geotekstil-geonet, geotekstil-geogrid,

geotekstil-geomembran, geomembran-geonet, dan bahkan struktur sel polimer tiga

dimensi. Kombinasi bahan-bahan pembentuk geokomposit tersebut sangat banyak

dan hampir tidak terbatas. Selain itu terdapat juga tipe-tipe geosintetik lain seperti

geosynthetic clay liner, geopipa, geofoam,

Gambar 2.21. sampai Gambar 2.24. secara berturut-turut memperlihatkan

contoh geotekstil lulus air, geotekstil kedap air, dan geogrid.

27

Gambar a. Tak teranyam

Gambar b. Teranyam

Gambar c. Rajutan

Gambar 2.21. Contoh geotekstil bersifat lulus air

28

Gambar a. Geomembran

Gambar b. Geosynthetic Clay Liner

Gambar 2.22. Contoh geotekstil bersifat kedap air

29

Gambar 2.23. Contoh geogrid

Gambar a. Geomembran dan geotekstil tak-teranyam

Gambar b. Geogrid dan geotekstil tak-teranyam

Gambar 2.24. Contoh geokomposit

30

2.5.2.2. Identifikasi Geosintetik

Pada umumnya geosintetik dapat diidentifikasi berdasarkan:

a. Tipe polimer (definisi deskriptif, misalnya polimer berkepadatan tinggi,

polimer berkepadatan rendah).

b. Tipe elemen (misalnya filamen, tenunan, untaian, rangka, rangka yang

dilapis).

c. Proses pembuatan (misalnya teranyam, tak teranyam dan dilubangi dengan

jarum, tak teranyam dan diikat dengan panas, diperlebar atau ditarik, dijahit,

diperkeras, diperhalus).

d. Tipe geosintetik primer (misalnya geotekstil, geogrid, geomembran).

e. Massa per satuan luas (untuk geotekstil, geogrid, geosynthetic clay liner, dan

geosintetik penahan erosi) dan atau ketebalan (untuk geomembran).

a. Tipe Polimer

Bahan baku dasar untuk hampir semua polimer yang digunakan untuk

membuat geosintetik adalah gas etilen. Etilen diperoleh dari pemecahan panas

bahan baku hidrokarbon (umumnya dari nafta). Nafta merupakan produk destilasi

dari minyak atau tar batu bara. Etilen tersebut direaksikan dengan katalis untuk

membentuk partikel yang disebut lempengan (flake) dalam suatu kilang

penyulingan.

Bahan baku geosintetik umumnya adalah polimer sintetik. Polimer berasal

dari kata poli yang berarti banyak dan meros yang berarti bagian. Jadi bahan

polimer terdiri dari dari beberapa bagian yang digabungkan untuk membentuk

suatu bahan. Setiap bagian, atau unit, disebut monomer yang kemudian akan

melalui proses penggabungan (polimerisasi) untuk menjadi molekul rantai

panjang.

Jumlah monomer dalam rantai polimer menentukan panjang rantai polimer

dan berpengaruh terhadap berat molekul. Berat molekul berpengaruh terhadap

sifat fisik dan mekanis, ketahanan terhadap suhu dan durabilitas (ketahanan

terhadap serangan kimia dan biologi) dari geosintetik. Sifat fisik dan mekanis

polimer juga dipengaruhi oleh ikatan dalam rantai dan antar rantai, cabang rantai,

31

dan derajat kristalinitas. Peningkatan derajat kristalinitas berakibat pada

meningkatnya kekakuan, kuat tarik, kekerasan, dan titik lembek, dan penurunan

permeabilitas kimiawi.

Alasan utama PP banyak digunakan dalam manufaktur geotekstil adalah

karena harganya yang murah. PP banyak digunakan untuk struktur yang tidak

kritis. Keuntungan lainnya, PP mempunyai ketahanan terhadap bahan kimia dan

pH karena strukturnya yang semikristalin. Aditif dan stabilizer (seperti karbon

hitam) harus ditambahkan agar PP lebih tahan sinar ultraviolet selama

pemrosesan. Untuk struktur yang kritis, atau ketika dibutuhkan kinerja struktur

jangka panjang, PP tidak efektif karena PP mempunyai sifat yang buruk terhadap

rangkak akibat beban konstan dalam jangka panjang.

Penggunaan bahan poliester (PET) saat ini semakin meningkat untuk

geosintetik perkuatan seperti geogrid karena kuat tariknya yang tinggi dan

ketahanan terhadap rangkak. Ketahanan kimia poliester umumnya sangat baik,

kecuali pada lingkungan dengan pH yang sangat tinggi. Secara alamiah, PET juga

stabil terhadap sinar ultraviolet.

Polietilena (PE) merupakan polimer organik yang paling sederhana yang

paling sering digunakan untuk memproduksi geomembran. PE digunakan dalam

bentuk kepadatan rendah dan sedikit terkristal (crystalline) untuk menjadi LDPE

(low density polyethylene) yang mempunyai keunggulan mudah dibentuk, mudah

diproses dan mempunyai sifat fisik yang baik. PE juga digunakan sebagai HDPE

(high density polyethylene), yang lebih kaku dan tahan terhadap bahan kimia.

PVC merupakan jenis resin berbasis vinil yang sering digunakan. Dengan

peliat (plasticizers) dan bahan aditif lainnya, PVC dapat dibuat menjadi berbagai

macam bentuk. Jika PVC tidak dicampur dengan zat penstabil yang tepat, PVC

cenderung menjadi getas dan buram ketika terpapar sinar ultraviolet serta dapat

terdegradasi akibat suhu.

Poliamida (PA), banyak dikenal sebagai nilon, merupakan zat termoplastik

yang dapat diproses dengan cara dilelehkan. PA mempunyai keunggulan kuat

tarik yang tinggi pada suhu tinggi, daktilitas, ketahanan terhadap aus dan usang,

permeabilitas yang rendah karena udara dan hidrokarbon serta tahan terhadap zat

kimia. Kelemahannya adalah kecenderungannya untuk menyerap air, yang

32

mengakibatkan perubahan sifat fisik dan mekanis, serta ketahanan yang terbatas

terhadap zat asam dan pelapukan.

Beberapa faktor lingkungan berpengaruh terhadap durabilitas polimer.

Komponen ultraviolet dari radiasi sinar matahari, suhu dan oksigen, dan

kelembaban merupakan faktor di atas tanah yang berpengaruh terhadap degradasi.

Di bawah tanah, faktor utama yang berpengaruh adalah durabilitas polimer adalah

ukuran butir tanah dan angularitas kerikil, keasaman/kadar alkali, ion logam berat,

kandungan oksigen, kadar air, kadar organik dan temperatur. Ketahanan polimer

terhadap faktor-faktor lingkungan diperlihatkan Tabel 2.1. Perlu diketahui bahwa

reaksi yang terjadi biasanya lambat dan dapat lebih ditahan dengan menambahkan

zat aditif yang sesuai.

Tabel 2.1. Ketahanan polimer terhadap faktor lingkungan

Sumber : Departemen PU (2009)

2.5.3. Pemilihan Jenis Geosintetik

Setelah memahami fungsi dan aplikasi geosintetik maka kita harus dapat

memilih jenis geosintetik yang berhubungan dengan tipe polimer, elemen dan

proses produksi geosintetik. Tabel 2.2. memperlihatkan fungsi utama atau fungsi

primer yang dapat diperoleh dari setiap jenis geosintetik. Akan tetapi, pada

33

beberapa kasus geosintetik dapat juga memberikan fungsi sekunder atau bahkan

fungsi tersier. Sebagai contoh, geosintetik untuk perkuatan timbunan di atas tanah

lunak fungsi primernya adalah perkuatan, tetapi kita juga membutuhkan fungsi

sekunder sebagai separator dan fungsi tersier sebagai filter.

Tabel 2.2. Identifikasi fungsi primer geosintetik

Sumber : Koerner (1990)

Pemilihan geosintetik dipengaruhi beberapa faktor seperti spesifikasi,

durabilitas, ketersediaan bahan, biaya dan konstruksi. Durabilitas dan sifat-sifat

geosintetik lainnya termasuk biaya tergantung dari jenis polimer yang digunakan

sebagai bahan mentah geosintetik. tabel 2.3. memperlihatkan sifat umum beberapa

jenis polimer yang sering digunakan dan tabel 2.4. memperlihatkan nilai-nilai sifat

geosintetik berdasarkan proses pembuatannya geosintetik . Kedua tabel tersebut

dapat membantu memilih jenis geosintetik.

Sebagai contoh, geotekstil dapat berfungsi untuk separator, perkuatan,

filter, drainase dan proteksi (lihat tabel 2.2). Geotekstil terbuat dari PE, PP, PET

atau PA (lihat tabel 2.3.). Jika kita membutuhkan geotekstil untuk perkuatan,

maka kita membutuhkan geotekstil dengan kuat tarik dan modulus elastisitas yang

tinggi tapi mempunyai nilai regangan yang rendah. tabel 2.3. dan tabel 2.4.

memberikan indikasi bahwa geotekstil poliester teranyam dapat kita pilih.

34

Perlu dipahami bahwa faktor lingkungan dan kondisi lapangan juga

menentukan geosintetik yang akan dipilih. Kadang-kadang, beberapa jenis

geosintetik memenuhi persyaratan yang kita inginkan. Dalam kasus ini,

geosintetik harus dipilih berdasarkan nilai ekonomis (rasio biaya-manfaat),

termasuk pengalaman lapangan.

Sifat-sifat geosintetik dapat berubah seperti akibat penuaan (ageing),

kerusakan mekanis (terutama saat pemasangan di lapangan), rangkak, hidrolisis

atau reaksi dengan air, serangan biologi dan kimia, paparan sinar matahari dan

sebagainya.

Tabel 2.3. Nilai umum sifat polimer


35

Tabel 2.4. Rentang umum sifat-sifat geosintetik


Tabel 2.5. memperlihatkan sifat-sifat utama yang perlu diperhatikan

sehubungan dengan fungsi yang kita rencanakan. Perlu diperhatikan bahwa data

interaksi tanah dengan geosintetik diperlukan untuk perkuatan dan separator. Data

interaksi itu dibutuhkan suatu kasus dimana dapat terjadi perbedaan pergerakan

antara geosintetik dan material di sekitarnya yang dapat membahayakan struktur.

Data rangkak tarik juga dibutuhkan untuk memberikan indikasi durabilitas

geosintetik terhadap beban konstan dalam jangka panjang jika kita menggunakan

geosintetik sebagai perkuatan. Data kuat tusuk diperlukan untuk filter dan

separator jika kondisi lapangan dapat mengakibatkan tertusuknya geosintetik.

36

Tabel 2.5. Sifat penting geosintetik sesuai fungsinya


2.5.4. Fungsi & Aplikasi Geotekstil

Geotekstil memiliki enam fungsi sebagai berikut:

1. Separator: bahan Geotekstil digunakan di antara dua material tanah yang

tidak sejenis untuk mencegah terjadi pencampuran material. Sebagai

contoh, bahan ini digunakan untuk mencegah bercampurnya lapis pondasi

jalan dengan tanah dasar yang lunak sehingga integritas dan tebal rencana

struktur jalan dapat dipertahankan.

37

2. Perkuatan: sifat tarik bahan Geotekstil dimanfaatkan untuk menahan

tegangan atau deformasi pada struktur tanah. Untuk fungsi ini, Geotekstil

banyak digunakan untuk perkuatan timbunan di atas tanah lunak,

perkuatan lereng dan dinding tanah yang distabilisasi secara mekanis

(mechanically stabilized earth wall, MSEW).

3. Filter: bahan Geotekstil digunakan untuk mengalirkan air ke dalam sistem

drainase dan mencegah terjadinya migrasi partikel tanah melalui filter.

Contoh penggunaan Geotekstil sebagai filter adalah pada sistem drainase

porous.

4. Drainase: bahan Geotekstil digunakan untuk mengalirkan air dari dalam

tanah. Bahan ini contohnya digunakan sebagai drainase di belakang

abutmen atau dinding penahan tanah.

5. Proteksi: bahan Geotekstil digunakan sebagai lapisan yang memperkecil

tegangan lokal untuk mencegah atau mengurangi kerusakan pada

permukaan atau lapisan tersebut. Sebagai contoh, tikar geotekstil (mat)

38

digunakan untuk mencegah erosi tanah akibat hujan dan aliran air. Contoh

lainnya, geotekstil tak-teranyam digunakan untuk mencegah tertusuknya

geomembran oleh tanah atau batu di sekelilingnya pada saat pemasangan.

2.5.5. Proses Pembuatan Geotekstil Teranyam

Proses pembuatan geotekstil pada dasarnya terdiri dari dua tahap: tahap

pertama merupakan pembuatan elemen linier seperti serat (fiber) atau benang

(yarn) dari pelet atau butiran polimer dengan memberikan panas dan tekanan.

Tahap kedua adalah mengkombinasikan elemen-elemen linier tersebut menjadi

struktur lembaran atau serupa dengan kain. Benang (yarn) dapat terdiri dari satu

atau beberapa serat.

Pada prinsipnya, terdapat empat jenis serat yang biasa digunakan dalam geotekstil

yaitu:

1. Filamen. Filamen dibuat dengan menekan polimer yang dilelehkan melalui

lubang cetakan dan kemudian menariknya ke arah longitudinal.

2. Serabut serat (staple fiber), diperoleh dengan memotong filamen-filamen

menjadi lebih pendek, biasanya 2-10 cm.

3. Potongan film (slit film), merupakan serat seperti pita, biasanya lebarnya 1-3

mm, dibuat dengan memotong pita plastik dan kemudian menariknya ke arah

longitudinal.

4. Untaian benang (strand) adalah suatu bundel serat-serat seperti pita yang

dapat diikatkan satu sama lain.

Beberapa jenis benang digunakan untuk membuat geotekstil teranyam,

yaitu: benang monofilamen (dari filamen tunggal), benang multifilamen (terbuat

dari filamen-filamen halus yang di-searah-kan), benang pintal (terbuat dari

serabut-serabut serat yang dijalin), benang potongan film (dari sebuah serat

potongan film) dan benang fibrilasi yang dibuat dari strand.

Walaupun saat ini alat pembuat geotekstil teranyam semakin canggih,

namun secara prinsip prosesnya sama dengan proses alat tenun konvensional, lihat

Proses penganyaman membuat geotekstil terlihat seperti dua set benang yang

39

saling menyilang tegak lurus. Istilah warp dan weft biasa digunakan untuk

membedakan dua arah benang yang berbeda. Warp adalah benang arah

longitudinal yang bergerak searah mesin. Weft merupakan benang yang bergerak

dalam arah lebar atau melintang. Karena arah warp sejajar dengan arah

pembuatan geotekstil dalam mesin tenun, warp juga disebut “arah mesin” atau

machine direction (MD), dan sebaliknya weft disebut “arah melintang mesin” atau

cross machine direction (CMD).

2.5.6. Proses Pembuatan Geotekstil Tak-teranyam

Geotekstil tak-teranyam dibuat dengan proses yang berbeda dibandingkan

geotekstil teranyam. Proses ini mencakup penebaran serat-serat secara menerus

pada conveyor belt sehingga membentuk jaring lepas. Jaring lepas ini kemudian

melewati alat untuk mengikat dengan cara mekanis, pemanasan maupun kimiawi.

Pengikatan dengan cara mekanis dilakukan dengan menghantamkan ribuan jarum

melalui jaring lepas tersebut.

2.5.7. Sifat-sifat Geotekstil

Perlu diketahui bahwa geotekstil adalah suatu produk berbasis polimer

sehingga bersifat viscoelastic. Sifat ini menyebabkan kinerja geotekstil

terpengaruh oleh suhu, tingkat tegangan, lamanya beban yang bekerja, dan

besarnya beban yang bekerja. Sifat-sifat geotekstil dapat dibagi menjadi sifat fisik,

sifat mekanik, sifat hidrolik, dan durabilitas serta degradasi.

2.5.7.1. Sifat Fisik

Sifat-sifat fisik geotekstil yang perlu diketahui adalah berat jenis, massa

per satuan luas, ketebalan dan kekakuan. Sifat-sifat tersebut disebut sifat indeks

geotekstil. Beberapa sifat fisik lainnya yang penting hanya untuk geonet dan

geogrid adalah jenis struktur, jenis persilangan, ukuran bukaan (aperture) dan

bentuk, dimensi rib dan sudut planar yang dibentuk oleh rib-rib yang bersilangan.

Sifat-sifat fisik tersebut lebih terpengaruh oleh suhu dan kelembaban

dibandingkan dengan tanah dan batuan. Oleh karena itu untuk mendapatkan hasil

40

yang konsisten dalam laboratorium, dibutuhkan pengendalian suhu dan

kelembaban selama pengujian.

2.5.7.2. Berat Jenis

Berat jenis serat pembentuk geotekstil merupakan berat jenis dari bahan

baku polimer. Berat jenis didefinisikan sebagai rasio dari unit volume bahan

(tanpa rongga) terhadap unit volume berat air yang didestilasi dan tanpa udara

pada suhu 4oC.

Berat jenis merupakan sifat yang penting karena sifat ini dapat membantu

dalam mengidentifikasi jenis polimer dasar geotekstil. Berat jenis sering

digunakan untuk identifikasi geomembran dan untuk uji kendali mutu. Untuk

polietilena (PE), berat jenis penting untuk mengetahui apakah PE tersebut

tergolong kepadatan rendah (LDPE, low density polyethylene), sedang atau tinggi

(HDPE, high density polyethylene). Jika geosintetik menggunakan zat aditif, maka

berat jenis polimer dapat bertambah atau berkurang.

Di bawah ini adalah beberapa nilai berat jenis poliester bersama dengan

berat jenis baja dan tanah sebagai pembanding. Perlu diketahui beberapa polimer

mempunyai berat jenis kurang dari 1, misalnya PP dan PE, sehingga jika

geotekstil digunakan dalam air akan mengapung.

Berat jenis baja = 7.87

Berat jenis tanah/batuan = 2.4 sampai 2.9

Berat jenis polietilena (PE) = 0.91 sampai 0.96

Berat jenis polipropilena (PP) = 0.90 sampai 0.91

Berat jenis polivinilklorica (PVC) = 1.3 sampai 1.5

Berat jenis poliester (PET) = 1.22 sampai 1.38

Berat jenis poliamida (PA) = 1.05 sampai 1.15

2.5.7.3. Massa per Satuan Luas

Massa per satuan luas ditentukan dengan menimbang beberapa benda uji

berbentuk persegi atau lingkaran dengan luas 100 cm2. Nilai yang diperoleh

kemudian dirata-ratakan untuk memperoleh massa per satuan luas dari contoh

geotekstil.

41

Massa per satuan luas geosintetik berguna untuk memberikan indikasi

tentang harga dan sifat-sifat lainnya seperti kuat tarik, kuat robek, kuat tusuk dan

sebagainya. Nilai massa per satuan luas juga dapat digunakan untuk uji kendali

mutu terhadap bahan geosintetik yang dikirimkan ke lapangan jika dipersyaratkan

dalam spesifikasi.

Standar pengujian berat geotekstil adalah:

ISO 9864: 2005. Geosynthetics - Test method for the Determination of Mass

per Unit Area of Geotextiles and Geotextile-Related Products.

ASTM D 5261. Standard Test Method for Measuring Mass per Unit Area of

Geotextiles.

2.5.7.4. Ketebalan

Ketebalan geotekstil adalah jarak antara permukaan atas dan bawah

geotekstil yang diukur tegak lurus terhadap permukaan dengan tegangan tekan

normal (2 kPa untuk geotekstil dan 20 kPa untuk geogrid dan geomembran)

selama 5 detik. Ketebalan geosintetik harus diukur dengan instrumen yang akurat

hingga 0.025 mm. Gambar 2.25 memperlihatkan pengujian ketebalan geotekstil.

42

Gambar 2.25. Uji ketebalan geotekstil

Sifat fisik tebal merupakan sifat dasar yang digunakan untuk kendali mutu

geosintetik. Tebal geosintetik biasanya tidak dicantumkan dalam spesifikasi

geotekstil kecuali untuk geotekstil tak-teranyam yang tebal. Akan tetapi tebal

geosintetik harus dicantumkan untuk spesifikasi geomembran. Tebal geosintetik

juga diperlukan untuk menghitung parameter lainnya seperti permeabilitas sejajar

bidang geotekstil dan permeabilitas tegak lurus bidang geotekstil (daya tembus

air).

