7

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Lereng

Lereng merupakan suatu kondisi permukaan tanah dimana terdapat perbedaan

elevasi antara satu daerah dengan daerah yang lain dan membentuk kemiringan tertentu.

Berdasarkan asal pembentukannya, lereng terbagi menjadi 2 macam, yaitu lereng yang

terbentuk oleh alam seperti bukit dan sungai, dan lereng yang terbentuk akibat ulah

manusia, seperti galian atau timbunan yang digunakan untuk jalan raya, bendungan,

tanggul, dan lainnya.

Tanah yang yang tidak datar seperti lereng menghasilkan komponen gravitasi

dan berat yang cenderung menggerakkan massa tanah dari elevasi tinggi ke rendah.

Gaya penggerak ini dapat pula disebabkan oleh air dan gempa.

Gaya-gaya tersebut akan menghasilkan tegangan geser pada seluruh massa tanah

dan apabila tegangan lebih kecil daripada gaya penggerak yang terjadi maka dapat

terjadi kelongsoran atau kelongsoran lereng.

2.1.1. Kelongsoran lereng

Kelongsoran tanah merupakan proses perpindahan massa tanah secara alami dari

tempat yang tinggi ke tempat yang lebih rendah. Pergerakan tanah ini terjadi karena

perubahan keseimbangan daya dukung tanah, dan akan berhenti setelah mencapai

keseimbangan yang baru. Longsoran umumnya terjadi jika tanah sudah tidak mampu

lagi menahan berat lapisan tanah di atasnya karena ada penambahan beban pada

8

permukaan lereng sehingga daya ikat antara butiran tanah menjadi berkurang dan

mengakibatkan menurunnya kuat geser tanah dan peningkatan tegangan geser tanah.

Meskipun penyebab utama kejadian ini adalah gravitasi yang mempengaruhi

suatu lereng yang curam, namun ada pula faktor-faktor lainnya yang turut berpengaruh,

yaitu :

Curah hujan

Air hujan yang masuk ke dalam tanah dalam periode yang relatif lama, membuat

tanah menjadi jenuh (saturated) dan mengakibatkan longsor .

Erosi

Air dan angin yang secara terus menerus mengikis lereng baik pada lereng

buatan manusia maupun alami menyebabkan terjadinya perubahan geometri lereng,

sehingga akhirnya tanah tersebut longsor.

Gempa

Gempa menimbulkan gaya dinamik khususnya gaya tegangan geser yang akan

mengurangi kekuatan dan kekakuan lapisan tanah.

Beban luar

Beban luar yang berlebihan pada lereng mendorong lereng untuk mengalami

pergerakkan dan mengakibatkan kelongsoran.

Penurunan muka air secara tiba-tiba

Sebagai contoh dari penurunan muka air secara tiba-tiba adalah penurunan muka

air tanah di sisi depan waduk yang menyebabkan tekanan air tanah dibelakang waduk

akan meningkat karena tekanan air pori tidak terdisipasi, sehingga mengakibatkan terjadi

kenaikan tegangan lateral di belakang waduk yang pada akhirnya menjadi gaya

pendorong kelongsoran pada tubuh waduk.

9

Aktivitas konstruksi

Kegiatan konstruksi di sekitar kaki lereng sering menyebabkan terjadinya

kelongsoran karena hilangnya perlawanan gaya ke samping. Aktivitas konstruksi dibagi

menjadi 2 macam, yaitu :

Galian lereng

Ketika galian terjadi, tegangan total akan menghilang dan menghasilkan

tekanan pori-pori air negatif dalam tanah. Seiring dengan waktu, tekanan pori-pori

negatif akan menghilang karena berkurangnya tekanan efektif dan juga sebagai

akibat dari menurunnya gaya geser dalam tanah. Pada saat gaya geser tanah

menurun, kelongsoran rentan terjadi.

Timbunan lereng

Timbunan lereng biasanya berupa konstruksi tanggul. Tanah yang berada

diatas timbunan selanjutnya disebut sebagai pondasi tanah. Jika pondasi tanah

tersebut jenuh, maka tekanan pori-pori air positif akan diturunkan dari berat

timbunan dan proses pemadatan. Tekanan efektif berkurang sebagai akibat

berkurangnya gaya geser. Dan seiringnya waktu, tekanan pori-pori air positif akan

menghilang dan tekanan efektif akan meningkat seiring dengan meningkatnya gaya

geser dalam tanah. Kegagalan konstruksi biasanya terjadi selama ataupun sesudah

konstruksi.

10

Gambar 2.1. Kelongsoran lereng

(Iing seismic performance conference)

Kelongsoran tanah banyak terjadi di perbukitan yang memiliki ciri-ciri :

Kecuraman lereng lebih dari 30 derajat

Curah hujan tinggi

Terdapat lapisan tebal (lebih dari 2 meter) menumpang di atas tanah / batuan

yang lebih keras

Tanah lereng terbuka yang dimanfaatkan sebagai pemukiman, ladang, sawah

atau kolam

Menurut Giani (1992) akibat dari ketidakstabilan lereng, dapat berupa longsoran,

runtuhan, guguran, aliran dan kombinasi dari berbagai gerakan tersebut. Semua bentuk

gerakan tersebut, umumnya dipengaruhi oleh formasi geologi yaitu lapisan batuan, dan

pelapukan batuan dan tanah.

