a - digilib POLBAN

 D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Parameter Tanah
Tanah merupakan dasar sebuah konstruksi yang berperan sebagai
pendukung
pondasi pada sebuah konstruksi bangunan. Maka diperlukan tanah
dengan
kondisi kuat menahan beban di atasnya dan menyebarkannya. Dengan
fungsi utama tersebut diperlukan suatu rekayasa perkuatan terhadap kondisi tanah
yang ada, sehingga dihasilkan suatu kondisi tanah yang lebih baik secara kekuatan
maupun struktural untuk meninjau stabilitasnya terhadap pembebanan.
Adapun data parameter tanah dapat didapatkan dari hasil pengujian di
laboratorium maupun dari hasil interpolasi data-data tanah yang sudah ada. Hasil
dari nilai parameter tanah inilah yang menjadi masukan untuk pengukuran dan
analisa selanjutnya.
a.
(2.1)
! "#$ $%$&
v = volume tanah
b.
' ( ) *
Kekuatan geser dalam mempunyai variable kohesi dan sudut geser dalam.
Sudut geser dalam bersamaan dengan kohesi menentukan ketahanan tanah
akibat tegangan yang bekerja berupa tekanan lateral tanah. Nilai ini juga
didapatkan dari pengukuran engineering properties tanah berupa Triaxial Test
dan Direct Shear Test.
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
12
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
(c)
c. Kohesi
Kohesi
merupakan gaya tarik menarik antar partikel tanah. Bersamaan dengan
sudut geser dalam, kohesi merupakan parameter kuat geser tanah yang
menentukan ketahanan tanah terhadap deformasi akibat tegangan yang bekerja
pada tanah dalam hal ini berupa gerakan lateral tanah. Deformasi ini terjadi
akibat kombinasi keadaan kritis pada tegangan normal dan tegangan geser yang
tidak sesuai dengan faktor aman dari yang direncanakan. Nilai ini didapat dari
pengujian Triaxial Test dan Direct Shear Test.
2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro
Berdasarkan output yang dihasilkan, pembangkit listrik tenaga air
dibedakan atas:
1. Large-hydro : > 100 MW;
2. Medium-hydro : 15
100 MW;
3. Small-hydro : 100 kW < P < 1 MW;
4. Micro-hydro : 5 kW
100 kW;
5. Pico-hydro : 5 kW.
Pembangkit tenaga air adalah suatu bentuk perubahan tenaga dari tenaga
air dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenaga listrik, dengan
menggunakan turbin air dan generator (Rakhman,2013).
Daya (power) yang dihasilkan dapat dihitung berdasarkan rumus berikut:
(2.2)
Dimana :
P
= daya keluaran secara teoritis (watt),
= massa jenis fluida (kg/m3),
Q
= debit air (m3/s),
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
13
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
h
= ketinggian efektif (m),
g
= gaya gravitasi = 9,81 (m/s2).
Daya yang keluar dari generator dapat diperoleh dari perkalian efisiensi
turbin dan generator dengan daya yang keluar secara teoritis. Sebagaimana dapat
dipahami
dari rumus di atas, daya yang dihasilkan adalah hasil kali dari tinggi
jatuh
dan debit air. Oleh karena itu berhasilnya pembangkitan tenaga air
tergantung daripada usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh air dan debit yang
besar secara efektif dan ekonomis.
PLTA terdiri dari berbagai macam komponen yang secara umum terdiri
dari bendungan dan intake, saluran pembawa (head race), pipa pesat, pintu
saluran pembuangan, kolam penenang, pintu pengatur, rumah pembangkit (power
house), saluran buang, dan turbin air.
2.3 Lereng
Suatu permukaan yang menghubungkan permukaan tanah yang lebih
tinggi ke permukaan yang lebih rendah disebut lereng (Sunggono, 1982).
Jika terdapat dua permukaan tanah yang berbeda ketinggiannya, maka
akan ada gaya-gaya yang bekerja mendorong sehingga tanah yang lebih tinggi
kedudukannya cenderung bergerak ke bawah. Disamping gaya yang mendorong
ke bawah terdapat pula gaya-gaya dalam tanah yang bekerja menahan/melawan
sehingga kedudukan tanah tersebut tetap stabil.
Gaya-gaya pendorong berupa gaya berat, dan gaya tiris/muatan. Gayagaya inilah yang dapat menyebabkan kelongsoran. Gaya-gaya penahan berupa
gaya gesekan/geseran, lekatan (dari kohesi), dan kekuatan geser tanah.
Kondisi curah hujan yang tinggi menjadi salah satu penyebab kelongsoran
karena terjadinya peningkatan derajat kejenuhan tanah dapat mengakibatkan
meningkatnya tegangan air pori tanah sehingga tegangan efektif tanah berkurang
dan kuat geser tanah juga berkurang. Disamping itu kondisi tanah dasar yang
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
14
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
lunak
serta kemiringan lereng yang cukup curam juga dapat menjadi penyebab
lain terjadinya kelongsoran (Dharmawansyah, no date).
Lereng dapat digolongkan menjadi dua tipe, yaitu lereng dengan tinggi
terbatas (finite slope) dan lereng dengan tinggi tidak terbatas (unfinite slope).
(a)
(b)
Gambar 2.1 Tipe lereng (a) Lereng dengan tinggi terbatas (b) Lereng dengan tinggi tak
terbatas
Lereng dengan tinggi terbatas adalah apabila harga Hcr mendekati tinggi
lereng (Das, 1985). Analisa terhadap lereng dengan tinggi terbatas yang berada
pada tanah yang homogen, dilakukan dengan asumsi bidang longsor terjadi pada
permukaan bidang yang lengkung.
Sedangkan lereng dengan tinggi tak terbatas/ lereng menerus diasumsikan
bahwa permukaan kelongsoran potensial adalah sejajar dengan permukaan lereng
dengan kedalaman yang dangkal bila dibandingkan dengan panjang lereng.
Lereng tersebut dianggap memiliki panjang tak terhingga dengan mengabaikan
pengaruh ujungnya (Craig, 1987).