Standar pengujian ketebalan geotekstil adalah:

SNI 08-4420-1997. Cara Uji Ketebalan Geotekstil.

ISO 9863-2:1996. Geotextiles And Geotextile-Related Products -

Determination Of Thickness At Specified Pressures - Part 2: Procedure For

Determination Of Thickness Of Single Layers Of Multilayer Products

ASTM D 5199. Standard Test Method For Measuring Nominal Thickness Of

Geosynthetics.

43

2.5.8. Sifat Mekanik

Sifat-sifat mekanik merupakan sifat penting untuk geotekstil yang

digunakan untuk menahan kerusakan saat instalasi dan menahan beban. Sifat

mekanik yang penting adalah kompresibilitas, kuat tarik dan modulus tarik,.

2.5.8.1. Kompresibilitas

Kompresibilitas geotekstil diukur dari penurunan ketebalan akibat

peningkatan tegangan normal yang diberikan. Sifat mekanik ini sangat penting

untuk geotekstil tak teranyam yang berfungsi untuk mengalirkan zat cair sejajar

bidang geotekstil misalnya geotekstil tak-teranyam yang dipasang di belakang

dinding penahan tanah. Jika geotekstil semakin tertekan akibat beban, maka

kemampuan untuk mengalirkan airnya semakin berkurang. Terlihat bahwa

geotekstil tak-teranyam yang dilubangi jarum (needle punched) merupakan

geotekstil yang paling kompresibel, oleh karena itu ketebalan geotekstil tersebut

harus dipertimbangkan.

2.5.8.2. Kekuatan Tarik

Kuat Tarik dengan Cara Pita Lebar (Wide Width)

Kuat tarik didefinisikan sebagai tegangan tarik maksimum yang mampu

ditahan oleh benda uji pada titik keruntuhan. Seluruh aplikasi geotekstil

bergantung pada sifat mekanik ini baik sebagai fungsi primer maupun fungsi

sekunder.

Uji kuat tarik dengan cara pita lebar adalah menempatkan benda uji

geotekstil pada suatu klem atau grip, kemudian menariknya dengan sampai terjadi

keruntuhan atau putus. Standar pengujian kuat tarik dengan metoda pita lebar

adalah:

SNI 08-4416-1997. Cara Uji Kekuatan Tarik dan Mulur Geotekstil Cara Pita

Lebar.

ISO 10319 : 2008. Geosynthetics – Wide-width Tensile Test.

ASTM D4595–09. Standard Test Method for Tensile Properties of Geotextiles

by the Wide-Width Strip Method.

44

Gambar 2.26. Alat uji kuat tarik pita lebar

Beberapa hal yang berpengaruh terhadap kuat tarik adalah rasio lebar

terhadap panjang benda uji, suhu dan kelembaban ruangan saat pengujian serta

ketebalan geotekstil. Untuk meminimalkan pengaruh, SNI, ASTM dan ISO

mensyaratkan ukuran lebar benda uji 200 mm dan panjang gauge (panjang sampel

di luar penjepit) 100 mm. Semakin tinggi suhu ruangan saat pengujian maka kuat

tarik geosintetik semakin rendah sehingga SNI, ASTM dan ISO mempersyaratkan

suhu ruangan 21 ± 20C dan kelembaban 65 ± 5 %. Ditunjukkan bahwa semakin

besar massa maka kuat tarik semakin tinggi. Selain itu, kuat tarik geotekstil juga

dipengaruhi oleh kecepatan penarikan. Semakin rendah kecepatan penarikan,

maka kuat tarik semakin tinggi dan begitu juga sebaliknya.

2.5.8.3. Kuat Grab

Salah satu cara uji kuat tarik selain uji cara pita lebar adalah uji grab

seperti diperlihatkan pada Gambar 2.27. Uji ini pada dasarnya merupakan uji kuat

tarik uniaksial seperti uji kuat tarik cara pita lebar, tetapi benda uji geosintetik

selebar 101.6 mm dijepit dan ditarik sampai terjadi keruntuhan oleh jaw penjepit

selebar 25.4 mm.

45

Gambar 2.27. Grip alat uji kuat grab

Uji ini merupakan simulasi terhadap kondisi lapangan seperti pada

Gambar 2.28. Sangat sulit untuk menghubungkan kuat grab dengan kuat tarik pita

lebar tanpa uji korelasi secara langsung. Oleh karena itu, kuat tarik grab hanya

berguna sebagai uji kendali mutu atau uji penerimaan untuk geotekstil.

Gambar 2.28. Simulasi kondisi lapangan dengan uji kuat tarik grab

2.5.9. Kelebihan Pemakaian Geotekstil

1. Kekuatan tarik yang tinggi,

2. Pelaksanaan yang cepat,

3. Memungkinkan penggunaan material setempat,

4. Pemasangan yang mudah dan dapat membangun lebih tinggi dan

tegak,

5. Tambahan PVC sebagai pelindung terhadap ultraviolet,

6. Pemasangan dan harga geotekstil murah dibandingkan beton.

7. Merupakan struktur yang fleksibel tahan terhadap gaya gempa,

8. Tidak mempunyai resiko yang besar jika terjadi deformasi struktur,

9. Tipe elemen penutup lapisan luar dinding penahan dapat dibuat

46

dalam bentuk yang bermacam-macam, sehingga

memungkinkan untuk menciptakan permukaan dinding yang

mempunyai nilai estetika.

10. Biasanya perbaikan tanah dengan perkuatan dilakukan secara

horisontal artinya digelar karena lebih mudah pelaksanaannya

ketimbang arah tegak vertikal. Perkuatan horizontal dapat

menerima beban tekan dari permukaan atau tarik dari arah

horizontal. Sedangkan perbaikan tanah arah vertikal lebih utama

menerima beban vertikal dari permukaannya tanpa mampu

menerima beban horizontal.

2.5.10. Kekurangan Pemakaian Geotekstil

Geotekstil tanpa PVC akan mengalami penurunan tingkat kemampuan

penahan gaya tarik. Karena bahan Geotekstil sangat peka terhadap naik

turunnya temperatur udara, dimana pemuaian akan sangat mudah terjadi terhadap

bahan geotekstil pada saat mendapatkan temperatur tinggi. Pemuaian akan

membuat Geotekstil getas, dan akhirnya akan mengurangi kuat tarik.

2.5.11. Contoh Aplikasi Penggunaan Geotekstil

Gambar 2.29. Kondisi Semula

47

Gambar 2.30. Penyebab utama kerusakan

Gambar 2.31. Kelongsoran yang Terjadi

Saluran tersumbat dgn

kondisi dinding saluran

retak-2 atau tanpa dinding

batu kali. Air hujan yang

menggenang, merembes ke

dalam badan jalan

Jalan longsor dan

tinggal ± separuh badan

jalan yang tersisa.

Sehingga jalan dipakai

gantian 2 arah.

48

Gambar 2.32. Pemecahan dengan bahan geotekstil dan geomembran

Geomembrane,

(saluran menjadi

kedap air)

Geomembrane

Geotekstile

49

Gambar 2.33. Dokumentasi kerusakan serta pemasangan geotekstil

2.6. Perkuatan pada Tanah

2.6.1. Umum

Pada beton, perkuatan yang diberikan pada balok ataupun pelat dalam

perencanaan beton bertulang dapat menahan gaya tarik, sehingga meningkatkan

kekuatan. Gaya luar dalam bentuk momen positif akan dilawan oleh gaya dalam

yang dilakukan oleh perkuatan. Beton akan bekerja menahan gaya tekan,

perkuatan menahan gaya tarik, sehingga kombinasi antara keduanya akan

mampu menahan beban yang diberikan pada balok atau pelat tersebut.

Tanah bertulang berawal dari perkuatan alamiah oleh akar tanaman dan

pohon, yang berkembang menjadi perkuatan buatan yang dipadatkan bersama

dengan lapisan tanah di belakang dinding penahan. Ikatan antara perkuatan

dan tanah menaikkan kekuatan arah horizontal dan vertikal, sisi tanah di belakang

dinding penahan mampu berdiri tegak, tingginya naik, daya pikul naik,

sehingga secara teoritis, tanah bertulang mampu berdiri sendiri, dan dalam

praktek dinding berfungsi sebagai pelindung permukaan.

Jika diperhatikan, prinsip tanah bertulang hampir sama dengan beton

bertulang. Menggabungkan dua material yang mempunyai sifat berbeda agar

membentuk satu kesatuan struktur yang saling menopang.

50

Tanah bertulang pada dinding penahan adalah konstruksi material yang

terdiri dari material timbunan friksional dan lembaran perkuatan (perkuatan)

linear, biasanya ditempatkan secara horisontal. Sistem perkuatan, yang dapat

menahan gaya tarik yang tinggi, menahan deformasi lateral massa tanah yang

diperkuat. Struktur perkuatan tanah bertulang: material timbunan, lembaran

perkuatan (perkuatan) yang linear, digabungkan dengan timbunan, membentuk

massa tanah bertulang, dan lapisan luar, yang mempunyai peranan mencegah

material timbunan di belakang dinding penahan dari kelongsoran.

2.6.2. Tanah Berperkuatan

Tanah bertulang berkembang sejak diperkenalkan oleh seorang

arsitek dan engineer Prancis H. Vidal pada tahun 1963, ditandai dengan :

1 . Dinding penahan tanah pertama yang dibangun di Pragneres, Prancis

pada 1965.

2 . Kelompok struktur pertama yang dibangun di proyek jalan raya

Roquebrune-Menton, selatan Prancis selama tahun 1968-1969. Sepuluh

dinding penahan tanah dengan luas total permukaan dinding penahan

sekitar 6600 square yard dibangun di lereng yang tidak stabil.

3 . Abutment jembatan untuk jalan raya pertama (ketinggian 46 ft) dibangun

Thionville di 1972.

4 . Dinding penahan pertama dibangun di Amerika Serikat pada tahun 1972

pada California State Highway 39 timur laut Los Angeles.

Terbukti, ternyata metode tanah bertulang menawarkan penghematan

biaya yang signifikan jika dibandingkan dengan alternatif lain yang

konvensional bagi kondisi pondasi di tempat tinggi yang sangat sulit.

Komponen penyusun suatu dinding penahan tanah dengan perkuatan adalah :

perkuatan atau perkuatan, tanah timbunan atau tanah asli, elemen untuk lapisan

luar dinding penahan.

2.6.3. Prinsip dan Interaksi Perkuatan-Tanah

Pada tanah bertulang, mekanisme transfer tegangan tanah adalah gaya

gesekan antara tanah dan perkuatan. Dengan gaya gesekan ini, tanah

51

mentransfer tegangan gaya-gaya yang bekerja padanya kepada perkuatan-

perkuatan tersebut. Pengetahuan tentang transfer tegangan pada tanah bertulang

telah berkembang dari banyak uji gaya cabut (pullout) pada perkuatan yang

diletakkan pada keadaan yang sebenarnya atau pada model. Tanah dan perkuatan

membentuk satu kesatuan struktur yang saling menopang dan membagi beban

agar dapat dipikul bersama-sama. Transfer geser dapat dilihat pada Gambar

2.34. Beban yang dapat ditransfer per luasan perkuatan tergantung pada

karakteristik interface tanah dan material perkuatan, serta tegangan normal di

antara keduanya.

Gambar 2.34. Transfer geser tanah-perkuatan

Tegangan normal yang bekerja pada bidang kontak tanah-perkuatan masih

bergantung pada sifat-sifat tegangan-tegangan tanah, dimana sifat ini juga

dipengaruhi oleh besarnya tegangan yang bekerja. Akibatnya, koefisien geser

relatif antara tanah dan perkuatan (μ) tidak dapat langsung ditentukan dengan

satu analisis saja. Karena itu, hasil pengujian seperti uji cabut, uji geser

langsung (direct shear test), uji model yang dilengkapi dengan alat-alat uji, uji

struktur skala penuh sering digunakan sebagai dasar untuk memilih nilai-nilai

koefisien geser relatif tanah-perkuatan yang dianggap cocok dengan strukturnya.

Analisis keseimbangan lokal dari bagian perkuatan dalam tanah

menghasilkan kondisi transfer seperti yang terlihat pada gambar 2.35.

dT = T2 – T1 = 2 b η (dl) (2.13)

dimana :

52

b = lebar perkuatan ; l = panjang perkuatan ; T = kuat tarik ; η =

tegangan geser sepanjang interface tanah dan perkuatan.

Gambar 2.35. Variasi gaya tarik sepanjang perkuatan

Jika η hanya dihasilkan oleh geser interface, maka :

η = μ ζv (2.14)

dimana :

ζv = tegangan normal yang bekerja sepanjang perkuatan

μ = koefisien geser antara tanah dan perkuatan

Koefisien geser interface antara pasir, lanau dan permukaan material

konstruksi yang berbeda dalam uji geser langsung adalah dalam rentang 0.5-0.8

kali tahanan geser langsung yang dapat disebarkan dalam tanah. Yaitu :

μ = tan δ = (0.5 sampai 0.8) tan ø (2.15)

dimana :

δ = sudut geser antara tanah dan permukaan yang rata.

ø = sudut geser dalam tanah

53

Jika nilai ζv diketahui, maka akan lebih mudah untuk menghitung nilai

batasan tahanan pullout perkuatan. Tetapi, perhitungan sederhana tak dapat

sepenuhnya diandalkan karena tegangan normal efektif berubah oleh interaksi

perkuatan dan tanah. Lebih spesifik lagi, regangan geser dibebankan di atas

tanah berbutir yang padat, tanah akan cenderung mengembang. Jika

kecenderungan untuk menggembung dikendalikan sebagian (yaitu pertambahan

volume dicegah sebagian) dengan kondisi batas, tegangan confining lokal

dapat naik secara signifikan. Untuk tanah yang telah diketahui kerapatannya,

kecenderungan untuk mengembang berkurang seiring meningkatnya tegangan

confining. Oleh karena itu, efek mengembang pada koefisien geser dihitung dari

uji pullout. Lagipula, dengan kemungkinan yang hanya dimiliki geotekstil, tidak

ada perkuatan yang mempunyai permukaaan rata dan halus sepanjang

permukaannya. Oleh sebab itu, koefisien geser yang paling dapat

dipercaya diukur dari pengukuran langsung (tampak).

2.6.4. Pengaruh Penggunaan Perkuatan pada Kekuatan Geser Tanah

Kekuatan geser suatu massa tanah merupakan perlawanan internal tanah

tersebut per satuan luas terhadap keruntuhan atau pergeseran sepanjang bidang

geser dalam tanah yang dimaksud. Mohr (1980) menyuguhkan sebuah teori

tentang keruntuhan pada material yang menyatakan bahwa keruntuhan terjadi

pada suatu material akibat kombinasi kritis antara tegangan normal dan geser.

Garis keruntuhan (failure envelope) sebenarnya berbentuk garis

lengkung. Namun, untuk sebagian besar masalah-masalah mekanika tanah, garis

tersebut cukup didekati dengan sebuah garis lurus yang menunjukkan

hubungan linear antara tegangan normal dan tegangan geser (Coulomb, 1776),

seperti yang terlihat pada gambar 2.36. Persamaan parameter tanah dapat kita

tuliskan sebagai berikut :

(2.16)

54

dimana :

ηf = tegangan geser

c = kohesi

ζ = tegangan normal

= sudut geser dalam tanah

Gambar 2.36. Hubungan linear antara tegangan normal dan tegangan geser

Berarti, meningkatkan kekuatan geser tanah adalah dengan cara

meningkatkan parameter kekuatan geser tanah. Dengan memakai perkuatan,

parameter kekuatan geser tanah bertambah, sehingga struktur semakin kuat

menahan beban. Oleh karena itu, perkuatan disebut sebagai material perkuatan.

Berikut adalah sebagian hal-hal yang mempengaruhi kekuatan geser tanah :

2.6.4.1 Sudut Geser, Kohesi Tanah dan Tegangan Overburden

Sudut geser yang bekerja pada tanah bertulang ada 2 (dua) jenis, yaitu :

1. Sudut geser dalam tanah ( )

2. Sudut geser antara tanah dan perkuatan (δ)

Uji pullout pada perkuatan yang dilakukan pada struktur yang sebenarnya,

sebaik yang dilakukan di laboratorium dengan memakai pasir padat, telah

menunjukkan bahwa nilai koefisien geser tampak menurun ketika tegangan

55

vertikal overburden meningkat. Hal ini lebih jelas tampak pada kasus pemakaian

perkuatan yang berusuk daripada perkuatan yang permukaannya halus. Penurunan

μ* karena dilatansi berkurang ketika tekanan keliling bertambah. Di bawah

tegangan overburden yang tinggi, nilai μ* mendekati nilai tan , untuk perkuatan

yang berusuk yang juga menyebarkan geser antara butiran tanah ke butiran tanah

lainnya. Nilai μ* juga mendekati nilai tan δ, untuk perkuatan yang permukaannya

halus.

Mekanisme kenaikan kuat geser tanah yang diperkuat telah diterangkan

menurut beberapa cara.

1. Menurut Schlosser dan Vidal (1969), kuat pullout perkuatan dan

transfer tegangan dalam tanah ke perkuatan menghasilkan kohesi tampak

(apparent cohesion).

2. Dengan dipakainya perkuatan pada tanah, juga berakibat naiknya

tegangan kekang, hal ini dikemukakan oleh Yang (1972).

3. Basset dan Last (1978) menganggap bahwa perkuatan memberikan

tahanan anisotropis terhadap pergeseran tanah searah dengan perkuatan.

4. Konsep kelakuan tanah dibuktikan oleh Schlosser dan Long (1972) dari hasil

uji Triaksial pada contoh tanah yang diberikan perkuatan dengan

lembaran-lembaran alumunium, bahwa dalam tegangan confining kecil,

tanah akan runtuh akibat penggelinciran. Dengan adanya perkuatan,

kekuatan sistem bertambah akibat pengaruh kohesi tampak.

Gambar 2.37. Penjelasan kohesi tampak pada peningkatan kekuatan karena

perkuatan

56

Gambar 2.38. Konsep naiknya confinement tanah bertulang

Pada daerah dimana terjadinya keruntuhan akibat putusnya perkuatan,

kekuatan bertambah karena konsep kohesi anisotropis tampak yang dijelaskan

dalam diagram Mohr pada Gambar 2.37. c‟ adalah kohesi tampak yang

dihasilkan perkuatan. ζ1R adalah peningkatan tegangan utama mayor pada saat

keruntuhan. Sudut geser dari pasir bertulang diambil sama dengan pasir tanpa

perkuatan, yang berdasarkan asumsi yang sesuai, dijelaskan pada Gambar 2.39.

Gambar 2.39. Garis kekuatan untuk pasir dan pasir bertulang

Untuk perkuatan yang mempunyai tahanan retak tarik (RT) dan spasi vertikal

antara lapis perkuatan horizontal Sv, geometri yang ditunjukkan pada Gambar 2.38

menghasilkan :

57

v

pT

RS

KRC

2

' (2.21)

dimana :

)2

45(tan2 pK (2.22)

Seperti yang dinyatakan Yang (1972), kenaikan Δζ3R yang tampak pada

tekanan confining efektif minor saat keruntuhan adalah :

v

TR

S

R 3 (2.23)

Persamaan garis keruntuhan :

p

v

TcR K

S

R

31 (2.24)

2.6.5. Bidang Longsor

Beberapa anggapan mengenai bidang longsor :

1. Pengukuran struktur tanah bertulang (Schlosser dan Elias) menunjukkan

bahwa penyebaran gaya tarik pada perkuatan relatif kecil pada muka

dinding namun semakin meningkat sampai keadaan maksimum pada jarak

tertentu di belakang dinding. Bidang longsor hampir berimpit dengan lokasi-

lokasi gaya tarik, namun bergantung pada tipe struktur dan sistem

penulangannya.

2. Beberapa penelitian menganggap bidang longsor berasal dari kaki dinding

penahan tanah menuju ke atas bersudut (45 + ø/2) terhadap horizontal.

