## PENGARUH KENAIKAN KUAT GESER TANAH TERHADAP STABILITAS TIMBUNAN DI ATAS TANAH LEMPUNG LUNAK JENUH AIR

## Candra Ismail Alhakim, dan Andryan Suhendra
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta Email: candraia29@gmail.com
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta Email: andryansuhendra@yahoo.com

## ABSTRAK
Proses konsolidasi tanah merupakan peristiwa yang berupa pemampatan tanah yang disebabkan oleh beban diatasnya maupun beban tanah sendiri. Peristiwa ini juga menyebabkan naiknya kuat geser tanah. Oleh karena itu di dalam skripsi ini dicoba untuk mensimulasikan beban berupa timbunan dan menganalisis akibat dari beban timbunan tersebut pada tanah lunak dibawahnya dan menganalisis hasil dari peningkatan kuat geser terhadap kestabilan timbunan. Penelitian dimulai dengan pengolahan data tanah untuk mendapatkan parameter void ratio, kemudian dilanjutkan dengan mencari peningkatan kuat geser berdasarkan peningkatan derajat konsolidasi, dan kemudian dilannjutkan dengan menghitung stabilitas timbunan pada setiap ketinggian kemudian didapatkan hasil angka keamanan pada tinggi timbunan 3 m sebesar 3,985 pada tinggi timbunan 5 m sebesar 2,961 dan pada tinggi 7 m sebesar 2,378.
Kata Kunci : Konsolidasi, Timbunan,, Kuat Geser

## 1. PENDAHULUAN
Ketika konsolidasi terjadi, tanah akan menjadi lebih padat dan akan mengalami peningkantan kuat geser dan daya tahan tanah akan meningkat (Lasitasih & Tantri, 2015). Untuk itu jurnal ini bertujuan untuk menganalisa efek yang terjadi pada timbunan dengan tanah lunak yang sudah mengalami konsolidasi. Melalui  perhitungan dengan menggunakan cara manual maupun software nantinya, bisa dilihat seberapa besar peningkatan daya dukung dan angka keamanan yang terjadi setelah tanah lunak yang diberi timbunan mengalami konsolidasi.

## 2. TEGANGAN TANAH
Bila beban diterapkan kepada tanah, maka beban tersebut akan dipikul oleh partikel tanah dan air yang terdapat di dalam pori-pori tanah. Tegangan vertikal total yang bekerja pada titik di bawah permukaan tanah, disebabkan oleh beratnya segala sesuatu yang ada di atasnya, termasuk berat sendiri tanah, berat air, dan pembebanan di permukaan. Berikut adalah rumus tegangan tanah.
s v = g .Z                                                                                (1) keterangan s v = Tegangan tanah total g = Berat jenis tanah Z = kedalaman tanah

## 3. TEGANGAN TANAH EFEKTIF
Apabila tanah diberi beban, maka tanah akan mendapat tekanan yang disebabkan oleh beban. Hal tersebut akan mengakibatkan angka pori tanah berkurang dan menambah tahanan geser tanah. Jika tanah berada di dalam air misalkan tanah terendam oleh air tanah, tanah akan dipengaruhi oleh gaya angkat yang diakibatkan oleh tekanan hidrostatis dari air. Berat tanah yang terendam ini disebut berat tanah efektif, sedangkan tegangan yang terjadi karena berat tanah efektif di dalam tanah disebut sebagai tegangan efektif.  Terzaghi (Darwin, 2018) memberikan prinsip tegangan efektif yang bekerja pada segumpal tanah. Prinsip tegangan efektif hanya berlaku pada tanah yang jenuh sempurna yaitu
• Tegangan normal total ( s ) pada suatu bidang di dalam massa tanah, yaitu tegangan akibat berat tanah total termasuk air dalam ruang pori per satuan luas, yang arahnya tegak lurus.
• Tekanan pori (u), disebut juga dengan tekanan netral yang bekerja ke segala arah sama besar, yaitu tekanan air yang mengisi rongga di antara butiran padat.
• Tegangan normal efektif ( s ’ ) pada suatu bidang di dalam massa tanah, yaitu tegangan yang dihasilkan dari beban berat butiran tanah per satuan luas bidangnya.
Hubungan dari ketiganya dirumuskan sebagai berikut.
s total = s ’ + u                                                                                  (2) keterangan s v = Tegangan tanah total
g = Berat jenis tanah
Z
= kedalaman tanah u = tegangan air pori
Kemudian untuk tegangan air yang terdapat di dalam tanah maka dapat dirumuskan sebagai berikut. u  = g w .h                                                                                        (3) keterangan u
= tegangan air pori
g w = Berat jenis air h            = kedalaman di bawah permukaan air atau ketebalan air di atas titik yang ditinjau
Berikut adalah gambar ilustrasi mengenai gaya antar butiran pada segumpal tanah dan kontak antar butiran.
Gambar 1. Ilustrasi gaya antar butiran pada segumpal tanah (a) dan ilustrasi kontak antar butiran (b) (Darwin,2018)
Apabila tanah berada di bawah muka air atau bisa disebut jenuh maka tegangan vertikal total adalah tegangan normal pada bidang horizontal pada kedalaman z yang merupakan berat seluruh bagian tanah (padat + air) per satuan luas yang bisa dirumuskan dengan rumus berikut.
s v =g sat .Z                                                                                          (4) keterangan s v = Tegangan total jenuh g sat = Berat volume tanah jenuh
Z = kedalaman tanah yang ditinjau Dan untuk tegangan efektif dapat dirumuskan sebagai berikut.
s ’ v = s v – u = g sat .Z - g w .Z = ( g sat – g w ).Z = g ’ . Z                                                                                           (5) keterangan s v = Tegangan total jenuh g sat = Berat volume tanah jenuh
Z = kedalaman tanah yang ditinjau g w = Berat jenis air
Dan berikut adalah gambar teganganefektif pada suatu lapisan tanah.