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
15
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2.4 Kelongsoran
Gerakan tanah merupakan proses perpindahan massa tanah atau batuan
dengan arah tegak, mendatar, atau miring terhadap kedudukan semula karena
pengaruh air, gravitasi, dan beban luar. Untuk mempermudah pengenalan tipe
gerak
tanah
dan
membantu
dalam
menentukan
penyebab
serta
cara
penanggulangannya maka perlu adanya pengklasifikasian tanah berdasar material
bergerak, jenis gerakan, dan mekanismenya. Adapun macam-macam
yang
gerakan tanah akan dijelaskan sebagai berikut.
Tanah longsor bergerak pada suatu bidang tertentu. Bidang ini disebut
bidang gelincir (slip surface) atau bidang geser (shear surface). Berdasarkan sifat
bergeraknya, kelongsoran tanah dibagi menjadi:
1. Kelongsoran Rotasi (Rotational Slide)
Pada kelongsoran rotasi (rotational slide), bentuk bidang gelincirnya sering
mendekati busur lingkaran seperti terlihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Kelongsoran rotasi (rotational slide)
Sumber: Kusuma, 2013
2. Kelongsoran Translasi (Translation Slide)
Kelongsoran translasi (translation slide) terjadi bila bidang gelincirnya
dipengaruhi oleh adanya kekuatan geser yang berbeda pada lapisan tanah yang
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
16
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
berbatasan, terlihat pada Gambar 2.3. Kelongsoran translasi cenderung terjadi
bila lapisan tanah yang berbatasan terletak pada kedalaman yang relatif
dangkal di bawah permukaan lereng, dimana bidang gelincirnya akan
berbentuk bidang yang hampir sejajar dengan kemiringan lereng.
Gambar 2.3 Kelongsoran translasi (translation slide)
Sumber: Kusuma, 2013
2.5 Pekerjaan Penanggulangan Kelongsoran
Pekerjaan penanggulangan longsoran meliputi pekerjaan pengendalian
(control works) dan pekerjaan penambatan (restraint work).
Adapun pekerjaan pengendalian ini dimaksudkan untuk mengurangi resiko
terjadinya kelongsoran dengan cara mengubah kondisi alam atau geometri atau
keadaan air di bawah permukaan seperti:
1. Pengendalian air permukaan (surface water drainage) dengan acara
perencanaan tata saluran permukaan, penanaman vegetasi, perbaikan
permukaan lereng dan menutup rekahan.
2. Pengendalian air rembesan (ground water drainage) dengan saluran terbuka,
pengalir tegak (vertical drain), pengalir datar (horizontal drain), pengalir parit
pencegat (interceptor drain).
3. Pekerjaan peningkatan counter weight.
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
17
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Sedangkan pekerjaan penambatan dilaksanakan dengan membangun
yang mampu menjaga kestabilan massa tanah/batuan, seperti:
konstruksi
1. Penambatan tanah dengan membangun dinding penahan tanah (retaining wall),
bronjong, sumuran, atau tiang pancang.
2. Penambatan
batuan dengan tumpuan beton, batu batuan (rock bolt), pengikat
beton, jangkar kabel (rock anchor) jala kawat, dan beton semprot (shorcrete).
Jika kondisi penanggulangan di atas tidak efektif dan efisien untk
dilaksanakan maka dapat diambil alternatif lainnya yang lebih baik seperti
penggunaan bahan ringan, penggantian material, maupun relokasi.
2.6 Analisis Stabilitas Lereng
Pada prinsipnya, cara yang dipakai untuk menjadikan lereng supaya lebih
aman dapat dibagi dalam dua golongan, yaitu:
a. Memperkecil gaya penggerak atau momen penggerak
Gaya atau momen penggerak dapat diperkecil hanya dengan cara merubah
bentuk lereng. Untuk itu ada dua cara, dengan membuat lereng lebih datar,
yaitu mengurangi sudut kemiringan dan dengan memperkecil ketinggian
lereng.
b. Memperbesar gaya melawan atau momen melawan
Gaya melawan atau momen melawan dapat ditambah dengan beberapa cara,
yang paling sering dipakai ialah dengan memakai counter weight, yaitu tanah
timbunan pada kaki lereng, dengan mengurangi tegangan air pori dalam lereng,
dengan cara mekanis, yaitu dengan memasang tiang, dengan membuat dinding
penahan, atau dengan cara injeksi.
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
18
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Stabilitas lereng (slope stability) sangat dipengaruhi oleh kekuatan geser
tanah
untuk menentukan kemampuan tanah menahan tekanan tanpa mengalami
keruntuhan.
Dalam praktek, analisis stabilitas lereng didasarkan pada konsep
keseimbangan batas plastis (limit plastic equilibrium). Adapun maksud analisis
stabilitas adalah untuk menentukan faktor aman dari bidang longsor yang
potensial. Dalam tugas akhir ini, dasar-dasar teori yang dipakai untuk
menyelesaikan masalah tentang stabilitas lereng menggunakan teori metode irisan
(method of slide) dengan metode Bishop.
2.6.1
Angka Keamanan (Safety Factor)
Mengingat lereng terbentuk oleh banyaknya variabel dan banyaknya faktor
ketidakpastian antara lain parameter-parameter tanah seperti kuat geser tanah dan
kondisi
tekanan
air
pori
maka
dalam
menganalisis
selalu
dilakukan
penyederhanaan dengan berbagai asumsi. Secara teoritis massa yang bergerak
dapat dihentikan dengan meningkatkan kekuatan gesernya.
Analisis stabilitas lereng pada dasarnya dapat ditinjau sebagai mekanisme
gerak suatu benda yang terletak pada bidang miring. Benda akan tetap pada
posisinya jika gaya penahan R yang terbentuk oleh gaya geser antara benda dan
permukaan lereng lebih besar dibandingkan dengan gaya gelincir T dari benda
akibat gaya gravitasi. Sebaliknya benda akan tergelincir jika gaya penahan R lebih
kecil dibandingkan dengan gaya gelincir T. Gaya-gaya tersebut secara skematik
terlihat pada Gambar 2.4 (pada halaman berikutnya).
