Thesis - Hendriawan Kurniadi

UNIVERSITAS INDONESIA

RESPON SEISMIK MSE WALL SATU DAN DUA SISI

TESIS

HENDRIAWAN KURNIADI

0906630292

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK


DEPOK 2014


SEISMIC RESPONSES OF SINGLE AND DOUBLE SIDED

MSE WALL

THESIS

HENDRIAWAN KURNIADI

0906630292

CIVIL ENGINEERING DEPARTEMENT

FACULTY OF ENGINEERING

UNIVERSITY OF INDONESIA

DEPOK 2014



TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Master Teknik

HENDRIAWAN KURNIADI

0906630292

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK


DEPOK 2014

ii


SEISMIC RESPONSES OF SINGLE AND DOUBLE SIDED

MSE WALL

THESIS

Proposed as one of the requirement to obtain a Master Degree

HENDRIAWAN KURNIADI

0906630292

CIVIL ENGINEERING DEPARTEMENT

FACULTY OF ENGINEERING

UNIVERSITY OF INDONESIA

DEPOK 2014

iii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

Tesis ini adalah hasil karya sendiri,

dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk

telah saya nyatakan dengan benar

Nama : Hendriawan Kurniadi

NPM : 0906630292

Tanda Tangan :

Tanggal :

iv

STATEMENT OF AUTHENTICITY

I declare that this thesis is one of my own research,

and all of references either quoted or cited here

have been mentioned properly

Name : Hendriawan Kurniadi

Student ID : 0906630292

Signature :

Date :

v

HALAMAN PENGESAHAN

Tesis ini diajukan oleh:


NPM : 0906630292

Program Studi : Teknik Sipil

Judul Tesis : Respon Seismik MSE Wall Satu dan Dua Sisi

Telah berhasil dipertahankan dihadapan Dewan Penguji dan diterima

sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar

Master Teknik pada Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik,

Universitas Indonesia

DEWAN PENGUJI

Pembimbing : Ir. Widjojo A. Prakoso Ph.D ( )

Penguji : Erly Bahsan S.T., M.Kom. ( )

Penguji : Prof. Dr. Ir. Tommy Ilyas M.Eng. ( )

Penguji : Dr. Ir. Wiwik Rahayu DEA ( )

Ditetapkan di : Depok

Tanggal :

vi

STATEMENT OF LEGITIMATION

This thesis submitted by:


Student ID : 0906630292

Course : Civil Engineering

Title : Seismic Responses of Single and Double Sided MSE Wall

Has been succesfully defended in front of the Council Examiners and was

accepted as part of the requirement necessary to obtain a Master of

Engineering degree in Civil Engineering Program, Faculty of Engineering,

Universitas Indonesia.

BOARD EXAMINERS

Advisor : Ir. Widjojo A. Prakoso Ph.D ( )

Examiner : Erly Bahsan S.T., M.Kom. ( )

Examiner : Prof. Dr. Ir. Tommy Ilyas M.Eng. ( )

Examiner : Dr. Ir. Wiwik Rahayu DEA ( )

Defined in : Depok

Date :

vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena

atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan thesis ini. Penulisan

thesis ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai

gelar Master Teknik jurusan Teknk Sipil pada Fakultas Teknik Universitas

Indonesia. Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak, sangatlah

sulit bagi penulis untuk menyelesaikan skripsi ini, Oleh karena itu, penulis

mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ir. Widjojo A. Prakoso Ph.D, selaku dosen pembimbing yang telah

menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk mengarahkan penulis dalam

penulisan thesis ini.

2. Para dosen di Kelompok Ilmu Geoteknik Departemen Teknik Sipil

Universitas Indonesia yang telah memberikan pengetahuan berharga

mengenai Bidang Ilmu Geoteknik.

3. Teman-teman Geoteknik UI yang telah manjadi rekan diskusi yang baik

selama penulisan skripsi ini.

4. Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Indonensia yang telah

memfasilitasi segala kepentingan dalam penulisan thesis ini.

5. Semua pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

Akhir kata, semoga Tuhan Yang Maha Esa berkenan membalas segala

kebaikan semua pihak yang telah membantu. Semoga skripsi ini dapat

memberikan kontribusi positif dan manfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan.

Depok, Juli 2014

Penulis

viii

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di

bawah ini:


NPM : 0906630292


Departemen : Teknik Sipil

Fakultas : Teknik

Jenis Karya : Tesis

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada

Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive Royalty

Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul:


Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti

Noneksklusif ini Universitas Indonesia bebas menyimpan, mengalih

media/formatkan mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat,

dan mempublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya

sebagai penulis/pencipta dan pemilih Hak Cipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di : Depok

Pada tanggal :

Yang menyatakan

ix

STATEMENT OF AGREEMENT OF FINAL REPORT PUBLICATION

FOR ACADEMIC PURPOSES

As a civitas academica of University of Indonesia, the undersigned :


Student ID : 0906630292

Course : Civil Engineering

Departement : Civil Engineering

Faculty : Engineering

Type of work : Thesis

For the sake of science development, hereby agree to provide University of

Indonesia Non-exclusive Royalty Free Right for my scientific work entitled:

SEISMIC RESPONSES OF SINGLE AND DOUBLE SIDED MSE WALL

Together with the entire devices (if necessary). With Non-exclusive Royalty Free

Right, Universitas Indonesia has rights to store, convert, manage in the form of

database, keep, and publish my final report as long as list my name as the author

and copyright owner.

I certify that the above statement is true.

Signed at : Depok

Date :

The Declared,

x

ABSTRAK



Judul : Respon Seismik MSE Wall Satu dan Dua Sisi

Pada umumnya, model dari dinding penahan tanah adalah dinding satu sisi,

artinya ada dinding pada salah satu sisi model, dan ada boundary pada sisi

lainnya. Pada kenyataannya, dinding di dunia nyata umumnya adalah dinding dua

sisi, artinya ada dinding pada sisi kiri, dinding pada sisi kanan, dan backfill di

antaranya. Pada penelitian ini, perilaku seismik dari dinding satu sisi, dan dinding

dua sisi diamati. Model dari dinding penahan tanah yang mendapatkan beban

seismik dimodelkan dengan menggunakan PLAXIS. Jenis dari dinding adalah

modular block, tinggi dinding 6 m, dan digunakan perkuatan geogrid. Panjang

dari geogrid adalah 0,7 H. Variabel bebas pada penelitian ini adalah frekuensi

gempa, akselerasi gempa, elevasi titik pengamatan, dan jumlah sisi (satu atau

dua). Variabel terikat adalah faktor amplifikasi (Am), dan frequency spectrum.

Dapat disimpulkan bahwa frekuensi gempa mempunyai pengaruh yang besar

terhadap respon amplifikasi dari sistem. Dari frequency spectrum, dapat

disimpulkan pula bahwa perilaku dari dinding satu sisi, dan dinding dua sisi

berbeda.

kata kunci:

dinding penahan tanah, respon seismik, dinding dua sisi

xi

ABSTRACT


Study Program : Civil Engineering

Title : Seismic Responses of Single and Double Sided MSE Wall

Generally, models of earth retaining wall are single sided wall, it means that there

is a wall on one side of the model, and there is a boundary on the other side of the

model. In fact, there are a lot of double sided wall, it means that there is a wall on

the left side of the model, a wall on the right side of the model, and backfill in

between. In this research, the seismic behaviours of the one sided wall, and the

two sided wall are observed. The models of the earth retaining wall that receive

seismic loading are modeled using PLAXIS. The type of the walls are modular

block, the height of the walls are 6 m, and geogrid reinforcements are used. The

length of the geogrids are 0,7 H. The independent variables for this research are

earthquake frequencies, earthquake accelerations, elevation of observation point,

and number of side (one or two). The dependent variables are amplification factor

(Am), and frequency spectrum. It can be infered that earthquake frequencies have

big impact on the amplification responses of the walls. From frequency spectrum,

it can be infered too that the behaviour of the one sided wall and behaviour of

double sided wall are different.