## Gambar 2 Tegangan efektif pada suatu lapisan tanah (Darwin, 2018)

## 4. PENYEBARAN TEGANGAN
Tegangan di dalam tanah yang timbul akibat adanya beban di permukaan dinyatakan dalam istilah tambahan tegangan ( stress increment ), karena sebelum tanah dibebani, tanah sudah mengalami tekanan akibat beban tanah sendiri disebut tekanan overburden (Darwin, 2018).

## 4.1   Teori Boussinesq
Boussinesq (Darwin, 2018) memberikan persamaan penyebaran beban  akibat pengaruh beban titik di permukaan. Tambahan tegangan vertikal ( Ds z ) akibar beban titik dianalisis dengan meninjau system tegangan pada koordinat silinder.

## 4.1.1 Akibat Beban Trapesium
Boussinesq menggambarkan tegangan yang disebabkan oleh Trapesium sebagai berikut.
Gambar 3 Bentuk Pembebanan Trapesium (Darwin, 2018)
Kemudian besar tambahan tegangan vertikal didapat dari rumus yang sudah disederhanakan sebagai berikut.
∆𝜎𝜎 𝑧𝑧 = 𝑞𝑞 . 𝐼𝐼 (6)
Keterangan q
= tekanan akibat beban merata di permukaan
I = faktor pengaruh tegangan vertikal
Dimana nilai I didapat dari grafik berikut.
Gambar 4 Grafik faktor pengaruh (I) akibat beban trapezium (Darwin, 2018)

## 5. PENURUNAN KONSOLIDASI
Konsolidasi tanah adalah proses pemampatan tanah yang disebabkan adanya beban maupun pemampatan natural tanah karena properties tanah itu sendiri. Tanah lunak merupakan tanah kohesif yang sebagian besar terdiri dari butir-butir yang sangat kecil seperti lempung dan lanau. Lapisan tanah lunak mempunyai sifat gaya geser yang rendah, kemampatan yang tinggi, koefisien permeabilitas yang rendah, dan mempunyai daya dukung yang rendah (Siska,2016).
Berikut adalah rumus yang digunakan untuk menghitung konsolidasi tanah.
Untuk Konsolidasi Normal
𝑆𝑆𝑆𝑆 = 𝐶𝐶𝐶𝐶 . 𝐻𝐻 1+𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 � 𝜎𝜎′𝑒𝑒+∆𝜎𝜎′ 𝜎𝜎′𝑒𝑒 � (7)
Untuk Overlly Consolidated Untuk kondisi 𝜎𝜎 ′ 𝑙𝑙 + ∆𝜎𝜎 ′ ≤ 𝜎𝜎 ′ 𝑆𝑆
𝑆𝑆𝑆𝑆 = 𝐶𝐶𝐶𝐶 . 𝐻𝐻 1+𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 � 𝜎𝜎′𝑒𝑒+∆𝜎𝜎′ 𝜎𝜎′𝑒𝑒 � (8)
Untuk kondisi 𝜎𝜎 ′ 𝑙𝑙 + ∆𝜎𝜎 ′ ≥ 𝜎𝜎 ′ 𝑆𝑆 𝑆𝑆𝑆𝑆 = 𝐶𝐶𝐶𝐶 . 𝐻𝐻 1+𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 � 𝜎𝜎′𝑝𝑝𝐶𝐶 𝜎𝜎′𝑒𝑒 � + 𝐶𝐶𝐶𝐶 . 𝐻𝐻 1+𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 � 𝜎𝜎′𝑒𝑒+∆𝜎𝜎′ 𝜎𝜎′𝑒𝑒 � (9)
Keterangan : Sp
= penurunan konsolidasi Cc
= koefisien konsolidasi untuk Normally Consolidated Cr = koefisien konsolidasi untuk Overlly Consolidated e o = angka pori awal σ’ 0 = tegangan efektif awal Δσ’ 0 = perubahan tegangan efektif vertikal
Vol. 2, No. 4, November 2019: hlm 105-112
σ’ pc = tegangan pra konsolidasi