Jenis-jenis gerakan kelongsoran tanah yang biasanya terjadi selama ini, yakni:

Kelongsoran translasi

Kelongsoran translasi merupakan peristiwa yang terjadi pada bidang lemah.

Umumnya terjadi pada tanah berbutir kasar

11

Gambar 2.2. Kelongsoran Translasi

Kelongsoran rotasi

Kelongsoran rotasi merupakan peristiwa kelongsoran yang terjadi pada tanah

berbutir halus dan mempunyai titik putaran pada sumbu bidang yang paralel dengan

lereng. Potongannya dapat berupa busur lingkaran dan kurva bukan lingkaran. Pada

umumnya, kelongsoran berupa busur lingkaran berhubungan dengan kondisi tanah yang

homogen, dan kelongsoran bukan lingkaran berhubungan dengan kondisi tanah yang

tidak homogen.

Gambar 2.3. Kelongsoran Rotasi

12

Jenis-jenis kelongsoran rotasi yang sering terjadi :

Kelongsoran dasar (base slide), kelongsoran yang bidang kelongsorannya

membentuk bidang busur lingkaran pada seluruh bidang lereng. Pada umumnya

disebabkan karena terdapatnya suatu lapisan lunak pada lapisan atas tanah yang

keras.

Kelongsoran lereng (slope slide), kelongsoran yang permukaan kelongsorannya

sampai bidang lereng dan belum melewati ujung kaki lereng.

Kelongsoran ujung kaki lereng (toe slide), kelongsoran yang permukaan bidang

kelongsorannya melalui ujung kaki lereng.

Gambar 2.4. Jenis-jenis kelongsoran rotasi

13

Kelongsoran kombinasi

Kelongsoran kombinasi merupakan kelongsoran yang terjadi akibat kombinasi

kelongsoran translasi dan kelongsoran rotasi, biasa terjadi pada batuan yang sudah

lapuk.

Rotasi

Translasi

Gambar 2.5 Kelongsoran kombinasi

Jatuhan bebas

Jatuhan bebas atau rolling merupakan peristiwa jatuhnya massa tanah atau batu

yang disebabkan oleh hilangnya kontak dengan permukaan tanah.

Jungkiran

Jungkiran atau topless merupakan peristiwa yang terjadi akibat adanya momen

guling yang bekerja pada suatu titik putar di bawah suatu titik massa. Peristiwa

jungkiran ini biasa terjadi pada batuan yang mempunyai banyak kekar atau garis putus-

putus.

Aliran

Aliran merupakan peristiwa dimana pola kelongsorannya terjadi seperti prilaku

air mengalir, dimana tanah yang jenuh air mengalir ketempat yang lebih rendah bersama

air.

14

2.1.2. Kekuatan Geser Tanah

Untuk menganalisa masalah stabilitas tanah seperti daya dukung, stabilitas

lereng, dan tekanan tanah ke samping pada lereng maupun tembok penahan tanah, mula-

mula harus diketahui sifat-sifat ketahanan dari pergeseran tanah terebut.

Mohr (1980) menyuguhkan sebuah teori tentang kelongsoran pada material yang

menyatakan bahwa kelongsoran terjadi pada suatu material akibat kombinasi kritis

antara tegangan normal dan geser, dan bukan hanya akibat tegangan normal maksimum

atau tegangan geser maksimum saja. Hubungan antara tegangan normal dan geser pada

sebuah bidang kelongsoran dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan berikut :

τf = f( σ ) ( 2.1 )

Dimana :

τf = Tegangan geser pada saat terjadinya kelongsoran

f( σ ) = Tegangan normal pada saat terjadinya kelongsoran

Kekuatan geser suatu massa tanah merupakan perlawanan internal tanah tersebut

per satuan luas terhadap kelongsoran atau pergeseran sepanjang bidang geser dalam

tanah yang dimaksud. Berdasarkan pengertian tersebut, pembebanan yang dialami tanah

akan ditahan oleh :

Kohesi tanah yang bergantung pada jenis tanah dan kepadatannya, tetapi tidak

bergantung dari tegangan normal yang bekerja pada tegangan geser.

Gesekan antara butir-butir tanah yang besarnya berbanding lurus dengan

tegangan normal pada bidang gesernya.

Garis kelongsoran ( failure envelope ) yang dinyatakan pada persamaan 2.1

sebenarnya berbentuk garis lengkung. Untuk sebagian besar masalah-masalah mekanika

tanah, garis tersebut cukup didekati dengan sebuah garis lurus yang menunjukkan

15

hubungan linear antara tegangan normal dan geser (coulomb, 1776). Persamaan itu dapat

ditulis sebagai berikut :

τf = c + σ tan Ø ( 2.2 )

Dimana :

c = Kohesi

Ø = Sudut geser internal

Hubungan tersebut disebut juga sebagai kriteria kelongsoran Mohr – Coulomb.

Gambar 2.6. Garis kelongsoran menurut Mohr

( Braja M Das – 1995 )

Bila tegangan normal dan geser pada sebuah bidang dalam suatu massa tanah

sedemikian rupa, sehingga tegangan–tegangan tersebut dapat digambarkan sebagai titik

A dalam gambar 2.6 maka kelongsoran geser tidak akan terjadi. Tetapi bila tegangan

normal dan geser yang bekerja pada suatu bidang lain dapat digambarkan sebagai titik

B (yang tepat berada pada garis kelongsoran), maka kelongsoran geser akan terjadi pada

16

bidang tersebut. Suatu keadaan kombinasi tegangan yang berwujud titik C tidak

mungkin terjadi karena bila titik tersebut tergambar di atas garis kelongsoran,

kelongsoran geser pasti sudah terjadi sebelumnya.