key word:

earth retaining wall, seismic responses, two sided wall

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i

TITLE PAGE ....................................................................................................... ii

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS .................................................... iii

STATEMENT OF AUTHENTICITY ................................................................. iv

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. v

STATEMENT OF LEGITIMATION .................................................................. vi

KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii

LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ............................ viii

STATEMENT OF AGREEMENT OF FINAL REPORT PUBLICATION FOR

ACADEMIC PURPOSES .................................................................................... ix

ABSTRAK ........................................................................................................... x

ABSTRACT ......................................................................................................... xi

DAFTAR ISI ........................................................................................................ xii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xxv

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

1.1. Latar Belakang ....................................................................................... 1 1.2. Batasan Penelitian .................................................................................. 4 1.3. Tujuan Penelitian ................................................................................... 4 1.4. Manfaat Penelitian ................................................................................. 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 5

2.1. Pendahuluan ........................................................................................... 5 2.2. Penelitian Sebelumnya Terkait MSEW ................................................. 5 2.3. Pseudo-static .......................................................................................... 21 2.4. Displacement Based ............................................................................... 25 2.5. Numerical Method ................................................................................. 28 2.6. Penelitian oleh Kencana (2012) ............................................................. 30 2.7. Penelitian oleh Guler et al (2011) .......................................................... 37 2.8. Prediksi Frekuensi Natural Sistem ......................................................... 41

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ........................................................ 42

3.1 Gambaran Umum Penelitian .................................................................. 42 3.2 Diagram Alir Penelitian ......................................................................... 43 3.3 Permodelan Dinding Satu Sisi ............................................................... 44 3.4 Validasi .................................................................................................. 59 3.5 Permodelan Dinding Dua Sisi ................................................................ 59 3.6 Analisa ................................................................................................... 60 3.7 Kesimpulan ............................................................................................ 60

BAB IV HASIL DAN ANALISA ...................................................................... 61

4.1 Validasi .................................................................................................. 61 4.2 Faktor Amplifikasi Dinding Satu Sisi dengan Natural Soil ................... 65 4.3 Faktor Amplifikasi Dinding Satu Sisi tanpa Natural Soil ..................... 73 4.4 Faktor Amplifikasi Dinding Dua Sisi ... ................................................. 81 4.5 Frequency Spectrum Dinding Satu Sisi tanpa Natural Soil ................... 97 4.6 Frequency Spectrum Dinding Dua Sisi .................................................. 110

xiii

4.7 Perbandingan Respon Seismik Dinding Satu Sisi dengan Respon Seismik Dinding Dua Sisi ...................................................................... 133

BAB V KESIMPULAN ..................................................................................... 148

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 149

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Potongan Mechanically Stabilized Earth Walls (MSEW) ............ 1

Gambar 1.2 Railway Embankment .................................................................. 2

Gambar 1.3 Road Embankment ....................................................................... 3

Gambar 2.1 Pseudo Static Approach ................................................................ 22

Gambar 2.2 Mononobe-Okabe Method ............................................................ 24

Gambar 2.3 Model MSEW yang Diuji dengan Alat Centrifuge ...................... 26

Gambar 2.4 Model Tiga Block Lateral Wall Displacement ............................ 27

Gambar 2.5 Lateral Displacement yang Terukur Terhadap Waktu ................. 27

Gambar 2.6 Perbandingan Hasil Analisa FLAC dengan Hasil Analisa Berbasis

FEM oleh Ho (1993) .................................................................... 29

Gambar 2.7 Grafik Am vs ag untuk Bagian Atas Dinding ................................ 30

Gambar 2.8 Grafik Am vs ag untuk Bagian Tengah Dinding ........................... 31

Gambar 2.9 Grafik Am vs ag untuk Bagian Bawah Dinding ............................ 31

Gambar 2.10 Perbandingan Trendline Am vs ag Bagian Atas, Tengah, dan

Bawah Dinding ............................................................................. 32

Gambar 2.11 Grafik z/H vs Am .............................................................................................................. 32

Gambar 2.12 Grafik Am vs ag dengan Variasi pada ........................................ 33

Gambar 2.13 Grafik Am vs ag dengan Variasi pada Initial Dr ............................ 34

Gambar 2.14 Grafik Am vs ag dengan Variasi pada Tult ........................................................ 34

Gambar 2.15 Grafik Am vs ag dengan Variasi pada Sv ...................................... 35

Gambar 2.16 Grafik Am vs ag dengan Variasi pada Frekuensi ........................... 35

Gambar 2.17 Grafik Am vs ag dengan Variasi pada Frekuensi ........................... 36

Gambar 2.18 Grafik Wall Elevation vs Horizontal Wall Displacement dengan

Variasi pada Kekakuan perkuatan ... ............................................. 38

xv

Gambar 2.19 Wall Elevation vs Reinforcement Tensile Load dengan Variasi

pada Kekakuan Perkuatan dan Jenis Pembebanan ....................... 39

Gambar 2.20 Wall Elevation vs Horizontal Wall Displacement dengan Variasi

pada Kekakuan Perkuatan dan Jenis Backfill ............................... 40

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ................................................................ 43

Gambar 3.2 Geometri Model Dinding satu sisi pada

Penelitian Guler et al (2011) ... ...................................................... 44

Gambar 3.3 Geometri Model Dinding satu sisi

(tanpa natural soil) pada Penelitian Ini ......................................... 45

Gambar 3.4 Geometri Model Dinding satu sisi

(dengan natural soil) pada Penelitian Ini ..................................... 45

Gambar 3.5 Modular Block Faced Retaining Wall .......................................... 46

Gambar 3.6 Akselerogram dengan Akselerasi Puncak 0,1 g dan Frekuensi

1 Hz .............................................................................................. 50


1 Hz .............................................................................................. 51


1 Hz .............................................................................................. 51


1 Hz .............................................................................................. 52


1 Hz .............................................................................................. 52


1 Hz .............................................................................................. 53


3 Hz .............................................................................................. 53


3 Hz .............................................................................................. 54


3 Hz .............................................................................................. 54


3 Hz .............................................................................................. 55

xvi


3 Hz .............................................................................................. 55


3 Hz .............................................................................................. 56


5 Hz .............................................................................................. 56


5 Hz .............................................................................................. 57


5 Hz .............................................................................................. 57


5 Hz .............................................................................................. 58


5 Hz .............................................................................................. 58


5 Hz .............................................................................................. 59

Gambar 4.1 Geometri Model Dinding satu sisi (dengan natural soil) ............. 61

Gambar 4.2 Grafik Displacement Statik ........................................................... 62

Gambar 4.3 Grafik Displacement Dinamik pada Penelitian Ini ....................... 63

Gambar 4.4 Grafik Displacement Dinamik pada Penelitian

Guler et al (2011)........................................................................... 63

Gambar 4.5 Grafik Am vs ag pada Penelitian Kencana (2012) ......................... 64

Gambar 4.6 Geometri Model Dinding Satu Sisi (dengan natural soil) ........... 65

Gambar 4.7 Grafik Am vs Frekuensi pada Elevasi 0,5 m pada Berbagai

Akselerasi Gempa ......................................................................... 65







xvii





Gambar 4.13 Grafik Am vs Frekuensi pada Elevasi 6 m pada Berbagai


Gambar 4.14 Grafik Am vs base acceleration untuk Frekuensi 1 Hz pada

Berbagai Elevasi Dinding ............................................................. 69





Gambar 4.17 Grafik Elevasi vs Am untuk Frekuensi 1 Hz pada Berbagai






Gambar 4.20 Geometri Model Dinding Satu Sisi (tanpa natural soil) .............. 73













xviii















Gambar 4.34 Geometri Model Dinding Dua Sisi ............................................... 81