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
19
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Gambar 2.4 Keseimbangan benda pada bidang miring
Sumber :PPT Stabilitas Lereng, (Suyono,2010)
Secara matematis stabilitas lereng dapat diformulasikan sebagai:
(2.3)
dimana :
FS = faktor keamanan,
f = tahanan geser tanah,
d = tegangan geser kerja,
Jika:
FS < 1, lereng tidak stabil;
FS = 1, lereng dalam keadaan kritis artinya dengan sedikit gangguan atau
tambahan momen penggerak maka lereng menjadi tidak stabil;
FS > 1, lereng stabil.
Hal yang perlu dipertimbangkan dalam penentuan kriteria faktor keamanan
adalah resiko yang dihadapi, kondisi beban, dan parameter yang digunakan dalam
melakukan analisis stabilitas lereng. Resiko yang dihadapi dibagi menjadi tiga
yaitu: tinggi, menengah, dan rendah. Tugas seorang engineer meneliti stabilitas
lereng untuk menentukan faktor keamanannya.
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
20
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Kekuatan geser satu lahan terdiri dari dua komponen, friksi dan kohesi,
dan dapat ditulis,
f (2.4)
dimana:
c
= kohesi tanah penahan,
= sudut geser penahan,
= tegangan normal rata-rata pada permukaan bidang longsor,
atau dapat ditulis,
d = cd d
(2.5)
Dimana cd d sudut geser yang bekerja sepanjang bidang
longsor. Dengan mensubstitusikan Persamaan 2.3 dan Persamaan 2.4 ke dalam
Persamaan 2.2 sehingga didapatkan persamaan yang baru,
(2.6)
sehingga dapat diketahui beberapa parameter lain yang mempengaruhi angka
keamanan, yaitu angka keamanan terhadap kohesi, Fcr, dan angka keamanan
terhadap sudut geser F. Dengan demikian Fc dan F dapat didefinisikan sebagai :
Fc = (2.7)
(2.8)
dan
Bilamana Persamaan 2.7, 2.8, dan 2.9 dibandingkan, maka Fc menjadi
sama dengan F harga tersebut memberikan angka keamanan terhadap kekuatan
tanah. Atau jika :
dapat dituliskan:
FS
(2.9)
Biasanya 1,25 untuk angka keamanan terhadap kekuatan geser yang dapat
diterima untuk merencanakan suatu stabilitas lereng (SKBI-2.3.06,1987).
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
21
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Metode Bishop
2.6.2
Pada umumnya analisis stabilitas lereng dapat dibagi menjadi dua
kelompok besar yaitu prosedur massa (mass procedure) dan metode irisan
(method of slice). Pada analisis Tugas Akhir ini digunakan analisis stabilitas
lereng
dengan metode irisan (method of slice).
Metode irisan yaitu tanah yang ada di atas bidang gelincir dibagi menjadi
beberapa irisan-irisan paralel tegak. Stabilitas dari tiap-tiap irisan dihitung secara
terpisah. Metode ini lebih teliti karena tanah yang tidak homogen dapat juga
dimasukkan dalam perhitungan (Das, 1985).
Analisis stabilitas dengan menggunakan metode irisan dapat dijelaskan
dengan Gambar 2.5, dimana busur AC adalah sebuah lengkungan dari lingkaran
yang menunjukkan permukaan bidang longsor. Tanah yang berada di atas bidang
longsor dibagi menjadi beberapa irisan tegak. Lebar dari setiap irisan tidak harus
sama. Dengan meninjau satu satuan tebal tegak lurus irisan melintang lereng
seperti Gambar 2.6, gaya-gaya yang bekerja pada irisan tertentu (irisan no.n)
ditunjukkan pada Gambar 2.6. Wn adalah berat irisan. Gaya-gaya Nr dan Tr
adalah komponen tegak dan sejajar dari reaksi R. Pn dan Pn+1 dan juga garisgaris kerjanya segaris (Das, 1985).
Gambar 2.5 Permukaan bidang yang dicoba
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
22
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Sumber : Das,1985
Gambar 2.6 Gaya yang bekerja pada irisan nomor n
Sumber: Das,1985
Untuk pengamatan kesetimbangan
(2.10)
dimana:
Wn = berat tanah pada irisan nomor n,
,
= sudut pada irisan nomor n.
Gaya geser perlawanan dapat ditunjukkan dengan
! (2.11)
dimana:
Tr = gaya tangensial reaksi,
= tegangan geser kerja.
"#$%&$%& &'()%*+ , -%.% /#(0%maan 2.9 sama dengan,
12 65 7895
345 345
(2.12)
Untuk keseimbangan blok percobaan ABC, momen gaya dorong terhadap
titik P adalah sama dengan momen gaya perlawanan terhadap titik P, atau
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
23
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
atau
! %*
% "#$% & '% (% )
%*
% '% (%
(2.13)
"- )
Catatan : +, dalam Persamaan 2.11 sama dengan
, dengan bn =lebar
./0 potongan nomor n.
12342 5n adalah positif jika lereng bidang longsor yang merupakan sisi
bawah dari irisan. Berada pada kuadran yang sama dengan lereng muka tanah
yang merupakan sisi atas dari irisan. Untuk mendapatkan angka keamanan yang
minimum yaitu angka keamanan untuk lingkaran kritis, beberapa percobaan
dibuat dengan cara mengubah letak pusat lingkaran yang dicoba. Metode ini
umumnya dikenal sebagai Metode Irisan Sederhana (Ordinary Method of Slice)
(Das, 1985).
Prosedur umum dari analisis stabilitas tanah adalah sama. Tetapi ada
beberapa hal yang perlu diingat. Selama menggunakan Persamaan 2.11 untuk
menghitung angka keamanan, harga-62342 7 829 : ;<82= 2=29 >2?2 @9;@= >A?@2
potongan (Das, 1985).