3. Ada anggapan bidang longsor berbentuk spiral logaritmik.

4. Bentuk-bentuk yang lain seperti bentuk dua garis linear (bilinear) atau

campuran bidang longsor lingkaran dan linear (Goure dkk, 1992)

5. Permukaan bidang longsor untuk dinding vertikal dengan tanah

bertulang, perkuatannya mudah meregang, umumnya dianggap berimpit

58

dengan bidang longsor Rankine (keruntuhan terjadi di sudut (45+ø/2)

terhadap bidang horizontal.

Berikut pada Gambar 2.40 dan Gambar 2.41 dijelaskan mengenai

perbedaan bidang longsor saat tanah tanpa perkuatan dan dengan perkuatan :

Gambar 2.40. Dinding penahan tanah tanpa perkuatan

Gambar 2.41. Dinding penahan tanah dengan perkuatan

59

2.6.6. Perancangan Desain Dinding Penahan Tanah Dengan

Perkuatan Geotekstil

Ada metode desain yang dapat digunakan untuk mendesain sebuah

dinding penahan tanah jenis MSE dengan perkuatan geosintetik. Metode

tersebut yaitu metode Rankine (Single Wedge). Penjelasan mengenai metode

tersebut adalah sebagai berikut:

Metode Rankine

Metode Rankine hanya berlaku untuk kemiringan tanah 90°. Panjang

overlap geosintetik dapat divariasikan seperti ditunjukkan oleh gambar berikut

ini:

Gambar 2.42. Konsep desain Rankine

Keterangan gambar:


Sv : spasi antar lapisan perkuatan

LR : panjang nonacting

Lo : panjang overlap

LE : panjang penjangkaran

L : panjang penjangkaran + panjang nonacting

z : kedalaman titik yang ditinjau dari permukaan tanah

Φ´ : sudut geser tanah

60

Gaya-gaya yang bekerja diantaranya adalah tekanan horizontal tanah

(Pa & h ), tekanan aktif tanah (Ka), beban hidup (P), beban mati tambahan

(q), dan beban tanah sendiri (Q). Adapun arah gaya ditunjukkan oleh gambar

di berikut ini:

Gambar 2.43. Arah-arah gaya yang bekerja

Keterangan gambar:

Pa : total tekanan tanah aktif

Σh : tekanan lateral tanah pada kedalaman tertentu

Ka : koefisien tekanan tanah aktif

P : beban terpusat

q : beban merata

Q : gaya karena beban tanah sendiri yang runtuh

x : jarak horizontal beban dari dinding penahan tanah

R : jarak radial dari titik beban pada dinding penahan tanah dimana

tekanan dihitung

Φ´ : sudut geser tanah

Γ : berat volume tanah

c´ : kohesi tanah

: sudut friksi antara tanah dengan geosintetik

61

Berikut ini adalah alur metode perancangan geosintetik pada dinding

penahan tanah menurut metode Rankine:

2.6.6.1. Menghitung spasi antar lapisan geosintetik

FS

TS

h

all

v

.'

(2.34)

Dimana :

Sv : spasi antar lapisan geometrik

Tall : tegangan izin

'

h : tekanan lateral tanah pada kedalaman tertentu

FS : faktor keamanan (1,3 – 1,5)

2.6.6.2. Menghitung tegangan izin (Tall)

BDCDCRID

ultallFSFSFSFS

TT1

(2.35)

Dimana :

Tult : tegangan tarik batas geosintetik

FSID : faktor parsial kerusakan instalasi saat konstruksi

FSCR : faktor parsial akibat rangkak (creep)

FSCD : faktor parsial akibat degradasi kimia

FSBD : faktor parsial akibat degradasi biologi

62

Tabel 2.6. Variasi faktor parsial pada tipe-tipe area aplikasi

Tipe Area Aplikasi

Variasi Faktor Parsial

Ker

usakan R

angkak

De

gradasi

De

gradasi

Inst

alasi

Ki

mia

Bio

logi

Separation

1,1

- 2,5

1,

5 - 2,5

1,0

- 1,5

1,0

- 1,2

Cushioning

1,1

- 2,0

1,

2 - 1,5

1,0

- 2,0

1,0

- 1,2

Unpaved roads

1,1

- 2,0

1,

5 - 2,5

1,0

- 1,5

1,0

- 1,2

Walls

1,1

- 2,0

2,

0 - 4,0

1,0

- 1,5

1,0

- 1,3

Enbankment

1,1

- 2,0

2,

0 - 3,5

1,0

- 1,5

1,0

- 1,3

Bearing capacity

1,1

- 2,0

2,

0 - 4,0

1,0

- 1,5

1,0

- 1,3

Slope stabilization

1,1

- 1,5

2,

0 - 3,0

1,0

- 1,5

1,0

- 1,3

Pavement overlays

1,1

- 1,5

1,

0 - 2,0

1,0

- 1,5

1,0

- 1,1

Railroads

1,5

- 3,0

1,

0 - 1,5

1,0

- 2,0

1,0

- 1,2

Flexible forms

1,1

- 1,5

1,

5 - 3,0

1,0

- 1,5

1,0

- 1,1

Silt fences

1,1

- 1,5

1,

5 - 2,5

1,0

- 1,5

1,0

- 1,1

(Sumber: Koerner, 1990)

63

2.6.6.3. Menghitung tegangan lateral tanah ( '

h )

zKahs ' (2.36)

Dimana :

'

hs : tekanan lateral karena beban tanah sendiri

Ka :

245tan2

, koefisien tekanan tanah aktif


: berat volume tanah

qKahq ' (2.37)

Dimana :

'

hq : tekanan lateral karena beban luar

q : beban merata pada permukaan; dimana besarnya D

jika merupakan tanah timbunan

D : ketinggian timbunan

5

2'

R

zxPhl (2.38)

Dimana :

'

hl : tekanan lateral akibat beban hidup atau terpusat

P : beban hidup atau terpusat

x : jarak horizontal beban dari dinding penahan tanah

R : jarak radial dari titik beban pada dinding penahan tanah

dimana tekanan dihitung

hlhqhsh ' (2.39)

Dimana :

'

h : tekanan lateral tanah pada kedalaman tertentu akibat

berat tanah sendiri dan beban luar

64

2.6.6.4. Menghitung kuat tarik geosintetik yang dibutuhkan ( reqP )

FSSP vhreq ' (2.40)

Dimana :

Sv : spasi antar lapisan geosintetik

'



2.6.6.5. Menghitung panjang penjangkaran ditambah panjang nonacting

(L)

RE LLL (2.41)

Dimana :

LE : embedment length / panjang penjangkaran

LR : nonacting lengths / panjang nonacting

245tan)(

zHLR (2.42)

Dimana :



: sudut geser tanah

tan.2 zc

FSSL hv

E

(2.43)

Dimana :


h : total tekanan lateral tanah pada kedalaman tertentu


c : kohesi tanah



65

2.6.6.6. Menghitung panjang overlap (Lo)

tan.4

.. '

zc

FSSL hv

o

(2.44)

Dimana :


'



C : kohesi tanah



2.6.6.7. Menghitung tekanan aktif tanah (Pa)

aa KHP ...5,0 2 (2.45)

Dimana :

Pa : tekanan aktif tanah



Ka : koefisien tekanan aktif tanah, )2

45(tan2 aK

2.6.6.8.Stabilitas Eksternal

Stabilitas eksternal pada dinding penahan tanah bergantung pada

kemampuan massa tanah bertulang untuk menahan beban-beban dari luar

(eksternal), termasuk tekanan tanah lateral dari tanah bertulang di belakang

dinding penahan dan beban yang akan bekerja di atas dinding penahan

(jika ada), tanpa adanya satupun kegagalan dari mekanisme-mekanisme

berikut: kegagalan akibat pergeseran sepanjang dasar dinding atau

sepanjang semua plane di atas dasar dinding, penggulingan di sekitar kaki

dinding penahan, kegagalan akibat daya dukung tanah pondasi, serta kegagalan

stabilitas lereng global.

66

(a) (b)

(c) (d)

Gambar 2.44. Mekanisme kegagalan dinding penahan (a)Kegagalan Pergeseran;

(b)Kegagalan Penggulingan; (c)Kegagalan daya dukung tanah; (d)Kegagalan

stabilitas lereng global

Metode yang biasa dipakai di mekanika tanah dan teknik pondasi dipakai

untuk mengevaluasi faktor keamanan melawan mekanisme-mekanisme

kegagalan di atas, antara lain sebagai berikut :

2.6.6.8.1. Faktor Keamanan Terhadap Kegagalan Geser

Kuat geser material timbunan dan tanah pondasi harus cukup lebih besar

untuk menahan tegangan horisontal akibat beban hidup yang dikenakan pada

massa tanah bertulang. Faktor keamanan untuk dinding penahan agar dapat

menahan kegagalan geser biasanya diambil sebesar 1.5 bagi sebagian besar

perancang dinding penahan tanah.

Untuk permukaan dinding vertikal, faktor aman terhadap pergeseran

dinyatakan oleh persamaan :

67

5,1geserFK (2.46)

5,1tan.

a

e

geserP

QLcFK

(2.47)

Dimana :

c : kohesi tanah

LE : panjang penjangkaran geosintetik

Q : gaya karena beban tanah sendiri ( HLQ E )


Pa : tekanan yang menyebabkan gaya geser


2.6.6.8.2. Faktor Keamanan Terhadap Kegagalan Guling

Para engineer desain biasanya akan memakai FS setidaknya sebesar

2.0 untuk kegagalan guling dinding penahan bertulang. Jumlah momen

penahan (Resisting Moment) dibagi dengan jumlah momen penyebab guling

(Driving Moment), nilainya harus lebih besar dari FS.

Faktor keamanan terhadap guling :

2.

.

adP

arQFS

a

guling (2.48)

Dimana :

Q :gaya karena beban tanah sendiri ( HLQ E )



ar : 0,5 L


ad : 3

1H

Karena sifat struktur dinding penahan bertulang yang fleksibel,

kegagalan struktur akibat guling jarang terjadi.

68

2.6.6.8.3. Faktor Keamanan Terhadap Kegagalan Daya Dukung Tanah

Dasar

Daya dukung tanah dasar harus dicek untuk memastikan apakah beban

vertikal yang bekerja akibat berat dinding dan surcharge tidak berlebihan. Faktor

Keamanan (FS) yang biasanya dipakai untuk tipe kegagalan ini adalah 2.0. Faktor

Keamanan ini lebih rendah dari yang dipakai untuk dinding penahan

konvensional karena sifat fleksibel yang dimiliki oleh dinding penahan

bertulang dan kemampuannya untuk berfungsi maksimal bahkan setelah

menerima differential settlement (penurunan tak seragam) yang cukup besar.

Nilai-nilai faktor daya dukung pondasi dari usulan-usulan Meyerhoff

(1963), Brinch Hansen (1961) dan Vesic (1973) dituliskan dalam tabel berikut :

Tabel 2.7. Faktor-faktor daya dukung Meyerhoff (1963), Brinch Hansen

(1961), dan Vesic (1973)

ø

(°)

Meyerhoff (1963) Hansen (1961) Vesic (1973)

N

c

N

q

N

γ

N

c

N

q

N

γ

N

c

N

q

N

γ

0

5

.14 1 0

5

.14 1 0

5

.14 1 0

1

5

.38

1

.09 0

5

.38

1

.09 0

5

.38

1

.09

0

.07

2

5

.63

1

.2

0

.01

5

.63

1

.2

0

.01

5

.63

1

.2

0

.15

3

5

.9

1

.31

0

.02

5

.9

1

.31

0

.02

5

.9

1

.31

0

.24

4

6

.19

1

.43

0

.04

6

.19

1

.43

0

.05

6

.19

1

.43

0

.34

5

6

.49

1

.57

0

.07

6

.49

1

.57

0

.07

6

.49

1

.57

0

.45

6

6

.81

1

.72

0

.11

6

.81

1

.72

0

.11

6

.81

1

.72

0

.57

7

7

.16

1

.88

0

.15

7

.16

1

.88

0

.16

7

.16

1

.88

0

.71

69

8

7

.53

2

.06

0

.21

7

.53

2

.06

0

.22

7

.53

2

.06

0

.86

9

7

.92

2

.25

0

.28

7

.92

2

.25

0

.3

7

.92

2

.25

1

.03

1

0

8

.34

2

.47

0

.37

8

.34

2

.47

0

.39

8

.34

2

.47

1

.22

1

1

8

.8

2

.71

0

.47

8

.8

2

.71

0

.5

8

.8

2

.71

1

.44

1

2

9

.28

2

.97

0

.6

9

.28

2

.97

0

.63

9

.28

2

.97

1

.69

1

3

9

.81

3

.26

0

.74

9

.81

3

.26

0

.78

9

.81

3

.26

1

.97

1

4

1

0.37

3

.59

0

.92

1

0.37

3

.59

0

.97

1

0.37

3

.59

2

.29

1

5

1

0.98

3

.94

1

.13

1

0.98

3

.94

1

.18

1

0.98

3

.94

2

.65

1

6

1

1.63

4

.34

1

.37

1

1.63

4

.34

1

.43

1

1.63

4

.34

3

.06

1

7

1

2.34

4

.77

1

.66

1

2.34

4

.77

1

.73

1

2.34

4

.77

3

.53

1

8

1

3.1

5

.26 2

1

3.1

5

.26

2

.08

1

3.1

5

.26

4

.07

1

9

1

3.93

5

.8

2

.4

1

3.93

5

.8

2

.48

1

3.93

5

.8

4

.68

2

0

1

4.83

6

.4

2

.87

1

4.83

6

.4

2

.95

1

4.83

6

.4

5

.39

2

1

1

5.81

7

.07

3

.42

1

5.81

7

.07

3

.5

1

5.81

7

.07

6

.2

2

2

1

6.88

7

.82

4

.07

1

6.88

7

.82

4

.13

1

6.88

7

.82

7

.13

2

3

1

8.05

8

.66

4

.82

1

8.05

8

.66

4

.88

1

8.05

8

.66

8

.2

2

4

1

9.32

9

.6

5

.72

1

9.32

9

.6

5

.75

1

9.32

9

.6

9

.44

2 2 1 6 2 1 6 2 1 1

70

5 0.72 0.66 .77 0.72 0.66 .76 0.72 0.66 0.88

2

6

2

2.25

1

1.85 8

2

2.25

1

1.85

7

.94

2

2.25

1

1.85

1

2.54

2

7

2

3.94

1

3.2

9

.46

2

3.94

1

3.2

9

.32

2

3.94

1

3.2

1

4.47

2

8

2

5.8

1

4.72

1

1.19

2

5.8

1

4.72

1

0.94

2

5.8

1

4.72

1

6.72

2

9

2

7.86

1

6.44

1

3.24

2

7.86

1

6.44

1

2.84

2

7.86

1

6.44

1

9.34

3

0

3

0.14

1

8.4

1

5.67

3

0.14

1

8.4

1

5.07

3

0.14

1

8.4

2

2.4

3

1

3

2.67

2

0.63

1

8.56

3

2.67

2

0.63

1

7.69

3

2.67

2

0.63

2

5.99

3

2

3

5.49

2

3.18

2

2.02

3

5.49

2

3.18

2

0.79

3

5.49

2

3.18

3

0.21

3

3

3

8.34

2

6.09

2

6.17

3

8.34

2

6.09

2

4.44

3

8.34

2

6.09

3

5.19

3

4

4

2.16

2

9.44

3

1.15

4

2.16

2

9.44

2

8.77

4

2.16

2

9.44

4

1.06

3

5

4

2.12

3

3.3

3

7.15

4

2.12

3

3.3

3

3.92

4

2.12

3

3.3

4

8.03

3

6

5

0.59

3

7.75

4

4.43

5

0.59

3

7.75

4

0.05

5

0.59

3

7.75

5

6.31

3

7

5

5.63

4

2.92

5

3.27

5

5.63

4

2.92

4

7.38

5

5.63

4

2.92

6

6.19

3

8

6

1.35

4

8.93

6

4.07

6

1.35

4

8.93

5

6.17

6

1.35

4

8.93

7

8.02

3

9

6

7.87

5

5.96

7

7.33

6

7.87

5

5.96

6

6.76

6

7.87

5

5.96

9

2.25

4

0

7

5.31

6

4.2

9

3.69

7

5.31

6

4.2

7

9.54

7

5.31

6

4.2

1

09.41

4

1

8

3.86

7

3.9

1

13.99

8

3.86

7

3.9

9

5.05

8

3.86

7

3.9

1

30.21

4

2

9

3.71

8

5.37

1

39.32

9

3.71

8

5.37

1

13.96

9

3.71

8

5.37

1

55.54

71

4

3

1

05.11

9

9.01

1

71.14

1

05.11

9

9.01

1

37.1

1

05.11

9

9.01

1

86.53

4

4

1

18.37

1

15.31

2

11.41

1

18.37

1

15.31

1

65.58

1

18.37

1

15.31

2

24.63

4

5

1

33.87

1

34.87

2

62.74

1

33.87

1

34.87

2

00.81

1

33.87

1

34.87

2

71.75

4

6

1

52.1

1

58.5

3

28.73

1

52.1

1

58.5

2

44.65

1

52.1

1

58.5

3

30.34

4

7

1

73.64

1

87.21

4

14.33

1

73.64

1

87.21

2

99.52

1

73.64

1

87.21

4

03.65

4

8

1

99.26

2

22.3

5

26.45

1

99.26

2

22.3

3

68.67

1

99.26

2

22.3

4

96

4

9

2

29.92

2

65.5

6

74.92

2

29.92

2

65.5

4

56.4

2

29.92

2

65.5

6

13.14

5

0

2

66.88

3

19.06

8

73.86

2

66.88

3

19.06

5

68.57

2

66.88

3

19.06

7

62.86

Sumber : Koerner (1990)

Faktor keamanan tanah tanah dasar atau pondasi (bearing capacity)

3tan q

qFK ult

pondasiah (2.49)

Dimana :

ultq :daya dukung tanah ( NBNqNcq qcult ...5,0.. )

Q : berat tanah

c : kohesi tanah


B : lebar dasar pondasi yang kontak dengan tanah

Nc : koefisien daya dukung untuk kohesi

Nq : koefisien daya dukung untuk berat tanah (beban)

N : koefisien daya dukung untuk berat volume tanah

Daya dukung ultimit tanah dasar dapat dihitung dengan menggunakan

Metode Vesic. Vesic menyarankan penggunaan faktor-faktor kapasitas daya

72

dukung yang diperoleh dari beberapa peneliti yang telah dirangkum sesuai

dengan prinsip superposisi. Diperoleh persamaan daya dukung ultimate untuk

pondasi memanjang:

NBNpcNq qcu 5,00 (2.50)

Persamaan daya dukung Vesic yang selengkapnya memasukkan

pengaruh-pengaruh seperti kedalaman, bentuk pondasi, kemiringan dan

eksentrisitas beban, kemiringan dasar dan kemiringan permukaan.