Akselerasi Gempa untuk Dinding Sebelah Kiri ........................... 82


Akselerasi Gempa untuk Dinding Sebelah Kanan ....................... 82













xix














Berbagai Elevasi Dinding Sebelah Kiri ........................................ 90


Berbagai Elevasi Dinding Sebelah Kanan .................................... 90





Gambar 4.53 Grafik Am vs base acceleration untuk Frekuensi 5 Hz pada pada












xx





Gambar 4.61 Frequency Spectrum Dinding Satu Sisi untuk Kasus 0,1 g; 1 Hz . 97



Gambar 4.64 Frequency Spectrum Dinding Satu Sisi untuk Kasus

0,2 g; 1 Hz .................................................................................... 99


0,2 g; 3 Hz .................................................................................... 99


0,2 g; 5 Hz .................................................................................... 100


0,3 g; 1 Hz .................................................................................... 100


0,3 g; 3 Hz .................................................................................... 101


0,3 g; 5 Hz .................................................................................... 101


0,5 g; 1 Hz .................................................................................... 102


0,5 g; 3 Hz .................................................................................... 102


0,5 g; 5 Hz .................................................................................... 103


0,7 g; 1 Hz .................................................................................... 103


0,7 g; 3 Hz .................................................................................... 104


0,7 g; 5 Hz .................................................................................... 104

xxi


0,9 g; 1 Hz .................................................................................... 105


0,9 g; 3 Hz .................................................................................... 105


0,9 g; 5 Hz .................................................................................... 106

Gambar 4.79 Frequency Spectrum Dinding Dua Sisi untuk Kasus

0,1 g; 1 Hz Left ............................................................................. 110


0,1 g; 1 Hz Right .......................................................................... 110


0,1 g; 3 Hz Left ............................................................................. 111


0,1 g; 3 Hz Right .......................................................................... 111


0,1 g; 5 Hz Left ............................................................................. 112


0,1 g; 5 Hz Right .......................................................................... 112


0,2 g; 1 Hz Left ............................................................................. 113


0,2 g; 1 Hz Right .......................................................................... 113


0,2 g; 3 Hz Left ............................................................................. 114


0,2 g; 3 Hz Right .......................................................................... 114


0,2 g; 5 Hz Left ............................................................................. 115


0,2 g; 5 Hz Right .......................................................................... 115


0,3 g; 1 Hz Left ............................................................................. 116

xxii


0,3 g; 1 Hz Right .......................................................................... 116


0,3 g; 3 Hz Left ............................................................................. 117


0,3 g; 3 Hz Right .......................................................................... 117


0,3 g; 5 Hz Left ............................................................................. 118


0,3 g; 5 Hz Right .......................................................................... 118


0,5 g; 1 Hz Left ............................................................................. 119


0,5 g; 1 Hz Right .......................................................................... 119


0,5 g; 3 Hz Left ............................................................................. 120


0,5 g; 3 Hz Right .......................................................................... 120


0,5 g; 5 Hz Left ............................................................................. 121


0,5 g; 5 Hz Right .......................................................................... 121


0,7 g; 1 Hz Left ............................................................................. 122


0,7 g; 1 Hz Right .......................................................................... 122


0,7 g; 3 Hz Left ............................................................................. 123


0,7 g; 3 Hz Right .......................................................................... 123


0,7 g; 5 Hz Left ............................................................................. 124

xxiii


0,7 g; 5 Hz Right .......................................................................... 124


0,9 g; 1 Hz Left ............................................................................. 125


0,9 g; 1 Hz Right .......................................................................... 125


0,9 g; 3 Hz Left ............................................................................. 126


0,9 g; 3 Hz Right .......................................................................... 126


0,9 g; 5 Hz Left ............................................................................. 127


0,9 g; 5 Hz Right .......................................................................... 127

Gambar 4.115 Komparasi Frequency Spectrum Dinding Satu Sisi dengan

Frequency Spectrum Dinding Dua Sisi untuk Akselerasi Rendah,

Frekuensi 1 Hz (Sample A g = 0,1 g) ........................................... 135


Frequency Spectrum Dinding Dua Sisi untuk Akselerasi Sedang,



Frequency Spectrum Dinding Dua Sisi untuk Akselerasi Tinggi,




Frekuensi 5 Hz (Sample Ag = 0,1 g) ........................................... 139



Frekuensi 5 Hz (Sample Ag = 0,5 g) ............................................ 140







xxiv







Gambar 4.124 Salah Satu Sample Blunder pada Grafik Time Domain untuk

Kasus Dinding Satu Sisi 0,9 g; 3 Hz, Point A .............................. 147

xxv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Rangkuman Penelitian Terkait Respon Seismik MSEW ............. 6

Tabel 2.2 Pengaruh Berbagai Faktor terhadap MSEW ................................ 36

Tabel 2.3 Detail Kalkulasi analisis FEM ...................................................... 37

Tabel 4.1 Rangkuman Frequency spectrum Dinding Satu Sisi .................... 106

Tabel 4.2 Rangkuman Frequency spectrum Dinding Dua Sisi .................... 128

Tabel 4.3 Amplitude Relatif pada Frequency Spectrum Dinding Satu Sisi

untuk Kasus 0,1 g; 5 Hz ............................................................... 142

Tabel 4.4 Amplitude Relatif pada Frequency Spectrum Dinding Dua Sisi

untuk Kasus 0,1 g; 5 Hz L ............................................................ 142

1


BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Salah satu alternatif dinding penahan tanah selain gravity wall, cantilever

wall, anchored wall, dan soil nailed wall adalah MSEW (Mechanically Stabilized

Earth Wall). Pada MSEW ini, digunakan perkuatan berupa geosintetik

(extensible) atau logam (inextensible) di dalam tanah yang ingin diperkuat,

dengan facing yang vertikal atau hampir vertikal. Jenis geosintetik yang

digunakan pada MSEW ini biasanya geogrid, karena geogrid memang mempunyai

fungsi perkuatan, walaupun geotextile juga dapat digunakan.

Gambar 1.1 Potongan Mechanically Stabilized Earth Walls (MSEW)

MSEW modern termasuk sesuatu yang baru. Yang pertama kali

mempelopori penggunaan MSEW adalah seorang engineer Perancis, Henri Vidal,

pada tahun 1960an. MSEW pertama di Amerika Serikat dibangun pada tahun

1971 dekat Los Angeles. Hingga saat ini, behaviour dari MSEW ini belum terlalu

dimengerti, salah satu contoh kasus terkait hal tersebut adalah adanya MSEW di

Padang yang secara desain seharusnya runtuh karena gempa Padang, namun pada

kenyataannya tidak runtuh. Dari kasus tersebut dapat disimpulkan bahwa cara

mendesain MSEW cenderung konservatif, dari sisi teknis memang aman, namun

dari sisi ekonomi terjadi pemborosan.

2


Pada umumnya penelitian numerik mengenai perilaku seismik MSEW,

hanya berpusat pada dinding satu sisi saja, padahal dalam kehidupan nyata, pada

umumnya yang dapat ditemukan adalah dinding dua sisi, seperti dalam kasus

timbunan untuk jalan, atau timbunan untuk rel kereta api seperti yang dapat dilihat

pada gambar 1.2 dan 1.3 di bawah. Yang dimaksud dinding satu sisi adalah

timbunan yang salah satu sisinya ditahan oleh dinding, sedangkan pada sisi

lainnya tidak terdapat dinding, melainkan boundary dari model, sedangkan

dinding dua sisi adalah timbunan yang sisi kiri dan kanannya ditahan oleh dinding

penahan tanah. Berdasarkan hal tersebut dirasa perlu untuk dilakukan penelitian

tentang perilaku seismik dari MSWE dua sisi, karena bisa saja perilaku seismik

dari MSEW dua sisi ini berbeda dengan perilaku seismik MSEW satu sisi.

Perilaku seismik yang menjadi fokus pada penelitian ini adalah faktor amplifikasi

(Am), yang merupakan rasio antara akselerasi pada suatu titik pada ketinggian

tertentu pada MSEW, dengan akselerasi gempa. Selain itu juga akan diperhatikan

frequency spectrum-nya.