Pada tahun 1955, Bishop memperkenalkan suatu penyelesaian yang lebih
teliti dari pada metode irisan. Dalam metode Bishop ini, pengaruh gaya-gaya pada
sisi tepi tiap irisan diperhitungkan. Gaya-gaya yang bekerja pada irisan nomor n,
yang ditunjukkan dalam Gambar 2.5. Misalkan B C B& DB E F C F& DFG juga dapat dituliskan (Das, 1985):
#$%
HI JI KLM NO P QO DR JI S
V
TU
TU
(2.14)
Gambar 2.8b menunjukkan adanya poligon gaya untuk keseimbangan dari
irisan nomor n. Dijumlahkan gaya dalam arah vertikal.
\ #$%
WI DH JI XY Z [ ]
^ Z
TU
TU
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
24
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
atau (2.15)
Untuk keseimbangan blok ABC (Gambar 2.8), mengambil momen
terhadap P
"#
"#
"$ "$ ! (2.16)
Gambar 2.7 Analisis stabilitas dengan metode irisan untuk tanah berlapis
(a)
(b)
Gambar 2.8 Sudut gaya pada suatu elemen menurut Bishop
dengan
! %$ &' ( ) *+ ,-./
%$ &' ./ ( *+ , (2.16)
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
25
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Dengan memasukkan Persamaan 2.14 ke dalam Persamaan 2.16,
didapatkan:
(2.17)
dimana :
FS = faktor keamanan,
! "#$# %#&"& # '#(# ) #&*
bn = lebar irisan potongan nomor n.
dengan
+ ,- . /
0 12
(2.18)
34567 894:9;9<=>4>>4? @AB> 7A5> C94D6C8>C>7>4 EF G H? C>7>
Persamaan 2.17 berubah menjadi:
(2.19)
Perhatikan bahwa FS muncul pada kedua sisi dari Persamaan 2.17. Oleh
karena itu, cara coba-coba perlu dilakukan untuk mendapatkan harga FS. Gambar
2.9 (pada halaman berikutnya) menunjukkan variasi dari mIJKL ;94D>4 M5>4 NOP QR
untuk bermacam-C>S>C =><D> Tn.
Seperti pada metode irisan sederhana, beberapa bidang longsor harus
diselidiki untuk mendapatkan bidang longsor yang paling kritis yang akan
memberikan angka keamanan minimum.
Metode Bishop ini mungkin merupakan metode yang paling banyak
digunakan. Bila kita menerapkannya dengan program komputer, maka metode ini
akan memberikan hasil yang memuaskan dalam banyak masalah.
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
26
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Gambar 2.9 Variasi m s n
Sumber : Das, 1985
2.7 Analisis Stabilitas Lereng dengan Bantuan Slope/W
Slope/W ini berbasis pada sistem operasi Windows, sehingga dalam
pengoperasiannya cukup mudah dan user friendly. Slope/W
terdiri dari tiga
bagian program utama, yakni: input (define), kalkulasi (solve), dan output
(contour). Sebelum memulai penggunaan software ini pengguna disarankan untuk
membuat sketsa terlebih dahulu, yang berisi geometri penampang lereng yang
akan dianalisis, kondisi pelapisan serta parameter tanah dari masing-masing
lapisan, kondisi permukaan air tanah (jika ada), dan beban-beban luar yang
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
27
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
bekerja
pada penampang lereng. Setelah input sesuai sketsa dimasukkan dengan
benar
selanjutnya kita jalankan program kalkulasi. Komputer membutuhkan
beberapa saat untuk menyelesaikan perhitungan, dan apabila perhitungan selesai
pengguna bisa melihat seluruh hasil perhitungan (berupa angka dan grafis).
Langlah-langkah dalam melakukan perhitungan dengan Slope/W:
1. Menentukan ukuran halaman (page), skala (scale), grid dan diagram kartesius
(axes),
semua perintah terdapat pada toolbar Set (lihat Gambar 2.10).
(a)
(b)
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
28
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
(c)
(d)
Gambar 2.10 Tampilan berbagai menu pada toolbar Set: (a) Page ; (b) Scale ; (c)
Grid ; dan (d) Axes
2. Membuat pemodelan sketsa lereng yang akan dihitung dengan menggunakan
perintah Line pada toolbar Sketch (lihat gambar 2.11).
Gambar 2.11 Perintah Line pada toolbar Sketch
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
29
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
region masing-masing lapisan lereng dengan menggunakan perintah
3. Membuat
Region
pada toolbar Draw (lihat gambar 2.12).
Gambar 2.12 Region
4. Menentukan propeti-properti tanah (soil properties) untuk perhitungan, semua
perintah perdapat pada toolbar KeyIn (lihat gambar 2.13 pada halaman
berikutnya).
Gambar 2.13 Pendefinisian properties material lapisan tanah
5. Menentukan titik pusat longsor (grid) dalam bentuk matriks dan jari-jari
kelongsoran (radius) dengan perintah pada toolbar KeyIn. Ikon grid,
,
pada
tollbars Define. Seperti gambar di bawah ini.
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
30
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Gambar 2.14 Tollbars Define
6. Menentukan ketetapan-ketetapan dalam melakukan analisa dengan perintah
Analysis Settings pada toolbar KeyIn (lihat gambar 2.15).
Gambar 2.15 Analysis Settings
7. Melakukan verifikasi terhadap gambar lereng dan parameter lainnya dengan
perintah verify pada toolbar Tools.
8. Memulai perhitungan dengan perintah solve pada toolbar Tools.
ikon SOLVE,
, pada toolbar DEFINE. Seperti gambar di bawah ini.
Gambar 2.16 Tampilan pada saat akan running solve
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
31
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
kontur pada matriks titik acuan dimana nilai konstur tersebut adalah
9. Melihat
pemetaan
nilai-nilai faktor keamanan pada lereng dengan perintah countour
pada toolbar Tools.
Untuk melihat hasil dari kasus yang dianalisis, klik pada ikon CONTOUR,
, yang berada pada toolbar DEFINE
Gambar 2.17 Tampilan pada saat melihat countour
Untuk perhitungan dengan
Slope/W ini penulis melakukan beberapa
percobaan dengan merubah grid atau titik pusat longsor untuk mencari gambaran
kelongsoran yang paling kritis dari lereng yang dimodelkan.
