84 BAB IV PEMODELAN DAN HASIL ANALISIS IV.1. Parameter Desain Tanah Penelitian Tesis ini menggunakan data penyelidikan tanah lapangan yang dikorelasikan secara empiris dengan parameter yang mengontrol perilaku massa tanah. Nilai SPT desain ditentukan berdasarkan data penyelidikan tanah lapangan yang terdekat yaitu data bor dalam BG-153. Informasi dari data bor dalam BG-153, nilai SPT lapangan diambil tiap kedalaman dengan interval 2 m seperti ditampilkan pada Gambar IV.1. Gambar IV.1. Kurva Hubungan N-SPT desain vs Kedalaman Berdasarkan Data Bor Dalam BG-53 Pemodelan tahapan konstruksi menggunakan parameter material model hardening soil dan tipe drainase undrained A untuk tanah lempung dan drained untuk tanah 0 2 4 6 8 10 12 14 0 102030405060 70 Kedalaman (m) N-SPT NSPT Lapangan (NSPT)60 Desain 85 pasir dalam analisis. Tabel IV.1 menampilkan parameter desain tanah yang digunakan untuk melakukan analisis stabilitas lereng galian tanpa dan dengan perkuatan ground anchor. Tabel IV.1. Parameter Desain Tanah Parameter Satuan Layer 1 Layer 2 Layer 3 Layer 4 Layer 5 Kedalaman m 0 – 2 2 – 4 4 – 6 6 – 8 8 – 50 Deskripsi tanah Pasir Pasir Pasir Pasir Boulder Model material Hardening Soil Hardening Soil Hardening Soil Hardening Soil Hardening Soil Perilaku material Drained Drained Drained Drained Undrained A Konsistensi tanah Medium Dense Dense Medium Dense Dense Hard (NSPT)60 20 39 26 50 50 γunsat kN/m 3 16 18 16 18 20 γsat kN/m 3 18 20 18 20 22 cref’ kN/m 2 10 15 10 15 20 φ’ Deg. 33 38 35 41 36 νur' 0,20 0,20 0,20 0,20 0,15 E50 ref kN/m 2 20000 39000 26000 50000 84000 Eoed ref kN/m 2 20000 39000 26000 50000 84000 Eurr ef kN/m 2 60000 117000 71000 150000 252000 m 0,5 0,5 0,5 0,5 0,75 kx, ky m/day 0,864 0,864 0,864 0,864 0,00864 Berikut ditampilkan parameter shotcrete dan pasangan batu pada Tabel IV.2. Tabel IV.2. Parameter Shotcrete dan Pasangan Batu Parameter Satuan Shotcrete Pasangan Batu Model material Linear Elastic Linear Elastic Perilaku material Non-porous Non-porous γunsat kN/m 3 24 24 Kekakuan kN/m 2 20,31 x 10 6 21,41 x 10 6 ν 0,15 0,15 Pada Tabel IV.3 dan Tabel IV.4 menampilkan parameter anchor rod (note-to-note anchor) dan grout body (embedded beam rows). 86 Tabel IV.3. Parameter Anchor Rod (Node-to-Node Anchor) Parameter Nama Satuan Tipe Material Elastik Kekakuan E 20 x 10 7 kN n strand 3 buah Diameter strand D 12,7 mm Astrand A 278,7 mm 2 Kekakuan aksial EA 55740 kN Jarak horizontal angkur Ls 3,5 m Tabel IV.4. Parameter Grout Body (Embedded Beam Rows) Parameter Nama Satuan Tipe Material Elastik Kekakuan E 20 x 10 6 kN/m 2 Unit weight γ 24 kN/m 3 Beam type Predefined Predefined beam type Massive circular beam Diameter D 0,32 M Jarak grout body Ls 3,5 m Skin resistance Tskin, start, max 120 kN/m Tskin, end, max 120 kN/m Base resistance Fmax 0 kN Interface stiffness factor Default values Ya Pada penelitian ini, kuat tarik karakteristik tendon untuk diameter strand 12,7 mm dengan menggunakan Grade 250 yang mengacu kepada Standard Specification for Steel Strand, Uncoated Seven-Wire for Prestressed Concrete (ASTM A416) diuraikan sebagai berikut. Diameter strand = 12,7 mm Jumlah strand = 3 buah Breaking load = min. breaking strength of stand x 3 = 160.1 kN x 3= 480,3 kN Sehingga didapatkan kuat tarik izin tendon dengan faktor keamanan 2 untuk angkur tipe permanen sebesar 240,2 kN. Detail perhitungan kuat tarik tendon berdasarkan jumlah kebutuhan strand ditampilkan pada Tabel IV.5 dan Tabel IV.6. 