Gambar 1.2 Railway Embankment

(http://www.nunatsiaqonline.ca/pub/photos/embankments.jpg)

3


Gambar 1.3 Road Embankment

(TECHNICAL RECOMMENDATIONS FOR HIGHWAYS CONSTRUCTION OF ROAD EMBANKMENTS, Department of Transport Republic of South Africa, 1982)

4


1.2 Batasan Penelitian

Batasan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

Perilaku seismik yang menjadi fokus pada penelitian ini adalah faktor

amplifikasi (Am), dan frequency spectrum.

Backfill yang digunakan adalah pasir.

Geosintetik yang digunakan berjenis geogrid.

Facing yang digunakan berjenis modular block.

Lebar timbunan dinding satu sisi adalah 36,5 m, dan lebar timbunan dinding

dua sisi adalah 20 m.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

Mengidentifikasi faktor yang mempengaruhi respon seismik dari MSEW,

dan bagaimana pengaruhnya terdahap MSEW.

Mengetahui perbedaan perilaku seismik dari MSEW dengan perkuatan pada

satu sisi dengan perilaku seismik dari MSEW dengan perkuatan pada dua

sisi.

Faktor-faktor yang dimaksud terkait dengan karakteristik gempa

(frekuensi dan akselerasi gempa).

Perilaku seismik yang menjadi fokus pada penelitian ini adalah faktor

amplifikasi (Am), yang merupakan rasio antara akselerasi pada suatu titik pada

ketinggian tertentu pada MSEW, dengan akselerasi gempa, dan frequency

spectrum.

1.4 Manfaat Penelitian

Dengan diketahuinya perilaku MSEW dua sisi (yang mungkin berbeda

dengan perilaku MSEW satu sisi), maka akan didapatkan suatu asumsi design

yang lebih akurat untuk MSEW dengan perkuatan pada dua sisi.

5


BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pendahuluan

Secara umum, dalam menganalisa MSEW yang mengalami beban

seismik, dapat digunakan empat pendekatan yaitu pseudo-static method, pseudo-

dynamic method, displacement based analysis, dan numerical method.

Pada pendekatan pseudo-static, akselerasi puncak gempa diconvert

menjadi suatu gaya statik yang membebani dinding. Pendekatan pseudo-dynamic,

merupakan peningkatan dari pendekatan pseudo-static, karena pada pendekatan

pseudo-dynamic ini, juga mempertimbangkan efek dari waktu, shear wave, dan

primary wave dari gempa. Gaya-gaya yang sudah didapatkan dari pendekatan

pseudo-static maupun pseudo-dynamic dapat digunakan sebagai input dari analisa

limit equilibrium, di mana diperhatikan kestabilan sistem pada berbagai kasus,

antara lain: kasus sliding, kasus overturning, dan sebagainya.

Pada pendekatan pseudo-static dan pseudo-dynamic yang menjadi fokus

adalah gaya, namun ada pendekatan lain yang berfokus pada displacement, yaitu

displacement based analysis.

Metode yang paling canggih dan kompleks adalah numerical method.

Pada numerical method ini, sistem dimodelkan dengan program komputer dan

dilakukan simulasi pada model tersebut. Numerical method terdiri dari beberapa

jenis, yang masing-masing mempunyai cara hitung masing-masing, contohnya

finite element method, finite difference method, finite volume method, dan

sebagainya. Pada penelitian ini, digunakan program Plaxis yang menggunakan

finite element method.

2.2 Penelitian Sebelumnya terkait MSEW

Pada sub-bab ini akan dipaparkan ringkasan kronologis dari penelitian-

penelitian terkait MSEW yang telah dilakukan.

6


Tabel 2.1 Rangkuman Penelitian Terkait MSEW

Penulis &

Tahun Gambaran Umum Hasil Variabel Bebas Variable Terikat

Bathurst & Cai

1995

Pada penelitian ini dilakukan

pengamatan terhadap stabilitas

dari segmental facing MSEW

dengan menggunakan metode

pseudo-static.

PAE berbanding lurus dengan kh

PAE berbanding terbalik dengan

PAE berbanding lurus dengan

AE berbanding terbalik dengan kh

AE berbanding terbalik dengan

PAE berbanding lurus dengan kv, untuk kh < 0,35

FSbsl berbanding lurus dengan kh

FSbsl berbanding lurus dengan

FSbsl berbanding terbalik dengan kv

m berbanding lurus dengan kh

m berbanding lurus dengan

kh

kv

(wall inclination angle)

(backslope angle)

(sudut geser tanah dengan

dinding)

L/H

z/H (normalized

depth)

PAE

AE (sudut antara horizontal dengan

bidang

keruntuhan)

FSbsl (FS static

terhadap base

sliding untuk

memberikan FS

dinamis terhadap

base sliding

1,125)

m (lokasi dari

normalized

dynamic moment

arm

FSbot (FS static

terhadap

7


m berbanding lurus dengan

FSbot berbanding lurus dengan kh FSbot berbanding lurus dengan L/H

FSbot berbanding lurus dengan

FSbot berbanding terbalik dengan kv

rF berbanding lurus dengan kh

rF berbanding terbalik dengan z/H

Ldyn/Lsta berbanding lurus dengan kh

Ldyn/Lsta berbanding terbalik dengan kv

Ldyn/Lsta berbanding terbalik dengan

FSSC (dynamic) / FSSC (static)

berbanding terbalik dengan kh

FSSC (dynamic) / FSSC (static)

berbanding lurus dengan z/H

FSlot (dynamic) / FSlot (static) berbanding

terbalik dengan kh

overturning

untuk

memberikan FS

dinamis terhadap

overturning 1,5)

rF (dynamic

reinforcement

force

amplification

factor)

Ldyn/Lsta (rasio

antara L dinamis

dengan L stasis

agar geosintetik

menyentuh

bidang

keruntuhan)

FSSC (dynamic) /

FSSC (static)

FSlot (dynamic) /

FSlot (static)

8



lurus dengan z/H


lurus dengan kv

Koseki et al

1998

Pada penelitian ini diamati

kestabilan MSEW & dinding

penahan tanah konvensional

terhadap beban seismik pada

shaking dan tilt table test.

Pada kasus overturning, observed critical

seismic acceleration coefficient

cenderung lebih kecil jika dibandingkan

dengan predicted critical seismic

acceleration coefficient pada dinding

jenis kantilever, gravity, dan leaning.

Pada kasus overturning, observed critical


cenderung lebih besar jika dibandingkan


acceleration coefficient pada MSEW.

Pada kasus sliding, observed critical


cenderung lebih kecil jika dibandingkan


acceleration coefficient pada semua jenis

dinding.

jenis dinding percepatan

gempa

9


Matsuo et al

1998

Pada penelitian ini diamati respon

MSEW terhadap beban seismik

dengan shaking table test.

Panjang perkuatan adalah cara paling

efektif untuk mengurangi deformasi

dinding.

Tinggi dinding tidak terlalu berpengaruh

terhadap deformasi dinding.

Getaran sinusiodal menyebabkan

deformasi dinding yang lebih besar dari

pada getaran getaran gempa asli.

Deformasi pada dinding dengan facing

continuous lebih besar jika dibandingkan

dengan deformasi pada dinding dengan

facing discrete.

Kemiringan dinding tidak terlalu

berpengaruh terhadap deformasi dinding.

Respon akselerasi forward lebih tinggi

dari pada respon akselerasi backward.

Tekanan lateral tanah berbanding lurus

dengan kedalaman.

Tekanan lateral tanah berbanding lurus

dengan percepatan gempa.

Kenaikan tekanan lateral tanah karena

panjang perkuatan

tinggi dinding

jenis facing

kemiringan

dinding

jenis getaran

kedalaman

deformasi

dinding

tekanan lateral

tanah

gaya dalam tarik

pada

reinforcement

10


ada gempa lebih signifikan pada bagian

bawah dibandingkan dengan bagian atas.

