AZA NUR FAUZI NIM I0107053 - digilib.uns.ac.id/Analisis...Analisis Tegangan-Perpindahan dan Faktor Keamanan (SF) Pada Lereng Miring Dengan Perkuatan Soil Nailing Menggunakan Program

Analisis Tegangan-Perpindahan dan Faktor Keamanan (SF) Pada Lereng

Miring Dengan Perkuatan Soil Nailing Menggunakan Program Plaxis 8.2

Stress-Deformation and Safety Factor (SF) Analysis on Slope With Soil Nailing

Reinforcement Using Plaxis 8.2

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret

Surakarta

Disusun Oleh :

AZA NUR FAUZINIM I0107053

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ii


commit to user

iii


commit to user

iv

MOTTO

ALLOH akan mengangkat derajat orang-orang yang beriman diantara kamu dan

orang-orang yang berilmu beberapa derajat (Q.S. Al-Mujadalah:11)

Man jadda wajada – Siapa yang bersungguh-sungguh akan mendapatkannya

(anonim)


commit to user

PERSEMBAHAN

Dengan segenap cinta dan rasa bangga, aku persembahkan karya ini untuk:

Sukarti (ibunda tercinta)

Juwahir (ayah ku tercinta)

Safrudin Nur Taufik (kakak ku)

Arif Tri Wiharjo (adik ku)


commit to user

Life in this world is not long

Seek for the knowledges as much as you can,

maybe you can get the glory from it

Climb the highest mountain, dive the deepest sea,

cross the largest ocean, explore the caves,

and see the other side of this world

After you have done, You’ll find the way to do this life better

(Juwahir – my beloved father)

Clever and civilized men will not stay at home

Leave your home land and explore foreign fields

Go out! You shall find replacements for those you have left

Give your all, the sweetness of life will be tasted after the struggle

I have seen that standing water stagnates

If it flows, it is pure, if it does not, it will become murky

If the lion doesn’t leave the den, he will not eat

If the arrow does not leave the bow, it will not strike

Gold dust is merely soil before excavated

Aloewood is just ordinary wood if in the forest (Imam Syafi’i)


commit to user

ABSTRAK

Aza Nur Fauzi, 2011. Analisis Tegangan-Perpindahan dan Faktor Keamanan (SF) Pada Lereng Miring Dengan Perkuatan Soil Nailing Menggunakan Program Plaxis 8.2, Skripsi, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Lereng didifinisikan sebagai permukaan tanah yang tidak horisontal. Pada permukaan lereng, komponen gravitasi yang bekerja pada tanah cenderung akan menggerakkan tanah ke bawah. Komponen gravitasi ini disebut sebagai gaya penggerak tanah. Lereng mempunyai perkuatan alami yang berasal dari komponen material tanah itu sendiri, untuk melawan gaya penggerak tanah, sehingga gerakkan tanah atau kelongsoran tidak terjadi. Kondisi ini disebut sebagai stabilitas alami lereng.

Ada banyak metode analisis yang bisa digunakan dalam menganilisis kestabilan lereng, salah satunya adalah dengan menggunakan metode elemen hingga atau finite element method (FEM). Perhitungan elemen hingga umumnya susah untuk dilakukan secara manual, sehingga diperlukan bantuan dengan menggunakan program komputer. Salah satu program komputer yang menggunakan prinsip elemen hingga untuk menyelesaikan permasalahan-permasalahan geoteknik termasuk permasalahan kestabilan lereng adalah Program Plaxis 8.2.

Metode yang digunakan dalam penulisan ini adalah metode analisis, dimana data analisis diperoleh dari hasil penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. Data analisis merupakan kombinasi dari berbagai data analisis yaitu jenis tanah, kemiringan lereng, kemiringan nail, dan panjang nail. Kombinasi dari berbagai data analisis menghasilkan 81 variasi data analisis.

Dari hasil analisis diperoleh bahwa semua variasi data analisis untuk tipe tanah A mengalami keruntuhan. Nilai faktor keamanan (safety factor atau SF) paling besar adalah 4,433 (lebih besar dari syarat aman, 1,5). Terjadi pada kemiringan lereng 300, kemiringan nail 300, panjang nail 30m, dan tanah tipe C yang memiliki nilai c = 0 dan . Tanah tipe B merupakan tipe tanah yang paling stabil dibanding tipe tanah yang lain dalam tiap kombinasi variasi analisisnya. Tanah tipe B merupakan tipe tanah yang paling stabil dibanding tipe tanah yang lain dalam tiap kombinasi variasi analisisnya

Kata kunci : kestabilan lereng, soil nailing, nilai faktor keamanan (safety factoratau SF)


commit to user

ABSTRACT

Aza Nur Fauzi, 2011. Stress Deformation and Safety Factor Analysis on Slope with Soil Nailing Reinforcement Using Plaxis 8.2, Thesis, Civil Engineering Department, Engineering Faculty, Sebelas Maret University of Surakarta.

Slope is defined as a soil surface wich is no horizontaly. On slope, component of grafity force wich work in soil will leading it to the bottom. The component of grafity is called soil moving force. The slope has a nature reinforcement from the component of soil wich contained in it, to holding the soil moving force, so soil movement or landslide can not happen. This condition is callaed slope stability of nature.

There are many stability analysis method can use to analyze slope stabilization, one of them is finite element method (FEM). Commonly, manual calculation of finite element method is not easy to do, so the helping of computer program is necessary. One of it is Plaxis 8.2

The method wich used in this thesis is analyze method, where the analyze data is acquired from the result of the past research. The analyze data are combined from multiple data variety, there are kind of soil, slope inclination, nail inclination, and the length of nail. The combination of all those are getting 81 variation of analyze data.

The result of analyze calculation is all of analyze data variation of soil type a are failure. The biggest value of safety factor is 4,433, it is happened at slope inclination 300, nail inclination 300, length of nail 30 m, and soil type C. The accuration of Plaxis 8.2 depends on model of parameter and mesh generation elemen. Beside of that, Plaxis 8.2 also can not make the real condition in field yet, so it need analyze using another method as a comparator.

Key words: slope stability, soil nailing, safety factor (SF).


commit to user

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena dengan rahmat,

hidayah , serta karuniaNya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul

“Analisis Tegangan-Perpindahan dan Faktor Keamanan (SF) Pada Lereng Miring

Dengan Perkuatan Soil Nailing Menggunakan Program Plaxis 8.2”.

Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

Teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta. Dengan adanya penulisan skripsi ini diharapkan dapat memberikan

wacana dan manfaat khususnya bagi penulis sendiri dan bagi orang lain

umumnya.

Atas bantuan dan kerjasama yang baik dari semua pihak hingga selesainya skripsi

ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Pimpinan serta staf fakultas dan jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Dosen pembimbing skripsi: Pak Bambang Setiawan, ST, MT dan Pak Dr.

Tech. Ir. Sholihin As’ad, MT

3. Dosen penguji Skripsi : Ir. Noegroho Djarwanti, MT dan Dr. Ir. Rr. Rintis

Hadiani, MT

4. Pembimbing akademis: Wibowo, ST, DEA.

5. Rekan-rekan Teknik Sipil angkatan 2007.

Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan sumbangan

pemikiran bagi pembaca, karena banyak kekurangan yang masih harus diperbaiki.

Kritik dan saran akan penulis terima untuk kesempurnaan tulisan ini.

Surakarta, Januari 2012

Penulis


commit to user

x

DAFTAR ISI

Halaman Judul ....................................................................................................... i

Halaman Pengesahan ........................................................................................... ii

Halaman Persetujuan ........................................................................................... iii

Motto .................................................................................................................. iv

Persembahan ........................................................................................................ v

Abstrak ............................................................................................................... vii

Abstact .............................................................................................................. viii

Kata Pengantar .................................................................................................... ix

Daftar Isi .............................................................................................................. x

Daftar Gambar ................................................................................................... xiii

Daftar Tabel ....................................................................................................... xv

Daftar Lampiran ................................................................................................ xvi

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

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

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

1.3 Batasan Masalah ............................................................................. 3

1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................ 3

1.5 Manfaat Penelitian .......................................................................... 3

BAB 2 LANDASAN TEORI ........................................................................... 4

2.1 Tinjauan Pustaka .......................................................................... 4

2.2 Dasar Teori ................................................................................... 4

2.2.1 Stabilitas Lereng ................................................................. 4

2.2.2 Soil Nailing ......................................................................... 6

2.2.2.1. Umum ................................................................... 6

2.2.2.2. Komponen Material Soil Nailing ........................ 11

2.2.2.3. Konstruksi Soil Nailing ....................................... 13

2.3. Metode Elemen Hingga .............................................................. 14

2.3.1. Umum............................................................................... 14

2.3.2. Tahapan Metode Elemen Hingga ..................................... 14

2.3.2.1. Diskritisasi .......................................................... 14


commit to user

xi

2.3.2.2. Pemilihan Model atau Fungsi Pendekatan .......... 15

2.3.2.3. Menentukan Hubungan Regangan-Perpindahan

dan Tegangan-Regangan ..................................... 17

2.3.2.4. Perakitan Persamaan Elemen Lokal ke Persamaan

Global .................................................................. 19

2.4. Program Plaxis ............................................................................ 19

2.4.1. Geometri Model ............................................................... 20

2.4.2. Kondisi Batas ................................................................... 20

2.4.3. Data Elemen ..................................................................... 20

2.4.4. Mesh Generation .............................................................. 23

2.4.5. Kondisi Awal ................................................................... 23

2.4.6. Perhitungan ...................................................................... 24

2.4.7. Keluaran Data .................................................................. 25

BAB 3 METODE PENELITIAN .................................................................. 27

3.1 Umum ......................................................................................... 27

3.2 Pemodelan .................................................................................. 27

3.2.1. Bentuk Pemodelan ........................................................... 27

3.2.2. Pemodelan Lereng Tanpa Perkuatan ................................ 28

3.2.3. Titik Tinjau ...................................................................... 30

3.3 Pemodelan dengan Plaxis ........................................................... 30

3.3.1. Masukan (Input) ............................................................... 30

3.3.2. Diskritisasi Model ............................................................ 31

3.3.3. Penentuan Kondisi Awal (Initial Kondition) ................... 32

3.3.4. Perhitungan (Calculation) ................................................ 33

3.3.5. Keluaran Data (Output) .................................................... 34

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN.................................................... 37