'' LB

Qq u

u sc.dc.ic.bc.gc.(c.Nc) + sq.dq.iq.bq.gq.(po.Nq) +

sγ.dγ.iγ.bγ.gγ.(0,5.B.γ.Nγ) (2.51)

Berikut ini faktor-faktor daya dukung untuk masukan persamaan Vesic:

Tabel 2.8. Faktor bentuk pondasi oleh Vesic

F

aktor Pondasi Pondasi Empat

Pondasi Bujur

Sangkar

B

entuk Memanjang Persegi Panjang

atau

Lingkaran

S

c 1

1 +

(B/L)(Nq/Nc) 1 + (Nq/Nc)

S

q 1 1 + (B/L) tan ø 1 + tan ø

S

γ 1 1 - (B/L) ≥ 0.6 0.6

Sumber : Vesic (1975)

73

Tabel 2.9. Faktor kedalaman pondasi

Faktor Nilai Keterangan

Bentuk

Dc 1 + 0.4 (D/B) Batasan : Bila D/B > 1,

Dq 1 + 2 (D/B) tan ø (1-sin ø)2 Maka D/B diganti dengan

Dγ 1 arc tan D/B


Tabel 2.10. Faktor kemiringan beban

Faktor

Kemiringan Beban

Nilai

Keterangan

ic tan

1

c

q

qN

ii

Untuk ø > 0

ic‟ ca NcA

mH

'1

Untuk ø = 0

iq 0cot'

1

m

acAV

H

iγ

0cot'

1

1

m

acAV

H

LB

LBmm B

/1

/2

BL

BLmm L

/1

/2

Jika inklinasi beban pada arah n

dan membuat sudut θn terhadap

Untuk dasar horizontal

Kemiringan beban searah

lebar B

Kemiringan searah panjang

L

74

arah L pondasi, maka mn

diperoleh dari

mn = mL cos2 θn + mB sin2 θn

H ≤ caA‟ + V tan δ


Tabel 2.11. Faktor kemiringan dasar pondasi

Faktor Kemiringan

Dasar

Nilai Keterangan

Bc

tan

1

c

q

qN

bb

α dalam radian,

ø dalam derajat

bc‟

2

21

bq = bγ

2)tan1(


Tabel 2.12. Faktor kemiringan permukaan

Faktor Kemiringan

Permukaan

Nilai

Keterangan

Gc

tan14,5

1 q

q

ii

β dalam radian

Batasan :

β > 45° dan β < ø

gc‟

2

21

gq = gγ

2)tan1(


75

dimana :

ø = sudut geser antara tanah dan dasar pondasi


= sudut lereng pendukung pondasi (positif searah jarum jam)

α = sudut kemiringan dasar pondasi (positif searah jarum jam)

D= kedalaman pondasi

ca = faktor adhesi dikali c

= adhesi antara tanah dan dasar pondasi

V = Rv = komponen beban vertikal

H = Rh = komponen beban horizontal

Qu = komponen beban vertikal ultimit

B = lebar pondasi

L‟, B‟ = panjang efektif dan lebar efektif pondasi

γ = berat isi tanah

c = kohesi tanah dasar

po = Df γ

= tekanan overburden di dasar pondasi

sc, sq, sγ = faktor-faktor bentuk pondasi

dc, dq, dγ = faktor-faktor kedalaman pondasi

ic, iq, iγ = faktor-faktor kemiringan beban

bc, bq, bγ = faktor-faktor kemiringan dasar pondasi

gc, gq, gγ = faktor-faktor kemiringan permukaan pondasi

Nc, Nq, Nγ = faktor-faktor daya dukung Vesic

76

2.6.6.8.4. Faktor Keamanan Terhadap Kegagalan Stabilitas Global

Baik lereng in-situ dengan perkuatan maupun dinding penahan

bertulang, harus memenuhi syarat stabilitas lereng global. Tanah bertulang

dianggap struktur dinding penahan gravitasi. Faktor Keamanan terhadap

keruntuhan lereng global yang tanahnya telah diperkuat dengan perkuatan

geogrid (FSperkuatan) diambil sebesar 2. Faktor Keamanan terhadap kegagalan

stabilitas lereng global tanah non perkuatan (FSnon-perkuatan) biasanya diambil

1.3 sampai 1.5. Dimana faktor aman dari hasil analisis tanah non-perkuatan

dijumlahkan dengan pembagian stabilitas momen gaya tarik perkuatan geogrid

dengan momen pengguling, seperti dituliskan dalam persamaan berikut :

D

g

tulangannontulanganM

MFSFS (2.52)

dimana :

i

zi iimaksg bTM (2.53)

2cos. qqh PP (2.54)

2cos. EEh PP (2.55)

aE KHP 25,0 (2.56)

aq KHqP .. (2.57)

dimana :

MD = jumlah momen guling akibat gaya horizontal

FSnon-perkuatan = faktor keamanan terhadap kelongsoran lereng tanah non-perkuatan

FSperkuatan = faktor keamanan terhadap kelongsoran lereng tanah berperkuatan

Mg = momen stabilitasTmaks = gaya tarik maksimum geotekstil untuk setiap lapisan

Pqh = tekanan tanah aktif horizontal akibat beban q

PEh = tekanan tanah aktif horisontal akibat berat sendiri tanah

77

bi = L -Lp (garis keruntuhan dihitung sesuai dengan bidang longsor Rankine)

= panjang geotekstil di zona kegagalan

Metode Bishop

Untuk menghitung faktor keamanan pada lereng tanah non-perkuatan lebih

sering dipakai Metode Bishop, karena dianggap lebih akurat. Berikut langkah-

langkahnya:

cossin)()(sintan

tan

1

tan

ulFS

clXXWulP

FSulP

perkuanon

nn

perkuanon

(2.58)

cossin

)()(sintan

tan

1

tan

uFS

clXXWulP

FSulP

perkuanon

nn

perkuanon

(2.59)

tan

tan

1

sintancos

cossin

)(

perkuanon

perkuanon

nn

FS

uFS

clXXW

ulP

(2.60)

78

Gambar 2.45. Stabilitas lereng dengan metode Bishop

Pada analisis Bishop ini, harga (Xn-Xn+1) = 0, sehingga :

tan

tan

sintancos

cossin

perkuanon

perkuanon

FS

uFS

clW

ulP

(2.61)

Maka faktor keamanan untuk tanah non-perkuatan (FSnon-perkuatan) adalah :

tan

tan tantan1

sectan)(

sin

1

perkuanon

perkuanon

FS

ubWcbW

FS

(2.62)

Dalam hal ini, b=1

dimana :

79

c = kohesi tanah dalam kondisi tegangan aktif

b = lebar irisan arah dasar

l = panjang busur pias

W = berat setiap pias tanah

u = tekanan air pori


α = sudut antara garis vertikal dan jari-jari R

(tanda negatif di sebelah kanan dan positif di sebelah kiri)

Kemudian, lereng dibagi menjadi beberapa pias dengan batas-batas

vertikal. Kemudian nilai untuk lebar (b), tinggi (h) dan tinggi air (z) dan sudut

diukur dengan teliti pada gambar yang telah diskalakan dengan benar. Dan berat

setiap pias tanah :

hbW s (2.63)

Harga FSnon-perkuatan dalam persamaan terdapat di sebelah kiri dan kanan,

karena itu untuk menghitung harga FSnon-perkuatan harus dipakai cara iterasi, yaitu

mengambil harga FSnon-perkuatan dengan coba-coba. Kemudian harga FSnon-perkuatan

yang diperoleh dimasukkan lagi pada sebelah kanan dan demikian seterusnya, dan

biasanya hanya sampai dua kali saja. Metode Bishop secara umum dipakai karena

faktor keamanan yang cukup tepat, akibat pengaruh tekanan air dan sudut .

Persamaan faktor aman Bishop ini lebih sulit pemakaiannya

dibandingkan dengan metode irisan lainnya. Lagipula, membutuhkan cara

coba-coba (trial and error), karena nilai faktor aman FS Nampak di kedua

sisi persamaannya. Akan tetapi, cara ini telah terbukti menghasilkan nilai

faktor keamanan yang mendekati hasil hitungan secara manual. Untuk

mempermudah perhitungan, dapat digunakan untuk menentukan nilai fungsi Mi,

dengan :

FS

xM i

ii

tantan1cos (2.64)

80

Penentuan Tegangan Air Pori

Untuk menentukan tegangan air pori pada dinding lereng, perlu

dipasang alat pengukur yang disebut „piezometer‟. Piezometer yang paling

sederhana ialah pipa yang dipasang di dalam lubang bor. Pipa tersebut

sebaiknya dibuat dari besi dengan diameter dalam sebesar 1 atau 2 cm. Pada

ujung bawah dari pipa tersebut dibuat banyak lubang kecil supaya air dapat

masuk, dan lubang bor disini diisi dengan pasir. Di atas pasir ini, lubang bor

ditutupi dengan lempung yang dipadatkan sampai benar-benar padat. Dengan

demikian air yang masuk pipa ini hanya berasal dari tanah di sekitar ujung

pipa saja, dan tinggi air di dalam pipa benar-benar menunjukkan tegangan

air pori pada ujung pipa. Pipa semacam ini dapat dipasang pada sejumlah

tempat dan dalam yang berlainan sehingga kita mendapat keterangan

lengkap mengenai keadaan tegangan air pori. Dengan flownet ini tegangan

air pori (u) dapat ditentukan pada setiap bagian dari bidang longsor. Misalnya

untuk mendapat nilai u pada titik pias 3 (titik B) kita membuat garis

„ekipotensial‟ dari titik B sampai titik A pada permukaan air freatis. Dengan

demikian nilai tegangan air pori (u) pada titik B = γw h.

Gambar 2.46. Penentuan tegangan air pori

Nilai banding tekanan pori (pore pressure ratio) didefinisikan sebagai :

h

u

W

ubru

dimana :

81

ru = Nilai banding tekanan pori

u = Tekanan air pori

b = Lebar irisan

= Berat volume tanah

h = Tinggi irisan rata-rata

2.6.6.9. Stabilitas Internal

Massa tanah bertulang dibagi menjadi dua daerah, zona aktif dan zona

penahan. Zona aktif berada tepat di belakang muka dinding. Pada daerah ini,

tanah cenderung bergerak menjauh dari tanah di belakangnya. Tegangan yang

berasal dari gerakan ini diarahkan keluar dari dinding, dan harus ditahan oleh

perkuatan. Gaya-gaya pada perkuatan dipindahkan ke zona penahan dimana

tegangan geser tanah dikerahkan di arah yang berlawanan untuk mencegah

tercabutnya perkuatan. Gambar 2.47. menunjukkan dua daerah yang berbeda.

Perkuatan menahan dua daerah yang berbeda ini bersama-sama sehingga

membentuk massa tanah yang menyatu.

Stabilitas internal adalah stabilitas massa tanah bertulang pembentuk

dinding penahan tanah bertulang terhadap pengaruh gaya-gaya yang

bekerja. Analisis stabilitas internal struktur tanah bertulang meliputi resiko-

resiko sebagai berikut : putusnya perkuatan dan tercabutnya perkuatan dari zona

penahan.

Gambar 2.47. Zona aktif dan zona penahan dinding penahan

82

2.6.6.9.1. Faktor Keamanan Terhadap Putusnya Perkuatan

Perkuatan-perkuatan tidak boleh putus saat menahan tegangan-

tegangan yang dipindahkan oleh tanah ke perkuatan tersebut. Biasanya, faktor

keamanan terhadap putusnya perkuatan diambil sebesar 3.0. Faktor keamanan

terhadap putusnya perkuatan (FKos) dinyatakan dalam persamaan berikut :

ipendorong

all

OST

TFK (2.65)

vhi ST '

max (2.66)

Dimana :

Tall : tegangan yang dimiliki tiap geotekstil

Tpendorong i : tegangan tarik maksimum pada tiap geotekstil

i

h : tekanan lateral pada kedalaman tertentu

Sv : spasi pemasangan geotekstil

2.6.6.9.2. Faktor Keamanan Terhadap Tercabutnya Perkuatan

Perkuatan-perkuatan harus cukup panjang, sehingga tanah pada zona

aktif yang akan longsor dapat ditahan oleh tahanan geser perkuatan yang

berada pada zona penahan. Gaya tahan perkuatan maksimum per meter lebar

yang dapat dihasilkan dari geser antara tanah dan perkuatan adalah:

ipendorong

ipenahan

POT

TFK (2.67)

tan2 ' haiipenahan LT (2.68)

Dimana :

Tpenahan i : tegangan penahan yang mencegah geotekstil tercabut dari

tanah yang menjepitnya

Tpendorong i : tegangan tarik maksimum pada tiap geotekstil

Lai : panjang geotekstil penahan (panjang zona angkur di belakang

bidang runtuh)

'


: sudut friksi antara tanah dengan geotekstil

83

BAB III

METODE DESAIN

3.1. Umum

Perencanaan terhadap segala macam kegiatan mempunyai suatu cara atau

metode yang perlu diperhatikan untuk lebih mendekatkan pada tujuan dan sasaran

yang ingin dicapai. Sebelum melakukan proses mendesain sebuah dinding

penahan dengan perkuatan geotekstil, terlebih dahulu dilakukan proses observasi

awal tentang tanah. Hal ini dilakukan agar selanjutnya dapat ditentukan besarnya

tekanan tanah terhadap dinding penahan tanah. Selanjutnya setelah data tanah

diketahui, proses desain bisa dilakukan. Adapun metode yang digunakan dalam

mendesain yaitu metode Rankine. Setelah proses desain dari metode Rankine

selesai dikerjakan, selanjutnya diperlukan analisis untuk menghitung stabilitas

terhadap faktor-faktor penyebab kegagalannya, analisis itu disebut

stabilitas internal (internal stability) dan stabilitas eksternal (external

stability). Prosedur perhitungan desain untuk struktur dinding penahan bertulang

berupa perhitungan analisis stabilitas eksternal dan internal biasanya dilakukan

secara terpisah.

Untuk stabilitas internal, ada dua anggapan terhadap mekanisme

kegagalan:

1. Kegagalan akibat putusnya perkuatan, dirancang untuk memastikan

apakah penampang melintang perkuatan sudah memenuhi syarat.

2. Kegagalan akibat tercabutnya (pullout) perkuatan, dirancang untuk

memastikan apakah luasan permukaan dan panjang perkuatan sudah

memenuhi syarat.

Untuk stabilitas eksternal, ada empat anggapan mekanisme kegagalan

yang dianalisis:

1. Kegagalan geser dari penahan tanah.

2. Kegagalan guling dari penahan tanah.

3. Kegagalan daya dukung tanah.

4. Kegagalan stabilitas global.

84

3.2. Observasi Awal

Pengamatan yang dilakukan adalah kondisi lereng yang rentan

terhadap longsor. Penelitian ini berlokasi di Desa Songan, Kabupaten Bangli.

Untuk lebih rinci mengenai situasi di lapangan, dapat dilihat pada gambar 3.1.

Gambar 3.1. Lokasi studi kasus

3.3. Pengumpulan Data

Data yang digunakan dalam menyelesaikan studi ini adalah data primer

berupa sampel tanah timbunan. Pengambilan tanah timbunan dilakukan di desa

Songan, Kabupaten Bangli, mengingat di daerah tersebut sering terjadi longsor.

Gambar 3.2. Pengambilan tanah sampel

Sebelum melakukan desain, terlebih dahulu harus diketahui nilai-nilai

berat volume k e r i n g t a n a h (γd), kohesi (c), sudut geser dalam tanah ( ).

85

Nilai-nilai c, ø, γ dapat ditentukan dari penyelidikan tanah di laboratorium

melalui tes pemadatan dan tes UCT.

3.4. Metode Pengumpulan Data

3.4.1. Pemeriksaan Berat Jenis Tanah

3.4.1.1. Tujuan

Untuk menentukan berat jenis tanah.

3.4.1.2. Benda Uji

Contoh tanah yang digunakan untuk pemeriksaan secara duplo (dua

percobaan yang terpisah).

3.4.1.3. Peralatan

a) Piknometer.

b) Timbangan.

c) Air.

d) Alat pemanas (kompor).

e) Oven.

f) Cawan porselen (mortas) dengan pestel (penumbuk berkepala karet

untuk menghancurkan gumpalan tanah menjadi butir – butir halus).

(ambil fotonya).

3.4.1.4. Pelaksanaan

a) Piknometer dibersihkan luar dalam dan dikeringkan, kemudian

ditimbang (= W1).

b) Contoh tanah tersebut dihancurkan dalam cawan porselen dengan

menggunakan pestel, kemudian dikeringkan dalam oven. Ambil tanah

kering dari oven dan langsung didinginkan dalam desikator, setelah

dingin dimasukkan kedalam piknometer sebanyak ± 10 gram.

Piknometer dengan tutupnya yang berisi tanah ditimbang (= W2).

c) Isikan piknometer tersebut dengan air sehingga tanah terendam

sepenuhnya dan didiamkan ± 2 – 10 jam.

d) Setelah langkah diatas, air destilasi ditambah 1/2 sampai 2/3

piknometer. Udara yang terperangkap diantara butiran tanah harus

86

dihilangkan dengan cara merebus piknometer kira-kira selama 10

menit, kemudian didinginkan kembali.

e) Setelah dingin air destilasi ditambahkan lagi hingga piknometer penuh

lalu ditutup. Bagian luarnya dikeringkan dengan kain kering.

Kemudian piknometer, air dan tanah ditimbang (= W3) dan suhunya

diukur.

f) Setelah selesai, piknometer dikosongkan dan dibersihkan kemudian

diisi penuh dengan air destilasi bebas udara. Bagian luarnya

dikeringkan dengan kain, lalu ditimbang (= W4).

3.4.1.5. Perhitungan

Setelah seluruh tahapan kegiatan di atas selesai dilakukan dan data-data

yang diperlukan diperoleh, maka spesific gravity/ berat jenis dapat dihitung

dengan rumus sebagai berikut :

Gs = Air Volume Berat

ButirTanahButir Volume Berat

= )WW()WW(

)WW(

4312

12

3.4.2. Pemadatan Tanah (Soil Compaction)

3.4.2.1. Tujuan :

1. Untuk menentukan hubungan antara kadar air dan kepadatan tanah apabila

dipadatkan dengan dengan tenaga tertentu (dalam hal ini digunakan cara

Standar Proctor)

2. Untuk menentukan berat volume kering maximum ( γd max ) dan kadar air

optimum (Wopt) dari suatu contoh tanah.

3.4.2.2. Peralatan

a. Cetakan besi yang berbentuk silinder. Silinder ini terdiri dari silinder

utama dan silinder sambungan yang dapat dilepas dan pelat alas yag dapat

dilepas pula.

b. Penumbuk, digunakan penumbuk tangan.

c. Alat untuk mengeluarkan contoh tanah dari silinder.

87

d. Timbangan dengan ketelitian 0,001 gram.

e. Lengser besar (large flat-pan).

f. Penggaris dengan pinggiran lurus atau pisau.

g. Ayakan no. 4

h. Cawan.

i. Oven.

3.4.2.3. Pelaksanaan

Persiapan Benda Uji :

a. Contoh tanah yang telah diangin-anginkan diambil sebanyak 15 kg.

Kemudian semua gumpalan-gumpalan tanah dipecahkan.

b. Tanah tersebut diayak dengan ayakan no. 4. Lalu semua tanah yang telah

lolos ayakan no. 4 dikumpulkan dalam lengser besar.

c. Karena akan dilakukan 5 kali percobaan, maka disediakan lima benda uji

dengan berat masing-masing 2,5 kg.

d. Pada tiap benda uji ditambahkan air, lalu dicampur dengan rata. Dan

diperoleh benda uji dengan kadar air berbeda-beda.

Persiapan Alat :

a. Alat silinder pemadatan (Silinder utama) dibersihkan dan ditimbang

beratnya.

b. Plat alas dan silinder dipasang. Pada saat penumbukan silinder dipasang

ditempat yang kokoh.

Pemadatan :

a. Tanah lembab yang telah disiapkan dimasukkan kedalam cetakan dalam

tiga lapis yang kira sama tebalnya. Tiap lapis harus dipadatkan secara

merata dengan standard proctor test harmer sebanyak 25 kali (tanah yang

diletakkan pada lapisan teratas harus lebih tinggi daripada cetakan).

Silinder perpanjangan yang disambung pada bagian atas cetakan

dilepaskan. Pelepasan silinder harus hati-hati, agar tidak merusak tanah

yang sudah dipadatkan dalam silinder.

b. Dengan menggunakan penggaris besi atau pisau, kelebihan tanah dipotong

di atas cetakan tersebut.

88

c. Berat dari silinder dan tanah yang telah dipadatkan ditimbang.

d. Tanah dari cetakan dikeluarkan, kemudian sedikit contoh tanah diambil

lalu ditimbang bersama dengan cawan timbang (M2) lalu oven selama 16-

24 jam. Kemudian kadar airnya ditentukan.

e. Hal yang sama dilakukan pada tiap benda uji ( 5 kali percobaan ), sehingga

diperoleh 5 data.

3.4.2.4. Perhitungan :

Berat Volume tanah lembab dari tiap-tiap test :

γ = V

A

CetakanVolume

PadatTanahBerat

Berat Volume kering dari tiap-tiap test :

γd = W1

wGs

wGszav

1

Gsw

wzav

1

Keterangan :

zav = Berat volume saat kadar udara nol

Gs = Berat spesifik butiran padat tanah

w = Berat volume air

w = Kadar air

3.4.3. Pemeriksaan Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)

3.4.3.1. Tujuan :

89

1. Untuk menentukan nilai kekuatan tanah tersebut dalam keadaan bebas

sampai mencapai keruntuhan. Kuat tekan bebas adalah besarnya tekanan

aksial yang diperlukan untuk menekan suatu silinder tanah sampai pecah.