Gaya dalam tarik pada reinforcement

berbanding lurus dengan kedalaman.

Gaya dalam tarik pada reinforcement

berbanding lurus dengan percepatan

gempa.

Bathurst &

Hatami 1998


analisis mengenai respon dari

MSEW menggunakan program

FLAC.

Semakin tinggi elevasi, maka semakin

besar pula displacement.

Semakin besar kekakuan perkuatan,

maka semakin kecil displacement.

Seamakin panjang perkuatan, maka

maximum displacement akan semakin

kecil.

Dinding dengan fix base menghasilkan

end of seismic shaking displacement

yang lebih besar dari pada end of seismic

shaking displacement pada dinding

dengan sliding base.

Pada dinding dengan sliding base,

Base condition

(fix/sliding)

panjang perkuatan

kekakuan

perkuatan

jarak boundary

soil damping ratio

displacement

dinding

connection load

11


semakin tinggi elevasi, maka semakin

rendah connection load.

Pada dinding dengan fix base, connection

load terkonsentrasi pada bagian tengah

dinding.

Semakin besar kekakuan perkuatan,

maka beban maksimum yang di

tanggung perkuatan akan semakin besar.

Semakin jauh jarak boundary, maka

horizontal displacement juga akan

semakin besar.

Semakin jauh jarak boundary, maka

connection load juga akan semakin

besar.

Dinding dengan fix base akan

menghasilkan connection load yang lebih

kecil dibandingkan connection load pada

dinding dengan sliding base.

Semakin besar damping value, maka

displacement akan semakin kecil.

Damping ratio berbanding terbalik

12


dengan peak horizontal acceleration.

Helwany et al

2001


analisis perilaku segmental

retaining wall yang mendapatkan

beban seismik dengan FEA.

Permanent displacement hasil

perhitungan dengan Permanent

displacement hasil pengukuran tidak jauh

berbeda.

Terdapat perbedaan pada percepatan

gempa hasil perhitungan dengan

percepatan gempa hasil pengukuran,

karena terdapat noise pada pengukuran

percepatan gempa.

Displacement pada layer atas lebih besar

dibandingkan dengan displacement pada

layer di bawahnya.

Hasil pullout test dengan program

DYNA3D tidak jauh berbeda dengan

hasil pullout test di laboratorium.

posisi (ketinggian)

displacement

percepatan

gempa

Koseki et al

2004


perbandingan antara displacement

(displacement of wall bottom &

tilting angle) hasil pengukuran

dengan hasil perhitungan dengan

metode Newmark pada MSEW

Sinusoidal excitation measured computed

Irregular excitation measured > computed

Percepatan gempa

Type getaran

(sinusoidal/tak

beraturan).

Displacement of

wall bottom

Tilting angle

13


dengan full height rigid facing

yang mendapatkan beban seismik

sinusoidal dan tak beraturan.

Displacement berbanding lurus dengan

percepatan gempa

El Emam et al

2004


dilakukan komparasi antara respon

seismik dinding MSE hasil

metode numerik (menggunakan

program FLAC) dengan respon

seismik model dinding MSE yang

diperkecil (menggunakan shaking

table).

Pada model dinding hinged toe, top


berbeda dengan top displacement hasil

perhitungan.

Pada model dinding sliding toe, top


berbeda dengan top displacement hasil

perhitungan.

Pada model dinding sliding toe, toe

displacement hasil pengukuran berbeda

dengan toe displacement hasil

perhitungan.

Bidang keruntuhan hasil metode M-O

tidak jauh berbeda dengan bidang

keruntuhan hasil metode numerik

(FLAC) pada percepatan gempa yang

tidak terlalu tinggi (< 0,27g), sedangkan

pada percepatan gempa yang tinggi

metode M-O cenderung menghasilkan

failure surface yang lebih kecil

14


dibandingkan kenyataannya.

Ling et al 2005 Pada penelitian ini diamati respon

modular block reinforced soil

retaining wall yang mendapat

beban seismik dengan shaking

table test.

Semakin tinggi, maka horizontal

displacement akan semakin besar.

Residual horizontal displacement pada

first shaking wall 1 dan 2 lebih besar

dibandingkan dengan peak horizontal

displacementnya.


first shaking wall 3 lebih kecil


displacementnya.


second shaking semua wall lebih kecil


displacementnya.

Tegangan lateral tanah tidaklah konsisten

terhadap ketinggian.

Tegangan vertikal tanah agak seragam

pada bagian yang jauh dari dinding,

namun agak acak pada bagian yang dekat

dengan dinding.

Posisi (ketinggian,

jarak dari dinding)

horizontal

displacement

tegangan lateral

tanah

tegangan vertikal

tanah

settlement

15


Settlement pada first shaking kecil dan

dapat diabaikan.

Nouri et al 2007


penyelidikan terdapat efek gaya

pseudostatik vertikal dan

horizontal terhadap MSEW.

Penelitian difokuskan pada efek

magnitude dan amplifikasi dari

gempa terhadap kestabilan dari

MSEW dan reinforced slope,

menggunakan Horizontal Slice

Method (HSM).

Semakin besar , maka bidang gelincir akan semakin kecil.

Semakin curam lereng, maka bidang

gelincir akan semakin besar.

Semakin besar kh, maka bidang gelincir

akan semakin besar.

Semakin besar , maka panjang geosintetik yang dibutuhkan akan

semakin pendek.

Semakin besar kh, maka panjang

geosintetik yang dibutuhkan akan

semakin panjang.

Semakin besar , maka kekuatan yang dibutuhkan untuk mempertahankan

kestabilan akan semakin kecil.

Semakin besar kh, kekuatan yang

dibutuhkan untuk mempertahankan

kestabilan akan semakin besar.

(sudut inklinasi slope)

kh

Bidang

keruntuhan

16


Siddharthan et

al. 2010


perbandingan displacement yang

terjadi karena beban seismik

antara MSEW dengan panjang

geosintetik seragam (L = 0,7H),

dengan MSEW yang panjang

geosintetik bagian atasnya lebih

panjang (L = H).

Geosintetik yang lebih panjang yang

terletak dekat permukaan atas backfill

menyebabkan displacement yang lebih

kecil.


percepatan gempa


tinggi dinding


magnitude gempa

Panjang

geosintetik

(seragam/tidak

seragam),

Percepatan gempa,

tinggi dinding

Lateral

permanent

displacement

Basha &

Basudhar 2010


pengamatan kestabilan dari

MSEW dengan metode

pseudostatic limit equilibrium.

Kestabilan yang dimaksudkan

adalah kestabilan terhadap pullout,

fracture, sliding, overturning,

eccentricity, dan bearing failure.

Semakin dalam, maka SFt akan semakin

kecil.

Semakin dalam, maka SFpo akan semakin

besar.

Semakin besar , maka SFt akan semakin kecil.

Semakin besar kh, maka SFt akan

semakin besar.

Semakin besar Q, maka SFt akan

kh

Surcharge

coefficient (Q)

kedalaman

Factor of Safety

Pullout length

17


semakin besar untuk n > 4.

Semakin besar Q, maka SFt akan

semakin kecil untuk n < 4.

Semakin besar , maka SFpo akan semakin besar.

Semakin besar kh, maka SFpo akan

semakin kecil.

Semakin besar Q, maka SFpo akan

semakin kecil.

Ling et al 2010


pengamatan respon full scale

modular block MSEW terhadap

beban seismik dengan metode

finite element. Dilakukan juga

validasi terhadap hasil analisa

dengan finite element tersebut.

Terdapat perbedaan horizontal

displacement antara hasil pengukuran

dengan hasil perhitungan terutama pada

bagian atas dinding.

Settlement pada backfill bagian depan

cukup dapat disimulasikan, sedangkan

settlement pada bagian belakang backfill

kurang dapat disimulasikan.