Parameter kuat geser tanah ditentukan dari uji-uji laboratorium pada benda uji

yang diambil lapangan.

2.1.3. Stabilitas Lereng

Pada permukaan tanah yang tidak datar, komponen gravitasi cenderung untuk

menggerakkan partikel tanah ke tempat yang mempunyai elevasi lebih rendah. Jika

komponen gravitasi begitu besar sehingga perlawanan terhadap geseran yang dapat

dikembangkan oleh bidang longsornya tanah terlampaui, maka akan terjadi longsoran.

Analisa stabilitas tanah pada permukaan yang miring ini disebut sebagai stabilitas

lereng. Analisis ini sering dilakukan dalam proses perancangan bangunan, untuk

menghindari terjadinya pergerakan, selain itu juga digunakan untuk memeriksa

keamanan dari lereng alam, lereng galian, dan lereng urugan tanah.

Metode yang paling umum digunakan dalam analisa kestabilan lereng didasarkan

pada metode keseimbangan batas. Pada metode ini akan diperoleh faktor keamanan

suatu lereng, dengan cara membandingkan gaya yang mempertahankan massa tanah agar

tetap stabil dengan gaya yang menggerakkan massa tanah sepanjang bidang longsor.

Gaya/momen yang mempertahankan massa tanah untuk tetap stabil diperoleh dari gaya

perlawanan geser tanah itu sendiri, dengan membandingkan kedua gaya tersebut maka

diperoleh faktor keamanan untuk kestabilan lereng (FK).

( 2.3 )

17

Kisaran faktor keamanan suatu lereng ditinjau dari kerentanan gerak tanah,

batasan faktor keamanan yang dikemukakan oleh Ward (1976) adalah :

F < 1,2 : Kerentanan tinggi, gerakan tanah sering terjadi

1,2 < F < 1,7 : Kerentanan menengah, gerakan tanah dapat terjadi

1,7 < F < 2,0 : Kerentanan rendah, gerakan tanah jarang terjadi

Sedangkan batasan-batasan faktor keamanan menurut Lazarte (2003) dapat

dilihat pada tabel 2.1.

Tabel 2.1. Faktor keamanan minimum

Minimum Factor of safetyResisiting Component Symbol

Static Load

Seismic Load

Global Stability ( Long-term condition) FSG 1,5 1,1 Global Stability ( 1st Excavation Lift ) FSG 1,2 NA

Bearing Capacity (1) FSH 3,0 2,3 Sliding Capacity (1) FSSL 1,5 1,1

Pullout Resistance FSP 2,0 1,5 Nail Bar Tensile Strength FST 1,8 1,35

Facing Flexure FSFF 1,5 1,1 Facing Puncing Shear Failure FSFP 1,5 1,1 Headed-stud Tensile Failure (A307 Bolt) FSHT 2,0 1,5

( Lazarte, 2003 )

Beberapa analisa stabilitas lereng yang menggunakan teori kesetimbangan batas

dan berdasarkan kriteria kelongsoran Mohr Coloumb adalah :

a. Kesetimbangan gaya

Metode yang menggunakan teori kesetimbangan gaya adalah:

Ordinary Method of Slices (OMS)

18

Simplified Bishop

Simplified Janbu

Corps of Engineer

Lowe and Karafiath

Generalized Janbu

b. Kesetimbangan gaya dan momen

Metode yang menggunakan teori kesetimbangan gaya dan momen adalah :

Bishop Rigorous

Spencer

Sarma

Morgenstern-Price

Dengan kemajuan teknologi, proses perhitungan analisa kestabilan lereng dapat

dilakukan dengan bantuan program komputer, beberapa diantaranya adalah:

Program GGU yang menggunakan metode numerik

Program Plaxis, yang menggunakan metode elemen hingga

Program Slope/w dari GEO-SLOPE yang menggunakan metode kesetimbangan

gaya, dan

Program Stable, yang juga menggunakan metode kesetimbangan gaya

2.1.4. Metode Irisan

Salah satu metode yang menggunakan prinsip keseimbangan batas adalah

metode irisan. Analisa stabilitas dengan menggunakan metode irisan dapat dijelaskan

menggunakan gambar 2.7. Metode ini menggunakan kesetimbangan gaya dengan

19

membagi blok kelongsoran menjadi bagian yang lebih kecil (slices) dan tegak. Lebar

dari tiap-tiap irisan tidak harus sama.

