DOC - Personal Dosen - Institut Teknologi Sepuluh Nopember

PENGARUH GETARAN AKIBAT KENDARAAN DI
JALAN TOL TERHADAP LINGKUNGAN SEKITARNYA
Ananta Sigit Sidharta1, Triwulan2 dan Widya Utama 3
1
Dosen Jurusan Teknik Sipil FTSP, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Kampus ITS Sukolilo
Surabaya, Telp 081-330522390, email: [email protected]
2
Dosen Jurusan Teknik Sipil FTSP, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Kampus ITS Sukolilo
Surabaya, Telp 031-5946710, email:[email protected]
3
Dosen Jurusan Geofisika FMIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Kampus ITS Sukolilo
Surabaya, Telp 081-13409911, email: [email protected]
Pembuatan jalan Tol termasuk salah satu pengembangan Infrastruktur, namun seringkali pembuatan jalan
Tol baru terkendala dengan adanya keluhan dari penduduk dipemukiman yang merasa terganggu dengan
getaran yang ditimbulkan oleh kendaraan dijalan Tol tersebut serta kemungkinan ada pabrik disekitar
jalan Tol yang didalamnya terdapat alat-alat yang peka terhadap getaran sehingga perlu dibuatkan isolasi.
Penelitian dan pengukuran dilapangan dengan menggunakan alat ukur Seismometer dilakukan disebuah
ruas jalan Tol didalam kota Surabaya serta 2(dua) ruas dijalan utama Gempol-Malang yang mana jalanjalan tersebut dibangun dengan elevasi yang lebih tinggi dari muka tanah asli untuk mengetahui koefisien
pengurangan kecepatan Partikel (koefisien Atenuasi), kemudian dengan menggunakan alat ukur
Accelerometer dilakukan selama sekitar 10 menit di tepi ruas jalan Tol Gempol-Surabaya tepatnya di
Km-35 untuk mengetahui maksimum kecepatan Partikel yang terjadi.
Hasilnya menunjukkan bahwa koefisien Atenuasi () tergantung pada jenis tanah berkisar antara 0,08
sampai 0,2 dalam satuan 1/m. Nilai Peak Particle Velocity (PPV) yang diukur sejauh 5 m dari as lajur
lambat atau sekitar tepi bahu jalan, tidak pernah lebih besar dari 2 mm/dt, dan pada jarak 22 m keluar dari
tepi bahu atau 27 m dari as lajur lambat, nilai PPV telah berkurang menjadi 7,5 % atau PPV=0.15 mm/dt
yang merupakan ambang batas tidak terasa oleh manusia dan tidak merusak bangunan apa saja.
Kata kunci: Koefisien Atenuasi Tanah, Getaran, Kecepatan Partikel Tanah, Amplitido,jalan Tol
1. PENDAHULUAN
Makalah ini dibuat untuk memberikan gambaran seberapa besar pengaruh gangguan
akibat getaran yang diakibatkan oleh kendaraan di jalan Tol. Pembangunan jalan Tol
baru seringkali terkendala dengan keluhan dari warga pemukiman sekitar jalan Tol yang
baru dibangun atau protes dari pabrik didekat rencana jalan Tol karena adanya alat-alat
didalam pabrik yang mungkin peka terhadap getaran yang ditimbulkan oleh kendaraan
dengan kecepatan tinggi. Untuk mengetahui seberapa besar pengaruh getaran yang ada
telah dilakukan penelitian dan pengukuran dilapangan dengan alat ukur Seismometer
dan Accelerometer dengan spesifikasi seperti dalam Lampiran 1a dan 1b, pengukuran
dilakukan berdasarkan pada kendaraan Truk yang kelihatannya membawa muatan yang
berat disertai kecepatan yang tinggi, namun tepatnya berapa kecepatan dan berat yang
sebenarnya tidak diketahui. Pada tepi bahu jalan Tol yang terletak sekitar 5 m dari as
lajur lambat, nilai Peak Particle Velocity tidak pernah melebihi 2 mm/dt meskipun
dengan kombinasi beberapa Truk berat [1][2][3][5]. Penyelidikan tanah tidak dilakukan
dan hanya berlaku pada daerah penampang jalan Tol yang direncanakan..