Semakin tinggi, maka residual


waktu

ketinggian

jarak dari facing

horizontal

displacement

residual

displacement

backfill

settlement

tensile force in

reinforcement

18


Residual displacement hasil pengukuran

tidak jauh berbeda dengan residual

displacement hasil perhitungan.

Akselerasi pada backfill dapat

disimulasikan dengan baik.

Tensile force hasil perhitungan

cenderung lebih tinggi dibandingkan

dengan tensile force hasil pengukuran.

Guler et al 2011 Pada penelitian ini dilakukan

analisis mengenai respon dari

MSEW dengan backfill tanah

lempung menggunakan FEM.

Dilakukan juga perbandingan

respon MSEW dengan bacfill

tanah lempung dengan respon

MSEW dengan backfill tanah

granular.

Semakin tinggi, maka horizontal


Horizontal displacement hasil FEM

sangat dekat jika dibandingkan dengan

horizontal displacement hasil

pengukuran.

Maximum geogrid tensile load hasil

FEM sangat dekat jika dibandingkan

dengan maximum geogrid tensile load

hasil pengukuran.

Horizontal displacement berbanding

terbalik dengan kekuatan geogrid.

ketinggian

jenis perkuatan

jenis tanah

percepatan gempa

horizontal

displacement

maximum

geogrid tensile

load

19


Reinforcement bagian bawah

menanggung beban yang lebih besar

dibandingkan dengan reinforcement

bagian atas.

Beban yang ditanggung reinforcement

berbanding lurus dengan kekuatannya.

Wall displacement cenderung lebih kecil

jika menggunakan backfill tanah

lempung jika dibandingkan dengan

displacement jika menggunakan tanah

granular.

Beban yang di tanggung oleh

reinforement cenderung lebih kecil jika

digunakan material backfill tanah

lempung.

Horizontal displacement berbanding

lurus dengan percepatan gempa.

20


Kencana et al

2012


pengamatan terhadap fenomena

amplifikasi dan atenuasi pada

MSEW.

Am berbanding terbalik dengan amax.

Am berbanding lurus dengan z/H, pada

amax < 0,4g

Am berbanding terbalik dengan z/H, pada

amax > 0,4g

Am berbanding lurus dengan frekuensi.

amax

Lokasi (z/H)

Frekuensi

Am

NB:

PAE = gaya total aktif yang bekerja pada dinding (PA + PE) = sudut geser tanah

kh = koefisien gempa vertikal = sudut geser tanah dengan dinding

kv = koefisien gempa horizontal L = panjang geosintetik

= wall inclination angle H = tinggi dinding

= backslope angle z = jarak titik yang ditinjau dari puncak dinding

AE = sudut antara horizontal dengan bidang keruntuhan Am = faktor amplifikasi

21


Pada tabel di atas dapat terlihat penelitian-penelitian yang telah dilakukan

terkait MSEW yang mendapatkan beban seismik. Dari situ dapat terlihat bahwa

belum ada penelitian yang secara khusus membahas tentang perbandingan antara

respon seismik MSEW satu sisi dengan respon seismik MSEW dua sisi.

2.3 Pseudo-static

Pada pendekatan ini, sesuai namanya yang mengandung kata statik,

beban dinamik gempa dianggap sebagai beban statik, dan tidak memperhatikan

efek dari waktu, dengan kata lain tidak ada perubahan beban terhadap waktu. Pada

pendekatan ini digunakan koefisien gempa untuk merepresentasikan kekuatan

gempa, yaitu koefisien horizontal (kh) dan koefisien vertikal (kv). Gaya gempa

merupakan hasil perkalian antara koefisien gempa dengan berat dari massa yang

mengalami gaya gempa. Gaya ini bekerja pada titik berat dari massa yang

mengalami gaya gempa.

(2.1)

(2.2)

Percepatan gempa merupakan hasil perkalian antara koefisien gempa

dengan percepatan gravitasi (g).

(2.3)

(2.4)

22


Gambar 2.1 Pseudo Static Approach

(modified Ebeling, et al., 2007)

Yang termasuk dalam dalam metode pseudo-static ini antara lain namun

tidak terbatas pada:

Mononobe-Okabe (1926, 1929)

Metode Mononobe-Okabe merupakan salah satu cara yang paling sering

digunakan untuk mendapatkan beban seismik aktif.

(2.5)

(2.6)

23


[ {

}

]

(2.7).

[ {

}

]

(2.8).

Pae = seismic active force per unit length of the wall

Ppe = seismic passive force per unit length of the wall

Kae = seismic active earth pressure coefficient

Kpe = seismic passive earth pressure coefficient

= unit weight of soil

H = height of the retaining wall

= soil friction angle

= tan-1[kh/(1-kv)]

= angel of friction between the wall and the soil

= backfil slope angle

= angle of backface of the wall with the vertical

24


Gambar 2.2 Mononobe-Okabe Method

(Munfakh, et. al., 1998)

Gaya Pae ini bekerja pada ketinggian m H dari toe dinding, dengan H

adalah tinggi dinding, dan m adalah faktor dengan nilai antara 0,33 hingga 0,6.

Metode Mononobe-Okabe ini dapat menghasilkan gaya yang sangat

besar bahkan cenderung mendekati tak terhingga dalam kasus percepatan gempa

yang besar atau kemiringan dari slope backfill sangat curam. Hal ini dapat terjadi

jika salah satu atau kedua kondisi berikut terpenuhi:

(2.9)

(2.10)

25


2.4 Displacement Based

Pada pendekatan displacement based ini, diasumsikan dinding akan

mengalami deformasi pada saat gempa, dan akan dicari seberapa besar deformasi

tersebut.

Yang termasuk dalam dalam pendekatan displacement based ini antara

lain namun tidak terbatas pada:

Newmark (1965)

Pada metode Newmark ini, diprediksi displacement total dinding

yang mendapat beban seismik. Pada metode ini, akselerasi gempa kecil

dianggap tidak akan menyebabkan displacement pada dinding, hanya

akselerasi gempa yang lebih besar yang akan menyebabkan displacement

pada dinding. Batas akselerasi yang dapat menyebabkan displacement pada

dinding, dengan akselerasi yang tidak dapat menyebabkan displacement

pada dinding adalah ay, dengan kata lain akselerasi di bawah ay tidak akan

menyebabkan displacement, sedangkan akselerasi di atas ay akan

menyebabkan displacement. Pada kasus akselerasi gempa sama dengan ay,

SF pseudo-static adalah 1.

Rumus displacement adalah sebagai berikut:

[(

)

(

)

]

d = displacement keluar (cm)

ay = yield acceleration

amax = max acceleration

Siddharthan et al. (2010)

Siddharthan et al telah melakukan penelitian tentang efek panjang

geosintetik yang tidak seragam pada MSEW yang mendapatkan beban

seismik. Dilakukan pengujian pada dua dinding yang saling membelakangi

dengan menggunakan alat centrifuge. Pada wall 1 dipasang geosintetik

26


dengan panjang seragam 0,7 H, sedangkan pada wall 2, dipasang geosintetik

dengan panjang 1,4 H pada bagian atas, dan 0,7 H pada bagian tengah dan

bawah seperti gambar di bawah. Pada pengujian ini digunakan faktor skala

24 (percepatan 24 g), sehingga dimensi dari model lebih kecil 24 kali

dibandingkan dengan dimensi dari prototipe.

Gambar 2.3 Model MSEW yang Diuji dengan Alat Centrifuge

(Siddharthan et al, 2010)

Berdasarkan hasil pengujian centrifuge, digunakan mekanisme

keruntuhan yang terdiri dari 3 block seperti gambar berikut:

27


Gambar 2.4 Model Tiga Block Lateral Wall Displacement


Gambar 2.5 Lateral Displacement yang Terukur Terhadap Waktu


Dalam uji centrifuge ini, diukur displacement dari bagian tengah

dinding dan hasilnya diplot pada grafik di atas. Pada grafik di atas dapat

terlihat kurva permanent component dan kurva cyclic component.