Gambar 2.7. Pembagian blok kelongsoran menurut metode irisan

Gambar 2.8. Detail potongan irisan dan gaya-gaya yang berlaku menurut metode irisan

20

Keterangan-keterangan dari gambar 2.8 adalah :

FK = Faktor keamanan

Sn = Kuat geser pada bidang yang dituju

Sm = Kuat geser pada dasar bidang

Um = Tekanan air pori

Uβ = Tekanan air permukaan

W = Luas irisan

N’ = Tekanan normal efektif

Q = Beban luar

Kv = Koefisien gempa vertikal

Kh = Koefisien gempa horizontal

hα = Tinggi dari titik pusat ke dasar irisan

h = Tinggi rata-rata irisan

α = Besar sudut pada dasar irisan

β = Besar sudut pada sisi atas irisan

b = Lebar lapisan

Metode Irisan terbagi lagi menjadi beberapa macam teori, yaitu :

Metode irisan yang sederhana (Ordinary Method of Slices)

Untuk mendapatkan angka keamanan yang minimum, yaitu angka keamanan

untuk lingkaran kritis, beberapa percobaan dengan cara mengubah letak pusat lingkaran

yang dicoba. Metode ini disebut sebagai metode irisan yang sederhana (ordinary method

of slices).

21

Cara mencari nilai faktor keamanan pada metode irisan sederhana adalah :

( 2.4 )

( 2.5 )

( 2.6 )

( 2.7 )

( 2.8 )

Dimana :

F = Faktor keamanan

C = Faktor kohesi tanah

N = Tekanan gaya efektif

W = Luas irisan

U = Tekanan air pori

α = Sudut kelongsoran yang dihitung pada bawah irisan

β = Sudut kelongsoran yang dihitung pada atas irisan

h = Tinggi irisan

k = Koefisien tekanan lateral tanah

Metode Irisan Bishop yang disederhanakan ( Simplified Bishop Method )

Pada tahun 1955, Bishop memperkenalkan suatu penyelesaian yang lebih teliti

dari pada metode irisan yang sederhana. Dalam metode ini, pengaruh gaya-gaya pada

sisi tepi tiap irisan diperhitungkan. Selain itu pada metode ini, lereng yang terdiri dari

berlapis-lapis tanah dapat dianalisa.

22

Cara mencari nilai faktor keamanan pada metode irisan Bishop yang

disederhanakan adalah :

( 2.9 )

( 2.10 )

Dimana :

F = Faktor Keamanan

C = Faktor kohesi tanah

N = Tekanan gaya efektif

W = Luas irisan

U = Tekanan air pori

α = Sudut kelongsoran yang dihitung pada bawah irisan

β = Sudut kelongsoran yang dihitung pada atas irisan

h = Tinggi Irisan

k = Koefisien tekanan lateral tanah

Metode Bishop yang disederhanakan ini mungkin merupakan metode yang

paling banyak digunakan.

Metode Janbu yang sudah disederhanakan ( Simplified Janbu Method )

Pada metode Janbu yang disederhanakan, faktor keamanan didapat dari persamaan :

( 2.11 )

( 2.12 )

( 2.13 )

23

( 2.14 )

Dimana :

F = Faktor keamanan

C = Faktor kohesi tanah

N = Tekanan gaya efektif

W = Luas irisan

U = Tekanan air pori

α = Sudut kelongsoran yang dihitung pada bawah irisan

β = Sudut kelongsoran yang dihitung pada atas irisan

h = Tinggi irisan

k = Koefisien tekanan lateral tanah

Faktor keamanan dari rumus ini perlu dikoreksi kembali dengan faktor korektif fo yang

diperoleh dari grafik berikut :

Gambar 2.9. Grafik fo

(Materi kuliah mekanika tanah Universitas Bina Nusantara - 2004)

24

2.1.5. Konstruksi Penahan Tanah

Penanggulangan kelongsoran tanah dapat dilakukan dengan penggunaan

konstruksi perkuatan, beberapa diantaranya adalah :

Dinding penahan tanah konvensional (Gravity wall)

Dinding penahan tanah adalah suatu dinding yang direncanakan untuk menahan

permukaan tanah yang memiliki perbedaan tinggi pada masing-masing sisi.

Mengandalkan berat sendiri dan gesekan tanah dasar untuk memikul gaya-gaya

longsoran seperti tekanan lateral. Umumnya konstruksi ini dibuat dari material pasangan

batu kali atau beton bertulang, dan campuran dari keduanya.

Gambar 2.10. Dinding penahan tanah

Soil Nailing (Tie Back)

Soil Nailing adalah konstruksi perkuatan yang menggunakan batangan-batangan

besi sebagai pemotong garis kelongsoran lereng. Cara aplikasi meode ini adalah dengan

memasukkan / menyuntikkan batang besi batangan ke dalam lereng.

25

Gambar 2.11. Soil nailing

Konstruksi sheet pile atau tiang pancang

Konstruksi yang pada prinsipnya mengandalkan gaya-gaya pasif dari tanah dasar

dan kekakuan konstruksi sheet pile. Umumnya terbuat dari beton bertulang.

Gambar 2.12. Sheet pile cantilever wall of soldier pile

Perkuatan material geosintetik

Konstruksi yang pada prinsipnya menggunakan material geosintetik selaku

elemen perkuatan dan bertujuan untuk memotong garis kelongsoran.

26

Gambar 2.13. Konstruksi Geotekstil

2.2. Geosintetik

Geosintetik merupakan material yang terbuat dari bahan-bahan sintetik dan

sudah banyak digunakan sebagai solusi dalam masalah-masalah geoteknik seperti

kelongsoran lereng dan timbunan, penurunan konsolidasi, konstruksi perkuatan lereng /

timbunan, dan juga memberikan ketahanan yang cukup baik terhadap gempa.