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
32
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2.8 Pondasi
Pondasi adalah suatu konstruksi bagian dasar bangunan yang berfungsi
sebagai penerus beban dari struktur atas ke lapisan tanah di bawahnya yang
diharapkan
bisa menghindari terjadinya:
a. Keruntuhan
geser;
b. Penurunan yang berlebihan.
Berdasarkan kondisi pelapisan tanah dimana pondasi bertumpu serta besar
beban bangunan struktur atas, pondasi bisa dibagi dalm 2 jenis, yaitu:
1. lapisan tanah keras dangkal
a. pondasi tapak (segi empat, lingkaran),
b. pondasi menerus,
c. pondasi rakit (mat foundation).
2. a. pondasi tiang pancang,
b. pondasi sumuran (dengan dan tanpa casing),
c. pondasi caisson.
Di dalam pekerjaan perencanaan suatu fondasi terdapat 2 kriteria yang
tidak bisa diabaikan, yakni:
a. Daya dukung sistem pondasi (qult) harus lebih besar daripada tegangan kontak
yang terjadi akibat beban.
b. Penurunan pondasi akibat beban harus lebih kecil daripada penurunan yang
diijinkan.
Hal-hal yang berpengaruh terhadap daya dukung dan penurunan sistem
pondasi, yaitu:
a. kondisi pelapisan tanah dasar dimana pondasi bertumpu,
b. beban struktur atas yang bekerja pada pondasi,
c. pondasi : bentuk, dimensi, elevasi.
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
33
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Pondasi Tiang Pancang
2.8.1
Pondasi tiang pancang adalah bagian dari sturktur yang digunakan untuk
menerima dan mentransfer (menyalurkan) beban dari struktur atas ke tanah
penunjang yang terletak pada kedalaman tertentu. Bahan utama dari tiang adalah
kayu,
bata (steel), dan beton.
Pondasi tiang pancang menurut pemasangannya dibagi menjadi dua bagian
besar, yaitu:
a. Tiang pancang pracetak
Tiang pancang pracetak adalah tiang pancang yang dicetak dan dicor di dalam
acuan beton (bekisting), kemudian setelah cukup kuat lalu diangkat dan
dipancangkan. Tiang pancang pracetak ini menurut cara pemasangannya terdiri
dari:
1. Cara penumbukan
Dimana tiang pancang tersebut dipancangkan ke dalam tanah dengan cara
penumbukan oleh alat penumbuk (hammer).
2. Cara penggetaran
Dimana tiang pancang tersebut dipancangkan ke dalam tanah dengan cara
penggetaran oleh alat penggetar (vibrator).
3. Cara penanaman
Dimana permukaan tanah dilubangi terlebih dahulu sampai kedalaman tertentu,
lalu tiang pancang dimasukkan, kemudian lubang tadi ditimbun lagi dengan
tanah.
Cara penanaman ini ada beberapa metode yang digunakan:
i. Cara pengeboran sebelumnya, yaitu dengan cara mengebor tanah
sebelumnya lalu tiang dimasukkan kedalamnya dan ditimbun kembali.
ii. Cara pengeboran inti, yaitu tiang ditanamkan dengan mengeluarkan tanah
dari bagian dalam tiang.
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
34
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
iii.
Cara pemasangan dengan tekanan, yaitu tiang dipancangkan ke dalam
tanah dengan memberikan tekanan pada tiang.
iv. Cara pemancaran, yaitu pondasi diganggu dengan semburan air yang
keluar dari ujung serta keliling tiang, sehingga tidak dapat dipancangkan
ke dalam tanah.
b. Tiang yang dicor di tempat (cast in place pile)
Tiang yang dicor di tempat (cast in place pile) ini menurut teknik
penggaliannya terdiri dari:
1. Cara penetrasi alas
2. Cara penggalian
2.8.2 Reaksi Tanah terhadap Beban
Jika pondasi tiang dikenakan beban luar, maka reaksi terhadap beban ini
tergantung dari besar, arah dan jenis beban. Berikut adalah gambar arah gaya yang
bekerja pada tiang.
1. Gaya Vertikal ke bawah
Gambar 2.17 Gaya vertikal ke bawah
2. Gaya Vertikal ke atas
Gambar 2.18 Gaya vertikal ke atas
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
35
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
3. Gaya Horizontal
4. Momen
Gambar 2.19 Gaya horizontal
Gambar 2.20 Momen
5. Kombinasi Gaya Vertikal, Horizontal, dan Momen
Gambar 2.21 Kombinasi gaya vertikal, horizontal, dan momen
2.8.3 Daya Dukung Tiang
Tipe tiang berdasarkan daya dukung dibedakan berdasarkan:
1. Tiang pancang yang dipancang masuk sampai lapisan tanah keras, sehingga
daya dukung tanahuntuk pondasi ini lebih ditekankan untuk tahanan ujungnya.
Tiang pancang tipe ini disebut end bearing piles atau point bearing piles. Yang
perlu diperhatikan pada tiang tipe ini adalah, bahwa ujung tiang harus terletak
pada lapisan tanah keras.
2. Apabila tiang tidak mencapai lapisan tanah keras, maka untuk menahan beban
yang diterima tiang, mobilisasi tahan sebagian besar ditimbulkan oleh gesekan
tiang dengan tanah (skin friction). Tiang pancang seperti ini disebut friction
piles.
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
36
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Daya dukung tiang (DDT) dibedakan atas:
a. Daya dukung Ujung;
b. Daya dukung Friksi/ geser.
Seperti
yang ditunjukan pada gambar di halaman selanjutnya.
(a)
(b)
Gambar 2.22 Jenis tiang berdasarkan letak ujungnya (a) End Bearing Pile; (b) Frition Pile.
Perhitungan daya dukung tiang tunggal didasarkan pada tingkat
penyelesaian pekerjaan apakah tahap desain, pelaksanaan atau sudah terpasang.
Berikut ini adalah tabel yang menjelaskan hubungan perencanaan pondasi.