2. Untuk menentukan besarnya sudut geser dalam sampel tanah.

3. Untuk menentukan besarnya kohesi sampel tanah.

3.4.3.2. Benda Uji :

Sampel tanah disturb yang dicampur dengan kadar air optimum

kemudian dilakukan pemadatan pada cetakan dengan diameter 5 cm dan tinggi

10 cm. Berat tanah sampel yang diperlukan untuk dimasukkan ke cetakan

merupakan hasil kali antara berat volume yang didapat pada tes pemadatan

dengan volume cetakan. Diameter minimum benda uji adalah 3,30 cm. Apabila

diameter benda uji 7,0 cm, butir tanah terbesar diijinkan adalah 1/10 kali

diameter benda uji, sedangkan bila diameter benda uji lebih besar dari 7,10

cm, butir tanah terbesar yang diijinkan adalah 1/6 kali diameter benda uji.

3.4.3.3. Peralatan :

1. Alat pengeluar contoh tanah

2. Unconfined Compression Test

3. Tabung cetak belah

4. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gram.

5. Pisau tipis dan tajam

6. Mistar ukur

7. Oven

3.4.3.4. Pelaksanaan :

Persiapan benda uji :

a. Contoh tanah dikeluarkan dengan alat pengeluar, kemudian cetakan

diolesi tipis dengan pelumas. Setelah itu contoh tanah dimasukkan ke

cetakan belah, benda uji dipotong rata bagian atas dan bawahnya,

kemudian cetakan dibuka.

b. Ukuran contoh tanah asli bisa disesuaikan dengan diameter silinder

benda uji yang diinginkan.

Pembebanan :

90

a. Benda uji diletakkan pada alat tekan, berdiri vertikal dan sentris pada

pelat dasar alat.

b. Alat tekan diatur, sehingga pelat atas menyentuh benda uji tegangan

pada pembacaan nol.

c. Alat tersebut dikerjakan dengan kecepatan 0,5 – 20 % terhadap tinggi

benda uji permenitnya. Pembacaan arloji pengukur dicatat setiap 30

detik.

d. Pembebanan dihentikan apabila telah tampak keretakan pada benda uji.

e. Perubahan bentuk benda uji dicatat dan disket/digambar sudut

keretakannya (α).

f. Pelaksanaan pemeriksaan ini harus secepatnya, agar kadar air tidak

berubah karena penguapan.

3.4.3.5. Perhitungan :

a. Luas penampang contoh tanah dikoreksi dengan rumus :

A = 1

A0

Dimana :

A0 = Luas contoh tanah mula-mula (cm2)

1 – ε = Koreksi

b. Beban (P) dihitung dengan rumus :

P = γ . χ

Dimana :

γ = Kalibrasi alat (1,19 kg/cm2)

χ = Beban pembacaan arloji

c. Dari sudut keretakan (α), dapat dihitung sudut geser dalam (Φ) dengan

rumus: Φ = 2 (α – 45o).

91

3.5. Langkah-Langkah Desain

Ada metode desain yang dapat digunakan untuk mendesain sebuah

dinding penahan tanah jenis MSE dengan perkuatan geotekstil. Metode

tersebut yaitu metode Rankine (Single Wedge). Adapun langkah-langkahnya

sebagai berikut :

1. Menghitung spasi antar lapisan geosintetik

FS

TS

h

all

v

.'

Dimana :

Sv : spasi antar lapisan geometrik

Tall : tegangan izin

'



2. Menghitung tegangan izin (Tall)

BDCDCRID

ultallFSFSFSFS

TT1

Dimana :

Tult : tegangan tarik batas geosintetik

FSID : faktor parsial kerusakan instalasi saat konstruksi

FSCR : faktor parsial akibat rangkak (creep)

FSCD : faktor parsial akibat degradasi kimia

FSBD : faktor parsial akibat degradasi biologi

3. Menghitung tegangan lateral tanah tanpa mempertimbangkan muka

air tanah ('

h )

92

hlhqhsh '

Dimana :

'

h : tekanan lateral tanah pada kedalaman tertentu akibat berat

tanah sendiri dan beban luar

4. Menghitung tegangan lateral tanah dengan mempertimbangkan muka

air tanah ( '

h )

hwhshqhshlhqh 2111

'

Dimana :

'


1hq : tekanan lateral akibat beban luar (beban merata)

hl : tekanan lateral akibat beban hidup

1hs : tekanan lateral akibat beban tanah diatas muka air

2hq : tekanan lateral akibat beban tanah diatasnya

hs : tekanan lateral akibat beban tanah dibawah muka air

hw : tekanan lateral akibat pengaruh air tanah

5. Menghitung panjang penjangkaran ditambah panjang nonacting (L)

RE LLL

Dimana :

LE : embedment length / panjang penjangkaran

LR : nonacting lengths / panjang nonacting

245tan)(

zHLR

Dimana :



93

: sudut geser tanah

tan.2 zc

FSSL hv

E

Dimana :


h : total tekanan lateral tanah pada kedalaman tertentu


c : kohesi tanah



6. Menghitung panjang overlap (Lo)

tan.4

.. '

zc

FSSL hv

o

Dimana :


'



c : kohesi tanah



7. Menghitung tekanan aktif tanah (Pa)

aa KHP ...5,0 2

Dimana :

Pa : tekanan aktif tanah



Ka : koefisien tekanan aktif tanah, )2

45(tan2 aK

8. Mengecek Stabilitas Eksternal

Stabilitas eksternal pada dinding penahan tanah bergantung pada

94

kemampuan massa tanah bertulang untuk menahan beban-beban dari luar

(eksternal), termasuk tekanan tanah lateral dari tanah bertulang di belakang

dinding penahan dan beban yang akan bekerja di atas dinding penahan

(jika ada), tanpa adanya satupun kegagalan dari mekanisme-mekanisme

berikut: kegagalan akibat pergeseran sepanjang dasar dinding atau

sepanjang semua plane di atas dasar dinding, penggulingan di sekitar kaki

dinding penahan, kegagalan akibat daya dukung tanah pondasi, serta kegagalan

stabilitas lereng global.

Metode yang biasa dipakai di mekanika tanah dan teknik pondasi

dipakai untuk mengevaluasi faktor keamanan melawan mekanisme-mekanisme

kegagalan di atas, antara lain sebagai berikut :

8.1. Faktor Keamanan Terhadap Kegagalan Geser

Kuat geser material timbunan dan tanah pondasi harus cukup lebih

besar untuk menahan tegangan horisontal akibat beban hidup yang dikenakan

pada massa tanah bertulang. Faktor keamanan untuk dinding penahan agar

dapat menahan kegagalan geser biasanya diambil sebesar 1.5 bagi sebagian

besar perancang dinding penahan tanah.

5,1tan.

a

e

geserP

QLcFK

Dimana :

c : kohesi tanah

LE : panjang penjangkaran geosintetik

Q : gaya karena beban tanah sendiri ( HLQ E )




8.2. Faktor Keamanan Terhadap Kegagalan Guling

Para engineer desain biasanya akan memakai FS setidaknya sebesar

2.0 untuk kegagalan guling dinding penahan bertulang. Jumlah momen

penahan (Resisting Moment) dibagi dengan jumlah momen penyebab guling

95

(Driving Moment), nilainya harus lebih besar dari FS.

2.

.

adP

arQFS

a

guling

Dimana :

Q :gaya karena beban tanah sendiri ( HLQ E)



ar : 0,5 L


ad : 3

1H

8.3. Faktor Keamanan Terhadap Kegagalan Daya Dukung Tanah Dasar

Daya dukung tanah dasar harus dicek untuk memastikan apakah beban

vertikal yang bekerja akibat berat dinding dan surcharge tidak berlebihan. Faktor

Keamanan (FS) yang biasanya dipakai untuk tipe kegagalan ini adalah 2.0. Faktor

Keamanan ini lebih rendah dari yang dipakai untuk dinding penahan

konvensional karena sifat fleksibel yang dimiliki oleh dinding penahan

bertulang dan kemampuannya untuk berfungsi maksimal bahkan setelah

menerima differential settlement (penurunan tak seragam) yang cukup besar.

Daya dukung ultimit tanah dasar dapat dihitung dengan menggunakan

Metode Vesic. Persamaan daya dukung Vesic yang selengkapnya

memasukkan pengaruh-pengaruh seperti kedalaman, bentuk pondasi,

kemiringan dan eksentrisitas beban, kemiringan dasar dan kemiringan

permukaan.

3tan q

qFK ult

pondasiah

Dimana :

ultq :daya dukung tanah ( NBNqNcq qcult ...5,0.. )

Q : berat tanah

c : kohesi tanah

96


B : lebar dasar pondasi yang kontak dengan tanah

Nc : koefisien daya dukung untuk kohesi

Nq : koefisien daya dukung untuk berat tanah (beban)

N : koefisien daya dukung untuk berat volume tanah

8.4. Faktor Keamanan Terhadap Kegagalan Stabilitas Global

0,2tantan

D

g

perkuanonperkuaM

MFSFS

ni

i

ii

ii

ni

i

uii

perkuanon

W

FrWbc

FS

1

1

tan

sin

/'tantan1cos

1'tan1.

Dimana :

c = kohesi tanah dalam kondisi tegangan aktif

b = lebar irisan arah dasar

ru = Nilai banding tekanan pori

W = berat setiap pias tanah

u = tekanan air pori

I = sudut geser dalam tanah

‟ = sudut antara garis vertikal dan jari-jari R

(tanda negatif di sebelah kiri dan positif di sebelah kanan)

9. Menghitung Stabilitas Internal

Massa tanah bertulang dibagi menjadi dua daerah, zona aktif dan zona

penahan. Zona aktif berada tepat di belakang muka dinding. Analisis stabilitas

internal struktur tanah bertulang meliputi resiko-resiko sebagai berikut :

putusnya tulangan dan tercabutnya tulangan dari zona penahan.

9.1. Faktor Keamanan Terhadap Putusnya Tulangan

Tulangan-tulangan tidak boleh putus saat menahan tegangan-tegangan

97

yang dipindahkan oleh tanah ke tulangan tersebut.

ipendorong

all

OST

TFK

vhi ST '

max

Dimana :

Tall : tegangan izin yang dimiliki tiap geosintetik

Tpendorong i : tegangan tarik maksimum pada tiap geosintetik

i


Sv : spasi pemasangan geosintetik

9.2. Faktor Keamanan Terhadap Tercabutnya Tulangan

Tulangan-tulangan harus cukup panjang, sehingga tanah pada zona

aktif yang akan longsor dapat ditahan oleh tahanan geser tulangan yang

berada pada zona penahan.

ipendorong

ipenahan

POT

TFK

tan2 ' haiipenahan LT

Dimana :

Tpenahan i : tegangan penahan yang mencegah geotekstil tercabut dari

tanah yang menjepitnya

Tpendorong i : tegangan tarik maksimum pada tiap geosintetik

Lai : panjang geotekstil penahan (panjang zona angkur di belakang

bidang runtuh)

'


: sudut geser tanah

98

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN DESAIN

4.1. Umum

Dinding penahan tanah konvensional (sistem gravitasi dan kantilever)

yang terbuat dari mansory dan beton yang menahan tekanan tanah lateral dengan

massanya yang besar. Dinding tersebut bekerja sebagai unit kaku dan telah

digunakan secara luas selama bertahun-tahun. Meskipun demikian, sejak tahun

1980an dikenalkan jenis penahan tanah baru dengan menggunakan geotekstil.

Geotekstil ini selain berfungsi untuk perkuatan lereng, digunakan juga untuk

menahan geser antara tanah timbunan dan material geotekstil itu sendiri.

Perkuatan dinding penahan tanah sudah dijelaskan pada Bab II. Untuk

selanjutnya, pada bab ini akan dibahas mengenai analisis dan desain penahan

tanah, yang diperkuat dengan geotekstil. Desain penahan tanah yang diperkuat

dengan geotekstil sudah banyak dilakukan. Sejumlah pendekatan desain telah

dibuat, dan yang paling umum digunakan adalah pendekatan desain berbasis

analisis kesetimbangan batas.

4.2. Komponen Utama Penahan Tanah

Dinding penahan tanah yang diperkuat dengan geotekstil terdiri dari

lapisan-lapisan geotekstil yang berfungsi sebagai elemen penguat di dalam

timbunan. Elemen ini membantu melawan tekanan tanah lateral.

Tiga komponen dasar penahan tanah adalah:

1. Material timbunan, yang merupakan tanah berbutir,

2. Lapisan perkuatan, yang dalam hal ini adalah lapisan geotekstil.

4.2.1. Material timbunan

Apabila lapisan geotekstil yang digunakan sebagai perkuatan, maka tanah

kohesif dapat pula digunakan sebagai material timbunan. Tabel 4.1. berikut

memberikan panduan dalam memilih material timbunan yang sesuai dengan

menggunakan dua parameter dasar, yaitu sudut geser ( ‟), kuat geser saat

dipadatkan serta dalam kondisi jenuh (c).

99

Tabel 4.1. Tanah timbunan untuk dinding penahan tanah

Sudut geser

(derajat)

Kuat geser saat

dipadatkan

Keterangan

37-42 Sangat baik hingga baik Direkomendasikan sebagai

material timbunan

25-36 Baik hingga cukup baik Direkomendasikan sebagai

material timbunan dengan

kriteria tambahan

- Buruk Umumnya tidak

direkomendasikan untuk

material timbunan Sumber : Shukla, et.al. (2006)

Berdasarkan hasil penelitian pada laboratorium, didapatkan hasil sudut

geser sebesar 28o, hal ini berarti tanah sampel dapat digunakan sebagai tanah

timbunan.

4.2.2. Lapisan perkuatan

Geotekstil teranyam (woven geotextiles) dengan modulus elastisitas yang

tinggi pada umumnya digunakan sebagai elemen perkuatan tanah. Akibat fungsi

perkuatannya yang permanen, geotekstil tersebut harus memiliki durabilitas yang

cukup tinggi. Perlu diingat bahwa transfer beban jangka panjang pada tanah yang

diperkuat dengan geotekstil sangat tergantung kepada durabilitas dan karakteristik

rangkak (creep) dari geotekstil tersebut.

Pada penelitian ini, digunakan geotextiles woven polypropylene. Adapun

nama produknya adalah BW-250.

Gambar 4.1. Geotekstil yang digunaka

100

Pemilihan geotekstil BW-250 karena mempunyai wide width tensile

strength lebih besar dibandingkan tipe lainnya, misalnya GW-150 dimana tensile

strength dari GW-150 sebesar 25 kN/m. Berikut data geotekstil akan dipaparkan

pada tabel berikut ini.

Tabel 4.2. Data perbandingan spesifikasi sifat geotekstil yang digunakan

Sumber : www.permathene.com (2010)

4.3. Pemilihan Sifat Teknis

4.3.1. Tanah Dasar

Seperti halnya lereng yang diperkuat, pemilihan tanah dasar untuk dinding

penahan tanah yang diperkuat dengan geotekstil sebaiknya difokuskan pada

penentuan daya dukung, potensi penurunan, dan posisi muka air tanah. Pemilihan

sifat-sifat teknis tanah dasar harus difokuskan untuk penentuan daya dukung,

potensi penurunan, dan posisi muka air tanah. Penentuan kapasitas daya dukung

membutuhkan parameter kohesi (c), sudut geser ( ) dan berat isi ( ) tanah.

Sifat

Mekanik

Standar yang digunakan Satuan

BW-250

Tipe

polimer

ASTM D 1777 PP

Massa/luas ASTM D 5261, AS 3706-1 g/m2 235

Ketebalan ASTM D 5199, AS 3706-1 mm 0,70

Grab

Tensile Strength

ASTM D 4632, AS 2001.2.3 B N 1555 x 1555

Elongation ASTM D 4632, AS 2001.2.3 B % 20 x 20

Wide

Width Tensile

Strength

ASTM D 4595, AS 3706-2 kN/m 55 55

Wide

Width Elongation

ASTM D 4595, AS 3706-2 % 14 x 12

Trapezoida

l Tear

ASTM D 4533 N 645 x 645

http://www.permathene.com/

101

Pada penelitian ini, data teknis tanah dasar dianggap sama dengan tanah

timbunan yang diperkuat. Hal ini karena tanah timbunan yang diperkuat

merupakan hasil kelongsoran dari lereng, sehingga menjadi tanah dasar.

Adapun data-data kohesi (c), sudut geser ( ) dan berat isi ( ) tanah yang

didapatkan pada laboratorium yang merupakan data primer pada penelitian ini

yaitu :

c= 8420 N/m2

= 28o

=1,612 gr/cm3

4.3.2. Tanah Timbunan yang Diperkuat

Seluruh material timbunan harus bebas dari material organik atau material

perusak lainnya. Tanah harus dipadatkan hingga mencapai 95% berat isi kering

( d) pada kadar air optimum wopt = 2%. Spesifikasi pemadatan harus

mencantumkan tebal penghamparan dan rentang kadar air yang diijinkan terhadap

kadar air optimum. Cara pemadatan berbeda untuk daerah di dekat penutup muka

(sekitar 1,5 sampai 2,0 m). Alat pemadat yang lebih ringan digunakan untuk

pemadatan timbunan di dekat muka dinding. Hal ini bertujuan untuk mencegah

timbulnya tegangan lateral yang tinggi serta mencegah bergeraknya panel penutup

permukaan. Karena penggunaan alat pemadat yang lebih ringan maka disarankan

untuk menggunakan bahan timbunan dengan kualitas lebih baik dari segi friksi

dan drainase seperti batu pecah di dekat muka dinding.

Tabel 4.3. Beberapa kisaran nilai sifat-sifat indeks dan mekanis tanah

Indeks

Plastisitas

Berat Isi

(kN/m3)

Berat Isi

Kering Max

(kN/m3)

c (KPa) (o)

Pasir Halus

sampai Kasar

- 19-20 19 - 35-40

Pasir sedikit

kelempungan

- 18-19 18 - 27-32,5

Tanah

Lempung

30-50 16-17,5 14 10-25 20-40

Sumber : Shukla, et.al. (2006)

102

Berdasarkan tabel diatas, data primer yang tercantum pada tanah dasar

memenuhi syarat sifat-sifat indeks dan mekanis dari tanah lempung.

4.3.3. Tanah Timbunan yang Ditahan

Tanah timbunan yang ditahan adalah material timbunan yang terletak

dibelakang zona tanah yang distabilisasi secara mekanis. Sifat penting yang

dibutuhkan adalah kuat geser dan berat isi tanah. Kohesi dan sudut geser serta

berat isi ditentukan melalui uji UCT pada laboratorium. Apabila contoh tanah tak

terganggu tidak dapat diperoleh, maka sudut geser dapat diperoleh dari pengujian

lapangan ataupun korelasi dengan hasil uji indeks. Parameter kuat geser ini

digunakan untuk menentukan nilai tekanan tanah aktif (Ka).

4.3.4. Sifat-sifat Kekuatan Geotekstil

Sifat-sifat kekuatan geotekstil ditentukan oleh faktor lingkungan seperti

rangkak, kerusakan saat instalasi, penuaan, suhu dan tegangan pengekang

(confining stress). Kuat geser ijin jangka panjang geotekstil harus ditentukan

melalui pertimbangan menyeluruh terhadap elongasi ijin, potensi rangkak dan

seluruh potensi mekanisme degradasi kekuatan.

Secara umum, produk-produk poliester (PET) peka terhadap penurunan

kekuatan akibat penuaan karena hidrolisis (ketersediaan air) dan temperatur

tinggi. Produk-produk poliolefin (PP dan HDPE) peka terhadap kehilangan

kekuatan akibat penuaan karena oksidasi (kontak dengan oksigen) dan atau

temperatur tinggi. Oksidasi geotekstil dalam tanah dapat terjadi dengan laju yang

hampir sama dibandingkan dengan geotekstil yang berada di atas tanah.

Walaupun sebagian besar perkuatan geotekstil dikubur dalam tanah,

stabilitas geotekstil terhadap ultraviolet selama masa konstruksi harus tetap

diperhatikan. Jika geotekstil digunakan pada lokasi yang terpapar ultraviolet

(misalnya untuk membungkus dinding atau bagian muka lereng), maka geotekstil

sebaiknya dilindungi dengan bahan pelindung atau unit-unit penutup untuk

mencegah kerusakan. Penutupan dengan tanaman dapat dilakukan jika

menggunakan geotekstil anyaman terbuka atau geogrid.