Geosintetik dibagi menjadi beberapa golongan seperti geotekstil, geogrid,

geomembran, dan lain sebagainya, mempunyai beberapa fungsi utama seperti separasi,

filtrasi, perkuatan, drainase, proteksi, dan lapisan kedap.

2.2.1 Geotekstil Woven

Geotekstil merupakan salah satu bagian dari geosintetik yang terbuat dari bahan

serat polymer, dan bersifat flexibel dan mudah dilalui air. Geotekstil ini dapat digunakan

untuk berbagai kebutuhan untuk memperbaiki daya dukung tanah atau sebagai alat untuk

melindungi tanah dari erosi dan memberikan kestabilan pada tanah. Pertama kali

digunakan pada tahun 1958 untuk bangunan air di Florida.

27

Karena sifatnya yang mudah untuk dilalui oleh air, geotekstil mempunyai

kegunaan yang cukup banyak. Secara garis besar, fungsi utama dari geotekstil adalah:

a. Separasi

b. Perkuatan

c. Filtrasi

d. Drainase

e. Proteksi

Berdasarkan bentuk anyamannya, geotekstil dibagi menjadi 2 macam, yaitu :

geotekstil Woven, yang dianyam secara teratur, dan geotekstil Nonwoven, yang dianyam

secara acak menggunakan jarum atau dilekatkan dengan resin atau dipanaskan hingga

menempel. Dalam analisa ini, jenis geosintetik yang digunakan adalah Geotekstil woven.

Jenis –jenis geotekstil woven :

a. Woven monofilament

b. Woven multifilament

c. Woven slit-film monofilament

d. Woven slit-film multifilament

28

Gambar 2.14. Geotekstil Woven

(Distributor material geosintetik)

Gambar 2.15. Aplikasi geotekstil woven di lapangan

(Distributor material geosintetik)

29

2.3. Perancangan perkuatan lereng menggunakan geotekstil woven

Untuk mengatasi kelongsoran atau kelongsoran lereng, banyak dilakukan usaha-

usaha untuk perbaikan tanah, salah satunya adalah dengan menggunakan perkuatan

konstruksi geotekstil woven yang memiliki kemampuan bertahan pada kondisi

lingkungan yang memiliki sifat merusak lebih baik dibandingkan dengan perkuatan yang

terbuat dari baja.

Pendekatan desain geotekstil woven yang digunakan pada prinsipnya

mengasumsikan konstruksi lereng di atas tanah pendukung yang stabil dengan

mempertimbangkan tiga model kelongsoran, yaitu:

Kelongsoran internal, dengan bidang kelongsoran yang masuk dan melewati

elemen perkuatan.

Kelongsoran eksternal, dengan permukaan kelongsoran lewat di belakang massa

perkuatan.

Kelongsoran gabungan, dengan permukaan kelongsoran lewat di belakang dan di

dalam massa perkuatan.

Lereng yang memiliki sudut kemiringan ≤ 45° disebut sebagai Shallow slope dan

lereng yang memiliki kemiringan sudut > 45° disebut sebagai Steep Slope.

Untuk perhitungan kesetimbangan lereng, biasa digunakan aplikasi komputer

sebagai alat bantu. Jewell, Ruegger dan Schmertmann adalah beberapa peneliti yang

telah berhasil membuat grafik mengenai panjang penjangkaran berdasarkan metode

kesetimbangan gaya. Untuk timbunan yang besar dan tinggi dimana kegagalan lereng

rentan terjadi, grafik Ruegger dan Schmertmann dapat digunakan secara akurat. Untuk

timbunan sedang, dan rendah dapat menggunakan grafik dan metode Jewell (1990).

30

Dalam proses perancangan perkuatan geotekstil woven, faktor utama yang

ditentukan adalah kuat tarik tarik material.

a. Kuat tarik batas (Tultimit).

Kuat tarik batas adalah kuat tarik puncak geotekstil woven (kN/m), yang

diperoleh dari uji tarik lebar dan berdasarkan nilai gulungan minimum rata-ratanya.

b. Kuat tarik yang diizinkan (Tdesain)

Kuat tarik yang diizinkan diperhitungkan terhadap faktor keamanan keseluruhan

yang mencakup berbagai asumsi desain meliputi beban berat, penempatan dan

konsistansi timbunan. Bila sambungan atau keliman perkuatan dilakukan maka akan

mengurangi kekuatan geotekstil woven.

( 2.15 )

Dimana :

FK = Faktor keamanan keseluruhan

RFsmbg = Faktor sambungan yang diambil dari rasio antara kekuatan benda uji yang

tidak tersambung dengan benda uji yang tersambung dengan benda uji

tersambung.

31

Gambar 2.16. Detail panjang penjangkaran dan tebal lapisan geotekstil

2.3.1. Perancangan geotekstil menggunakan metode Jewell (1990)

Mengacu pada metode Jewell (1990), didapat koefisien tegangan lateral tanah

untuk menghitung tebal antar lapisan (Svj) dan ratio panjang penjangkaran terhadap

tinggi untuk menentukan panjang perkuatan (Lej). Kedua parameter ini diperoleh dari

grafik Jewell (terlampir) dan tergantung pada nilai kuat geser dan ratio tegangan air pori

tanah.