Nama Penulis
2. DASAR TEORI
Getaran yang ditimbulkan oleh kendaraan dikategorikan sebagai getaran periodik [5],
dengan amplitudo yang terjadi merupakan fungsi kekasaran permukaan jalan dan
kecepatan kendaraan. Kecepatan partikel tanah (Vp=PPV)[mm/dt] merupakan salah satu
parameter tunggal yang paling tepat untuk mengevaluasi getaran yang terjadi
mengganggu bangunan atau tidak, dimana:
VP  2πf A
dimana: f = frekuensi [cps] dan A = Amplitido [mm/dt]
Frekuensi kendaraan biasanya berkisar antara 10 sampai 30 cps [2][5].
Ada 3 jenis gelombang yaitu gelombang P atau gelombang tekan mempunyai energi
terkecil yaitu sebesar 7 %, gelombang S atau gelombang Geser berenergi sebesar 26%
serta gelombang R yaitu gelombang Rayleigh yang merupakan kombinasi getaran
vertikal dan horizontal bergerak secara radial mempunyai energi terbesar yaitu 67%.
Amplitido gelombang S,P dan R berkurang dengan bertambahnya jarak dari sumber
getaran, gelombang R berkurang lebih lambat dibanding gelombang S dan P.
Gelombang R yang paling penting karena paling besar dan bergerak disekitar
permukaan tanah.
Semi empiris hubungan Amplitido gelombang R dengan memasukkan redaman
geometrik sebagai fungsi jarak ditentukan dengan rumus [4]:
A2
A1

r1
r2
dimana: r1 dan r2 adalah jarak titik yang ditinjau sedangkan A1 dan A2 adalah amplitido.
Dengan memasukkan redaman akibat material tanah, maka rumus tersebut menjadi:
A2
A1

r1
r2
e  r2  r1 
dimana:  adalah koefisien Atenuasi
Koefisien Atenuasi adalah koefisien pengurangan amplitido dengan jarak yang
tergantung pada jenis tanah dan frekuensi, lapisan tanah lempung mempunyai nilai
koefisien Atenuasi lebih besar dari pada tanah pasir dan berkisar antara 0 sampai 0,65
dalam satuan 1/m atau m-1 seperti di Lampiran 2, karena PPV merupakan fungsi
amplitido, maka rumus diatas bisa diubah menjadi:
dimana:
V = Peak particle velocity pada jarak D
Vo=Peak particle velocity pada jarak Do
D = Jarak dimana akan dihitung nilai V nya
Do=Jarak referensi yang diketahui V nya
 = koefisien atenuasi tanah
V
Vo

D
Do
e  D Do 
Batasan menurut the Transport and Road Research Laboratory di Inggris memakai
batasan yang diikuti oleh California Department Transportation di Amerika Serikat
seperti di tabel 1 dibawah ini [2] dan[3]
Tabel 1. Batasan reaksi manusia dan kerusakan bangunan [2] dan[3]
Vibration Level
(PPV)
mm/dt
Human Reaction
Effect on Building
0,15-0,30
Threshold of perseption Vibration unlikely to cause
possibility of intrusion
damage of any type
2,0
Vibrations readily
Recommended upper level of the
perseptible
vibration to which ruins and anscient
monuments should be subjected
Please leave the footers empty
Judul makalah
3. METODOLOGI
Truk sebagai sumber getaran, direkam level getarannya melalui beberapa geophone
yang berjarak masing-masing 2 m seperti gambar 1.
Truk
Near offset
2m
Gambar 1 : Konfigurasi perekaman data seismik
2
1
3
Gambar 2 : Lokasi pengukuran di lintasan 1,2 dan 3
Pengukuran dilakukan di ruas jalan Malang Gempol sebanyak 2 lintasan yaitu lintasan
1 dan 2, disamping ruas jalan yang rata dengan tanah sekitarnya setelah peninggian
dengan energy asli kendaraan berat dan cepat. kemudian 1 lintasan lagi di ruas jalan Tol
dekat pintu masuk tol jalan Mayjen Sungkono, Surabaya yaitu lintasan 3 (gambar 2).
Dengan alat accelerometer diadakan pengukuran tambahan dilakukan diruas jalan Tol
Surabaya-Gempol km 35 arah Surabaya, dilakukan pencatatan amplitido terbesar yang
mungkin terjadi ditepi bahu jalan yang berjarak 5 m dari as jalur tepi akibat truck besar
berat selama 10 menit seperti pada tabel 2 serta perhitungan PPV maksimum tabel 3.