103

Kerusakan saat penanganan dan konstruksi, seperti akibat abrasi dan aus,

coblos dan robek atau gores, serta retak dapat terjadi pada grid polimer yang

getas. Jenis-jenis kerusakan ini dapat dihindari dengan perlakuan yang hati-hati

selama penanganan dan konstruksi. Alat berat dengan roda rantai baja (track)

tidak diperbolehkan melintas langsung di atas geotekstil.

Kerusakan saat penimbunan merupakan fungsi dari beban yang

ditimpakan pada geotekstil selama masa konstruksi serta ukuran dan kebundaran

(angularity) bahan timbunan. Untuk lereng tanah yang diperkuat, penggunaan

geotekstil bermassa rendah dan kekuatan rendah sebaiknya dihindari untuk

meminimalkan kerusakan yang menyebabkan berkurangnya kekuatan geotekstil.

Kuat tarik jangka panjang geotekstil harus ditentukan berdasarkan pendekatan

faktor keamanan parsial. Faktor reduksi digunakan untuk menghitung kekuatan

geotekstil meliputi faktor kerusakan pada saat instalasi, faktor rangkak serta

kondisi biologi dan kimia. Data variasi faktor parsial pada tipe-tipe area aplikasi

dapat dilihat pada tabel 4.4.

Tabel 4.4. Variasi faktor parsial pada tipe-tipe area aplikasi

Tipe Area Aplikasi

Variasi Faktor Parsial

Kerusakan Rangkak

Degradasi Degradasi

Instalasi Kimia Biologi

Separation 1,1 - 2,5 1,5 - 2,5 1,0 - 1,5 1,0 - 1,2

Cushioning 1,1 - 2,0 1,2 - 1,5 1,0 - 2,0 1,0 - 1,2

Unpaved roads 1,1 - 2,0 1,5 - 2,5 1,0 - 1,5 1,0 - 1,2

Walls 1,1 - 2,0 2,0 - 4,0 1,0 - 1,5 1,0 - 1,3

Enbankment 1,1 - 2,0 2,0 - 3,5 1,0 - 1,5 1,0 - 1,3

Bearing capacity 1,1 - 2,0 2,0 - 4,0 1,0 - 1,5 1,0 - 1,3

Slope stabilization 1,1 - 1,5 2,0 - 3,0 1,0 - 1,5 1,0 - 1,3

Pavement overlays 1,1 - 1,5 1,0 - 2,0 1,0 - 1,5 1,0 - 1,1

Railroads 1,5 - 3,0 1,0 - 1,5 1,0 - 2,0 1,0 - 1,2

Flexible forms 1,1 - 1,5 1,5 - 3,0 1,0 - 1,5 1,0 - 1,1

Silt fences 1,1 - 1,5 1,5 - 2,5 1,0 - 1,5 1,0 - 1,1

Sumber: Koerner (1994)

Pada penahan tanah digunakan katerogi walls. Pada penelitian ini, faktor

reduksi karena kerusakan pada saat instalasi ditentukan sebesar 1,20, faktor

104

rangkak sebesar 2,50, faktor kondisi biologi sebesar 1,20, dan faktor kimia sebesar

1,20.

4.4. Interaksi Tanah Dan Geotekstil

Koefisien interaksi tanah dengan geotekstil atau disebut kemampuan cabut

harus dipertimbangkan dalam perencanaan meliputi koefisien cabut dan koefisien

gesekan antar bidang permukaan.

Gesekan antar permukaan

Gesekan antar permukaan geotekstil dan tanah timbunan seringkali lebih

rendah daripada sudut geser tanah, sehingga dapat membentuk bidang gelincir.

koefisien gesekan antar permukaan ditentukan dengan persamaan 2/3 tan untuk

geotekstil, geogrid dan drainase komposit tipe geonet.

Perhitungan gesekan antar permukaan dapat dihitung sebagai berikut :

28tan3

2tan

3

2 355,0

4.5. Konsep Dasar Analisis

Analisis kesetimbangan batas memiliki tiga konsep dasar.

1. Analisis stabilitas internal atau disebut juga analisis stabilitas lokal. Analisis

ini mengasumsikan penggunaan bidang keruntuhan Rankine, dengan

mempertimbangkan kemungkinan model keruntuhan massa tanah yang

diperkuat dengan geotekstil. Model-model keruntuhan tersebut adalah:

geosynthetic rupture, tercabutnya (pullout) geotekstil, kegagalan koneksi

(dan/atau elemen penutup muka) dan rangkak. Analisis ini terutama

difokuskan kepada penentuan tahanan tarik dan rangkak geotekstil, panjang

geosinteti dan keutuhan elemen penutup muka.

2. Analisis stabilitas eksternal atau disebut juga analisis stabilitas global. Analisis

ini dilakukan untuk mengecek gelincir (sliding), guling (overturning) pada

titik resultan gaya, keruntuhan daya dukung dan keruntuhan keseluruhan

lereng (deep seated slope failure).

105

4.6. Perencanaan Desain

Dirancang sebuah desain penahan tanah dengan menggunakan perkuatan

geotekstil. Desain penahan tanah dibuat setinggi lereng yang terletak pada daerah

Jalan Raya Bedugul-Singaraja, Desa Pancasari, Kecamatan Sukasada, Kabupaten

Buleleng, dimana tinggi lereng adalah 3,60 meter. Perancangan tanpa dan dengan

memasukkan air tanah, dimana direncanakan tinggi muka air tanah setinggi 1,70

meter. Direncanakan penahan tanah mampu menahan beban mati sebesar 5000

N/m2 serta beban hidup berupa beban orang dewasa sebesar 800 N/m

2. Tanah

yang dipakai merupakan tanah timbunan setempat dimana sampel tanahnya telah

diteliti di laboratorium. hasil dari pengujian tanah di laboratorium mendapatkan

data-data yang merupakan data primer dari penelitian ini yaitu tanah, kohesi

(c), dan sudut geser ( ) tanah. Nilai dari tanah = 16,120 kN/m3, tanah =

28o, dan kohesi (c) = 8,42 kN/m

2. Kekuatan tarik dari geotekstil woven tipe BW-

250 yang digunakan adalah 55 kN/m.

Dari data primer yang diperoleh dari kegiatan di laboratorium yaitu

tanah, dapat dihitung koefisien tanah aktif sebagai berikut.

4.6.1. Koefisien Tanah Aktif (Ka)

Ka = )2

45(tan2

361,0

)2

2845(tan2

Setelah diperoleh nilai Ka, langkah berikutnya yaitu menghitung

tegangan izin dari geotekstil, dimana nilai BDCDCRID FSFSFSFS ,,, diperoleh

pada tabel 4.4. Hasil perhitungan Tall dijelaskan sebagai berikut.

4.6.2. Menghitung Tegangan Izin (Tall)

BDCDCRID

ultallFSFSFSFS

TT1

mN /16700

2,12,15,22,1

155000

Faktor parsial seperti kerusakan instalasi, rangkak, degradasi kimia,

serta degradasi biologi sangat mempengaruhi hasil dari tegangan izin dari

106

geotekstil ini. Terbukti dengan kekuatan tarik geotekstil woven tipe BW-250

yang digunakan (Tult) adalah 55 kN/m, setelah dibagi dengan factor parsial, hanya

diperoleh tegangan izin sebesar 16,70 kN/m. Semakin banyak jenis factor parsial

yang digunakan, semakin kecil tegangan izin dari geotekstil tersebut.

Nilai dari tegangan izin dari geotekstil (Tall) ini nantinya akan dipakai pada

perhitungan tinggi spasi antar lapisan geotekstil (Sv).

4.6.3. Perencanaan tanpa Mempertimbangkan Air Tanah

Perencanaan ini mencakup perhitungan tegangan lateral dan spasi antar

lapisan geotekstil tidak terdapat pengaruh air tanah di dalamnya, hanya

dipengaruhi oleh beban merata, beban terpusat, dan beban tanah. Tujuan

perencanaan ini adalah untuk membandingkan seberapa besar perbedaan jika

direncanakan penahan tanah dengan atau tanpa pengaruh air tanah.

Pada akhir perhitungan tegangan lateral tanah, nantinya akan ditarik

beberapa kesimpulan mengenai seberapa besar pengaruh air tanah dalam

perencanaan desain penahan tanah ini.

4.6.3.1. Perhitungan Tegangan Lateral Tanah ( '

h )

0.70

0.70

0.60

0.60

0.50

0.50

3.60 m

Titik yang Ditinjau

+ + =

q

X

Gambar 4.2. Konsep diagram tegangan lateral tanah

hs

hq

hl

h

107

hlhqhsh '

zKahs '

2/32,5819

361,016120

mNz

z

qKahq '

2/1805

5000361,0

mN

5

2'

R

zxPhl

2

5

2

/909,74

12,2

2800

mNz

z

hlhqhsh '

2

2

/180523,5894

/909,74180532,5819

mNz

mNzz

Setelah mendapatkan persamaan tegangan lateral tanah, selanjutnya

substitusikan persamaan 180523,5894 z untuk menghitung spasi antar lapisan

geotekstil dengan rumus di bawah ini.

FS

TS

h

allv

'

4,1)180523,5894(

16700

z

Dengan trial and error, dicoba memakai Sv = 0,60 m di kedalaman z =

3,60 m

4,1)180523,5894(

16700

zSv

108

)(587,0

4,1]1805)60,3(23,5894[

16700

OKTIDAKm

Berarti Sv = 0,60 m tidak dapat dipasang pada kedalaman 3,60 m.

Dengan trial and error, dicoba memakai Sv = 0,50 m di kedalaman z = 3,10 m

4,1)180523,5894(

16700

zSv

)(594,0

4,1]1805)10,3(23,5894[

16700

OKm

Berarti Sv = 0,50 m dapat dipasang pada kedalaman 3,10 m dan 3,60 m.


4,1)180523,5894(

16700

zSv

)(671,0

4,1]1805)60,2(23,5894[

16700

OKm

Berarti Sv = 0,60 m dapat dipasang pada kedalaman 2,60 m dan 2,00 m


4,1)180523,5894(

16700

zSv

)(865,0

4,1]1805)40,1(23,5894[

16700

OKm

Berarti Sv = 0,70 m dapat dipasang pada kedalaman 1,40 m dan 0,70 m.

109

Hasil perhitungan Sv dapat digambarkan menjadi gambar 4.3.

0.70

0.70

0.60

0.60

0.50

0.50

3.60 m

Gambar 4.3. Spasi antar geotekstil (Sv)

Setelah diperoleh spasi antar geotekstil, langkah selanjutnya yaitu

menghitung ulang tegangan lateral tanah ( '

h ) per kedalaman z.

Ditinjau z = 0,70 m. Posisi z ditunjukkan pada gambar 4.4.

0.70

0.70

0.60

0.60

0.50

3.20 m

z = 0,70 m

q

X

0.50

Gambar 4.4. Tegangan lateral tanah pada kedalaman z = 0,70 m

110

hlhqhsh '

zKahs '

2/32,5819

361,016120

mNz

z

qKahq '

2/1805

5000361,0

mN

5

2'

R

zxPhl

2

5

2

/909,74

12,2

2800

mNz

z

hlhqhsh '

2

2

2

/96,5930

1805)7,0(23,5894

/180523,5894

/909,74180532,5819

mN

mNz

mNzz

Perhitungan pada lapisan lainnya telah dibahas pada lampiran B-1.

Hasil perhitungan tegangan lateral tanah pada masing-masing kedalaman z

dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 4.5. Rangkuman tegangan lateral tanah per kedalaman z tanpa air

tanah

z

(m) hs (N/m

2)

hq (N/

m2)

hl (N/

m2)

'

h (N/m2)

0.7 4073,524 1805 52.436

5930,96

0

1.4 8147,048 1805 51,799

10003,8

48

2,0 11638,64 1805 34,572 13478,2

111

20

2.6

15130,23

2 1805 21,915

16957,1

47

3.1

18039,89

2 1805 14,502

19859,3

94

3.6

20949,55

2 1805 9,72

22764,2

72

Sumber : Hasil perhitungan (2013)

4.6.4. Perencanaan dengan Mempertimbangkan Air Tanah

Perencanaan ini mencakup perhitungan tegangan lateral dan spasi antar

lapisan geotekstil, dimana terdapat pengaruh air tanah di dalamnya selain

dipengaruhi oleh beban merata, beban terpusat, dan beban tanah. Perencanaan

dengan air tanah ini direncanakan memiliki tinggi air tanah setinggi 1,70 meter

dari dasar lereng. Tujuan perencanaan penahan tanah dengan

mempertimbangkan air tanah karena disesuaikan dengan lokasi studi kasus,

dimana intensitas hujan pada lokasi sangat besar, terbukti dari seringnya hujan

pada lokasi.

4.6.4.1. PerhitunganTegangan Lateral Tanah ( '

h )

Perhitungan tegangan lateral dengan pengaruh air tanah dipengaruhi

oleh beban luar (beban merata), beban hidup (terpusat), beban tanah diatas

muka air, beban merata akibat beban di atasnya, beban tanah dibawah muka air,

serta akibat pengaruh air tanah. Diagram tegangan lateralnya dapat dilihat pada

gambar 4.5.

112

0.30

0.30

0.300.40

0.40

0.40

0.50

0.50

0.50

3.60+ + + + +

h2 = 1.70 m

q

X

h1 = 1,90 m

Gambar 4.5. Konsep diagram tegangan lateral tanah

Perhitungan Tegangan lateral per Kedalaman (z)

Ditinjau pada Kedalaman z = 3,60 m (Dibawah Muka Air)

a. Tegangan lateral akibat Beban Luar (Beban Merata)

qKahq 1

'

2/1805

5000361,0

mN

b. Tegangan lateral akibat Beban Hidup (Terpusat)

5

2'

R

zxPhl

2

5

2

/70,9

12,4

60,,32800

mN

c. Tegangan lateral akibat Beban Diatasnya

1hq hl 1hs

2hq 2hs hw

113

zKahq 2

'

2/708,11056

90,116120361,0

mN

d. Tegangan lateral akibat Beban Tanah Dibawah Muka Air

zKahs '

zKawhs )(2

'

2/84,3755

70,1361,0)1000016120(

mN

e. Tegangan lateral akibat Pengaruh Air Tanah

whw z '

2/17000

1000070,1

mN

Persamaan Tegangan lateral Total

hwhshqhlhqh 221

'

2

2

/277.33627

/1700084,3755708.1105670,91805

mN

mN

Ditinjau pada Kedalaman z = 1,50 m (Diatas Muka Air)


qKahq 1

'

2/1805

5000361,0

mN


5

2'

R

zxPhl

114

2

5

2

/152,49

50,2

50,12800

mN

c. Tegangan lateral akibat Beban Tanah Diatas Muka Air

zKahs '

zKahs 1

'

2/98,8728

50,1361,016120

mN


11

'

hshlhqh

2

2

/132,10583

/98,8728152,491805

mN

mN

Selanjutnya akan dilakukan perhitungan tegangan lateral dengan bantuan

Microsoft Excel dimana kedalaman z ditinjau pada kelipatan 0,10 m. Perhitungan

dapat dilihat pada lampiran B-2.

4.6.4. Menghitung Spasi Antar Perkuatan Geotekstil (Sv)

Setelah mendapatkan hasil tegangan lateral tanah per kedalaman,

langkah selanjutnya adalah menghitung spasi antar lapisan geotekstil dengan

rumus di bawah ini.

FS

TS

h

all

v

.'


3,60 m

FS

TS

h

all

v

.'

115

)(35,0

4,1277,33627

16700

OKTIDAKm


Sv sebesar 0,30 m dapat dipasang pada kedalaman 3,60 m.


3,00 m

FS

TS

h

all

v

.'

)(37,0

4,1715,26307

16700

OKm

Jadi, spasi antar perkuatan geotekstil dapat dipasang pada jarak 0,30 m

pada kedalaman 3,60 m, 3,30 m, dan 3,00 m.


2,70 m

FS

TS

h

all

v

.'

)(48,0

4,1337,22649

16700

OKm

Berarti Sv = 0,40 m dapat dipasang pada kedalaman 2,70 m.


1,90 m

FS

TS

h

all

v

.'

116

)(48,0

4,1766,12899

16700

OKTIDAKm


Sv sebesar 0,40 m dapat dipasang pada kedalaman 1,90 m.

Jadi, Spasi antar perkuatan geotekstil dapat dipasang pada jarak 0,40 m



1,50 m

FS

TS

h

all

v

.'

)(57,0

4,1132,10583

16700

OKm



1,00 m

FS

TS

h

all

v

.'

)(59,0

4,1563,7681

16700

OKm


Jadi, Spasi antar perkuatan geotekstil dapat dipasang pada jarak 0,50 m


Hasil perhitungan Sv dapat digambarkan menjadi gambar 4.6.

117

0.30

0.30

0.30

0.40

0.40

0.40

0.50

0.50

0.50

3.60

Gambar 4.6. Spasi antar geotekstil (Sv)

Setelah diperoleh spasi antar geotekstil, langkah selanjutnya yaitu

menghitung ulang tegangan lateral tanah per kedalaman z ( '

h ) sesuai dengan

nilai Sv yang telah didapat.

Ditinjau pada Kedalaman z = 0,50 m (Diatas Muka Air)

Posisi z ditunjukkan pada gambar 4.7.

118

0.30

0.30

0.30

0.40

0.40

0.40

0.50

0.50

0.50

3.60

z = 0,50 m

q

X

1.70



qKahq 1

'

2/1805

5000361,0

mN


5

2'

R

zxPhl

2

5

2

/97,42

06,2

50,02800

mN

c. Tegangan lateral akibat Beban Tanah Diatas Muka Air

119

zKahs '

zKahs 1

'

2/660,2909

50,0361,016120

mN


11

'

hshlhqh

2

2

/628,4757

/660,2909968,421805

mN

mN

Ditinjau pada Kedalaman z = 2,30 m (Dibawah Muka Air)

Posisi z ditunjukkan pada gambar 4.8.

0.30

0.30

0.30

0.40

0.40

0.40

0.50

0.50

0.50

3.60

z = 2,30 m

q

X

1.70


120


qKahq 1

'

2/1805

5000361,0

mN


5

2'

R

zxPhl

2

5

2

/979,27

05,3

30,22800

mN

c. Tegangan lateral akibat Pengaruh Beban Diatasnya

zKahq 2

'

2/708,11056

90,1361,016120

mN

d. Tegangan lateral akibat Beban Tanah Dibawah Muka Air

zKahs '

zKawhs )(2

'

2/728,883

40,0361,0)1000016120(

mN

e. Tegangan lateral akibat Pengaruh Air Tanah

whw z '

2/4000

1000040,0

mN


hwhshqhlhqh 221

'

121

2

2

/415,17773

/4000728,883708,11056979,271805

mN

mN

Perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada lampiran B-3.

Perbandingan Perencanaan Tanpa dan Dengan Air Tanah

Dari perencanaan tanpa melibatkan air tanah dan dengan melibatkan air

tanah dapat disimpulkan sebagai berikut :

Tabel 4.5. Rangkuman tegangan lateral tanah per kedalaman z tanpa air

tanah

z

(m) hs (N/m

2)

hq (N/

m2)

hl (N/

m2)

'

h (N/m2)

0.7 4073,524 1805 52.436

5930,96

0

1.4 8147,048 1805 51,799

10003,8

48

2,0 11638,64 1805 34,572

13478,2

20

2.6

15130,23

2 1805 21,915

16957,1

47

3.1

18039,89

2 1805 14,502

19859,3

94

3.6

20949,55

2 1805 9,72

22764,2

72


Tabel 4.6. Rangkuman tegangan lateral tanah per kedalaman z dengan air

tanah

z

(m) 1hq

(N/m2)

hl

(N/m2)

'

1hs

(N/m2)

'

2hq

(N/

m2)

'

2hs

(N/

m2)

'

hw

(

N/m2)

'

h

(N/

m2)

122

0

,50

1

805

4

2,968

290

9,660 -

-

-

475

7,628

1

,00

1

805

5

7,243

581

9,320 -

-

-

768

1,563

1

,50

1

805

4

9,152

872

8,980 -

-

-

105

83,132

1

,90

1

805

3

8,058

110

56,708 -

-

-

128

99,766

2

,30

1

805

2

7,979 -

110

56,708

88

3,728

4

000

177

73,415

2

,70

1

805

2

0,173 -

110

56,708

17

67,456

8

000

226

49,337

3

,00

1

805

1

5,755 -

110

56,708

24

30,252

1

1000

263

07,715

3

,30

1

805

1

2,343 -

110

56,708

30

93,048

1

4000

299

67,099

3

,60

1

805

9

,725 -

110

56,708

37

55,844

1

7000

336

27,277


Dari kedua tabel, dapat dilihat perbedaan tegangan lateral yang besar.