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
37
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Tabel
2.1 Hubungan tahapan, metode, dan data yang diperlukan
Tahapan
Metode
Data yang diperlukan
Salah satu dari data :
Desain
Statik
b. NSPT
c. Data sondir (qc dan JHP)
Data pemancangan :
Pelaksanaan
c. Berat pemukul
(Khusus untuk tiang Dinamik
d. Tinggi jatuh pemukul
pancang)
e. Jenis alat
f.
Sudah terpasang
Tes
beban
Penurunan/pukulan
(Loading Penurunan vs beban
Test)
Sumber : Hendry, 2012
1. Metode Statik
Salah satu cara yang dipakai untuk menghitung daya dukung pondasi tiang
adalah metode statik dimana pondasi masih dalam taraf perencanaan. Akurasi
hasil perhitungan daya dukung masih sangat kasar karena tergantung dari tingkat
akurasi data tanah yang sering kali berbeda dengan kondisi aktual. Formula
metode ini tergantung dari data tanah yang tersedia seperti yang akan dibahas
sebagai berikut.
a. Dari Data Tes Laboratorium
Daya dukung tiang tunggal dapat diestimasi dari data tanah hasil tes
laboratorium mekanika tanah. Percobaan ini minimal terdiri dari :
1. Percobaan Triaxial / Geser Langsung ( c , );
2. Percobaan Berat Isi ( ).
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
38
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Daya dukung sebuah tiang adalah terdiri dari 2 komponen yaitu komponen
resistance dan point bearing.
skin
Qu = Qe + Qs
Qa =
(2.32)
(2.33)
dimana :
Qu = daya dukung tiang ultimate (maksimum),
Qe = daya dukung ujung tiang,
Qs = daya dukung friksi,
Qall = daya dukung ijin,
SF = faktor keamanan.
Selanjutnya masing-masing komponen dapat dijabarkan dengan parameter
kontrol sebagai berikut :
Qe
(2.34)
dimana :
Ab
= Luas dasar fondasi (m²),
C
= kohesi tanah ( kg/m²),
q
= Tekanan tanah efektif ( effective ovrburded pressure)
= , dimana h= tebal lapisan tanah,
B
= Diameter tiang (m),
Nc, Nq dan Ny = bearing capacity factor.
Sedangkan untuk komponen Qs dapat dihitung sebagai berikut:
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
39
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Qs
(2.35)
dimana :
As
= keliling x panjang tiang ( D. L ),
= luas bidang kontak antara tanah dan tiang [m²],
= faktor adhesi yang besarnya 0,35 0,40,
Untuk tiang bor (bored Pile) faktor ini harus direduksi
sebesar 20 -30% (menurut Skemton, 1959),
c
= kohesi tanah,
K
= koefisien tekanan tanah lateral,
= 1- ,
= berat volume tanah efektif,
sat w,
= sudut gesekan efektif antara tiang denan tanah
(lihat Tabel 2.2 pada halaman 42 ),
! pelaksanaannya).
Daya dukung tiang juga dipengaruhi oleh metoda pelaksanaan yang
dipakai dan berikut adalah faktor koreksinya.
a. Tiang Bor Cor di Tempat
" 1 harus direduksi sebesar 20 - #$% 1 harus dikalikan 0,7 0,8. Hal ini disebabkan oleh meningkatnya kadar air tanah disekitar tiang
akibat air pada waktu pemboran dan air beton yang dicor.
& ' ( '
# ) ' -mula sebelum pelaksanaan
pemboran dimulai.
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
40
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Pancang
b. Tiang
Untuk
tiang pancang terjadi peningkatan kepadatan tanah disekitar tiang.
Kishida memberikan koreksi terhadap sudut geser sebagai berikut :
(2.36)
faktor adhesi, belum ada penjelasan secara kuantitatif mengenai
Untuk
tambahan
koreksinya, sehingga faktor koreksi = 1
Perhitungan daya dukung tiang tunggal selanjutnya dapat diestimasi
dengan menggunakan persamaan yang dikembangkan oleh Terzaghi, Meyerhof,
dan Tomlinson.
2. Metode Dinamik
Metode ini hanya dipakai untuk pondasi tiang pancang, karena antara
energi yang ditransfer oleh pemukul (hammer) ke pondasi dengan daya dukung
pondasi dapat dibuat korelasinya.
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
41
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Tabel
2.2
Material
Jenis
Jenis Tanah
35
Batuan
29 31
Kerikil, Pasir karas
Pasir Sedang,
lempung
kerikil
bercampur
lanau/
24 29
Beton Cor atau pas.
Pasir Halus, Pasir Sedang/kasar bercampur 19 24
Batu Kali
lempung/lanau
Lanau berpasir
Lempung keras
Lempung Medium, lempung berlana
Kerikil-kerikil bercampur pasir
Pasir, Pasir bercampur lanau dan kerikil
Beton Pracetak
Pasir Berlanau
17 19
22 26
17 19
22 26
17 22
17
Lanau berpasir
14
Kerikil, kerikil berpasir
Pasir, Campuran Pasir-kerikil-lanau
Baja
Pasir berlanau, Campuran Kerikil- pasir-lanaulempung
Lanau Berpasir
Kayu
22
17
14
11
14 16
Tanah
Sumber : Hendry, 2012
! " #! $% &'()$!* +,(! - . / (% 0 . /
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
42
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2.8.4
Daya Dukung Tiang Gabungan (Pile Group)
1. Penentuan
Awal Jumlah Tiang
Pada umumnya, untuk meneruskan beban di atas pondasi ke bawahnya,
pondasi tiang digunakan dalam bentuk kelompok (grup). Masing-masing tiang
dalam grupnya selanjutnya diikat bagian atasnya dengan kepala tiang (pile
cap/poor).