4. HASIL DAN ANALISA
Berdasarkan pada hasil rekaman seismic dapat diketahui bahwa partikel tanah bergetar
terhadap posisi setimbangnya dengan pola amplitido yang bervariasi. Pola getaran
dalam pergeserannya dapat ditunjukkan dalam kandungan frekuensi (spektrum) pada
tiap geophone. Melalui operator transformasi Fourier, pola getaran dalam domain waktu
dapat diubah kedalam domain frekuensi. Kandungan frekuensi pergeseran partikel tanah
Jangan menulis apapun pada footer
Nama Penulis
untuk tiap geophone secara lengkap ditunjukkan pada Tabel 2 dibawah. Frekuensi Truk
yang diukur berkisar pada 25 Hz seperti terlihat pada gambar 3.
Tabel 2: Data pengukuran dilintasan 1,2 dan 3
Lintasan 1
No. Geophone Jarak Geophone
(m)
1
4
2
6
3
8
4
10
5
12
6
14
First break
(ms)
16.99
21.39
29.77
35.74
48.01
54.15
Displacement max
(m)
5.56E-07
1.28E-06
8.44E-07
6.58E-07
6.73E-07
4.23E-07
Lintasan 2
No. Geophone Jarak Geophone
(m)
1
10
2
12
3
14
4
16
5
18
6
20
First break
(ms)
4.23
5.07
10
15
29
34
Displacement max
(m)
2.83E-07
9.89E-07
2.35E-07
2.17E-07
1.71E-07
1.54E-07
Lintasan 3
No. Geophone Jarak Geophone
(m)
1
1
2
3
3
5
First break
(ms)
5.07
8.13
11.19
Displacement max
(m)
1.36E-06
1.25E-06
7.67E-07
(Lintasan 2)
(lintasan 1)
(lintasan 3)
Gambar 3. Spektrum frekuensi untuk lintasan 1, 2 , 3.
Please leave the footers empty
Judul makalah
Untuk pengukuran dengan Accelerometer menghasilkan data seperti yang ada di tabel 3
dan menghasilkan nilai PPV yang tidak pernah melebihi 2mm/dt seperti di tabel 4.
Tabel 3. Data pengukuran getaran pada sisi jalan Tol Gempol Surabaya km 35 arah Surabaya
Displacement
frekuensi range
10 Hz - 500 Hz
3 Hz - 500 Hz
Data (mm)
0,001 s/d 0,002
0,003 s/d 0,011
Tabel 4. Perhitungan PPV (Vp) maksimum di tepi bahu jalan Tol
LOKASI
Ruas jalan Toll Gempol-Surabaya km 35 diukur 5 m
dari as lajur tepi selama 10 menit tgl 23 Juli 2009 siang
Truck
Sedan
Pengukuran amplitido, A
Perkiraan frekuensi, f
Perhitungan
Peak Particle Velocity,Vp
2fA
0,011 mm max
0,006 mm max
15-25 cps
25-30 cps
1,05-1,72 mm/dt
0,95-1,15 mm/dt
Tidak pernah melebihi 2 mm/dt atau 0,0787 inch/dt
Dengan mengetahui harga D,Do,V dan Vo, maka  bisa dihitung seperti yang dituliskan
dalam tabel 5, yaitu:
  ln V 2  ln D  ln Vo2  ln Do / 2Do  D 
Tabel 5 : Perhitungan koefisien Atenuasi
Do =
D =
Vo =
V =
Ao =
A =
f=

1
2
3
6
12
3
14
20
5
0.2010619 0.1553518 0.1963495
0.0664447 0.0241903 0.1204801
0.00128
0.000989
0.00125
0.000423 0.000154 0.000767
25
25
25
0.0854
0.2005
0.1165
Dalam perhitungan mencari koefisien atenuasi , sebagai Do adalah jarak awal dengan
amplitido terbesar yaitu 6 m untuk lintasan 1, kemudian 12 m untuk lintasan 2, sedang
untuk lintasan 3 diambil Do = 3 m untuk menghindari nilai negative . Nilai negative
mungkin disebabkan oleh pembacaan Geophone yang kurang banyak pada lintasan ini
karena keterbatasan lahan untuk pengukuran.