4.1 Analisis ....................................................................................... 37

4.1.1. Data Analisis .................................................................... 37

4.1.2. Variasi Data Analisis ....................................................... 39

4.1.3. Hasil Analisis ................................................................... 41

4.2 Pembahasan ................................................................................ 47

4.2.1 Analisis Tegangan Perpindahan ........................................ 47


commit to user

xii

4.2.2 Analisis Faktor Keamanan (SF) ........................................ 48

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 51

5.1 Kesimpulan ................................................................................. 51

5.2 Saran ........................................................................................... 51

Daftar Pustaka .................................................................................................. xvii

Lampiran ................................................................................................................


commit to user

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Teori Keruntuhan Mohr-Coulomb .................................................. 5

Gambar 2.2. Stabilitas lereng ............................................................................... 6

Gambar 2.3. Stabilitas Lereng Global dari Soil Nailing ...................................... 7

Gambar 2.4. Komponen Gaya yang Bekerja Pada Nail ...................................... 8

Gambar 2.5. Pullout Failure ................................................................................ 9

Gambar 2.6. Nail Tendon Failure ...................................................................... 10

Gambar 2.7. Detail Pemasangan Ujung Permukaan Nail .................................. 10

Gambar 2.8. Face Failure .................................................................................. 11

Gambar 2.9. Centralizer ..................................................................................... 12

Gambar 2.10. Detai Soil Nailing ........................................................................ 13

Gambar 2.11. Diskritisasi Elemen ..................................................................... 14

Gambar 2.12. Elemen segitiga dalam sumbu lokal dan global .......................... 15

Gambar 2.13. Elemen segitiga dalam sumbu lokal ............................................ 16

Gambar 2.14. Jendela Penggambaran Geometri Model ..................................... 20

Gambar 2.15. Jendela Data Material Tanah dan Antarmuka ............................. 21

Gambar 2.16. Jendela Data Material Pelat ......................................................... 22

Gambar 2.17. Jendela Data Material Geogrid .................................................... 22

Gambar 2.18. Jendela Data Material Jangkar .................................................... 23

Gambar 2.19. Mesh Generation ......................................................................... 23

Gambar 2.20. Kondisi Awal............................................................................... 24

Gambar 2.21. Jendela General Setting ............................................................... 25

Gambar 2.22. Bidang Gelincir Lereng ............................................................... 26

Gambar 2.23. Grafik Nilai SF ............................................................................ 26

Gambar 3.1. Pemodelan lereng tanpa perkuatan ................................................ 28

Gambar 3.2. Hasil analisis lereng tanpa perkuatan ............................................ 29

Gambar 3.3. Output analisis lereng tanpa perkuatan ......................................... 29

Gambar 3.4. Pemodelan dan Titik Tinjau .......................................................... 30

Gambar 3.5. Parameter Umum Dalam Plaxis .................................................... 31

Gambar 3.6. Masukan Pemodelan Dalam Plaxis (input) ................................... 31


commit to user

xiv

Gambar 3.7. Diskritisasi Model Dalam Plaxis ................................................... 32

Gambar 3.8. Kondisi Awal Model (initial conditioni) ....................................... 33

Gambar 3.9. Tahap Perhitungan Pada Plaxis ..................................................... 34

Gambar 3.10. Perilaku Deformasi Pada Tanah .................................................. 34

Gambar 3.11. Bidang Gelincir (slip-surface) Tanah .......................................... 35

Gambar 3.12. Grafik Nilai Faktor Keamanan (SF) ............................................ 35

Gambar 3.13. Diagram Alir Tahapan Penelitian ................................................ 36

Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Nilai SF dengan Panjang Nail Pada

Kemiringan Lereng 300 Untuk Tanah Tipe B .................................................... 45






Kemiringan Lereng 300 Untuk Tanah Tipe C .................................................... 46





Gambar 4.7. Keruntuhan Lereng Hasil Analisis Tegangan Perpindahan .......... 48

Gambar 4.8. Kegagalan Analisis Faktor Keamanan (SF) .................................. 48


commit to user

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Data input parameter tanah, kemiringan lereng, kemiringan nail, dan

panjang nail ........................................................................................................ 28

Tabel 4.1. Data Material Tanah ......................................................................... 37

Tabel 4.2. Nilai Modulus Elastisitas (E) Tanah ................................................. 38

Tabel 4.3. Data Material Pelat ........................................................................... 38

Tabel 4.4. Data input parameter tanah, kemiringan lereng, kemiringan nail, dan

panjang nail ........................................................................................................ 39

Tabel 4.5. Kombinasi Variasi Data Analisis ...................................................... 39

Tabel 4.6. Hasil Analisis .................................................................................... 42

Tabel 4.7. Nilai Tegangan Geser Masing-masing Jenis Tanah .......................... 47


commit to user

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lamp. A1. Data Analisis Kadar Air Pada Tanah Tipe A .......................................

Lamp. A2. Data Analisis Berat Isi Tanah Pada Tanah Tipe A ..............................

Lamp. A3. Data Analisis Berat Jenis (Specific Gravity, GS) Pada Tanah Tipe A

Lamp. A4. Data Analisis Uji Triaxial Pada Tanah Tipe A ....................................

Lamp. A5. Data Analisis Kadar Air Pada Tanah Tipe B .......................................

Lamp. A6. Data Analisis Berat Isi Tanah Pada Tanah Tipe B ..............................

Lamp. A7. Data Analisis Berat Jenis (Specific Gravity, GS) Pada Tanah Tipe B

Lamp. A8. Data Analisis Uji Triaxial Pada Tanah Tipe B ....................................

Lamp. A9. Data Analisis Kadar Air Pada Tanah Tipe C .......................................

Lamp. A10. Data Analisis Berat Isi Tanah Pada Tanah Tipe C ............................

Lamp. A11. Data Analisis Berat Jenis (Specific Gravity, GS) Pada Tanah Tipe C

Lamp. A12. Data Analisis Uji Direct Shear Pada Tanah Tipe C ...........................

Lamp. B1. Hasil Analisis Plaxis


commit to user

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Lereng didifinisikan sebagai permukaan tanah yang tidak horisontal. Pada

permukaan lereng, komponen gravitasi yang bekerja pada tanah cenderung akan

menggerakkan tanah ke bawah (Hardiyatmo, 2007). Komponen gravitasi ini

disebut sebagai gaya penggerak tanah. Lereng mempunyai perkuatan alami yang

berasal dari komponen material tanah itu sendiri, untuk melawan gaya penggerak

tanah, sehingga gerakkan tanah atau kelongsoran tidak terjadi. Kondisi ini disebut

sebagai stabilitas alami lereng.

Penambahan komponen gravitasi dapat terjadi akibat adanya beban luar yang

bekerja pada lereng. Jika komponen gravitasi yang bekerja pada lereng sangat

besar, perlawanan terhadap gaya penggerak yang dikerahkan oleh tanah dapat

terlampaui, yang akan menimbulkan kelongsoran lereng. Diperlukan adanya

perkuatan tambahan untuk mencegah terjadinya kelongsoran sehingga kestabilan

lereng dapat tercapai. Perkuatan lereng yang biasanya dipakai adalah dengan

membuat dinding penahan tanah pada lereng. Penambahan perkuatan lereng

diperoleh dengan meningkatkan tegangan normal dari penambahan beban dinding.

Cara ini sangat efektif digunakan untuk meningkatkan kestabilan lereng karena

dengan bertambahnya tegangan normal, maka gaya gesekan yang diperoleh juga

akan semakin besar. Namun cara ini sama sekali tidak efisien, jika gaya

penggerak tanah sangat besar. Karena diperlukan beban dinding yang lebih besar

juga. Hal ini berarti diperlukan dimensi dinding yang lebih besar dan akan

meningkatkan biaya konstruksi menjadi sangat besar. Salah satu alternatif

perkuatan lereng yang bisa digunakan adalah dengan menggunakan soil nail.

Soil nail adalah jenis perkuatan lereng dengan memasang batangan-batangan baja

ke dalam tanah (Lazarte, 2003). Perkuatan yang diberikan diperoleh dari kekuatan

tegangan baja dan gesekan antara permukaan batangan baja dengan tanah

disekelilingnya yang akan memberikan gaya perlawanan tambahan bagi lereng.


commit to user

2

Perhitungan mengenai gaya penggerak tanah dan perlawanannya disebut analisis

stabilitas lereng.

Banyak variabel terkait dalam analisis stabilitas lereng. Beberapa metode

mempunyai syarat batas sesuai yang diharapkan. Penelitian yang akan dilakukan

ini mempunyai batasan untuk analisis kekuatan tanah. Parameter yang diperoleh

dari hasil uji tanah di laboratorium diasumsikan valid. Salah satu variabel yang

diuji dalam penelitian ini adalah faktor keamanan (safety factor atau Sf) yang

merupakan monitor dalam perencanaan keamanan konstruksi dalam stabilitas

lereng.

Ada banyak metode analisis yang bisa digunakan dalam menganilisis kestabilan

lereng, salah satunya adalah dengan menggunakan metode elemen hingga atau

finite element method (FEM). Perhitungan elemen hingga umumnya susah untuk

dilakukan secara manual, sehingga diperlukan bantuan dengan menggunakan

program komputer. Salah satu program komputer yang menggunakan prinsip

elemen hingga untuk menyelesaikan permasalahan-permasalahan geoteknik

termasuk permasalahan kestabilan lereng adalah Program Plaxis 8.2.