Daya dukung grup tiang secara keseluruhan sangat tergantung dari jarak
anat tiang (s). Secara praktis jarak antar tiang dalam grup minimum adalah 2,5d
(d=diameter tiang), tetapi secara umum jarak ini dibuat antara 3 sampai 3,5 kali
diameter tiang.
a. friction pile
smin = 3d
b. end bearing pile
smin = 2,5d
2. Konfigurasi Tiang
Untuk jumlah tiang tertentu dalam satu kelompok untuk mendukung
sebuah kolom, maka susunan tiang dapat ditetapkan sebagai berikut : (s > 2,5 d)
Gambar 2.23 Susunan tiang dalam pile group
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
43
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
dan Daya Dukung Pile Group
3. Efisiensi
Apabila jarak antar tiang dalam satu grup tidak memenuhi jarak minimum
yang disyaratkan, maka daya dukung grup tiang tidak akan sama dengan daya
dukung satu tiang dikalikan dengan jumlah tiang dalam grup tersebut, melainkan
ada satu faktor pengali yang besarnya kurang dari satu dan biasa disebut dengan
efisiensi grup tiang. Dengan demikian daya dukung total grup ting bisa dituliskan:
(2.37)
dimana:
Qug
= daya dukung grup tiang,
Qut
= daya dukung tiang tunggal,
n
= jumlah tiang dalam grup,
Eg
.
Untuk menghitung efisiensi grup tiang, dapat digunakan persamaan
Labarre berikut ini:
!"##
dimana:
(2.38)
' )*+,
(
Q
= $%& d
= diameter tiang (m),
s
= jarak antar as tiang (m),
n
= jumlah tiang dalam baris,
m
= jumlah baris.
2.9 Tiang dengan Beban Lateral
Beban lateral dan momen dapat bekerja pada pondasi tiang akibat gaya
gempa, gaya angin pada struktur atas, beban statik seperti misalnya tekanan aktif
tanah pada abutment jembatan atau soldier piles, dll. Dalam analisis kondisi
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
44
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
kepala
tiang dibedakan menjadi kepala tiang bebas (free head) dan kepala tiang
terjepit
(fixed head atau restrained).
Beban lateral yang diijinkan pada pondasi tiang diperoleh berdasarkan salah satu
dari dua kriteria berikut:
1. Beban lateral ditentukan berdasarka defleksi minimum yang diijinkan.
2. Beban lateral yang diijinkan sama dengan saya dukung lateral dibagi dengan
angka keamanan.
2.9.1 Penentuan Kriteria Tiang Pendek dan Tiang Panjang
Dalam perhitungan pondasi tiang yang menerima beban lateral, disamping
kondisi kepala tiang umunya tiang juga perlu dibedakan berdasarkan perilakunya
sebagai pondasi tiang pendek (tiang kaku) dan pondasi tiang panjang (tiang
elastis).
Pada tanah lempung teguh yang terkonsolidasi secara berlebih, modulus
subgrade tanah (coefficient of horizontal subgrade reaction atau ks) umumnya
diasumsikan konstan terhadap kedalaman tanah. Dalam hal ini digunakan faktor
kekakuan R untuk menentukan perilaku tiang sebagai berikut:
(2.39)
dimana :
E
= modulus elastisitas tiang (ton/m2),
I
= momen inersia tiang (m4),
K
= ,
ks
= modulus of subgrade reaction tanah dalam arah horizontal
(ton/m3),
B
= diameter atau sisi tiang (m),
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
45
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Tabel
2.3 Hubungan ks dengan Cu pada tanah OC
Consistency
Cu
Stiff
Very Stiff
Hard
kN/m2
100-200
200-400
>400
ks
MN/m3
18-36
36-72
>72
Recommended ks
27
54
>108
Pada lempung lunak yang terkonsolidasi normal dan tanah berbutir kasar,
nilai modulus subgrade tanah umumnya meningkat secara linear terhadap
kedalaman, sehingga digunakan kriteria lain, yaitu faktor kekakuan T sebagai
berikut:
(2.40)
h Tabel 2.4 h pada tanah nonkohesif dalam [MN/m3]
Relative Density
Loose
Med.Dense
Dense
Tanah Kering/lembab
2,5
7,5
20
Tanah Jenuh
1,4
5
12
Untuk menentukan apakah tiang yang dibebani secara lateral sebagai tiang
pendek (kaku) atau tiang panjang (elastis) bisa dilihat pada tabel di bawah ini:
Tabel 2.5 Kriteria tiang panjang atau pendek
Faktor Kekakuan
Jenis Tiang
Pendek (Kaku)
Panjang (Elastis)
Tanah NC
Tanah OC
!"
$%"
!#
$&'(#
2.9.2 Metode Perhitngan Daya Dukung Lateral
Dalam menghitung daya dukung lateral pondasi tiang dapat digunakan
beberapa metode, yaitu:
1. Metode Reese-Matlock
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
46
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Brinch Hansen
2. Metode
Metode Brinch Hansen ini cukup praktis dan hanya dipakai untuk
menghitung daya dukung pondasi tiang pendek (kaku).
3. Metode Broms
Metode ini bisa dipakai untuk menghitung daya dukung tiang dengan
beban lateral baik pada tiang pendek (kaku) maupun tiang panjang (lentur).
Meskipun demikian metode Broms hanya dipakai untuk menghitung daya dukung
a. Kondisi Tiang Pendek
i) Kepala Tiang Bebas (Free Head)
Broms mengambil penyederhanaan dengan menganggap bahwa tekanan
tanah mencapai nilai ultimitnya di seluruh kedalaman tiang. Rahardjo dan
Anjasmara (1993) telah menunjukkan bahwa asumsi ini dapat memberikan
estimasi yang terlalu tinggi dalam daya dukung tiang lateral ultimit, khususnya
pada tanah dengan konsistensi sangat teguh atau very stiff.
Pola keruntuhan yang mungkin terjadi dan distribusi dari tahanan ultimit
tanah ditunjukkan oleh Gambar 2.24.