Contohnya pada kedalaman z = 3,60 m, disini nampak jika direncanakan

penahan tanah tanpa memasukkan faktor air tanah, didapatkan tegangan lateral

sebesar 22,764 kN/m. Namun jika direncanakan dengan memasukkan air tanah

dengan ketinggian 1,70 m dari dasar lereng, ternyata hasil yang didapatkan pada

kedalaman z = 3,60 m cukup besar yaitu 33,627 kN/m.

Adapun faktor-faktor yang menyebabkan perbedaan tegangan lateral

yang cukup besar ini adalah perencanaan tanpa memasukkan air tanah hanya

menggunakan tiga komponen, yaitu hanya dipengaruhi oleh beban merata,

beban terpusat, dan beban tanah. Sedangkan perencanaan dengan air tanah

melibatkan beban yang lebih kompleks yaitu oleh akibat beban luar (beban

merata), beban hidup (terpusat), beban tanah diatas muka air, beban merata

akibat beban di atasnya, beban tanah dibawah muka air, serta akibat pengaruh

air tanah.

123

Perbedaan tegangan lateral dari masing-masing perencanaan berakibat

pada berbedanya kebutuhan akan banyaknya lapisan geotekstil. Pada

perencanaan tanpa mempertimbangkan air tanah tampak hanya menggunakan

enam lapisan geotekstil. Berbeda dengan perencanaan yang mempertimbangkan

air tanah yang menggunakan lapisan geotekstil sebanyak sembilan buah.

Hal yang mempengaruhi perbedaan kebutuhan lapisan geotekstil pada

masing-masing perencanaan yaitu perhitungan lapisan antar geotekstil (Sv)

sangat bergantung pada tegangan lateral tanah. Berdasarkan rumus

FS

TS

h

all

v

.'

didapatkan hubungan antara Sv dengan tegangan lateral.

Semakin besar tegangan lateral, semakin kecil dimensi tinggi dari Sv, demikian

sebaliknya. Semakin kecil tinggi Sv, semakin banyak pula lapisan geotekstil

yang dibutuhkan.

Keuntungan aplikasi dari perencanaan penahan tanah tanpa memasukkan

air tanah yaitu :

a. Penahan tanah stabil pada saat di lapangan memang tidak terdapat hujan

atau kandungan air tanah dalam lereng.

b. Pekerjaan di lapangan cenderung lebih cepat karena hanya melibatkan enam

lapisan perkuatan geotekstil.

c. Biaya yang dikeluarkan juga lebih rendah dibanding perencanaan dengan

melibatkan air tanah. Hal ini karena penggunaan lapisan geotekstil yang

lebih sedikit.

Kerugian dari perencanaan penahan tanah tanpa melibatkan air tanah :

a. Saat hujan datang, atau kondisi air tanah naik, lereng menjadi tidak stabil

sehingga tetap akan berpotensi longsor.

Keuntungan aplikasi dari perencanaan penahan tanah dengan melibatkan

kondisi air tanah yaitu :

a. Penahan tanah stabil di saat musim kemarau maupun musim hujan, karena

dalam perhitungan telah melibatkan air tanah.

124

Kerugian aplikasi dari perencanaan penahan tanah dengan melibatkan

kondisi air tanah yaitu :

a. Pekerjaan di lapangan cenderung lebih lambat, karena melibatkan lebih

banyak lapisan geotekstil.

b. Lebih banyak diperlukan biaya karena lebih banyak membutuhkan

geotekstil.

Mengingat perbedaan tegangan lateral antara dua perencanaan di atas

cukup signifikan, perhitungan selanjutnya hanya melibatkan perencanaan

dengan air tanah. Hal ini dilakukan karena didukung kondisi dari lokasi studi

kasus, dimana intensitas hujan pada lokasi studi kasus cukup besar. Intensitas

hujan yang cukup besar mengakibatkan lereng mengandung air tanah.

Data tegangan lateral tanah yang telah diperoleh dari perencanaan

dengan pengaruh air tanah digunakan untuk menghitung panjang penjangkaran

ditambah panjang nonacting (L).

4.6.5. Panjang Penjangkaran Ditambah Panjang Nonacting (L)

4.6.5.1. Ditinjau pada kedalaman z = 0,50 meter

RE LLL

245tan)(

zHLR

m86,1

2

2845tan)50,060,3(

tan.84202 z

FSSL hv

E

m197,0

355,050,01612084202

4,1628,475750,0

Karena panjang LE minimum = 1 meter, maka yang dipakai adalah

LE minimum.

125

ER LLL

m86,2

0,186,1

Perhitungan pada lapisan lainnya dapat dilihat pada lampiran B-4.

Hasil perhitungan panjang penjangkaran dan nonacting dilihat pada tabel

berikut.

Tabel 4.7. Rangkuman perhitungan panjang perkuatan geotekstil

L

apisan

ke-

z

(m)

S

v (m)

L

e (m)

Le

min (m)

Lr

(m)

L

(m)

L yang

digunakan (m)

1 0,

50

0,

50

0

,045

1,

00

1,

86

2

,86 3,00

2 1,

00

0,

50

0

,066

1,

00

1,

56

2

,56 3,00

3 1,

50

0,

50

0

,090

1,

00

1,

26

2

,26 3,00

4 1,

90

0,

40

0

,095

1,

00

1,

02

2

,02 3,00

5 2,

30

0,

40

0

,120

1,

00

0,

78

1

,78 2,00

6 2,

70

0,

40

0

,132

1,

00

0,

54

1

,54 2,00

7 3,

00

0,

30

0

,141

1,

00

0,

36

1

,36 2,00

8 3,

30

0,

30

0

,156

1,

00

0,

18

1

,18 2,00

9 3,

60

0,

30

0

,174

1,

00

0,

00

1

,00 2,00

Sumber : Hasil Perhitungan (2013)

Dari hasil perhitungan panjang penjangkaran dan panjang nonacting dapat

dibahas beberapa hal yaitu :

a. Panjang LR dipengaruhi oleh tinggi yang ditinjau dari permukaan (z).

Berpijak pada rumus

245tan)(

zHLR , dapat dikembangkan

126

menjadi )(2

45tanzH

LR

. Dari rumus tangen itu dapat

disimpulkan bahwa semakin kecil kedalaman z yang ditinjau, semakin

panjang LR nya, demikian sebaliknya.

b. Panjang LE dipengaruhi oleh tegangan lateral tanah aktif ( h ). Semakin

besar nilai h , semakin panjang LE yang didapat. Namun pada perhitungan

di atas nampak nilai LE tidak mencapai nilai minimum, maka yang dipakai

adalah panjang minimum dari LE yaitu 1 meter.

4.6.6. Menghitung Panjang Overlap (Lo)

Terdapat hubungan antara perhitungan panjang overlap (Lo) dengan

perhitungan nonacting (LE). Nilai tegangan lateral untuk menghitung panjang

overlap diasumsikan sebesar setengah dari tegangan lateral tanah aktif.

4.6.6.1. Panjang Overlap (Lo) Ditinjau pada kedalaman z = 0,50 meter

tan.84204 z

FSSL hv

E

m0985,0

355,050,01612084204

4,1628,475750,0

Karena panjang Lo minimum = 1 meter, maka yang dipakai adalah Lo

minimum. Perhitungan pada lapisan lainnya, dapat dilihat pada lampiran B-4.

Berdasarkan tabel 4.7. diperoleh gambar panjang penjangkaran dan

panjang overlap per kedalaman seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

127

0.30

0.30

0.30

0.40

0.40

0.40

0.50

0.50

0.50

3.60

L = 2 m

Lr = 1 m Le = 1 m

Lo = 1 m

Lr = 1 m Le = 2 m

L = 3 m

Gambar 4.9. Panjang penjangkaran dan panjang overlap per kedalaman

4.6.7. Panjang Kebutuhan Geotekstil

Panjang total geotekstil yang dibutuhkan :

Jika Sv = 0,30 meter

Panjang kebutuhan geotekstil per meter adalah

3x (L + Sv + Lo) = 3x (2 + 0,30 + 1) = 9,90 m



3x (L + Sv + Lo) = 3x (2 + 0,40 + 1) = 10,20 m



128

3x (L + Sv + Lo) = 3x (2 + 0,50 + 1) = 10,50 m

Panjang total = 9,90 + 10,20 + 10,50 = 30,60 meter.

4.8. Kontrol Stabilitas

Setelah proses desain dari metode Rankine selesai dikerjakan, selanjutnya

diperlukan analisis untuk menghitung stabilitas terhadap faktor-faktor

penyebab kegagalannya, analisis itu disebut stabilitas internal (internal

stability) dan stabilitas eksternal (external stability). Prosedur perhitungan

desain untuk struktur dinding penahan bertulang berupa perhitungan analisis

stabilitas eksternal dan internal biasanya dilakukan secara terpisah.

Sebelum melakukan kontrol tersebut, terlebih dahulu dihitung tekanan

aktif tanah (Pa). Resultan Pa dapat dilihat pada gambar 4.10.

0.30

0.30

0.30

0.40

0.40

0.40

0.50

0.50

0.50

3.60

L = 2 m

Lr = 1 m Le = 1 m

Lo = 1 m

Lr = 1 m Le = 2 m

L = 3 m

Pa

Ø

1.20

Gambar 4.10. Resultan Pa

129

Terdapat gaya-gaya yang bersifat mendorong maupun menahan penahan

tanah, seperti gaya yang diakibatkan oleh tegangan lateral tanah. Berikut adalah

perhitungan dari tegangan lateral tanah yang bersifat mendorong penahan tanah.

0.30

0.30

0.300.40

0.40

0.40

0.50

0.50

0.50

3.60+ + + + +

h2 = 1.70 m

q

X

h1 = 1,90 m

Gambar 4.11. Diagram Tegangan Lateral Tanah

Tabel 4.8. Perhitungan tekanan dan momen

N

o. Tekanan Tanah (Pa)

Lengan

Terhadap A

Momen

Terhadap A

1

.

Pa1= Ka.q.H

= 0,361.5000.3,60

= 6498 N/m

1,80 m

M1 = 6498.1,80

= 11696,4

N.m

2

. Pa2= P.x

2.H

2 / R

5

= 800.22.3,60

2 / 4,12

5

= 34,94 N/m

2,41 m

M2 = 34,94.

2,41

= 84,21

N.m

3

. Pa3= Ka..h1

2.cos 20

o / 2

=

0,361.16120.1,902.0,94 / 2

= 9873,64 N/m

2,33 m

M3 = 7745,71.

2,33

= 23005,58

N.m

4

. Pa4= Ka..h1.h2.cos 20

o

=

0,361.16120.1,9.1,7.0,94

0,85 m

M4 = 13860,73.

0,85

= 15018,33

130

= 17668,62 N/m N.m

5

. Pa5= Ka.‟.h2

2 / 2

= 0,361.6120.1,702.cos

20o / 2

= 2999,94 N/m

0,57 m

M5 = 1298,99.

0,57

= 1709,97

N.m

6

. Pa6= w.h2

2 / 2

= 10000. 1,702 / 2

= 14450 N/m

0,57 m

M6 = 14450.

0,57

= 8236,5

N.m

Pa = 51525,14 N/m

M = 59750,99

N.m

Karena terdapat pengaruh sudut friksi antara tanah dengan geotekstil

sebesar 20o, maka khusus untuk Pa3, Pa4, Pa5 pada tabel diatas dikonversikan ke

arah horizontal, maka perlu dikalikan cos . Konversi ke arah horizontal bertujuan

untuk memperoleh gaya dorong tanah terhadap penahan tanah.

Konversi ke arah vertikal bertujuan untuk memperoleh gaya-gaya yang

bekerja untuk meredam/menahan terjadinya geser ataupun momen guling.

Perhitungan tegangan lateral tanah ke arah vertikal :

Pa3 x sin 2

sKa 2

1 inh

mN /54,3592

2

20sin90,116120361,0 2

Pa4 x sin inhh sKa 21

mN /75,6428

20sin70,190,116120361,0

Pa5 x sin 2

s'Ka 2

2 inh

mN /89,1091

2

20sin70,1)1000016120(361,0 2

131

89,109175,642854,3592sin aP

mN /18,11113

4.7.1. Kontrol Stabilitas Eksternal

4.7.1.1. Faktor Keamanan Terhadap Kegagalan Geser

Gambar 4.12. Ilustrasi kegagalan geser

132

5,1geserFK

5,1)tan(

a

egeser

P

QLcFK

)(5,162,1

5,114,51525

2355,02

)15000(18,11113)16120190,1()16120260,3(8420

5,1tan.sin21

OK

P

LqPwwLc

a

aEa

Konsep dari kontrol geser adalah bagaimana suatu penahan tanah

memiliki gaya penahan minimal sebesar 1,5 kali dari gaya yang bersifat

mendorong penahan tanah tersebut.

Peristiwa geser sangat melibatkan kohesi, berat tanah, gaya-gaya yang

bersifat menahan geser, serta interaksi antara tanah dengan geotekstil, dimana

peran yang disebut diatas adalah sebagai penahan sehingga tidak terjadi geser.

Penyebab geser adalah gaya-gaya dorong yang aktif mendorong penahan

tanah seperti yang diakibatkan oleh aktivitas tanah di belakang struktur, beban

merata, beban terpusat, serta pengaruh air.

Kegagalan geser tidak terjadi karena kuat geser material timbunan dan

tanah pondasi telah lebih besar untuk menahan tegangan horisontal akibat beban

hidup yang dikenakan pada massa tanah berperkuatan. Hal ini dibuktikan dengan

hasil perhitungan geser yang lebih besar dari faktor keamanannya yaitu sebesar

1,5.

133

4.7.1.2. Faktor Keamanan Terhadap Kegagalan Guling

Gambar 4.13. Ilustrasi kegagalan guling

0,2.

M

arQFS guling

134

)(0,283,3

0,299,59750

)5,05000(318,11113)5,216120190,1()116120260,3(

0,2..sin.. 02211

OK

M

xqLPxwxw a

Konsep dari kontrol guling adalah bagaimana suatu penahan tanah

memiliki momen penahan guling minimal sebesar 2 kali dari momen yang

bersifat menggulingkan penahan tanah tersebut.

Hal-hal yang terlibat dalam melindungi penahan tanah dari kegagalan

guling adalah panjang perkuatan geotekstil, gaya vertikal tanah, serta gaya-gaya

vertikal lain yang bersifat meredam guling.

Penyebab guling adalah momen-momen yang aktif bersifat

menggulingkan penahan tanah seperti momen yang diakibatkan oleh aktivitas

tanah di belakang struktur, beban merata, beban terpusat, serta pengaruh air.

Gaya-gaya penyebab guling biasanya bekerja pada sepertiga dari tinggi lereng.

Kegagalan guling tidak terjadi karena Jumlah momen penahan (Resisting

Moment) dibagi dengan jumlah momen penyebab guling (Driving Moment).

Menurut perhitungan didapatkan nilainya sudah lebih besar dari faktor

keamanannya (FS).

4.7.1.3. Faktor Keamanan Tanah Dasar

135

Gambar 4.14. Ilustrasi kegagalan tanah dasar

2tan act

ultpondasiah

q

qFK

)(0,265,6

0,288988

2,1123034

0,28420)6,316120(

19,112161205,008,258420

2).(

...5,0..

OK

cH

NBNqNc qc

Kegagalan daya dukung tanah dasar sangat dipengaruhi oleh kohesi

tanah dasar. Nilai kohesi tanah dasar pada perencanaan ini memiliki nilai yang

sama dengan kohesi pada dinding lereng. Hal ini terjadi karena tanah dasar

diasumsikan merupakan hasil dari runtuhan tanah dari dinding lereng.

136

Nilai-nilai yang bersifat koefisien seperti Nc, Nq, dan N didapat dari

tabel Meyerhoff tergantung pada sudut geser pada perencanaan.

Kegagalan daya dukung tanah dasar tidak terjadi karena beban vertikal

yang bekerja akibat berat dinding dan surcharge mampu ditahan oleh tanah dasar.

Dari hasil perhitungan didapat bahwa nilai perhitungannya sudah lebih dari faktor

keamanannya.

4.7.1.4. Faktor Keamanan Terhadap Kegagalan Stabilitas Global

0,2tantan

D

g

perkuanonperkuaM

MFSFS

a. Perhitungan Faktor Keamanan terhadap Stabilitas Global Nonperkuatan

ni

i

ii

ii

ni

i

uii

perkuanon

W

FrWbc

FS

1

1

tan

sin

/'tantan1cos

1'tan1.

R

1 2 3

4

56

7

1.70

R

Gambar 4.15. Pembagian Pias pada Lereng

Untuk menghitung faktor keamanan untuk kegagalan stabilitas global

137

dipakai analisis dengan Metode Bishop. Lereng dibagi menjadi 7 pias (segmen).

Semakin banyak pias yang dipakai, semakin baik nilainya. Nilai-nilai dari lebar

(b), tinggi pias (h), tinggi air (z), i diukur dengan teliti pada gambar yang telah

diskalakan dengan benar.

O

R

1 2 3

4

56

7

1.70

66°

40°

25°

12°1°

9°

19°

R

Gambar 4.16. Tinggi Pias pada Lereng

138

O

R

1 2 3

4

56

7

1.70

1.08

2.87

3.553.91

0.440.37

0.12

0.35

0.98

1.66

2.02

R

Gambar 4.17. Sudut antara Jari-Jari R dengan Garis Vertikal

Tabel 4.9. Perhitungan FSnon-perkuatan dengan metode Bishop

P

ias

k

e-

L

ebar

P

ias (b)

m

T

inggi

P

ias

(

h)

m

K

ohesi

Tanah

(

c)

(

N/m2)

S

udut

(

)

Berat

Tanah

per Pias

x sin

(W x sin

)

(N)

S

udut

(

)

1

.

1

,00

0

,12

8

420

-

19

-629,779 2

8

2

.

1

,00

0

,37

8

420

-

9

-933,038 2

8

3

.

1

,00

0

,44

8

420

-

1

-123,786 2

8

4

.

1

,00

3

,91

8

420

1

2

13104,50

8

2

8

5

.

1

,00

3

,55

8

420

2

5

24184,50

8

2

8

139

6

.

1

,00

2

,87

8

420

4

0

29184,75

3

2

8

7

.

1

,00

1

,08

8

420

6

6

15904,46

1

2

8


Tabel 4.10. Lanjutan perhitungan FSnon-perkuatan dengan metode Bishop

P

ias

k

e-

Tin

ggi Muka

Air

m

Te

kanan

Air Pori

N/

m2

Nilai

Banding

Tekanan Air

Pori (ru)

1- ru x

tan

'tan

1.

uii rWbc

1

.

0,1

2

12

00

0,620 0,202 8810,487

2

.

0,3

7

37

00

0,620 0,202 9624,003

3

.

0,4

4

44

00

0,620 0,202 9851,787

4

.

2,0

2

20

200

0,320 0,361 31192,227

5

.

1,6

6

16

600

0,290 0,377 30021,227

6

.

0,9

8

98

00

0,212 0,419 27808,465

7

.

0,3

5

35

00

0,201 0,425 15815,866


Untuk mendapatkan nilai FS, dimasukkan nilai dengan cara coba-coba

(iterasi) sebesar 1,40, 1,75, 1,85, dan 1,865. Karena diperlukan cara coba-coba

(iterasi) maka pengerjaan dibantu oleh Microsoft Excel. Hasil perhitungan

lengkap dapat dilihat pada tabel.

=

81245,301

140

Tabel 4.11. FS dicoba dengan Nilai 1,20, 1,45, 1,70, dan 1,745

P

ias

k

e-

20,1/'tantan1cos

1

ii

40,1/'tantan1cos

1

ii

70,1/'tantan1cos

1

ii

745,1/'tantan1cos

1

ii

1

.

1,248 1,217 1,185 1,182

2

.

1,089 1,078 1,065 1,064

3

.

1,008 1,007 1,006 1,006

4

.