Program Plaxis 8.2 merupakan salah satu program komputer analisis tanah yang

menggunakan FEM dalam analisisnya. Bentuk lereng yang dimodelkan akan

dianalisis dengan pendekatan elemen hingga berdasarkan parameter kekuatan

tanah dan jenis perkuatan yang diberikan terhadap tanah tersebut. Pada penelitian

ini akan dilakukan dua analisis yaitu analisis tegangan perpindahan dan analisis

SF lereng. Analisis tegangan perpindahan dilakukan untuk mengetahui kekuatan

lereng terhadap penagruh beban yang diberikan apakah lereng mengalami

keruntuhan atau tidak. Sedangkan analisis SF dilakukan untuk mengetahui

besarnya nilai SF yang dimiliki oleh lereng.

Penelitian ini akan membahas tentang analisis kestabilan lereng terbebani dengan

perkuatan soil nail dengan variasi jenis tanah, sudut kemiringan lereng, sudut

kemiringan nail, dan panjang nail menggunakan program Plaxis 8.2. Penggunaan

program Plaxis dipilih karena program ini merupakan program analisis geoteknik

yang memiliki berbagai macam pilihan variasi model material tanah.


commit to user

3

1.2. Rumusan Masalah

Bagaimana perilaku tegangan-perpindahan dan besarnya nilai SF pada lereng

terbebani dengan perkuatan soil nailing dengan variasi jenis tanah, sudut

kemiringan lereng, sudut kemiringan nail, dan panjang nail menggunakan

program Plaxis 8.2.

1.3. Batasan Masalah

Untuk mempersempit dan memfokuskan analisis penelitian, maka dilakukan

batasan masalah sebagai berikut:

1. Model material tanah menggunakan Mohr-Coulomb,

2. Analisis metode elemen hingga menggunakan model Plainstrain dengan

jumlah titik tiap elemen adalah 15,

3. Jumlah lapis tanah yang digunakan adalah satu lapis,

4. Tidak dipengaruhi adanya muka air tanah,

5. Variasi sudut kemiringan lereng adalah 300-600,

6. Variasi sudut kemiringan nail adalah 100-300,

7. Variasi panjang nail adalah 20m - 30m,

8. Analisis Program Plaxis 8.2 dilakukan dengan pengaturan standar program.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini untuk mengetahui kestabilan lereng dan besarnya nilai faktor

keamanan (SF) pada lereng terbebani dengan perkuatan soil nailing dan

pemodelan elemen hingga dengan variasi jenis tanah, sudut kemiringan lereng,

sudut kemiringan nail, dan penjang nail menggunakan program Plaxis 8.2.

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah:

1. Pengembangan ilmu pengetahuan di bidang teknik sipil dalam kaitannya

dengan analisis stabilitas lereng.

2. Pemanfaatan program komputer dalam menyelesaikan permasalahan

geoteknik.


commit to user

4

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Soil nailing merupakan jenis perkuatan pasif pada tanah dengan menancapkan

potongan-potongan baja (nails) yang kemudian di-grout. Soil nailing digunakan

secara khusus untuk menstabilisasi lereng atau galian yang lebih menguntungkan

dibandingkan sistem dinding penahan tanah yang lain. Pada beberapa kondisi, soil

nailing memberikan alternatif yang bisa dilakukan dilihat dari sisi kemungkinan

pelaksanaan, biaya pembuatan, dan lamanya waktu pengerjaan jika dibandingkan

dengan sistem perkuatan lereng yang lain (Lazarte, 2003).

Metode elemen hingga adalah metode numerik untuk mendapatkan solusi dari

permasalahan yang sering terjadi dalam analisis teknik. Peningkatan penggunaan

komputer sebagai alat bantu dalam mendesain membuat perlu bahwa para praktisi

teknik mempunyai pengetahuan tentang bagaimana metode elemen hingga itu

bekerja (Segerlind dalam Antonius 2007).

Program Plaxis, merupakan program komputer yang menggunakan metode

elemen hingga untuk analisis-analisis dalam mekanika tanah. Dalam analisis

kestabilan lereng, nilai faktor keamanan (SF) diperoleh dari analisis phi/c

reduction. Sedangkan nilai tegangan-perpindahan diperoleh dari analisis plastic

(Brinkgreve, 2007).

2.2. Dasar Teori

2.2.1. Stabilitas Lereng

Suatu lereng dikatakan stabil jika lereng tersebut tidak mengalami pergerakan dan

tidak berpotensi mengalami pergerakan. Kondisi tersebut dapat tercapai jika

besarnya komponen gaya penahan pada lereng lebih besar dibanding komponen

gaya penggerak lereng. Perbandingan antara komponen gaya penahan lereng dan

gaya penggerak lereng dinamakan faktor keamanan (SF) lereng. Nilai faktor

keamanan lereng dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut:


commit to user

5

SF = (2.1a)

Keterangan : SF = faktor keamanan lereng, = tegangan geser maksimum penggerak tanah, d = tegangan geser penahan tanah.

Menurut teori Mohr-Coulomb, besarnya kohesi tanah tergantung pada jenis tanah

dan kepadatannya namun tidak tergantung pada tegangan yang bekerja pada

bidang gesernya. Sedangkan gesekan antar butir tanah berbanding lurus dengan

tegangan pada bidang gesernya. Secara umum teori diatas digambarkan sebagai

berikut:

Gambar 2.1. Teori Keruntuhan Mohr-Coulomb

Berdasarkan Gambar 2.1, maka tahanan geser ( ) yang dapat dikerahkan oleh

tanah di sepanjang bidang longsornya, dapat dinyatakan oleh :

= c + tg ø (2.1b)

Keterangan : c = kohesi tanah, = tegangan normal, ø = sudut gesek dalam tanah.

Persamaan tersbut juga dapat berlaku pada tegangan geser penahan tanah,

sehingga persamaan SF dapat dituliskan (Hardiyatmo 2007):

SF = (2.1c)

Secara skematik, prinsip dasar dari kestabilan lereng dapat digambarkan sebagai

berikut:


commit to user

6

Gambar 2.2. Stabilitas lereng

Berdasarkan persamaan (2.1b) maka komponan gaya penggerak tanah dapat

dituliskan dalam persamaan:

f = Ta

= (2.2)

Sedangkan untuk komponen gaya penahan tanah dapat dituliskan dalam

persamaan:

d = c + tg ø

= c + ( ) tg ø (2.3)

Sehingga substitusi persamaan (2.2) dan persamaan (2.3) ke persamaan (2.1c)

menjadi:

SF = (2.4)

2.2.2. Soil Nailing

2.2.2.1. Umum

Soil nailing merupakan salah satu jenis perkuatan lereng dengan memasang

potongan-potongan baja (nails) kedalam tanah. Proses ini menghasilkan sebuah

bagian perkuatan yang stabil dan bisa menahan tanah di belakangnya (Lazarte,

2003). Perkuatan yang bekerja bersifat pasif dan kinerja perkuatannya

berkembang melalui interaksi antara tanah dan nails dalam deformasi tanah

selama proses konstruksinya.

Secara skematik, stabilitas lereng global dengan perkuatan soil nailing dapat

diilustrasikan sebagai berikut:


commit to user

7

Gambar 2.3 Stabilitas Lereng Global dari Soil Nailing (Lazarte, 2003)

Keterangan : = sudut kemiringan permukaan lereng, = sudut kemiringan lereng, ø = sudut gesek dalam, = sudut inklinasi bidang gelincir lereng, i = sudut kemiringan nail, LF = panjang bidang gelincir lereng, W = berat tanah, QT = beban luar, T = gaya ekuivalen nail, NF = gaya normal, SF = gaya geser lereng.

Nilai angka keamanan yang terjadi berdasarkan Gambar 2.6 adalah:

SF =

= (2.5)

Secara umum, komponen-komponen pada Gambar 2.6 sudah biasa sering

dijumpai pada analisis kestabilan lereng secara umum. Namun, yang perlu

diperhatikan disini adalah terdapatnya nilai T (gaya ekuivalen nail). Nilai T

merupakan penjumlahan dari kuat tarik baja nail dan gaya gesek antara

permukaan nail dan tanah, yang besarnya dipengaruhi oleh tegangan tarik baja,

diameter baja nail, dan kekasaran permukaan nail. Berdasarkan gambar 2.6, maka

besarnya gaya penahan tanah akan semakin meningkat seiring dengan

penambahan panjang nail. Gaya-gaya yang bekerja pada nail dapat digambarkan

sebagai berikut :


commit to user

8

Gambar 2.4. Komponen Gaya yang Bekerja Pada Nail (Hardiyatmo, 2010)

Besarnya nilai T dapat dituliskan kedalam persamaan:

T = ( + (fy A) (2.6a)

Substitusi persamaan (2.3) ke dalam persamaan (2.6a) menjadi:

T = + ( ) (2.6b)

Keterangan: T = gaya ekuivalen nail, D = diameter nail, L = panjang perkuatan nail, c = kohesi tanah, = tegangan normal tanah, ø = sudut geser dalam tanah, SH = jarak antar nail, A = luas penampang nail, Fy = tegangan leleh baja nail.

(Lazarte 2003) menjelaskan bahwa ada beberapa hal yang perlu diperhatikan

dalam mendesain perkuatan soil nailing berdasarkan mode keruntuhan yang

mungkin terjadi antara lain:

1) Pullout Failure

Pullout failure dapat terjadi akibat tidak cukupnya panjang tusukan nail yang

melewati batas bidang gelincir lereng dan gaya gesekan tanah yang bekerja pada

permukaan nail. Besarnya gaya gesekan tanah yang bekerja pada nail dipengaruhi

oleh nilai kohesi tanah dan kekasaran permukaan nail. Untuk meningkatkan

kekasaran permukaan nail, biasanya dilakukan grout dengan semen disekitar nail.