87 Berikut diuraikan informasi tentang strand berdiameter 12,7 mm dengan Grade 250 dan Grade 270 berdasarkan ASTM A416. Tabel IV.5. Properties Baja Prestress untuk Strand Tendon Diameter 12,7 mm Grade 250 (ASTM A416) Number of 12,7-mm diameter strand Steel area of strand Cross section area Min. breaking strength of strand Ultimate Strength Allowable Strength [mm2] [mm2] [kN] [kN] [kN] 1 92,9 92,9 160,1 160,1 80,1 3 92,9 278,7 160,1 480,3 240,2 4 92,9 371,6 160,1 640,4 320,2 5 92,9 464,5 160,1 800,5 400,3 7 92,9 650,3 160,1 1120,7 560,4 9 92,9 836,1 160,1 1440,9 720,5 12 92,9 1114,8 160,1 1921,2 960,6 15 92,9 1393,5 160,1 2401,5 1200,8 19 92,9 1765,1 160,1 3041,9 1521,0 Tabel IV.6. Properties Baja Prestress untuk Strand Tendon Diameter 12,7 mm Grade 270 (ASTM A416) Number of 12,7-mm diameter strand Steel area of strand Cross section area Min. breaking strength of strand Ultimate Strength Allowable Strength [mm2] [mm2] [kN] [kN] [kN] 1 98,7 98,7 183,7 183,7 91,9 3 98,7 296,1 183,7 551,1 275,6 4 98,7 394,8 183,7 734,8 367,4 5 98,7 493,5 183,7 918,5 459,3 7 98,7 690,9 183,7 1285,9 643,0 9 98,7 888,3 183,7 1653,3 826,7 12 98,7 1184,4 183,7 2204,4 1102,2 15 98,7 1480,5 183,7 2755,5 1377,8 19 98,7 1875,3 183,7 3490,3 1745,2 IV.2. Beban Gempa Pada lereng galian di STA 33+725 pada ruas jalan tol di Provinsi Sulawesi Utara terdapat 1 (satu) titik penyelidikan tanah yang terdekat, yaitu BG-153. Berdasarkan data tanah BG-153 dapat diketahui bahwa tanah di lokasi tersebut merupakan lapisan tanah pasir dengan konsistensi medium dense sampai dense pada kedalaman 88 0 – 8 m dan lapisan boulder dengan konsistensi hard hingga akhir pengeboran tanah. Berdasarkan data tanah tersebut, didapatkan kelas situs tanah di lokasi memenuhi kategori tanah sedang (SD) dengan mengasumsikan tanah setelah akhir pengeboran memiliki perilaku tanah yang sama hingga kedalaman 30 m, seperti terlihat pada Tabel IV.7. Analisis kondisi gempa pada lereng galian sangat perlu ditinjau karena Indonesia memiliki intensitas gempa yang cukup tinggi. Beban gempa yang digunakan mengacu pada Peta Bahaya Gempa 2017 dan SNI 1726:2019 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Nongedung. Karena bangunan difungsikan sebagai bangunan permanen sehingga peta gempa yang digunakan adalah peta gempa percepatan puncak batuan dasar (S B) dengan probabilistik terlampaui 10% dalam 50 tahun untuk periode ulang 500 tahun, seperti ditampilkan pada Gambar IV.2. Tabel IV.7. Penentuan Kelas Situs Tanah Kedalaman (m) (NSPT)60 desain di/Ni 0 0 0,000 2 39 0,051 4 26 0,077 6 50 0,040 8 50 0,040 10 50 0,040 12 50 0,040 14 50 0,040 16 50 0,040 18 50 0,040 20 50 0,040 22 50 0,040 24 50 0,040 26 