0,934 0,946 0,959 0,960

5

.

0,914 0,937 0,963 0,966

6

.

0,952 0,989 1,034 1,040

7

.

1,232 1,327 1,444 1,460


Dicoba menggunakan FS = 1,20.

Tabel 4.12. Hasil dari

FrWbc

ii

ni

i

uii/'tantan1cos

1'tan1.

1 untuk FS =

1,20

P

ias

k

e-

20,1/'tantan1cos

1'tan1.

1

ii

ni

i

uii rWbc

1

.

10995,76

2

.

10479,40

141

3

.

9930,09

4

.

29144,65

5

.

27452,59

6

.

26462,59

7

.

19489,17


ni

i

ii

ii

ni

i

uii

perkuanon

W

rWbc

FS

1

1

tan

sin

20,1/'tantan1cos

1'tan1.

301,81245

30,133954tan perkuanonFS

649,1

Ternyata antara FS yang dicoba = 1,20 dengan FS hasil = 1,649, belum

memperlihatkan nilai yang mendekati.

Dicoba menggunakan FS = 1,40


FrWbc

ii

ni

i

uii/'tantan1cos

1'tan1.

1 dengan FS

= 1,40

P

ias

k

e-

40,1/'tantan1cos

1'tan1.

1

ii

ni

i

uii rWbc

1

.

10720,05

2

.

10367,61

= 133954,30

= 137168,14

142

3

.

9919,04

4

.

29507,49

5

.

28140,99

6

.

27528,49

7

.

20984,46


ni

i

ii

ii

ni

i

uii

perkuanon

W

rWbc

FS

1

1

tan

sin

40,1/'tantan1cos

1'tan1.

301,81245


688,1

Ternyata FS hasil = 1,688 masih belum memperlihatkan nilai yang

mendekati dengan FS yang dicoba yaitu 1,40.


143


FrWbc

ii

ni

i

uii/'tantan1cos

1'tan1.

1 dengan FS

= 1,70

P

ias

k

e-

70,1/'tantan1cos

1'tan1.

1

ii

ni

i

uii rWbc

1

.

10442,80

2

.

10251,82

3

.

9907,38

4

.

29901,65

5

.

28908,53

6

.

28754,81

7

.

22839,90


ni

i

ii

ii

ni

i

uii

perkuanon

W

rWbc

FS

1

1

tan

sin

70,1/'tantan1cos

1'tan1.

301,81245


736,1

Ternyata FS hasil = 1,736 belum memperlihatkan nilai yang mulai

mendekati dengan FS yang dicoba yaitu 1,70.

= 141006,88

144



FrWbc

ii

ni

i

uii/'tantan1cos

1'tan1.

1 dengan FS =

1,745

P

ias

k

e-

745,1/'tantan1cos

1'tan1.

1

ii

ni

i

uii rWbc

1

.

10410,39

2

.

10238,06

3

.

9905,97

4

.

29949,80

5

.

29003,73

6

.

28909,79

7

.

23085,55


= 141503,30

145

ni

i

ii

ii

ni

i

uii

perkuanon

W

rWbc

FS

1

1

tan

sin

745,1/'tantan1cos

1'tan1.

301,81245


742,1

Ternyata pada saat dicoba FS 1,745, didapatkan nilai FSnon-perkuatan hasil

yang mendekati hasil coba-coba tersebut yaitu sebesar 1,742. Maka nilai FSnon-

perkuatan yang dipakai yaitu sebesar 1,742.

b. Perhitungan Faktor Keamanan terhadap Stabilitas Global dengan Perkuatan

Perhitungan Md telah dilakukan pada tabel 4.8. dimana didapatkan nilai

dari momen guling adalah 59750,99 N/m.

Perhitungan momen stabilitas (Mg) dapat dilihat pada tabel 4.16.

Tabel 4.16. Perhitungan Mg

Lapis

an ke-

Tmaks

(N)

bi

(m)

Mg = Tmaks x bi

(N.m)

1. 1670

0

3,0

0 50100

2. 1670

0

3,0

0 50100

3. 1670

0

3,0

0 50100

4. 1670

0

3,0

0 50100 Mg = 359885

146

5. 1670

0

2,0

0 33400

6. 1670

0

2,0

0 33400

7. 1670

0

2,0

0 33400

8. 1670

0

2,0

0 33400

9. 1670

0

1,5

5 25885


Jadi,

0,2tantan

D

g

perkuanonperkuaM

MFSFS

)(0,2765,7

0,2023,6742,1

0,299,59750

359885742,1

OK

Faktor kohesi sangat berperan dalam stabilitas global. Semakin besar

kohesinya, semakin besar nilai/angka keamanan dari lereng tersebut. Selain

kohesi, berat tanah juga merupakan penentu faktor keamanan dari lereng tersebut.

Semakin berat tanah yang dipikul, semakin rentan lereng tersebut mengalami

longsor. Sudut geser aktif juga merupakan faktor penentu apakah lereng tersebut

aman dari longsor atau tidak.

Fungsi perkuatan geotekstil pada stabilitas global ini adalah memberikan

interaksi antara geotekstil dengan kohesi tanah sehingga terdapat hubungan yang

bersifat saling menguatkan. Selain itu geotekstil juga berfungsi untuk memikul

berat tanah.

Kontrol yang menunjukkan nilai yang lebih besar dari 2,0 menunjukkan

147

bahwa kegagalan stabilitas global tidak akan terjadi pada perencanaan desain ini.

4.7.2. Kontrol Stabilitas Internal

4.7.2.1. Faktor Keamanan Terhadap Putusnya Perkuatan Geotekstil

ipendorong

all

OST

TFK

vhi ST '

max

Cek pada lapisan 1, dengan Sv = 0,50 meter

vh

all

OSS

TFK

'

)(0,346,19

0,350,0628,4757

55000

OK


vh

all

OSS

TFK

'

)(0,332,14

0,350,0563,7681

55000

OK


vh

all

OSS

TFK

'

)(0,3394,10

0,350,0132,10583

55000

OK


148

vh

all

OSS

TFK

'

)(0,3659,10

0,340,0766,12899

55000

OK


vh

all

OSS

TFK

'

)(0,3736,7

0,340,0415,17773

55000

OK


vh

all

OSS

TFK

'

)(0,3071,6

0,340,0337,22649

55000

OK


vh

all

OSS

TFK

'

)(0,3968,6

0,330,0715,26307

55000

OK


vh

all

OSS

TFK

'

)(0,3117,6

0,330,0099,29967

55000

OK

149


vh

all

OSS

TFK

'

)(0,3452,5

0,330,0277,33627

55000

OK

Terputusnya perkuatan terjadi karena kuat tarik dari geotekstil tidak

mampu lagi menahan menahan tegangan-tegangan yang dipindahkan oleh

tanah ke perkuatan yang disebabkan oleh tegangan lateral per segmen Sv.

Kontrol terhadap putusnya perkuatan sangat tergantung pada performa kuat tarik

geotekstil yang dipakai.

Rumus vh

all

OSS

TFK

' memiliki arti bahwa lapisan geotekstil yang

terletak pada lapisan Sv tertentu harus memiliki kuat tarik minimal tiga kali lebih

besar dari tegangan lateral yang bekerja pada segmen Sv tertentu tersebut.

Pada hasil perhitungan diatas, di masing-masing spasi antar lapisan

geotekstil (Sv), perkuatan geotekstil tidak akan putus, mengingat nilai-nilai yang

didapat telah melebihi dari faktor keamanan yang telah ditentukan sebesar 3,00.

4.7.2.2. Faktor Keamanan Terhadap Tercabutnya Tulangan

ipendorong

ipenahan

POT

TFK

tan2 ' vaiipenahan LT

)()

245tan( zHLLai

vhpendorongi ST '

Ditinjau Perkuatan pada lapisan ke-1, dengan z = 0,50 meter

150

vh

v

POS

zHL

FK

'

' tan)()2

45tan(2

)(50,1596,1

50,1814,2378

46,5119

50,150,0628,4757

355,050,016120)5,06,3()2

2845tan(32

OK


vh

v

POS

zHL

FK

'

' tan)()2

45tan(2

)(50,135,2

50,1782,3840

36,12933

50,150,0563,7681

355,000,116120)00,16,3()2

2845tan(32

OK


vh

v

POS

zHL

FK

'

' tan)()2

45tan(2

)(50,1997,4

50,1566,5291

72,26441

50,150,0132,10583

355,050,116120)5,16,3()2

2845tan(32

OK


151

vh

v

POS

zHL

FK

'

' tan)()2

45tan(2

)(50,1936,6

50,1906,5159

403,35788

50,140,0766,12899

355,090,116120)9,16,3()2

2845tan(32

OK


vh

v

POS

zHL

FK

'

' tan)()2

45tan(2

)(50,1732,6

50,1366,7109

54,47859

50,140,0415,17773

355,030,216120)3,26,3()2

2845tan(32

OK


vh

v

POS

zHL

FK

'

' tan)()2

45tan(2

)(50,1805,6

50,1734,9059

123,61655

50,140,0337,22649

355,070,216120)7,26,3()2

2845tan(32

OK

152


vh

v

POS

zHL

FK

'

' tan)()2

45tan(2

)(50,1266,9

50,1315,7892

48,73133

50,130,0715,26307

355,000,316120)0,36,3()2

2845tan(32

OK


vh

v

POS

zHL

FK

'

' tan)()2

45tan(2

)(50,1408,9

50,1129,8990

84,84581

50,130,0099,29967

355,030,316120)3,36,3()2

2845tan(32

OK


vh

v

POS

zHL

FK

'

' tan)()2

45tan(2

)(50,1784,9

50,1183,10088

2,98700

50,130,0277,33627

355,060,316120)6,36,3()2

2845tan(32

OK

153

Hal penting yang perlu diperhatikan agar geotekstil pada penahan tanah

tidak terlepas/tercabut adalah panjang geotekstil tidak terlalu pendek.

Dari hasil perhitungan kontrol putusnya perkuatan, dapat dilihat bahwa

semakin dalam z yang ditinjau, semakin besar faktor keamanan yang didapat.

Artinya, semakin mendekati dasar lereng, semakin aman penahan tanah tersebut

dari tercabutnya perkuatan. Hal ini terjadi karena panjang perkuatan telah

memenuhi persyaratan panjang perkuatan geotesktil, sehingga tanah pada zona

aktif yang akan longsor dapat ditahan oleh tahanan geser perkuatan yang

berada pada zona penahan.

Berdasarkan hasil perhitungan, di masing-masing lapisan perkuatan pada

kedalaman (z) yang ditentukan, perkuatan geotekstil tidak akan tercabut,

mengingat nilai-nilai yang didapat telah melebihi dari faktor keamanan yang telah

ditentukan sebesar 1,50.

154

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan desain yang telah dilakukan, dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut :

a) Data-data primer berupa kohesi (c), sudut geser ( ) dan berat isi ( ) tanah

yang didapatkan pada laboratorium pada penelitian ini yaitu :

c = 0,0842 kg/cm2

= 28o

= 1,612 gr/cm3

b) Hasil analisis desain

1. Kekuatan tarik dari geotekstil woven tipe BW-250 yang digunakan adalah

55 kN/m.

2. Tegangan izin (Tall) diperoleh sebesar 16700 N/m.

3. Spasi Antar Lapisan Geosintetik didapatkan hasil sebagai berikut :

Sv = 0,50 m dapat dipasang pada kedalaman 0,50 m, 1,00, dan 1,50

m.

Sv = 0,40 m dapat dipasang pada kedalaman 1,90 m, 2,30 m, dan

2,70 m

Sv = 0,30 m dapat dipasang pada kedalaman 3,00 m, 3,30 m, dan

3,60 m.

4. Panjang perkuatan geotekstil dicantumkan pada tabel di bawah.

L

apisan

ke-

z

(m)

S

v (m)

L

e (m)

Le

min (m)

Lr

(m)

L

(m)

L yang

digunakan (m)

1 0,

50

0,

50

0

,045

1,

00

1,

86

2

,86 3,00

155

2 1,

00

0,

50

0

,066

1,

00

1,

56

2

,56 3,00

3 1,

50

0,

50

0

,090

1,

00

1,

26

2

,26 3,00

4 1,

90

0,

40

0

,095

1,

00

1,

02

2

,02 3,00

5 2,

30

0,

40

0

,120

1,

00

0,

78

1

,78 2,00

6 2,

70

0,

40

0

,132

1,

00

0,

54

1

,54 2,00

7 3,

00

0,

30

0

,141

1,

00

0,

36

1

,36 2,00

8 3,

30

0,

30

0

,156

1,

00

0,

18

1

,18 2,00

9 3,

60

0,

30

0

,174

1,

00

0,

00

1

,00 2,00

c) Tegangan normal yang bekerja pada tanah di belakang struktur bergantung

pada sifat-sifat tegangan tanah akibat beban yang bekerja. Berarti ada 3 hal

mutlak yang sangat menentukan transfer beban tanah-perkuatan yakni : tanah,

perkuatan, dan beban.

d) Perbedaan tegangan lateral pada perencanaan yang melibatkan pengaruh air

tanah dengan perencanaan yang tidak melibatkan pengaruh air tanah sangat

besar yang nantinya akan mempengaruhi banyaknya lapisan perkuatan

geotekstil yang diperlukan.

e) Tinggi spasi antar geotekstil rapat pada dasar lereng dan semakin merenggang

ketika mencapai permukaan lereng.

156

f) Panjang geotekstil berbanding terbalik dengan kedalaman (z) yang ditinjau,

namun berbanding lurus dengan berat beban yang ditanggungnya dan

tegangan lateral tanah aktif.

g) Stabilitas Internal khusus menganalisis stabilitas dari perkuatan tanah itu

sendiri. Stabilitas Eksternal khusus menganalisis stabilitas dari media yang

diperkuat.

h) Kontrol Stabilitas

1. Kontrol Stabilitas Eksternal

Faktor Keamanan Terhadap Kegagalan Geser

Gaya geser terjadi jika kohesi tanah, berat tanah, gaya-gaya

yang bersifat menahan geser, serta interaksi antara tanah dengan

geotekstil tidak mampu menahan gaya yang diakibatkan oleh

tegangan leteral aktif tanah. Kegagalan geser tidak terjadi karena kuat

geser material timbunan dan tanah pondasi telah lebih besar untuk

menahan tegangan horisontal akibat beban yang dikenakan pada massa

tanah berperkuatan.

Faktor Keamanan Terhadap Kegagalan Guling

Hal-hal yang terlibat dalam melindungi penahan tanah dari

kegagalan guling adalah panjang perkuatan geotekstil, gaya vertikal

tanah, serta gaya-gaya vertikal lain yang bersifat meredam guling.

Kegagalan guling tidak terjadi karena Jumlah momen penahan

(Resisting Moment) dibagi dengan jumlah momen penyebab guling

(Driving Moment).

Faktor Keamanan Tanah Tanah Dasar

Kegagalan daya dukung tanah dasar dipengaruhi oleh kohesi tanah

dasar. Kegagalan daya dukung tanah dasar tidak terjadi karena beban

vertikal yang bekerja akibat berat dinding dan surcharge mampu

ditahan oleh tanah dasar.

Faktor Keamanan Keruntuhan Stabilitas Global

Kohesi sangat berpengaruh pada hasil akhir perhitungan faktor

keamanan terhadap kegagalan stabilitas global pada Metode Bishop,

157

karena itu semakin kohesif tanahnya, maka faktor keamanan yang

dihasilkan semakin besar. Keruntuhan stabilitas global tidak terjadi

pada perencanaan desain ini.

2. Kontrol Stabilitas Internal

Faktor Keamanan Terhadap Putusnya Perkuatan Geotekstil

Agar terhindar dari putusnya perkuatan, perlu direncanakan kuat

tarik dari geotekstil yang lebih besar dari tegangan lateral yang bekerja

per kedalaman z. Pada perencanaan ini perkuatan geotekstil tidak akan

putus mengingat geotekstil masih mampu menahan tegangan-tegangan

lateral yang terjadi.

Faktor Keamanan Terhadap Tercabutnya Perkuatan

Perkuatan akan tercabut jika panjang penjangkaran (LE) tidak

cukup panjang untuk menopang interaksi antara tanah dan geotekstil.

Perkuatan pada permukaan lereng lebih rentan tercabut dibanding pada

dasar lereng karena pengaruh sudut geser sesuai bidang longsor

menurut Rankine. Berdasarkan perhitungan, perkuatan geotekstil tidak

akan tercabut.

5.2. Saran

Berdasarkan hasil desain yang diperoleh dalam penelitian ini, maka dapat

diberikan beberapa saran sebagai berikut.

a) Desain yang dihasilkan dalam penelitian ini dapat dijadikan sebagai salah satu

alternatif penanggulangan longsor di Jalan Raya Bedugul-Singaraja, Desa

Pancasari, Kecamatan Sukasada, Kabupaten Buleleng pada khususnya dan

daerah rawan longsor lainnya.

b) Bagi pihak-pihak yang ingin mengembangkan studi ini lebih lanjut,

hendaknya memperhatikan / merancang pemasangan saluran drainase pada

penahan tanah ini.

c) Hendaknya metode yang dipakai dalam desain tidak hanya dengan metode

Rankine. Bisa juga memakai metode metode satu baji (single wedge method)

dan dua baji (two part wedge method) ataupun dengan penggunaan software

158

seperti Geoslope agar nantinya hasil masing-masing metode dapat

dibandingkan sehingga didapatkan hasil akhir yang paling efisien untuk kasus

longsor ini.

159

DAFTAR PUSTAKA

Badan Penanggulangan Bencana Daerah (BPBD) Kabupaten Buleleng. 2013. Titik

Bencana Longsor 2012 - 2013.

http://bpbd.bulelengkab.go.id/index.php?sik=berita/Titik-Bencana-

Longsor.html. Diakses tanggal 28 Juli 2013.

Civiliana. 2012. Modul Pelatihan Geosintetik.

http://civiliana.blogspot.com/2012/05/modul-pelatihan-geosintetik.html.

Diakses tanggal 14 Juni 2013.

Das, Braja.M. 1993. Mekanika Tanah Jilid 1. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Das, Braja.M. 1993. Mekanika Tanah Jilid 2. Jakarta: Penerbit Erlangga.

DPU. 2009. Pedoman Konstruksi dan Bangunan: Perencanaan dan Pelaksanaan

Perkuatan Tanah dengan Geosintetik. Departemen Pekerjaan Umum (DPU),

Indonesia.

Koerner, Robert M. 1990. Designing with Geosynthetics, Second Edition. New

Jersey: Prentice-Hall Inc.

Leonsius, Calvin. 2012. Analisa Dinding Perkuatan Tanah dengan Metode Satu

Baji dan Dua Baji. Skripsi (tidak diterbitkan). Universitas Bina Nusantara.

Jakarta.

Mochtar, Indrasurya B. 1994. Rekayasa Penanggulangan Masalah Pembangunan

pada Tanah-Tanah yang “Sulit”. Surabaya: Jurusan Teknik Sipil dan

Perencanaan ITS.

Redana, I Wayan. 2010. Teknik Pondasi. Denpasar: Udayana University

Press.

Redana, I Wayan. 2011. Mekanika Tanah. Denpasar: Udayana University

Press.

Tempo. 2013. Longsor di Bali Tewaskan Dua Orang.

http://www.tempo.co/read/news/2013/02/20/058390178/Longsor-di-Bali-

Tewaskan-Dua-Orang.html. Diakses tanggal 28 Juli 2013.

http://bpbd.bulelengkab.go.id/index.php?sik=berita/Titik-Bencana-Longsor.html

http://bpbd.bulelengkab.go.id/index.php?sik=berita/Titik-Bencana-Longsor.html

http://civiliana.blogspot.com/2012/05/modul-pelatihan-geosintetik.html

http://civiliana.blogspot.com/2012/05/modul-pelatihan-geosintetik.html

http://www.tempo.co/read/news/2013/02/20/058390178/

PENGGUNAAN BAHAN GEOTEKSTIL UNTUK MENCEGAH ......PENGGUNAAN BAHAN GEOTEKSTIL UNTUK MENCEGAH...

Documents

Transcript of PENGGUNAAN BAHAN GEOTEKSTIL UNTUK MENCEGAH ......PENGGUNAAN BAHAN GEOTEKSTIL UNTUK MENCEGAH...