Gaya Normal

Gaya Normal

Nail Butiran Tanah

Gaya Tarik


commit to user

9

Gambar 2.5. Pullout Failure (Lazarte, 2003)

Dalam Gambar 2.2. dapat dilihat bahwa panjang perkuatan soil nailing harus

melawati batas bidang gelincir tanah, sehingga gaya T yang diperoleh dari nilai

kuat tarik baja nail dan gaya gesek antara permukaan grout dapat bekerja secara

optimal. Sebagai akibat adanya reaksi kemungkinan terjadinya pergerakan tanah

pada sebelah kiri batas bidang gelincir tanah.

2) Nail Tendon Failure

Keruntuhan ini terjadi akibat ketidakmampuan kekuatan tegangan nail dalam

menahan beban tanah diatas bidang gelincir lereng. Hal ini dipengaruhi oleh

besarnya nilai tegangan leleh baja (fy) yang digunakan sebagai nail. Nail tendon

failure juga dapat terjadi akibat berkurangnya kekuatan nail yang disebabkan oleh

oksidasi dalam tanah yang mengakibatkan terjadinya karat pada nail.

Nail tenon failure dapat dicegah dengan menggunakan mutu baja yang lebih

tinggi untuk meningkatkan nilai tegangan lelehnya (fy). Sedangkan untuk

mencegah terjadinya karat pada baja, maka perlu dipasang centralizer sebelum

dilakukan peng-grouting-an pada nail. Pemasangan centralizer dilakukan untuk

memastikan agar baja nail terpasang tepat di tengah lubang bor sehingga oksidasi

tanah dapat dihindari.


commit to user

10

Gambar 2.6. Nail Tendon Failure (Lazarte, 2003)

3) Face Failure

Keruntuhan ini biasanya disebabkan lebih kepada kesalahan pekerjaan pada saat

proses konstruksi. Face failure terjadi akibat ketidakmampuan ujung permukaan

nail menahan gaya lateral tanah. Gaya lateral tanah yang seharusnya bisa ditahan

oleh dinding pada ujung permukaan nail, dapat mengalami keruntuhan jika terjadi

kesalahan dalam pemasangannya.

Gambar 2.7. Detail pemasangan ujung permukaan nail (Lazarte, 2003)


commit to user

11

Untuk mencegah terjadinya face failure adalah dengan lebih memperhatikan detail

pemasangan nail pada dinding penahan penahan. Perhitungan mengenai struktur

dinding penahan juga harus benar-benar diperhatikan.

Gambar 2.8. Face failure (Lazarte, 2003)

2.2.2.2. Komponen Material Soil Nailing

Beberapa komponen material yang terdapat pada soil nailing adalah sebagai

berikut:

1) Baja Nail

Baja nail merupakan komponen utama pada perkuatan soil nailing. Baja nail

berfungsi sebagai penahan gaya tekanan tanah lateral dengan memanfaatkan kuat

tariknya. Besarnya nilai kuat tarik yang dianjurkan oleh Federal Highway

Administration (FHWA) adalah sebesar 420 MPa – 520 MPa dengan diameter

bervariasi yaitu 19 mm, 22 mm, 25 mm, 29 mm, 32 mm, 36 mm, dan 43 mm,

tergantung kebutuhan (Lazarte, 2003).

2) Centralizer

Centralizer berfungsi untuk menjaga agar baja nail tetap berada di tengah sebelum

dilakukan peng-groutingan. Umumnya, centralizer terbuat dari pipa PVC yang

dibentuk sedemikian rupa hingga bisa dipasang pada nails.


commit to user

12

Gambar 2.9. Centralizer

3) Pelat Beton

Pelat beton digunakan sebagai dinding penahan pada perkuatan soil nailing. Pelat

beton akan menyalurkan beban yang diterima dari tanah ke baja-baja nails. Beton

yang digunakan adalah jenis beton normal. Sebelum dilakukan pengecoran pada

pelat, terlebih dahulu dipasang tulangan. Tulangan yang digunakan dapat

menggunakan tulangan fabrikasi (wire mesh) untuk memudahkan proses

konstruksi.

Ketebalan pelat yang umum digunakan berkisar antara 75 mm sampai 100 mm.

Namun, ketebalan dapat ditingkatkan jika kondisi tanah sangat lemah atau tanah

menerima beban yang sangat besar.

4) Material Grouting

Material grouting yang umumnya digunakan adalah menggunakan campuran

antara pasir dan semen dengan nilai faktor air semen 0,4 sampai 0,5 dan nilai

slump 30 mm. Kuat tekan yang dianjurkan untuk material grouting adalah 21 Mpa

pada umur 28 hari. Penggunaan jenis semen juga perlu diperhatikan dalam

material grouting. Semen tipe I digunakan untuk jenis tanah normal dan semen

tipe II dan V digunakan untuk tanah yang banyak mengandung sulfat.


commit to user

13

Gambar 2.10. Detail Soil Nailing

2.2.2.3. Konstruksi Soil Nailing

1) Pengeboran tanah sebagai tempat nails

Diameter lubang bor yang dianjurkan untuk perkuatan soil nailing adalah

10-20 cm (FHWA), arah pengeboran disesuaikan dengan sudut rencana

pemasangan nails.

2) Pemasangan nails dan proses grouting

Setelah lubang bor siap, langkah selanjutnya adalah pemasangan nails

kedalam lubang bor. Untuk memastikan nails terpasang ditengah lubang

sebelum dilakukan peng-grouting-an, pada nails diberikan centralizer.

Pemasangan centralizer dilakukan sebelum nail terpasang pada lubang bor.

Dalam satu nail dapat dipasang 2-4 centralizer, tergantung dari panjang

nail. Setelah nails terpasang, kemudian dilakukan peng-grouting-an pada

lubang bor untuk memberikan perkuatan dan ikatan pada nails.

3) Pengecoran pelat beton

Langkah terakhir adalah pengecoran pelat beton pada permukaan lereng.

Pengecoran dinding dilakukan setelah tulangan terpasang pada permukaan

lereng. Dinding ini nantinya berfungsi sebagai dinding penahan tanah pada

lereng.


commit to user

14

2.3. Metode Elemen Hingga (FEM)

2.3.1. Umum

Metode elemen hingga merupakan salah satu metode pendekatan dengan cara

mengganti domain dari masalah dengan koleksi dari subdomain sederhana yang

disebut elemen hingga (digilib.petra.ac.id). Disebut elemen hingga karena ukuran

elemen kecil ini berhingga dan umumnya mempunyai bentuk geometrik yang

lebih sederhana dibandingkan komponen utamanya. Dengan menggunakan

metode elemen hingga suatu masalah dengan derajat kebebasan tak berhingga

dapat diubah menjadi permasalahan dengan jumlah derajat kebebasan tertentu

sehingga proses pemecahannya akan lebih sederhana.

2.3.2. Tahapan Perhitungan Metode Elemen Hingga

2.3.2.1. Diskritisasi

Diskritisasi adalah pembagian sebuah elemen global menjadi sejumlah elemen

lokal yang lebih kecil (Antonius 2007). Bagian-bagian kecil itu yang kemudian

disebut sebagai elemen hingga. Dalam analisis mekanika tanah, diskritisasi

dilakukan dengan membagi satu elemen global kedalam bentuk segitiga-segitiga

kecil yang kemudian disebut sebagai jaring-jaring elemen (mesh). Perpotongan

antara sisi elemen dinamakan simpul (node). Sedangkan permukaan antara

elemen-elemen disebut garis simpul. Pembagian jumlah elemen segitiga dalam

diskritisasi akan mempengaruhi ketelitian analisis dalam metode elemen hingga.

Semakin kecil elemen tiap elemen yang dibentuk, maka akan semakin besar

tingkat ketelitian analisisnya.

Gambar 2.11. Diskritisasi elemen


commit to user

15

Setelah diskritisasi dilakukan, akan diperoleh koordinat lokal dan koordinat global

tiap elemen yang terbentuk. Penggunaan koordinat lokal diberikan karena untuk

mempermudah dalam melakukan analisis tiap elemen. Setelah analisis lokal

dilakukan, hasil dari analisis lokal akan dikembalikan ke sistem global sehingga

dapat dilakukan analisis global.

2.3.2.2. Pemilihan Model atau Fungsi Pendekatan

Langkah ini dilakukan untuk memilih model atau fungsi pendekatan untuk

besaran yang tidak diketahui (perpindahan) pada suatu titik. Pada elemen segitiga,

terdapat dua perpindahan yang tidak diketahui u, v pada titik P(x,y). Dengan

melakukan pendekatan, perpindahan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut

(Suhendro 2000):

u(x,y) = 1 + 2x + 3y

v(x,y) = 4 + 5x + 6y (2.7a)

persamaan (2.7a) jika ditulis dalam matriks adalah:

(2.7b)

atau

{U} = [ ] { } (2.7c)

Keterangan: {U} = [u,v], { }T = [ 1 2 3 4 5 6], [ ] = adalah matriks koordinat.

Persamaan di atas dapat diilustrasikan sebagai berikut:

Gambar 2.12. Elemen segitiga dalam sumbu lokal dan global

Y

X

y

x

i

j

k

a


commit to user

16

Jika elemen segitiga di atas ditransformasi ke dalam sumbu lokal akan menjadi:

Gambar 2.13. Elemen segitiga dalam sumbu lokal

Evaluasi u dan v di tiga titik simpul memberikan

un = 1 + 2xn + 3yn

vn = 4 + 5xn + 6yn n = i, j, k (2.8a)

Persamaan di atas jika ditulis dalam matriks menjadi:

(2.8b)

Invers dari persamaan (2.8b) adalah:

(2.8c)

Dimana: A = luas elemen segitiga (½ (xj-xi)(yk-yi))

(2.8d)

Berdasarkan Gambar 2.13, titik I berhimpit dengan sumbu koordinat lokal dan

titik j berhimpit dengan sumbu koordinat horisontal lokal, sehingga xi = 0; yi = 0;

yj = 0. Oleh karena itu, persamaan 2.3d dapat disederhanakan menjadi:

A = ½ xj yk

y

xi

k


commit to user

17

(2.8e)

Substitusi persamaan 2.7b ke dalam persamaan 2.7c adalah:

= (2.9a)

= (2.9b)

Keterangan : N1 = ¼ (xjyk) – ykx + (xk-yj)y, N2 = ykx - xky, N3 = xjy (2.10)

2.3.2.3. Menentukan Hubungan Regangan-Perpindahan dan Tegangan-

Regangan.