Permanent component adalah displacement dari wall yang menjauh dari

28


backfill, sedangkan cyclic componet adalah displacement seketika dari wall

akibat dari getaran gempa. Setelah 12 sekon, hanya ada permanent

component. Pada grafik juga dapat terlihat kurva penjumlahan displacement

kedua dinding dimana tidak terlihat cyclic componet yang signifikan pada

kurva ini. Dari hal tersebut dapat ditarik kesimpulan bahwa (1) permanent

displacement dari wall terjadi secara proggressif menjauhi backfill dengan

cyclic component yang dapat diabaikan, (2) cyclic component terjadi sebagai

akibat dari gaya inersia dari getaran, (3) Pergerakan dinding mendekati

backfill sangatlah kecil sehingga dapat diabaikan.

Dari grafik 2.5 di atas, dapat terlihat bahwa displacement dari wall

1, lebih besar jika dibandingkan dengan displacement dari wall 2, sehingga

dapat ditarik kesimpulan bahwa penggunaan geosintetik yang lebih panjang

pada bagian atas wall dapat mengurangi displacement akibat beban seismik.

2.5 Numerical Method

Bathurst & Hatami (1998)

Bathurst & Hatami melakukan penelitian tentang pengaruh dari

kekakuan perkuatan, panjang perkuatan, dan kondisi batas dari dasar

dinding terhadap respon MSEW terhadap beban seismik. Analisa dilakukan

dengan menggunakan program FLAC (Fast Lagrangian Analysis of

Continua yang menggunakan metode finite difference.

Dilakukan komparasi antara hasil analisa dari FLAC dengan hasil

analisa berbasis FEM yang telah ada, hal ini dilakukan untuk memastikan

bahwa hasil dari program FLAC ini valid.

29


Gambar 2.6 Perbandingan Hasil Analisa FLAC dengan Hasil Analisa

Berbasis FEM oleh Ho (1993)

(Bathurst & Hatami, 1998)

Dari grafik di atas dapat terlihat bahwa hasil analisa FLAC dengan

hasil analisa berbasis FEM oleh Ho tidak jauh berbeda, sehingga dapat

30


diambil kesimpulan bahwa program FLAC ini menghasilkan result yang

valid.

2.6 Penelitian oleh Kencana (2012)

Pada penelitian ini dilakukan dynamic centrifuge test dan hasilnya

digabungkan dengan kompilasi penelitian-penelitian sebelumnya tentang

MSEW. Dari kompilasi tersebut, dilakukan evaluasi terhadap pengaruh

berbagai faktor (lokasi, kemiringan facing, initial Dr, kekuatan geosintetik,

spasi vertikal, beban luar, frekuensi, dan akselerasi gempa) terhadap faktor

amplifikasi (Am) dan beban perkuatan dinamik pada MSEW.

Gambar 2.7 Grafik Am vs ag untuk Bagian Atas Dinding

(Kencana, 2012)

31


Gambar 2.8 Grafik Am vs ag untuk Bagian Tengah Dinding

(Kencana, 2012)

Gambar 2.9 Grafik Am vs ag untuk Bagian Bawah Dinding

(Kencana, 2012)

32


Gambar 2.10 Perbandingan Trendline Am vs ag Bagian Atas, Tengah, dan

Bawah Dinding

(Kencana, 2012)

Gambar 2.11 Grafik z/H vs Am

(Kencana, 2012)

33


Dari grafik 2.7 hingga 2.10 dapat terlihat bahwa semakin tinggi

akselerasi gempa, maka faktor amplifikasi akan semakin rendah, bahkan

pada akselerasi di atas 0,4 g terjadi atenuasi.

Dari grafik 2.11 dapat terlihat bahwa faktor amplifikasi tidaklah

linear terhadap ketinggian (atas, tengah, bawah). Dari grafik z/H vs Am di

bawah ini juga dapat terlihat bahwa hubungan Am dengan ketinggian

tidaklah linear.

Gambar 2.12 Grafik Am vs ag dengan Variasi pada

(Kencana, 2012)

Dari gambar 2.12 di atas, dapat terlihat bahwa semakin besar ,

maka akan semakin besar pula faktor amplifikasi.

34


Gambar 2.13 Grafik Am vs ag dengan Variasi pada initial Dr

(Kencana, 2012)

Pada gambar 2.13 di atas dapat terlihat bahwa kenaikan initial Dr

akan menyebabkan kenaikan faktor amplifikasi.

Gambar 2.14 Grafik Am vs ag dengan Variasi pada Tult

(Kencana, 2012)

Pada gambar 2.14 di atas dapat terlihat bahwa kenaikan kekuatan

geosintetik akan mengakibatkan turunnya faktor amplifikasi

35


Gambar 2.15 Grafik Am vs ag dengan Variasi pada Sv

(Kencana, 2012)

Pada gambar 2.15 di atas dapat terlihat bahwa penurunan Sv akan

mengakibatkan naiknya faktor amplifikasi.

Gambar 2.16 Grafik Am vs ag dengan Variasi pada Frekuensi

(Kencana, 2012)

36


Gambar 2.17 Grafik Am vs ag dengan Variasi pada Frekuensi

(Kencana, 2012)

Pada gambar 2.16 dan 2.17 di atas dapat terlihat bahwa

peningkatan frekuensi akan mengakibatkan naiknya faktor amplifikasi.

Tabel 2.2 Pengaruh Berbagai Faktor terhadap MSEW

(Kencana, 2012)

37


Secara ringkas, berdasarkan penelitian Kencana (2012), pengaruh dari

berbagai faktor terhadap MSEW dapat di lihat pada tabel 2.2 di atas. Dari tabel

tersebut dapat terlihat bahwa frekuensi dan akselerasi gempa merupakan faktor

yang mempunyai pengaruh yang besar terhadap faktor amplifikasi.

2.7 Penelitian oleh Guler et al (2011)

Pada penelitian ini dilakukan analisis mengenai respon dari MSEW

dengan backfill tanah lempung menggunakan FEM. Dilakukan juga perbandingan

respon MSEW dengan bacfill tanah lempung dengan respon MSEW dengan

backfill tanah granular. Variabel terikat yang diamati adalah gaya dalam tarik

maksimum pada perkuatan, dan perpindahan horizontal dinding, sedangkan

vatiabel bebasnya adalah properti backfill, jenis facing, akselerasi puncak,

kekakuan perkuatan.

Tabel 2.3 Detail Kalkulasi analisis FEM

(Guler, 2011)

38


Gambar 2.18 Grafik Wall Elevation vs Horizontal Wall Displacement dengan

Variasi pada Kekakuan perkuatan: a. Concrete panel facing pada akhir konstruksi;

b. Concrete panel facing pada akhir gempa; c. Modular block facing pada akhir

konstruksi; d. Modular block facing pada akhir gempa (Guler et al, 2011)

Dari gambar 2.18 di atas dapat terlihat bahwa semakin kaku perkuatan,

maka displacement dinding akan semakin kecil. Dapat terlihat pula pada dinding

dengan facing concrete panel, perpindahan maksimum pada akhir konstruksi

terjadi pada puncak dinding, namum pada akhir gempa, perpindahan maksimum

pindah ke ujung bawah dinding.

39


Gambar 2.19 Wall Elevation vs Reinforcement Tensile Load dengan Variasi

pada Kekakuan Perkuatan dan Jenis Pembebanan: a. Concrete Panel

Facing; b. Modular Block Facing (Guler et al, 2011)

Dari gambar 2.19 di atas dapat terlihat bahwa semakin rendah posisi

perkuatan, semakin tinggi pula beban yang ditahan oleh perkuatan tersebut.

Terlihat pula bahwa semakin tinggi kekakuann perkuatan, maka beban yang

ditahan oleh perkuatan tersebut juga semakin tinggi.