Persamaan untuk menghitung tebal antar lapisan geotekstil dengan menggunakan

metode Jewell adalah :

( 2.16 )

Dimana :

Svj = Tebal tanah antar lapisan geosintetik

Kreq = Koefisien tegangan lateral tanah, didapat dari grafik Jewell (terlampir)

32

Zmax = Ketinggian lereng maksimum

γ = Berat isi volume tanah

Dan juga perhitungan nilai n, jumlah lapisan geotekstil yang digunakan adalah:

( 2.17 )

Dimana :

n = Jumlah lapisan

H = Tinggi lereng

Untuk menentukan panjang penjangkaran (Lej), yaitu :

Lej = (LR / H) x H ( 2.18 )

Dengan ketentuan :

Jika (LR / H)ovrl lebih besar dari pada (LR / H)ds maka yang digunakan adalah (LR / H)ovrl

Jika (LR / H)ds lebih besar dari pada (LR / H)ovrl maka yang digunakan pada lapisan

bawah adalah (LR / H)ds dan lapisan selanjutnya adalah (LR / H)ovrl.

Dimana :

Lej = Panjang penjangkaran geotekstil

(LR / H) = Ratio panjang penjangkaran terhadap tinggi, didapat dari grafik Jewell

(1990)

2.3.2. Perhitungan Stabilitas Eksternal

Perhitungan panjang penjangkaran tebal lapisan, dan kuat tarik geotekstil woven

seperti yang disajikan pada subbab 2.3 merupakan analisa terhadap stabilitas internal.

Hasil dari perhitungan tersebut akan dianalisa kembali terhadap stabilitas eksternal

Perhitungan stabilitas eksternal meliputi perhitungan stabilitas geser, stabilitas guling,

33

stabilitas akibat kelongsoran daya dukung lokal pada kaki timbunan, serta stabilitas

global/overall.

Untuk menghitung stabilitas geser, dapat digunakan persamaan :

( 2.19 )

( 2.20 )

( 2.21 )

( 2.22 )

( 2.23 )

Dimana :

F = Gaya tahan terhadap stabilitas ggeser

P = Gaya dorong yang bekerja

Untuk menghitung stabilitas guling, dapat digunakan persamaan :

( 2.24 )

( 2.25 )

( 2.26 )

Dimana :

Mov = Momen guling

Ms = Momen stabilitas

Stabilitas akibat kelongsoran daya dukung lokal dihitung dengan :

( 2.27 )

34

2.4. GEMPA

Gempa adalah peristiwa alam berupa getaran / goncangan tanah yang diawali oleh

patahnya lapisan tanah / batuan di dalam kulit bumi dan diikuti pelepasan energi secara

mendadak. Energi tersebut terakumulasi secara bertahap di lokasi sumber gempa sebagai

energi potensial. Patahan / pelepasan energi terjadi pada saat batuan di lokasi sumber

sudah tidak mampu lagi menahan gaya yang ditimbulkan oleh gerak relatif antar blok

batuan itu. Besar kecilnya daya tahan batuan menentukan besar kecilnya kekuatan

gempa yang terjadi. Berdasarkan sumber gempa, Gempa bumi dapat diklasifikasikan

menjadi beberapa macam yaitu:

Gempa bumi tektonik

Gempa bumi yang terjadi karena adanya pelepasan energi akibat pergerakan

lempeng tektonik.

Gempa bumi vulkanik

Gempa bumi yang terjadi akibat aktifitas magma pada gunung berapi.

Gempa bumi runtuhan

Gempa bumi yang terjadi karena adanya runtuhan pada daerah longsor.

Gempa bumi buatan

Gempa bumi yang sengaja dibuat oleh manusia.

Kedalaman sumber gempa adalah jarak dari titik fokus gempa (hiposenter)

dengan permukaan diatas fokus (episenter).

Klasifikasi kedalaman sumber gempa, yaitu:

Gempa dangkal

Gempa yang kedalamannya kurang dari 60 km (h = 0 – 60 km).

35

Gempa menengah

Gempa yang kedalamannya antara 61 – 300 km (h = 61- 300 km).

Gempa dalam

Gempa yang kedalamannya lebih dari 300 km (h > 3 00 km).

Gambar 2.17. Pembagian lempeng dunia

(Internet)

Indonesia terletak pada pertemuan 3 lempeng utama dunia yaitu lempeng

Australia, Eurasia, dan Pasifik. Lempeng Eurasia dan Australia bertumbukan di lepas

pantai barat Pulau Sumatera, lepas pantai selatan pulau Jawa, lepas pantai Selatan

kepulauan Nusa Tenggara, dan berbelok ke arah utara ke perairan Maluku sebelah

selatan. Antara lempeng Australia dengan Pasifik terjadi tumbukan di sekitar Pulau

Papua. Sementara pertemuan antara ketiga lempeng itu terjadi di sekitar Sulawesi. Itulah

sebabnya mengapa di pulau-pulau sekitar pertemuan 3 lempeng itu sering terjadi gempa.

36

Lempeng samudera yang rapat massanya lebih besar ketika bertumbukkan

dengan lempeng benua di zona tumbukan (subduksi) akan menyusup ke bawah. Gerakan

lempeng itu akan mengalami perlambatan akibat gesekan dari selubung bumi.

Perlambatan gerak itu menyebabkan penumpukkan energi di zona subduksi dan zona

patahan. Akibatnya di zona-zona itu terjadi tekanan, tarikan, dan geseran. Pada saat

batas elastisitas lempeng terlampaui, maka terjadilah patahan batuan yang diikuti oleh

lepasnya energi secara tiba-tiba. Proses ini menimbulkan getaran partikel ke segala arah.