Suatu benda yang dibebani dalam bidang dua dimensi (x-y), variasi ketebalan

terhadap z, arah melintang, adalah konstan. Karenanya dari keenam komponen

tegangan dalam benda tiga dimensi ( x y z xy xz yz) tiga komponen tegangan

dalam arah z ( z xz yz) dapat diabaikan. Tiga komponen tegangan sisanya ( x y

xy) diidealisasikan dengan. Sama seperti komponen tegangan, komponen

regangan juga memiliki enam komponen dalam kondisi tiga dimensi

( ) dan dalam bidang dua dimensi semua komponen dalam arah

z ( ) dapat diabaikan: (Antonius, 2007)

{ } = (2.11a) { } = (2.11b)


commit to user

18

Yang merupakan fungsi koordinat x dan y saja. Pada material linier, elastik, dan

isotropik maka sifat bahan dapat dinyatakan dengan hukum Hooke.

x =

y =

xy = (2.12a)

dalam notasi matriks

{ } = [C] { } = (2.12b)

Keterangan: [C] = matriks tegangan-regangan, E = Modulus Young, v = angka poisson.

Dalam idealisasi tegangan bidang 2 dimensi (z dianggap konstan), nilai regangan

bidang dapat dinyatakan dengan persamaan :

; ;

Dan

(2.13)

Sehingga diperoleh:

(2.14)

Atau

{ } = [B] {q} (2.15)

dimana [B] merupakan matriks transformasi regangan-perpindahan.

Apabila regangan total ( ) sebagai jumlah tegangan elastik efektif ( e) dan

terdapat residu awal/residu ( 0) sebelum beban diterapkan, maka:

{ } = [C] { } = [C]({ }-{ 0}) = [C]{ e) (2.16)

Matriks [C]-1 = [D], dengan [D] adalah matriks regangan-tegangan.


commit to user

19

[D] = (2.17)

2.3.2.4. Perakitan Persamaan Elemen Lokal ke Persamaan Global

Persamaan lokal yang sudah didapatkan kemudian dikalikan dengan matrik

transformasi untuk mendapatkan persamaan global. Dari persamaan global baru

dapat kita hitung deformasi global tiap titik dalam elemen. Salah satu metode

untuk menggabungkan masing-masing kekakuan elemen-elemen dapat

menggunakan metode kekakuan langsung.

Pada setiap titik elemen antara sumbu lokal dan global didapatkan sudut

transformasi, misalkan pada titik 1. Karena garis satu 12 membentuk sudut ,

maka koordinat lokal pada titik 1 harus ditransformasikan kedalam koordinat

global terlebih dahulu. Dengan menggunakan metode kekakuan langsung

diperoleh: (Antonius, 2007).

(2.18)

C = cos ; S = sin

Transformasi dilakukan dengan menggunakan persamaan:

{u,v} = [T] {s,t} (2.19)

K = TT k T (2.20)

Dengan u, v adalah deformasi pada koordinat global, k adalah matriks kekakuan

pada koordinat lokal, dan K adalah kekakuan pada koordinat global

2.4. Program Plaxis

Plaxis adalah program komputer yang menggunakan metode elemen hingga yang

dikembangkan untuk analisis berbagai permasalahan geoteknik. Program ini mulai

dikembangkan pada tahun 1987 di Universitas Delf, Belanda (Antonius, 2007).


commit to user

20

2.4.1. Geometri Model

Geometri model merupakan sarana untuk menggambarkan kondisi geometri tanah

yang akan dianalisis. Model yang digambarkan dalam Plaxis 8.2 adalah model 2

dimensi yang mewakili objek 3 dimensi.

Gambar 2.14. Jendela Penggambaran Geometri Model

2.4.2. Kondisi Batas

Kondisi batas menggambarkan batas garis pada input geometri. Plaxis

menyediakan pilihan kondisi batas standar yang bisa dipilih. Kondisi batas standar

merupakan kondisi batas umum yang biasa digunakan dalam analisis (Brinkgreve,

2007).

2.4.3. Data Elemen

Plaxis merupakan program analisis non-linier sehingga perilaku tanah dan batuan

pada saat dilakukan pembebanan adalah non-linier (Antonius, 2007). Tegangan

dan regangan pada kondisi ini dapat dimodelkan menjadi beberapa jenis model.

Oleh karena itu, diperlukan propertis yang lengkap dari elemen yang akan

dianalisis. Antara lain:

1) Tanah dan Antarmuka (soil dan interface)

Karena plaxis merupakan program analisis geoteknik, maka elemen tanah

merupakan yang paling dominan dan memiliki jumlah propertis yang paling

banyak, seperti:

Material set


commit to user

21

Menampilkan nama material, model material , dan tipe material. Model material

tersedia dalam pilihan linear-elastic, mohr-coulomb, hardening soft soil, soft soil,

dan soft soil creep. Sedangkan tipematerial tersedia dalam pilihan drained,

undrained, dan non-porous.

General Properties

Berupa berat isi kering dan berat isi basah.

Permeability

Menampilkan permeabilitas tanah dalam arah x dan y.

Kekakuan

Berupa modulus Young dan Poisson Ratio.

Kuat geser

Menampilkan kohesi (c), sudut geser dalam (ø), dan sudut inklinasi ( ).

Strength

Berupa Rigid dan Manual.

Gambar 2.15. Jendela Data Material Tanah dan Antarmuka

2) Pelat (plates)

Data yang perlu dimasukkan untuk parameter plates terdiri dari:

Material set

Menampilkan nama elemen plates dan tipe material yang tersedia dalam pilihan

elastic dan elastoplastic.


commit to user

22

Data material

Menampilkan nilai kekakuan aksial (EA), kekakuan lentur (EI), diameter (D),

berat elemen (W), dan angka rasio poisson (v).

Gambar 2.16. Jendela Data Material Pelat

3) Geogrid

Data yang perlu dimasukkan dalam geogrid adalah:

Material set

Menampilkan nama elemen geogrid dan tipe material yang tersedia dalam pilihan

elastic dan elastoplastic.

Properties

Menampilkan nilai kekakuan aksial (EA).

Gambar 2.17. Jendela Data Material Geogrid

4) Jangkar (anchor)

Data yang perlu dimasukkan adalah memilih tipe material dari jangkar, kekakuan

aksial, dan jarak antar jangkar.


commit to user

23

Gambar 2.18. Jendela Data Material Jangkar

2.4.4. Mesh Generation

Mesh generation merupakan tahapan yang harus dilakukan dalam analisis plaxis.

Jika mesh generation tidak bisa dilakukan maka analisis perhitungan tidak bisa

dilanjutkan (Brinkgreve 2007). Hal ini menunjukkan bahwa ada kesalahan dalam

melakukan input. Jika mesh generation telah dilakukan, maka plaxis akan

membagi model menjadi elemen-elemen segitiga sehingga berbentuk menyerupai

jaring (mesh) (Gambar 2.18). Jumlah dan besarnya segitiga yang dibentuk bisa

diatur dan ditentukan. Plaxis menyediakan pilihan untuk melakukan hal tersebut

antara lain: very coarse, coarse, medium, fine, dan very fine.

Gambar 2.19. Mesh Generation

2.4.5. Kondisi Awal

Penentuan kondisi awal merupakan tahapan yang dilakukan pada kondisi awal

tanah sebelum diberikan pembebanan dan perkuatan (Gambar 2.19). Pada tahap

ini akan ditentukan nilai koefisien tekanan tanah (K0) pada tanah, plaxis akan

secara otomatis memasukkan nilai K0 dari perhitungan persamaan (Hardiyatmo

2007):


commit to user

24

K0 = 1-sin ø (3.1)

Keterangan : K0 = Koefisien tekanan tanah lateral kondisi awal, ø = Sudut geser dalam tanah ø,

Selain nilai K0, penentuan kondisi awal juga dapat diatur untuk menunjukkan

keberadaan muka air tanah.

Gambar 2.20. Kondisi Awal

2.4.6. Perhitungan

Perhitungan pada plaxis meliputi perhitungan aliran air tanah, konsolidasi, dan

deformasi (Antonius 2007). Adapun prosedur yang harus dilakukan dalam

perhitungan plaxis yaitu penggunaan faktor pembesaran yang dimaksudkan agar

output hasil perhitungan sesuai dengan kondisi di lapangan dan penyesuaian

selama perhitungan.

Dalam melakukan analisis perhitungan, plaxis akan melakukannya secara

bertahap. Plaxis akan melakukan iterasi analisis dengan memasukkan nilai

pembebanan secara bertahap sampai sebesar beban rencana. Jumlah iterasi dan

besarnya tingkat kesalahan dalam iterasi dapat diatur dalam menu perhitungan.

Jika selama tahapan perhitungan keruntuhan telah terjadi, maka plaxis akan

menghentikan perhitungan. Hal ini berarti bahwa tanah tidak mampu menahan

beban rencana.

Untuk analisis tegangan perpindahan calculation type yang digunakan adalah

plastic, sedangkan untuk analisis faktor keamanan (SF) menggunakan phi/c

reduction dalam calculation type-nya. Penggunaan calculation type dapat dipilih

dalam combo box yang tersedia dalam general setting (Gambar 2.11).


commit to user

25

Gambar 2.21. Jendela general setting

2.4.7. Keluaran Data

Data keluaran yang dihasilkan dari analisis plaxis adalah:

1. Tabel data masukan

Pada tabel ini berisi semua data yang dimasukkan ke dalam masukan plaxis yang

meliputi koordinat titik-titik pada elemen, penomoran elemen, kondisi batas,

properties elemen dan kondisi air tanah.