50 0,040 28 50 0,040 30 50 0,040 Σ 0,648 Navg 46,282 Kelas Situs SD Keterangan Tanah Sedang 89 Gambar IV.2. Peta Percepatan Puncak di Batuan Dasar (S B) untuk Probabilitas Terlampaui 10% dalam 50 Tahun (Pusgen, 2017) Berdasarkan Gambar IV.2 diketahui bahwa percepatan tanah puncak di lokasi tinjauan untuk probabilitas terlampaui 10% dalam 50 tahun berada pada kisaran 0,25 g sampai 0,30 g. Dengan memperhitungkan faktor amplifikasi sesuai kelas situs serta koefisien seismik horizontal yang mengacu pada SNI 8460:2017 tentang Persyaratan Perancangan Geoteknik sehingga beban gempa yang didapat sebagai berikut: Tabel IV.8. Penentuan Percepatan Gempa di Permukaan Item Batas Bawah Batas Atas Kelas Situs Tanah Sedang (SD) PGA 0,25 g 0,30 g FPGA 1,35 1,30 PGAM 0,338 0,390 kh 0,5 0,5 PGAM desain 0,169 g 0,195 g Dari Tabel IV.8 diketahui bahwa percepatan gempa di permukaan tanah di lokasi studi 0,169 g sampai 0,195 g. Dalam studi ini yang digunakan adalah 0,195 g. IV.3. Pemodelan dan Hasil Analisis Perangkat Lunak PLAXIS 2D Analisis lereng galian dengan perkuatan ground anchor dilakukan dengan bantuan perangkat lunak PLAXIS 2D bertujuan untuk melakukan analisis stabilitas lereng galian dengan ground anchor dengan mensimulasikan pengaruh variasi muka air 90 tanah dan gaya prestress terhadap stabilitas lereng galian dengan ground anchor dan gaya tarik yang terjadi pada angkur. IV.3.1. Pemodelan Perangkat Lunak PLAXIS 2D Studi analisis stabilitas lereng galian dilakukan dengan pengecekkan 3 (tiga) kondisi, yaitu jangka pendek , jangka panjang, dan beban gempa. Beban tambahan yang bekerja di permukaan atas lereng berupa beban SUTET yang disimulasikan sebagai beban merata sebesar 15 kPa dalam analisis. Berdasarkan informasi pada data bor dalam BG-153 ditemukan muka air tanah berada pada kedalaman 10 m dari permukaan pemboran tanah. Pemodelan lereng galian dengan ground anchor pada perangkat lunak PLAXIS 2D dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut: 1. Membuat Geometri Model, Input Data Material Tanah, dan Input Parameter Ground anchor Geometri pemodelan menggunakan model 15-node plane strain. Geometri pemodelan pada PLAXIS 2D akan sama untuk pemodelan lereng galian tanpa perkuatan dan pemodelan lereng galian dengan perkuatan ground anchor. Gambar IV.3. Pemodelan Analisis Stabilitas Lereng Galian dengan Perkuatan Ground Anchor pada PLAXIS 2D 91 2. Membagi Elemen (Meshing) Pendefinisian mesh akan membagi geometri pemodelan menjadi bagian-bagian kecil yang berupa suatu luasan elemen segitiga yang digunakan untuk melakukan analisis deformasi dan stabilitas berbagai aplikasi bidang geoteknik. Penentuan jenis mesh pada PLAXIS 2D menentukan kehalusan pembagian jaringan-jaringan elemen yang menghubungkan node-node pada model yang ditinjau, serta ketelitian dari hasil analisis, semakin rapat jaringan elemen dan halus maka hasil perhitungan akan semakin akurat. Pendefinisian mesh pada pemodelan analisis stabilitas lereng galian pada PLAXIS 2D menggunakan element distribution yaitu medium seperti ditampilkan pada Gambar IV.4.