Jangan menulis apapun pada footer
Nama Penulis
Amplitido vertikal, mm
0.0100
1
10
100
0,0854 [1/m]
]
0.0010
1/m
]
=0,2005
[1/m]
]
0.0001
Jarak dari sumber getaran, meter
Gambar 4: Atenuasi dari gelombang Rayleigh dengan jarak dari 3 lintasan yang diukur
ratio pengurangan PPV
Pada gambar 4 dengan absis dan ordinat dalam skala logaritma ditunjukkan garis
pengurangan amplitido yang diperoleh dilapangan untuk 3 lintasan dimana garis lurus
menunjukkan garis pengurangan amplitido yang diakibatkan oleh redaman geometrik
saja, sedangkan garis lengkung tebal merupakan gabungan redaman geometrik dan
redaman material dengan nilai koefisien atenuasi, ketiganya menunjukkan bahwa
atenuasi amplitido lebih besar dibandingkan bila prediksi dengan menggunakan
redaman geometrik saja.
.
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Jarak dari as jalur lambat [meter]
alfa = 0,08
alfa=0,05
alfa=0.02
alfa=0
Gambar 5. Ratio pengurangan amplitido dengan jarak untuk beberapa nilai atenuasi 

Dari gambar no. 5 bisa dilihat bahwa bila koefisien atenuasi = 0,08 [1/m], pada kirakira 5 meter dari tepi bahu jalan Tol, getaran dari Truk yang ada akan berkurang 50 %
dari getaran yang diukur di tepi bahu jalan, sedangkan pada jarak 10 m dari tepi bahu,
getaran akibat Truk akan berkurang menjadi tinggal 25 % ,dan 22 m dari tepi bahu jalan
akan bersisa tinggal 7,5 % sedangkan untuk nilai koefisien yang lain bisa dilihat pada
grafik gambar no.5
Please leave the footers empty
Judul makalah
5. KESIMPULAN
Bila koefisien atenuasi = 0,08 [1/m], maka pada jarak 5 meter dari tepi bahu jalan akan
terjadi pengurangan PPV menjadi maksimum 1 mm/dt, sedangkan pada jarak 22 meter
dari tepi bahu jalan Tol, PPV menjadi tinggal 0,15 mm/dt diambang mulai tidak terasa
oleh manusia maupun merusak jenis bangunan apa saja. Pada tepi bahu jalan yang
berjarak sekitar 5 m dari as lajur lambat, nila PPV tidak pernah melebihi 2 mm/dt.
6. SARAN
Pengukuran lebih banyak lagi dan lebih jauh keluar jalan Tol yang masih dilahan
dengan peninggian diperlukan untuk memperoleh nilai koefisien atenuasi yang lebih
teliti untuk mencari nilai rata-rata.
7. DAFTAR PUSTAKA
1.
Barneich, J.A. (1985) Vehicle induced ground Motion, Vibration problem in Geotechnical
Engineering edited by George Gazetas and Ernest T. Selig. Proceeding of a Symposium
sponsor by Geotechnical Engineering Division in Conjunction with the ASCE
Convention in Detroit, Michigan. 187-202.
2.
Jones and Stokes (2004) Transportation and Construction-induced vibration guidance
manual, June.(J&S 02-039). Sacramento, CA. Prepared for California Department of
Transportation, Noise, Vibration, and Hazardous Waste Management Office, Sacramento,
California.
3.
Hendriks, R. (2002) Transportation related Earthborne Vibrations, (Caltrans
Experiences), Technical Advisory, Vibration TAV-02-01-R9601,California Department
of Transportation, Department of Environment Analysis Office of Noise, Air Quality, and
Hazardlus Waste Management, Sacramento, California.
4.
Richart,F.E.Jr, Hall,J.R.Jr., Wood, R.D. (1969) Vibration of Soil and Foundation,
Prentice-Hall, Inc. Englewood Cliffs, New Jersey.
5.
Skipp, B.O. (1984) Dynamic Ground Movements---Man-made vibration, Ground
Movements and their effects on structures, edited by P.B. Attewel and R.K. Taylor,
Surrey University Press, London.
8. LAMPIRAN
Spesifikasi peralatan
1a. Seismometer McSeis
Jumlah channel
Input impendance
Max 24
20 K Ohm (differensial)
Gain
16, 64, 256, 1024 times AUX.
Band frekuensi
10 ~ 460 Hz
A/D resolusi
18 – bit
Sampling rates
25, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000 micro second
Data lengths
1024, 2048 words
Pretigger
0 (Off), 128 words
Trigger Level
Settable to 100 ~ 1000 mV (step : 100 mV)
Jangan menulis apapun pada footer
Nama Penulis
Geophone (receiver)
Sensitivitas
0,354 V/cm/sec + 10 %
1 b. Accelerometer
2. Ringkasan beberapa nilai koefisien atenuasi tanah [2]
Please leave the footers empty
Judul makalah
Jangan menulis apapun pada footer