2. Grafik data masukan

Grafik yang ditampilkan adalah konfigurasi awal elemen, penomoran elemen,

penomoran titik elemen dan kondisi air tanah.

3. Tabel data keluaran

Tabel data keluaran merupakan tabel dari hasil perhitungan yang telah dilakukan

meliputi koordinat titik elemen, peralihan dari titik elemen tersebut, tegangan

yang terjadi dan tekanan air pori.

4. Grafik data keluaran

Grafik yang ditampilkan pada keluaran perhitungan dapat berupa gaya-gaya

dalam yang bekerja di potongan tertentu dan peralihan yang terjadi di potongan

gambar yang dipilih.


commit to user

26

Gambar 2.22. Bidang Gelincir Lereng

Gambar 2.23. Grafik Nilai SF


commit to user

27

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1. Umum

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah FEM dengan pemodelan

menggunakan program Plaxis 8.2. Pemodelan dilakukan dengan beberapa jenis

tanah, sudut kemiringan lereng, sudut kemiringan nail, dan panjang nail. Jenis

pemodelan yang dipilih adalah model material Mohr-Coulomb.

Model Mohr-Coulomb dipilih karena model ini merupakan pendekatan awal

untuk semua jenis tanah. Model ini dapat menunjukkan titik keruntuhan yang

terjadi. Parameter kekuatan tanah diperoleh dari hasil uji laboratorim yang pernah

dilakukan. Jika data yang ada kurang lengkap, maka akan dilakukan asumsi

melalui pendekatan dari jenis tanah yang sudah ada.

Analisis tegangan-perpindahan dalam penelitian ini menggunakan tipe

perhitungan (Calculation Type) Plastic sedangkan untuk analisis nilai SF

menggunakan tipe perhitungan (Phi/c reduction). Diskritisasi model

menggunakan tipe very fine, pemilihan tipe ini dimaksudkan untuk mendapatkan

hasil analisis yang lebih teliti. Model pembebanan menggunakan plane strain

berupa beban fleksibel. Beban yang diberikan berupa beban merata sepanjang 50

m dengan nilai 100 kN/m2.

Setiap variasi nilai parameter tanah yang digunakan akan diperoleh hasil

hubungan tegangan-perpindahan pada titik yang telah ditentukan dan grafik nilai

SF dari hasil analisis. Nilai SF yang diambil adalah hasil analisis terakhir yang

dilakukan Plaxis pada tiap variasi nilai parameter tanah.

3.2. Pemodelan

3.2.1. Bentuk Pemodelan

Bentuk pemodelan yang dibuat adalah lereng miring dengan berbagai variasi

sudut kemiringan. Pada lereng diberi perkuatan soil nail supaya lereng menjadi


commit to user

28

stabil dan tidak mengalami keruntuhan. Sudut kemiringan nail dan panhang nail

juga divariasi supaya diperoleh lebih banyak kombinasi analisis. Variasi data yang

akan dianalisis ditunjukkan pada Tabel 3.1:

Tabel 3.1. Data input parameter tanah, kemiringan lereng, kemiringan nail, dan panjang nail

Jenis Tanah Sudut Kemiringan

Lereng ( )

Sudut Kemiringan

Nail (i)

Panjang Nail

(m)

c 0 30 10 20

ø 0 45 20 25

c & ø 60 30 30

Kombinasi dari berbagai data di atas akan diperoleh 81 variasi data analisis. Jenis

tanah diperoleh dari hasil uji laboratorium mekanika tanah Jurusan Teknik Sipil

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3.2.2. Pemodelan Lereng Tanpa Perkuatan

Pada pemodelan ini akan dibuat sebuah contoh pemodelan lereng tanpa perkuatan

soil nailing, kemudian dilakukan analisis. Pemodelan ini dimaksudkan untuk

mengetahui kestabilan alami lereng apakah lereng mampu menahan beban

rencana atau tidak. Jika lereng mengalami keruntuhan, maka layak untuk

dilakukan analisis dengan perkuatan soil nailing. Analisis dilakukan terhadap

lereng dengan kemiringan 300 dan tipe tanah C. Pemilihan sudut kemiringan

lereng 300 dan tanah tipe C dilakukan karena pada kondisi tersebut dianggap

sebagai kondisi alami lereng yang paling stabil dibanding kondisi yang lain.

Gambar 3.1. Pemodelan lereng tanpa perkuatan


commit to user

29

Gambar 3.2. Hasil analisis lereng tanpa perkuatan

Gambar 3.3. Output analisis lereng tanpa perkuatan

Setelah dilakukan analisis terhadap kestabilan lereng tanpa perkuatan, ternyata

hasilnya adalah lereng mengalami keruntuhan (Gambar 3.2 dan Gambar 3.3).

Pada gambar 3.2, keterangan dengan tulisan berwarna merah (Prescribed ultimate

state not reached!, Soil body collapses, Inspect output and load-displacement

curve) menunjukkan bahwa hasil analisis lereng mengalami keruntuhan.

Sedangkan pada Gambar 3.3 menunjukkan gambar keruntuhan lereng yang

terjadi.


commit to user

30

Berdasarkan hasil analisis yang dilakukan terhadap kestabilan lereng tanpa

perkuatan, maka perlu diberikan suatu perkuatan tambahan pada lereng sehingga

kestabilan lereng dapat tercapai.

3.2.3. Titik Tinjau

Titik-titik yang akan ditinjau adalah titik-titik yang diperkirakan sebagai titik

kritis pada lereng. Pada titik-titik tersebut akan dicari berapa nilai tegangan-

perpindahan dan faktor keamanannya. Titik yang ditinjau pada berbagai variasi

analisis adalah sama. Jumlah titik yang akan ditinjau dalam penelitian ini adalah 6

buah titik.

Gambar 3.4. Pemodelan dan Titik Tinjau 3.3. Pemodelan dengan Plaxis

3.3.1. Masukan (input)

Pemodelan dalam Plaxis 8.2 dibuat sesuai dengan kondisi lereng dalam bentuk 2

dimensi (2D). Sebelum penggambaran model dilakukan, Plaxis akan meminta

memasukkan terlebih dulu parameter umum yang akan dilakukan dalam analisis

seperti: dimensi dan satuan, model pembebanan, jumlah titik nodal tiap elemen

yang akan digunakan, dan lain-lain (Gambar 3.2). Baru kemudian pemodelan

dapat di gambar.

300 m

80 m

i

A

F

B

C

D

E

a

50 m


commit to user

31

Gambar 3.5. Parameter Umum Dalam Plaxis

Setelah pemodelan selesai di gambar, kemudian menentukan nilai parameter tanah

dan jenis perkuatan yang akan diberikan (Gambar 3.3).

Gambar 3.6. Masukan Pemodelan Dalam Plaxis (input)

3.3.2. Diskritisasi Model

Diskritisasi model merupakan tahapan yang sangat penting dalam melakukan

analisis metode elemen hingga. Dalam analisis mekanika tanah, diskritisasi


commit to user

32

dilakukan dengan membentuk beberapa segitiga kecil yang saling terhubung satu

sama lain sehingga menyerupai jaring (mesh). Semakin kecil ukuran segitiga tiap

elemen atau semakin banyak elemen yang dibentuk, maka akan semakin besar

tingkat ketelitian analisisnya. Dalam Plaxis, perhitungan analisis tidak dapat

dilakukan sebelum melakukan diskritisasi model. Sehingga sebelum melanjutkan

ke tahap perhitungan harus dilakukan diskritisasi terlebih dahulu. Plaxis

menyediakan pilihan untuk membuat mesh sesuai dengan keinginan, tersedia 5

pilihan yang bisa kita gunakan, very coarse, coarse, medium, fine, very fine.

Semakin banyak mesh yang ingin dibentuk, maka diperlukan fasilitas komputer

yang lebih tinggi.

Gambar 3.7. Diskritisasi Model Dalam Plaxis

3.3.3. Penentuan Kondisi Awal (initial condition)

Dalam penelitian ini kondisi awal muka air tanah dianggap tidak ada sedangkan

nilai koefisian tekanan tanah (K0) ditentukan berdasarkan perhitungan dari plaxis.


commit to user

33

Gambar 3.8. Kondisi Awal Model (initial condition)

3.3.4. Perhitungan (calculation)

Tahap perhitungan meliputi penentuan tipe perhitungan, tipe pembebanan, fase

perhitungan dan titik tinjauan. Plaxis dapat melakukan perhitungan dengan janis

perhitungan yang berbeda-beda. Dalam analisis tegangan-perpindahan maka

digunakan tipe perhitungan plastic, sedangkan untuk analisis faktor keamanan

(SF) digunakan tipe perhitungan Phi-c/reduction.

Phi-c/reduction merupakan bentuk dari analisis keamanan dalam Plaxis. Jenis

perhitungan Phi-c/reduction harus dipilih jika ingin menghitung faktor keamanan

global suatu permodelan dalam Plaxis. Perhitungan Phi-c/reduction akan

membandingkan besarnya nilai perkuatan yang diberikan pada tanah dengan

pembebanan yang diberikan pada tanah. Perlu diketahui bahwa perhitungan

menggunakan Phi-c/reduction tidak bisa dilakukan untuk menghitung kondisi

awal. Jadi, perhitungan Phi-c/reduction harus diawali dengan tipe perhitungan

yang lainnya misalnya Plastic. Namun, perhitungan Phi-c/reduction juga tidak

dapat dilakukan jika pada perhitungan sebelumnya terjadi keruntuhan atau

kegagalan. Sehingga jika nilai faktor keamanan (SF) dalam suatu analisis tidak

akan bisa diketahui jika dalam analisis sebelumnya terjadi keruntuhan.


commit to user

34

Gambar 3.9. Tahap Perhitungan Pada Plaxis (calculation)

3.3.5. Keluaran Data (output)

Pada tahapan ini, plaxis akan menampilkan hasil analisis perhitungan yang telah

dilakukan. Data keluaran dapat disajikan dalam beberapa macam antara lain:

gambar deformasi (Gambar 3.7), gambar bidang gelincir (slip-surface) (Gambar

3.8), gambar tegangan efektif (Gambar 3.9), tabel nilai tegangan yang terjadi,

kurva diagram tegangan-perpindahan, kurva nilai faktor keamanan, dan lain-lain.