Gambar 2.24 (a) Pola keruntuhan dan reaksi tanah juga momen lentur tiang pendek kepala
tiang bebas pada tanah non-kohesif
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
47
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Sumber:Broms,1964
Gambar 2.24 (b) Reaksi tanah dan momen lentur tiang pendek kepala tiang bebas pada
tanah kohesif
Sumber: Broms, 1964
Pada tanah butir kasar atau pasiran, titik rotasi diasumsikan berada dekat
ujung tiang sehingga tegangan yang cukup besar bekerja di dekat ujung seperti
Gambar 2.24 dapat diganti dengan sebuah gaya terpusat. Dengan mengambil
momen terhadap kaki tiang diperoleh:
(2.41)
Momen maksimum diperoleh pada kedalaman x0, dimana:
(2.42)
Hubungan di atas dapat dinyatakan dalam bentuk diagram yang
menggunakan suku tak berdimensi dari L/B terhadap nilai ! "# $ % seperti ditunjukkan Gambar 2.25(a).
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
48
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Gambar 2.25(a) Kapasitas lateral ultimit untuk tiang pendek pada tanah non-kohesif
Sumber: Broms, 1964
Pada tanah kohesif, momen maksimum diberikan untuk dua rentang
kedalaman, yaitu:
untuk 1,5B + x0
(2.43)
untuk L x0
(2.44)
Solusi perhitungan diberikan dalam Gambar 2.25(b) dimana dengan
mengetahui rasio L/B dan e/B maka akan diperoleh nilai Hu/(Cu.B2) ,sehingga
nilai Hu kemudian dapat dihitung.
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
49
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Gambar 2.25(b) Kapasitas lateral ultimit untuk tiang pendek pada tanah kohesif
Sumber: Broms, 1964
ii) Kepala tiang terjepit (fixed head)
Mekanisme keruntuhan yang mungkin terjadi dan distribusi dari tahanan
untuk tiang pendek dengan kondisi terjepit (fixed head) dapat dilihat pada Gambar
2.26.
Gambar 2.26(a) Pola keruntuhan tiang pendek dengan kepala tiang terjepit
Sumber: Broms, 1964
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
50
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Gambar 2.26(b) Reaksi tanah dan momen lentur pada tiang pendek dengan kepala tiang
terjepit pada tanah non-kohesif
Sumber: Broms, 1964
Gambar 2.26(c) Reaksi tanah dan momen lentur pada tiang pendek dengan kepala tiang
terjepit pada tanah kohesif
Sumber:Broms, 1964
Pada tanah non-kohesif seperti tanah pasiran, kapasitas lateral tiang dan
momen maksimum dinyatakan sebagai berikut:
(2.45)
(2.46)
Untuk tanah kohesif, kapasitas lateral tiang dan momen maksimum adalah
sebagai berikut:
(2.47)
(2.48)
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
51
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Seperti halnya pada kondisi tiang bebas, maka untuk kondisi kepala tiang
juga diberikan solusi grafis berupa diagram dengan suku tak berdimensi.
terjepit
L/B seperti ditunjukkan dalam Gambar 2.25(a) dan Gambar 2.25(b).
b. Kondisi Tiang Panjang
i)
Kepala tiang bebas (free head)
Untuk tiang panjang, mekanisme keruntuhan, distribusi tahanan tanah serta
momen lentur ditunjukkan pada Gambar 2.36. Dari gambar tersebut, terlihat
bahwa defleksi tiang terutama berada di daerah dekat permukaan tanah sehingga
respon tanah di bagian bawah tiang semakin mengecil, begitu pula besarnya
momen dan distribusinya sepanjang tiang. Hal ini sesuai dengan kenyataan di
lapangan.
Gambar 2.27 Perlawanan tanah dan momen lentur pada tiang panjang dengan kepala tiang
bebas (a) pada tanah non-kohesif dan (b) pada tanah kohesif
Sumber:Broms, 1964
Karena momen maksimum terletak pada titik dengan gaya geser sama
dengan nol, maka momen maksimum dan gaya ultimit lateral tiang pada tanah
pasir dapat dihitung sebagai berikut:
(2.49)
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
52
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
dengan:
#$%
!"
(2.50)
(2.51)
Mu adalah momen kapasitas ultimit tiang dari penampang tiang.
dimana
Nilai Hu dapat dihitung dengan menggunakan diagram yang menyatakan
&'(')*+) +),+-+ )./+. 0'1234567583) terhadap n./+. 9'123456758 4) seperti
ditunjukkan pada Gambar 2.27(a).
Gambar 2.27(a) Kapasitas lateral ultimit untuk tiang panjang pada tanah non-kohesif
Sumber: Broms, 1964
Untuk tanah kohesi seperti tanah lempung, juga berlaku persamaan seperti
yang digunakan untuk tiang pendek, yaitu:
:;<= >? @ ABC @ B D
(2.52)
EF
(2.53)
dimana:
Dengan mengetahui nilai Mu/(Cu.B3) maka nilai Hu/(Cu.B2) dapat
ditentukan dari Gambar 2.27(b), sehingga nilai Hu dapat diperoleh kemudian.
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
53
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Gambar 2.27(b) Kapasitas lateral ultimit untuk tiang panjang pada tanah kohesif
Sumber: Broms, 1964
ii) Kepala tiang terjepit (fixed head)
Gambar 2.28 menunjukkan ilustrasi mekanisme keruntuhan, distribusi
tahanan ultimit tanah serta momen lentur sepanjang tiang untuk kondisi kepala
tiang terjepit pada tanah kohesif dan non-kohesif.
Gambar 2.28 Perlawanan tanah dan momen lentur tiang panjang dengan kondisi kepala
tiang terjepit pada (a) tanah non-kohesif dan (b) pada tanah kohesif
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
54
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Momen maksimum dan gaya lateral ultimit untuk tanah non-kohesi dapat
dengan menggunakan persamaan:
dihitung
(2.54)
(2.55)
!" #$ % &' (
(2.56)
Sedangkan untuk tanah kohesif dapat digunakan persamaan:
)*
(2.57)
+,
(2.58)
Untuk perhitungan kapasitas ultimit dari tiang dengan kondisi kepala tiang
terjepit, Gambar 2.28(a) dapat digunakan untuk tanah non-kohesif, sedangkan
untuk tanah kohesif dapat digunakan Gambar 2.28(b).
Fitri Gumbira Apriliati, Moh. Fikri Al-Basyir, Analisis Stabilitas Saluran.....
55