40


Gambar 2.20 Wall Elevation vs Horizontal Wall Displacement dengan Variasi

pada Kekakuan Perkuatan dan Jenis Backfill: a. Concrete panel facing pada akhir

konstruksi; b. Concrete panel facing pada akhir gempa; c. Modular block facing

pada akhir konstruksi; d. Modular block facing pada akhir gempa (Guler et al, 2011)

Dari gambar 2.20 di atas dapat terlihat bahwa pada dinding dengan

backfill tanah kohesif mempunyai pergerakan horizontal yang lebih kecil

dibandingkan dengan dinding dengan backfill tanah granular. Dapat terlihat pula

bahwa pada dinding dengan backfill tanah kohesif, displacement yang terjadi pada

dinding cenderung tidak berubah jauh dengan adanya perubahan kekakuan

perkuatan pada kasus pembebanan statik.

41


2.8 Prediksi Frekuensi Natural Sistem

Berdasarkan Bathurst dan Hatami (1998), frekuensi natural dari media

linear elastik dua dimensi, dengan lebar B, tinggi H, dan terletak di antara dua

batasan vertikal kaku, dasar yang kaku, dan mendapatkan beban getaran

horizontal dapat dihitung dengan persamaan berikut:

((

) (

)

)

fn = frekuensi natural (Hz)

H = tinggi dinding (m)

B = lebar backfill (m)

G = modulus geser backfill (kN/m2)

= massa jenis backfill (ton/m3)

= poissons ratio backfill

Pada penelitian ini, tinggi dinding 6 m, modulus geser backfill 11540

kN/m2, massa jenis backfill 1,835 ton/m

3, poissons ratio backfill 0,3. Untuk kasus

dinding satu sisi dengan natural soil, lebar backfill 26,5 m, untuk kasus dinding

satu sisi tanpa natural soil, lebar backfill 36,5 m, sedangkan untuk kasus dinding

dua sisi, lebar backfill 20 m, maka didapatkan frekuensi natural 3,54 Hz untuk

kasus dinding satu sisi dengan natural soil, 3,43 Hz untuk kasus dinding satu sisi

tanpa natural soil, dan 3,7 Hz untuk kasus dinding dua sisi.

Frekuensi natural tersebut hanya sebagai perkiraaan kasar, karena rumus

frekuensi natural Bathurst dan Hatami (1998) memiliki asumsi-asumsi yang harus

terpenuhi agar rumus valid. Dalam penelitian ini, tidak semua asumsi-asumsi

tersebut terpenuhi dengan baik, misalnya batasan vertikal dan dasar backfill yang

tidak sepenuhnya kaku.

42


BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Gambaran Umum Penelitian

Secara garis besar penelitian ini dapat dibagi menjadi dua bagian besar,

yaitu permodelan dinding satu sisi, dan yang kedua adalah permodelan dinding

dua sisi.

Permodelan dinding satu sisi ini bertujuan untuk mengkalibrasi model

dengan acuan penelitian Kencana (2012) dan Guler et al (2011). Model dinding

satu sisi dibuat sedemikian rupa sehingga menghasilkan perilaku yang sama

dengan dinding pada penelitian Guler et al (2011) untuk displacement dan

menghasilkan perilaku dengan trend mirip dengan penelitian Kencana (2012)

untuk akselerasi. Pada kasus ini, perilaku dinding pada penelitian Guler et al

(2011) dan Kencana (2012) dianggap sebagai perilaku dinding yang benar,

sehingga model dinding satu sisi dibuat sedemikian rupa sehingga menghasilkan

perilaku yang mendekati kebenaran tersebut.

Setelah didapatkan model dinding satu sisi yang benar, penelitian

dilanjutkan dengan permodelan dinding dua sisi. Permodelan dinding dua sisi ini

masih menggunakan dasar konfigurasi dan spesifikasi yang sama dengan dinding

satu sisi, hanya saja dinding dibuat pada dua sisi, sisi kiri dan sisi kanan, tidak

seperti dinding satu sisi dimana hanya terdapat dinding pada satu sisi, sedangkan

pada sisi lainnya terdapat boundary model. Pada dinding dua sini ini juga akan

diperhatikan bagaimana perilakunya. Bisa saja perilaku dinding dua sisi ini tidak

sama dengan dinding dengan perkuatan hanya pada satu sisi saja.

Perilaku dinding dua sisi ini akan dibandingkan dengan perilaku dinding

satu sisi. Hasil dari perbandingan tersebut akan dianalisa, dan diharapkan

memberikan gambaran yang lebih luas mengenai perilaku dinding dua sisi yang

mendapatkan beban seismik.

43


3.2 Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

44


3.3 Permodelan Dinding Satu Sisi

Pada tahapan ini akan dilakukan permodelan dinding satu sisi. Yang

menjadi variabel bebas adalah frekuensi gempa, dan akselerasi gempa. Dengan

perubahan variabel bebas ini, akan diamati perubahan dari faktor amplifikasi

(Am), dan Frequency Spectrum-nya.

Dinding dengan perkuatan satu sisi yang akan dibandingkan dengan

dinding dua sisi adalah dinding dengan perkuatan satu sisi tanpa natural soil

seperti yang dapat terlihat pada gambar 3.3, dengan alasan dinding satu sisi harus

semirip mungkin dengan dinding dua sisi agar perbedaan perilaku antara dinding

satu sisi dengan dinding dua sisi murni terjadi hanya karena perbedaan satu sisi

dengan dua sisi, tanpa ada bias dari adanya natural soil pada dinding satu sisi

(perlu diperhatikan bahwa pada dinding dua sisi sudah pasti tidak ada natural

soil). Sedangkan dinding pada penelitian Guler et al (2011) merupakan dinding

satu sisi dengan natural soil. Untuk memfasilitasi validasi dinding dengan

perkuatan satu sisi dengan dinding pada penelitian Guler et al (2011), dibuat juga

model dinding satu sisi dengan natural soil, seperti yang dapat terlihat pada

gambar 3.4.

Gambar 3.2 Geometri Model Dinding satu sisi pada Penelitian Guler et al (2011)

(Guler et al, 2011)

45


Gambar 3.3 Geometri Model Dinding satu sisi (tanpa natural soil) pada Penelitian

Ini

Gambar 3.4 Geometri Model Dinding satu sisi (dengan natural soil) pada

Penelitian Ini

3.3.1 Spesifikasi Dinding

Pada penelitian ini digunakan dinding dengan spesifikasi sama dengan

dinding modular block pada penelitian Guler et al (2011). Dinding yang

digunakan berjenis modular block, dengan tinggi 6 m. Spesifikasi yang dipilih

merupakan spesifikasi yang umum digunakan.

Spesifikasi detail dinding adalah sebagai berikut:

Jenis facing : Modular Block

Material model : Mohr-Coulomb

Ketinggian dinding (H) : 6 m

Tebal blok : 50 cm

Tinggi blok : 25 cm

Material : Beton

46


Berat jenis () : 20 kN/m3

Modulus elastisitas (E) : 30000 kN/m2

Kohesi (c) : 200 kN/m2

Sudut geser () : 35

Sudut dilatansi () : 0

Modulus geser (G) : 13640 kN/m2

Poisson ratio () : 0,1

Rinter : 0,7

Gambar 3.5 Modular Block Faced Retaining Wall

(http://www.allanblock.com/newsletter/images/mn15.jpg)

Digunakan juga selapis tipis tanah setebal 2 cm di bawah dinding,

dengan maksud agar bagian bawah dinding dapat mengalami displacement.

47


3.3.2 Spesifikasi Perkuatan

Pada penelitian ini digunakan perkuatan dengan spesifikasi sama dengan

perkuatan geogrid pada penelitian Guler et al (2011). Geogrid merupakan salah

satu jenis geosintetik yang memang umum digunakan sebagai perkuatan tanah.

Spesifikasi detail geogrid adalah sebagai berikut:

Jenis pe

Documents

Thesis - Hendriawan Kurniadi