Gambar 3.10. Perilaku Deformasi Pada Tanah


commit to user

35

Gambar 3.11. Bidang Gelincir (slip-surface) Tanah

Gambar 3.12. Grafik Nilai Faktor Keamanan (SF)


commit to user

36

Tahap penelitian ini digambarkan dalam bentuk diagram alir seperti terlihat dalam

Gambar 3.10.

Gambar 3.13. Diagram Alir Tahapan Penelitian

Mulai

Membuat model pada Plaxis 8.2 dengan menggunakan beberapa variasi data analisis

Selesai

Mesh Generation

Ya

Tidak

Memasukkan Parameter kekuatan tanah, nail, dan dinding pelat

Menganalisis hubungan Tegangan-Perpindahan dan nilai faktor keamanan (SF)

Mengolah data hasil analisis dan menarik kesimpulan


commit to user

37

BAB 4

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1. Analisis

4.1.1. Data Analisis

Data analisis yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Data Material Tanah

Data material tanah yang digunakan adalah:

Tabel 4.1. Data Material Tanah

Tanah Gs w

(%) b

(kg/cm3) sat

(kg/cm3) c

(kg/cm2) E50

(kg/cm2) Tipe A 2.66 36.91 1.782 2.813 0.486 0.00 166.667

Tipe B 2.68 29.29 1.837 3.079 0.592 24.689 211.111

Tipe C 2.64 46.73 1.739 2.655 0 48.67 200

Data material tanah yang digunakan diambil dari hasil uji triaksial yang telah

dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta, terdapat tiga jenis tipe tanah yang digunakan

yaitu Tipe A, Tipe B, dan Tipe C (Tabel 4.1). Nilai modulus elastisitas tanah yang

digunakan adalah nilai E50. Penggunaan nilai E50 sebagai nilai modulus elastisitas

tanah didasarkan karena tanah pada dasarnya bersifat plastis sehingga nilai

modulus elastisitas tanah tidak bisa benar-benar didapatkan. Nilai E50 diambil dari

nilai pertengahan yang dibentuk oleh kurva tegangan-regangan pada tanah.

Sedangkan untuk tanah tipe C, nilai modulus elastisitas dari nilai modulus

elastisitas untuk jenis tanah pasir tidak padat.

Gambar 4.1 menyajikan beberapa nilai modulus elastisitas (E) dari berbagai jenis

tanah. Dalam Gambar 4.1 dapat dilihat bahwa nilai modulus elastisitas tanah yang

ditampilkan sangat bervariasi dan mempunyai jarak perbedaan yang besar dalam

satu macam jenis tanah.


commit to user

38

Tabel 4.2. Nilai Modulus Elastisitas (E) Tanah (Bowles dalam Hardiyatmo, 2007)

Macam tanah E (kg/cm2)Lempung Sangat lunak 3-30Lunak 20-40Sedang 45-90 Keras 70-200Berpasir 300-425Pasir Berlanau 50-200Tidak padat 100-250Padat 500-1000 Pasir dan kerikilPadat 800-2000Tidak padat 500-1400 Lanau 20-200Loose 150-600Cadas 1400-14000

2. Data Material Nails

Nails yang digunakan menggunakan baja dengan nilai Fy = 420 MPa. Nilai

tersebut mengacu pada standar yang ditetapkan FHWA dalam penggunaan

perkuatan soil nailing yang dipakai secara umum di Amerika.

3. Data Material Pelat

Data pelat yang digunakan menggunakan material yang telah disediakan oleh

Plaxis, untuk jenis Diapragm Wall dengan spesifikasi sebagai berikut:

Tabel 4.3. Data Material Pelat

Jenis Pelat EA

(kN/m)

EI

(kNm2/m)

Diapragm Wall 7,5 . 106 1 . 106

EA dan EI adalah kumpulan data material pelat yang harus dimasukkan dalam

analisis Plaxis. EA merupakan nilai kekakuan per satuan lebar dalam arah keluar

(sumbu z) dari bidang gambar. Sedangkan EI adalah kekakuan lentur material

dalam arah keluar (sumbu z) dari bidang gambar.


commit to user

39

4.1.2. Variasi Data Analisis

Variasi jenis tanah, sudut kemiringan lereng, sudut kemiringan nail, dan panjang

nail yang digunakan dalam penelitian ini disajikan dalam Tabel. 4.3.

Tabel 4.4. Data Input Parameter Tanah, Kemiringan Lereng, Kemiringan Nail, dan Panjang Nail

Jenis Tanah Sudut Kemiringan

Lereng ( )

Sudut Kemiringan

Nail (i)

Panjang Nail

(m)

Tipe A 30 10 20

Tipa B 45 20 25

Tipa C 60 30 30

Kombinasi dari berbagai variasi data di atas akan diperoleh 81 kombinasi variasi

data analisis ditampilkan dalam Tabel. 4.4

Tabel 4.5. Kombinasi Variasi Data Analisis

No Kemiringan Lereng

Kemiringan Nail

Panjang Nail

Jenis Tanah

Kombinasi Variasi Data

Analisis 1 30 10 20 Tipe A 30, 10, 20A 2 30 10 20 Tipe B 30, 10, 20B 3 30 10 20 Tipe C 30, 10, 20C 4 30 10 25 Tipe A 30, 10, 25A 5 30 10 25 Tipe B 30, 10, 25B 6 30 10 25 Tipe C 30, 10, 25C 7 30 10 30 Tipe A 30, 10, 30A 8 30 10 30 Tipe B 30, 10, 30B 9 30 10 30 Tipe C 30, 10, 30C 10 30 20 20 Tipe A 30, 20, 20A 11 30 20 20 Tipe B 30, 20, 20B 12 30 20 20 Tipe C 30, 20, 20C 13 30 20 25 Tipe A 30, 20, 25A 14 30 20 25 Tipe B 30, 20, 25B 15 30 20 25 Tipe C 30, 20, 25C 16 30 20 30 Tipe A 30, 20, 30A 17 30 20 30 Tipe B 30, 20, 30B 18 30 20 30 Tipe C 30, 20, 30C 19 30 30 20 Tipe A 30, 30, 20A 20 30 30 20 Tipe B 30, 30, 20B 21 30 30 20 Tipe C 30, 30, 20C


commit to user

40

Tabel 4.5. (Lanjutan)

No Kemiringan Lereng

Kemiringan Nail

Panjang Nail

Jenis Tanah


Analisis 22 30 30 25 Tipe A 30, 30, 25A 23 30 30 25 Tipe B 30, 30, 25B 24 30 30 25 Tipe C 30, 30, 25C 25 30 30 30 Tipe A 30, 30, 30A 26 30 30 30 Tipe B 30, 30, 30B 27 30 30 30 Tipe C 30, 30, 30C 28 45 10 20 Tipe A 45, 10, 20A 29 45 10 20 Tipe B 45, 10, 20B 30 45 10 20 Tipe C 45, 10, 20C 31 45 10 25 Tipe A 45, 10, 25A 32 45 10 25 Tipe B 45, 10, 25B 33 45 10 25 Tipe C 45, 10, 25C 34 45 10 30 Tipe A 45, 10, 30A 35 45 10 30 Tipe B 45, 10, 30B 36 45 10 30 Tipe C 45, 10, 30C 37 45 20 20 Tipe A 45, 20, 20A 38 45 20 20 Tipe B 45, 20, 20B 39 45 20 20 Tipe C 45, 20, 20C 40 45 20 25 Tipe A 45, 20, 25A 41 45 20 25 Tipe B 45, 20, 25B 42 45 20 25 Tipe C 45, 20, 25C 43 45 20 30 Tipe A 45, 20, 30A 44 45 20 30 Tipe B 45, 20, 30B 45 45 20 30 Tipe C 45, 20, 30C 46 45 30 20 Tipe A 45, 30, 20A 47 45 30 20 Tipe B 45, 30, 20B 48 45 30 20 Tipe C 45, 30, 20C 49 45 30 25 Tipe A 45, 30, 25A 50 45 30 25 Tipe B 45, 30, 25B 51 45 30 25 Tipe C 45, 30, 25C 52 45 30 30 Tipe A 45, 30, 30A 53 45 30 30 Tipe B 45, 30, 30B 54 45 30 30 Tipe C 45, 30, 30C 55 60 10 20 Tipe A 60, 10, 20A 56 60 10 20 Tipe B 60, 10, 20B 57 60 10 20 Tipe C 60, 10, 20C 58 60 10 25 Tipe A 60, 10, 25A 59 60 10 25 Tipe B 60, 10, 25B 60 60 10 25 Tipe C 60, 10, 25C 61 60 10 30 Tipe A 60, 10, 30A 62 60 10 30 Tipe B 60, 10, 30B 63 60 10 30 Tipe C 60, 10, 30C


commit to user

41

Tabel 4.5. (Lanjutan)

No Kemiringan

Lereng Kemiringan

Nail Panjang

Nail Jenis

Tanah


Analisis 64 60 20 20 Tipe A 60, 20, 20A 65 60 20 20 Tipe B 60, 20, 20B 66 60 20 20 Tipe C 60, 20, 20C 67 60 20 25 Tipe A 60, 20, 25A 68 60 20 25 Tipe B 60, 20, 25B 69 60 20 25 Tipe C 60, 20, 25C 70 60 20 30 Tipe A 60, 20, 30A 71 60 20 30 Tipe B 60, 20, 30B 72 60 20 30 Tipe C 60, 20, 30C 73 60 30 20 Tipe A 60, 30, 20A 74 60 30 20 Tipe B 60, 30, 20B 75 60 30 20 Tipe C 60, 30, 20C 76 60 30 25 Tipe A 60, 30, 25A 77 60 30 25 Tipe B 60, 30, 25B 78 60 30 25 Tipe C 60, 30, 25C 79 60 30 30 Tipe A 60, 30, 30A 80 60 30 30 Tipe B 60, 30, 30B 81 60 30 30 Tipe C 60, 30, 30C

4.1.3. Hasil Analisis

Setelah semua data terkumpul dan model selesai dibuat, maka tahap selanjutnya

adalah melakukan analisis. Analisis dilakukan dengan cara penggantian tipe tanah

dalam tiap model perkuatan lereng yang dibuat. Pengaturan parameter

perhitungan dilakukan dengan pengaturan standar program.