Gambar 2.18. Peta kepulauan Indonesia pada pertemuan 3 lempeng

(Internet)

Berikut ini adalah 25 Daerah Wilayah Rawan Gempa Indonesia yaitu: Aceh,

Sumatera Utara (Simeulue), Sumatera Barat - Jambi, Bengkulu, Lampung, Banten

Pandeglang, Jawa Barat, Banten, Bantar Kawung, Yogyakarta, Lasem, Jawa Timur,

Bali, NTB, NTT, Kepulauan Aru, Sulawesi Selatan, Sulawesi Tenggara, Sulawesi

37

Tengah, Sulawesi Utara, Sangir Talaud, Maluku Utara, Maluku Selatan, Kepala Burung-

Papua Utara, Jayapura, Nabire, Wamena, dan Kalimantan Timur.

Untuk Banten (lokasi penelitian) sumber-sumber gempa terdapat pada zona

subduksi pada pertemuan lempeng Australia dan lempeng Eurasia di Samudra Hindia

dan ujung selatan Selat Sunda, serta disemua sesar (patahan) aktif di daratan.

Intensitas gempa adalah tingkat kerusakan yang terasa pada lokasi terjadinya.

Angkanya ditentukan dengan menilai kerusakan yang dihasilkan, pengaruhnya pada

benda-benda, bangunan, dan tanah, dan akibatnya pada orang-orang. Dapat ditentukan

dengan 2 cara, yaitu secara kuantitatif, dinyatakan sebagai percepatan puncak muka

tanah (Peak Ground acceleration atau PGA) dan secara kualitatif, dinyatakan menurut

persepsi, perasaan dan pengelihatan manusia, terbagi dalam berbagai skala (Rossi-

Forrel, Cancani, Mercalli, Medvedev, dll) namun, yang diakui secara Internasional pada

saat ini adalah skala MMI (Modified Mercalli Intensity) diperkenalkan oleh Giuseppe

Mercalli pada tahun 1902.

Tabel 2.2. Skala MMI

Skala MMI Ciri-ciri

I Sangat jarang/hampir tidak ada orang dapat merasakan, tapi tercatat

pada alat seismograf.

II Terasa oleh sedikit sekali orang terutama yang ada di gedung tinggi,

sebagian besar orang tidak dapat merasakan.

III Terasa oleh sedikit orang, khususnya yang berada di gedung tinggi.

Mobil yang parkir sedikit bergetar, getaran seperti akibat truk yang

lewat.

IV Pada siang hari akan terasa oleh banyak orang dalam ruangan, diluar

ruangan hanya sedikit yang bisa merasakan. Pada malam hari sebagian

38

orang bisa terbangun. piring, jendela, pintu, dinding mengeluarkan

bunyi retakan, lampu gantung bergoyang.

V Dirasakan hampir oleh semua orang, pada malam hari sebagian besar

orang tidur akan terbangun, barang di atas meja terjatuh, plesteran

tembok retak, barang-barang yang tidak stabil akan roboh, bandul jam

dinding akan berhenti.

VI Dirasakan oleh semua orang, banyak orang yang ketakutan dan /panik,

berhamburan keluar ruangan, banyak perabotan yang berat bergeser,

plesteran dinding retak dan terkelupas, cerobong asap pabrik rusak.

VII Setiap orang berhamburan keluar ruangan, kerusakan terjadi pada

bangunan yang desain konstruksinya jelek, kerusakan sedikit sampai

sedang terjadi pada bangunan dengan desain konstruksi biasa.

Bangunan dengan konstruksi yang baik tidak mengalami kerusakan

yang berarti.

VIII Kerusakan luas pada bangunan dengan desain yang jelek, kerusakan

berarti pada bangunan dengan desain biasa dan sedikit kerusakan pada

bangunan dengan desain yang baik. Dinding panel akan pecah dan

lepas dari framenya, cerobong asap pabrik runtuh, perabotan yang

berat akan terguling, pengendara mobil terganggu.

IX Kerusakan berarti pada bangunan dengan desain konstruksi yang baik,

pipa bawah tanah putus, timbul keretakan pada tanah.

X Sejumlah bangunan kayu dengan desain yang baik rusak, sebagian

besar bangunan tembok rusak termasuk fondasinya. Retakan pada

tanah akan semakin banyak, tanah longsor pada tebing-tebing sungai

dan bukit, air sungai akan melimpas di atas tanggul.

XII Kerusakan total, gerakan gempa terlihat bergelombang di atas tanah,

benda-benda beterbangan ke udara.

( www.bmg.go.id )

39

Magnituda adalah parameter gempa yang diukur berdasarkan peristiwa yang

terjadi pada daerah tertentu, akibat goncangan gempa pada sumbernya. Satuan yang

digunakan adalah skala Richter yang diperkenalkan oleh Charles F. Richter tahun 1934.

Bumi ini dicirikan dari skala satu hingga skala sembilan berdasarkan skala Richter.

2.4.1. Peta zona gempa

Berdasarkan hasil analisis terhadap data gempa bumi yang tercatat selama 100

tahun pengamatan terakhir, telah disusun peta zonasi gempa yang di dalamnya tercakup

frekuensi kejadian dan skala besaran gempa sesuai dengan zona kegempaannya.