Setelah dilakukan analisis dengan program Plaxis 8.2, maka diperoleh hasil

analisis yang ditampilkan dalam Tabel 4.5.


commit to user


commit to user


commit to user


commit to user

45

Secara grafis, hasil analisis yang terjadi digambarkan dalam gambar 4.1 – gambar

4.3:

Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Nilai SF dengan Panjang Nail Pada Kemiringan Lereng 300 Untuk Tanah Tipe B



1

1.5

2

2.5

3

10 20 30 40

Panjang Nail (m)

Kemiringan Nail 10Kemiringan Nail 20Kemiringan Nail 30

1

1.5

2

2.5

10 15 20 25 30 35

Panjang Nail (m)


1

1.5

2

2.5

10 15 20 25 30 35

Panjang Nail (m)



commit to user

46

Gambar 4.4. Grafik Hubungan Antara Nilai SF dengan Panjang Nail Pada Kemiringan Lereng 300 Untuk Tanah Tipe C



2.5

3

3.5

4

4.5

10 15 20 25 30 35

Panjang Nail (m)


2.5

3

3.5

4

10 15 20 25 30 35

Panjang Nail (m)


2

2.5

3

3.5

10 15 20 25 30 35

Panjang Nail (m)



commit to user

47

4.2. Pembahasan

Hasil analisis yang telah dilakukan menggunakan program Plaxis 8.2,

menunjukkan bahwa semua kombinasi variasi data analisis untuk tanah tipe A

mengalami keruntuhan. Hal ini disebabkan karena tanah jenis tipe A memiliki

parameter kekuatan tanah yang sangat kecil dibanding jenis tanah yang lain.

Berdasarkan model keruntuhan Mohr-Coulomb dan dengan mengasumsikan nilai

tegangan normal ( ) sebesar 100 kN/m2, maka nilai tegangan geser untuk masing-

masing jenis tanah adalah sebagai berikut:

Tabel 4.7. Nilai Tegangan Geser Masing-masing Jenis Tanah

Jenis Tanah c (kg/cm2) (0) (kN/m2)

Tipe A 0.486 0 48.6

Tipe B 0.592 24.689 105.1716

Tipe C 0 48.67 113.7075

Tabel 4.6 di atas menunjukkan bahwa nilai tegangan geser tanah tipe C memiliki

nilai yang paling besar. Kondisi ini menjadikan perhitungan analisis untuk tanah

tipe C menghasilkan nilai faktor keamanan (SF) yang paling besar pada tiap

variasi data analisis.

4.2.1. Analisis Tegangan Perpindahan

Analisis tegangan perpindahan merupakan tahapan analisis yang dilakukan untuk

mengetahui kestabilan suatu pemodelan analisis dalam Plaxis 8.2. Apakah

pemodelan tersebut stabil atau mengalami keruntuhan. Karena sifat dari analisis

ini yang hanya mengetahui kestabilan suatu pemodelan dalam Plaxis 8.2, maka

perlu dilakukan analisis lain untuk mengetahui besarnya kekuatan atau nilai faktor

keamanan (SF) dalam suatau pemodelan, dalam hal ini analisis faktor keamanan

(SF). Dalam analisis Plaxis 8.2, jika terjadi keruntuhan pada analisis tegangan

perpindahan, maka tidak bisa dilanjutkan ke analisis faktor keamanan (SF).

Sehingga nilai faktor keamanan (SF) tidak dapat diketahui.


commit to user

48

Gambar 4.7. Keruntuhan Lereng Hasil Analisis Tegangan Perpindahan

4.2.2. Analisis Faktor Keamanan (SF)

Dalam analisis faktor keamanan (SF), pada beberapa kombinasi variasi data

analisis terdapat keterangan “kondisi akurat tidak tercapai”. Hal ini berarti bahwa

Plaxis belum selesai melakukan analisis karena terbatasnya jumlah iterasi. Oleh

Plaxis, kondisi ini dianggap sebagai kegagalan analisis dan bisa diperbaiki dengan

menambahkan jumlah iterasi. Walaupun begitu, hal ini tidak berarti lereng

mengalami keruntuhan, sehingga nilai faktor keamanan (SF) masih dapat

diketahui.

Gambar 4.8. Kegagalan Analisis Faktor Keamanan (SF)

Dalam hasil analisis yang ditunjukkan pada Gambar 4.1 – Gambar 4.6

menunjukkan bahwa tanah tipe B merupakan tipe tanah stabil karena nilai faktor

keamanan yang terbentuk menunjukkan sebuah pola yang bisa dijelaskan sebagai

berikut:


commit to user

49

1. Nilai faktor keamanan (SF) mengalami peningkatan seiring dengan

penambahan panjang nail.

Hal ini terjadi karena jika panjang nail semakin besar, maka panjang permukaan

gesekan antara tanah dan nail juga akan semakin besar. Kondisi ini menyebabkan

gaya penahan tanah yang ditimbulkan dari perkuatan soil nailing menjadi semakin

besar sehingga nilai faktor keamanannya (SF) juga akan bertambah. Sesuai

dengan persamaan (2.6b), nilai gaya ekuivalen nail berbanding lurus dengan

panjang nail.

2. Nilai faktor keamanan (SF) mengalami peningkatan seiring dengan

penambahan sudut kemiringan nail.

Dalam persamaan (2.5), komponen tegangan normal dari gaya ekuivalen nail

diperoleh dari besarnya nilai gaya ekuivalen nail dikalikan dengan cosinus sudut

kemiringan lereng dikurangi cosinus sudut kemiringan nail (Lazarte, 2003).

= (4.1)

Berdasarkan persamaan (4.1) diatas, nilai tegangan normal ( ) akan semakin besar

jika sudut kemiringan nail (i) semakin besar. Peningkatan nilai tegangan normal

ini akan menyebabkan gaya penahan tanah semakin besar pula, sehingga nilai

faktor keamanan (SF) juga akan semakin besar

3. Nilai faktor keamanan (SF) mengalami penurunan seiring dengan

penambahan sudut kemiringan lereng.

Berdasarkan persamaan (2.3), besarnya tegangan normal yang bekerja pada lereng

miring dinyatakan dengan (Hardiyatmo, 2007):

= (4.2)

Nilai tegangan normal ( ) dari persamaan (4.2) di atas akan semakin berkurang

jika sudut kemiringan lereng ( ) semakin besar. Penurunan nilai tegangan normal

ini akan menyebabkan gaya penahan tanah berkurang pula, sehingga nilai faktor

keamanan (SF) juga akan semakin kecil.


commit to user

50

Sedangkan untuk tanah tipe C cenderung mengalami ketidakstabilan pada nilai

faktor keamanannya (SF). Hal ini disebabkan karena tanah tipe C merupakan jenis

tanah pasir dengan nilai kohesi (c) = 0, yang menunjukkan bahwa tanah tersebut

bersifat sangat lepas. Kondisi ini menyebabkan untuk tanah tipe C mudah

mengalami pergerakan karena tidak adanya ikatan antar butiran tanah, yang

menyebabkan kondisi tanah menjadi labil sehingga nilai faktor keamanannya juga

tidak stabil. Walaupun demikian, tanah tipe C mempunyai nilai faktor keamanan

yang paling besar untuk setiap kombinasi variasi analisis dibanding dengan jenis

tanah yang lain.


commit to user

51

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis data dan pembahasan yang telah dilakukan, maka dapat

ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Semua variasi analisis untuk tanah tipe A mengalami keruntuhan.

2. Tanah tipe B merupakan tipe tanah yang paling stabil dibanding tipe tanah

yang lain dalam tiap kombinasi variasi analisisnya.

3. Tanah tipe B merupakan tipe tanah yang paling stabil dibanding tipe tanah

yang lain dalam tiap kombinasi variasi analisisnya.

4. Nilai faktor keamanan (SF) paling besar adalah 4,433. Terjadi pada

kemiringan lereng 300, kemiringan nail 300, panjang nail 30m, dan tanah

tipe C.

5.2. Saran

Saran yang bisa dilakukan untuk pengembangan kedepannya adalah sebagai

berikut,

Kepada Peneliti:

1. Perlu dilakukannya analisis dengan memperhatikan keberadaan muka air

tanah (MAT).

2. Perlu dilakukannya analisis pada jumlah lapis tanah lebih dari satu.

3. Perlu dilakukannya analisis dengan Plaxis versi 3D untuk mendapatkan

hasil analisis yang lebih akurat.

Kepada Praktisi:

1. Perlu dilakukannya analisis menggunakan metode kesetimbangan batas

(limit equilibrium method) sebagai pembanding.

2. Perlu dilakukan analisis dengan pengaturan lanjut terutama pada jumlah

itersai analisis. Sehingga dapat diperoleh hasil analisis secara sempurna.


commit to user

Documents

AZA NUR FAUZI NIM I0107053 - digilib.uns.ac.id/Analisis...Analisis Tegangan-Perpindahan dan Faktor Keamanan (SF) Pada Lereng Miring Dengan Perkuatan Soil Nailing Menggunakan Program