Peta zona gempa adalah peta yang menggambarkan besarnya koefisien gempa

pada suatu daerah yang sesuai dengan besaran kegempaannya. Berdasarkan dengan

perhitungan seismic hazard analysis, yaitu perhitungan intensitas gempa yang mengacu

pada perhitungan teori probabilitas, Indonesia dibagi menjadi 6 wilayah gempa, yaitu:

Gambar 2.19. Pembagian wilayah gempa berdasarkan percepatan puncak batuan

dasar

(Pedoman perancangan bangunan gedung tinggi di DKI Jakarta – Seminar HAKI 2006)

40

Hasil perhitungan untuk setiap koordinat pada zona gempa Indonesia berupa

percepatan gempa maksimum yang belum terkoreksi oleh pengaruh jenis tanah

setempat. Untuk aplikasi dalam desain, diperlukan koreksi berdasarkan pengaruh jenis

tanah setempat dengan menggunakan persamaan :

( 2.28 )

Dimana :

S = Koefisien profil tanah, dapat dilihat pada tabel 2.4.

A1 = Percepatan gempa maksimum hasil perhitungan pada suatu koordinat dan periode

ulang tertentu, dapat dilihat pada tabel 2.5.

Tabel 2.3. Koefisien profil tanah

Soil Profile Description S

1 Rock of any characteristic, eithe shale-like or crystalline nature (such

material may be characterized by a shear wave velocity greater than 760 m/s (2.500 ft/s), or by other appropriate means of classification); or I

2 Stiff soil condition where the soil depth is less than 60 m (200 ft) and the soil types overlying bedrock

1,0

II Stiff clay or deep cohesionless conditions where the soil depth exceeds 60 m (200 ft) and the soil types overlying rockare stable deposits of sands, gravels,

or stiff clays. 1,2

III Soft to medium-stiff clay and sands, characterized by 9 m (30 ft) or more of soft to medium-stiff clays with or without intervening layers of sand or other

cohesionless soils. 1,5

IV Soft clays or silts greater than 12 m (40ft) in depth. (such materials may be

characterized by a shear wave velocity less than 150 m/s (500 ft/s) and might include loose natural deposits or synthetic, non engineered fill.)

2,0

(Lazarte, 2003)

41

Tabel 2.4. Percepatan maksimum dengan periode ulang 500 tahun dalam 6 wilayah

Indonesia

Percepatan puncak muka tanah Ao ('g') Wilayah

gempa

Percepatan puncak

batuan dasar ('g') Tanah

keras

Tanah

sedang

Tanah

lunak Tanah khusus

1 0,03 0,03 0,04 0,08

2 0,10 0,12 0,15 0,23

3 0,15 0,18 0,22 0,30

4 0,20 0,24 0,28 0,34

5 0,25 0,29 0,33 0,36

6 0,30 0,33 0,36 0,36

Diperlukan

evaluasi

khusus di

setiap lokasi

(Pedoman perancangan bangunan gedung tinggi di DKI Jakarta – Seminar HAKI

2006)

Setelah didapat koefisien percepatan berdasarkan kondisi tanah yang ditinjau,

selanjutnya adalah menghitung koefisien percepatan desain dengan pusat gravitasi, Am

dengan persamaan :

( 2.29 )

Kemudian, menghitung koefisien gempa horizontal, kh, dengan menggunakan

persamaan :

( 2.30 )

2.5. Program GEO-SLOPE

Program GEO-SLOPE adalah program komputer yang khusus diciptakan untuk

membantu proses analisa yang berhubungan dengan lingkup teknik sipil. Program GEO-

SLOPE biasa digunakan dalam perhitungan konstruksi yang berkaitan dengan

42

geoteknik. Program GEO-SLOPE terbagi atas 6 sub program, yaitu : Slope/w, Seep/w,

Temp/w, Quake/w, Ctran/w dan Sigma/w. Setiap subprogram memiliki fungsi yang

berbeda. Program Slope/w dikhususkan untuk perhitungan kestabilan lereng, program

Seep/w dikhususkan untuk perhitungan yang berkaitan dengan air tanah, program

Quake/w dikhususkan untuk perhitungan yang berkaitan dengan analisa gempa, program

Ctran/w dikhususkan untuk perhitungan yang berkaitan dengan analisa jalan raya dan

transportasi, program Sigma/w dikhususkan untuk prehitungan yang berkaitan dengan

permasalahan penurunan tanah. Dalam tugas akhir ini, jenis program GEO-SLOPE yang

digunakan adalah sub program Slope/w, yang dikhususkan untuk perhitungan perkuatan

lereng.

Slope/w adalah program yang menggunakan teori kesetimbangan batas untuk

menghitung faktor keamanan lereng. Program Slope/w menggunakan Ordinary (atau

Fellenius) method, metode Bishop di sederhanakan, metode Janbu yang disederhanakan,

metode Spenser, metode Morgenstern – Price, metode Corps of Enggineers, metode

Lowe – Karafiath, metode Generalized Limit Equilibrium (GLE).

Untuk menghitung faktor keamanan, slope /w menggunakan teori kesetimbangan

batas dari gaya dan momen. faktor keamanan merupakan faktor dimana kekuatan geser

tanah direduksi hingga massa tanah pada wilayah kelongsoran mencapai kesetimbangan

batas.