## 6. KUAT GESER TANAH
Kuat geser tanah adalah gaya tahan internal yang dapat diberikan tanah oleh berat tanah. Mohr (1900) mengemukakan teori bahwa kegagalan material disebabkan oleh kombinasi kritis dari gaya normal dan gaya geser dan tidak hanya dari gaya normal maksimum ataupun haya gaya geser maksimum. Berdasarkan teori tersebut Mohr– Coulomb merumuskan rumus untuk menghitung gaya geser tanah yaitu:
τf = c + σ tan ф (10)
Keterangan :
τf = kuat geser c
= kohesi tanah ∅ = sudut geser tanah
Dan berikut adalah rumus peningkatan kuat geser tanah yang digunakan dalam jurnal ini. Mesri (1975) dan Balasubramaniam (1991)
� ∆Su σ′p � = 0,22                                                                          (11) Keterangan :
D Su = Pertambahan Kuat Geser
U = Derajat Konsolidasi

## 7. PERHITUNGAN STABILITAS LERENG DENGAN METODE SWEDISH CIRCLE
Di dalam metode Swedish Circle , bidang selip diasumsikan sebagai busur lingkaran dan momen diasumsikan di tengah lingkaran untuk menghitung angka keamanan. Sebagian bentuk dari metode ini pertama digunakan oleh Petterson pada tahun 1916, namun metode ini pertama di formalisasikan untuk ∅ = 0 oleh fellenius pada tahun 1922. Sudut geser tanah diasumsikan sebagai 0 dan kuat geser diasumsikan dari kohesi. Untuk itu metode Swedish Circle juga disebut sebagai metode ∅ = 0 (Duncan, 2014).
Untuk mennghitung angka keamanan, digunakan rumus berikut.
𝐹𝐹 = ∑ 𝐶𝐶 . ∆𝑙𝑙 ∑ 𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊 (12)
Keterangan
c = kohesi
D l = b/cos a W = luas tanah dalam potongan x g
Berikut adalah gambar potongan timbuan dengan menggunakan metode Swedish Circle
Gambar 5 Potongan melintang menurut method Swedish Circle (Darwin,2018)

## 8. DATA TANAH TIMBUNAN
Berikut adalah data tanah asumsi yang digunakan sebagai data tanah timbunan yang digunakan dalam skripsi ini : g wet = 20,5 kN/m 3 g d = 17,4 kN/m 3 c
= 50 kN/ m 2 ∅
= 20,16 o

## 9. DATA TANAH DASAR
Berikut adalah data tanah dasar
Tabel 1. Data Tanah Dasar

## 10. PERHITUNGAN PENURUNAN KONSOLIDASI
Tabel 2 Perhitungan Penurunan Konsolidasi Tanah Depth g wet (kN/m3) g d (kN/m3) n Cu (kN/m2) ∅ Cc Cv(cm 2 /s) s ’ pc (kN/m 2 ) 1,00 - 1,55 16,62 9,29 0,57 14,1 8,28 0,427 0,0566 83 3,00-3,55 15,88 8,99 0,59 9,8 3,9 0,434 0,0097 167 11,00-11,55 17,39 10,85 0,51 12,3 2,19 0,344 0,00242 125 15,00-15,55 17,68 11,79 0,48 37 1,15 0,249 0,00203 149 Lapisan Tanah Beban 3 m (kN/m) Beban 5 m (kN/m) Beban 7 m (kN/m) Sp 3m Sp 5m Sp 7m Lapisan 1 44,89 85,26 121,80 0,0493 0,0652 0,0746 Lapisan 2 33,41 73,08 104,75 0,0462 0,0776 0,0952 Lapisan 3 22,97 57,42 80,39 0,0200 0,0420 0,0535 Lapisan 4 21,92 46,98 77,95 0,0080 0,0154 0,0230 0,1234 0,2002 0,2464

## 11. PERHITUNGAN KENAIKAN KUAT GESER

## Tabel 3 Perhitungan Kenaikan Kuat Geser

## 12. PERHITUNGAN KESTABILAN TIMBUNAN
Tabel 4 Angka Keamanan Timbunan Berdasarkan Perhitungan
lapisan tanah Timbunan 3 m Timbunan 5 m Timbunan 7 m s 'p (25%) D Su Su Akhir s 'p (25%) D Su Su Akhir s 'p (25%) D Su Su Akhir Lapisan 1 15,2213 3,3487 17,4487 17,4727 3,8440 17,9440 18,9510 4,1692 18,2692 Lapisan 2 40,9267 9,0039 18,8039 45,9117 10,1006 19,9006 48,9693 10,7733 20,5733 Lapisan 3 72,8644 16,0302 28,3302 78,9718 17,3738 29,6738 82,3693 18,1213 30,4213 Lapisan 4 102,8023 22,6165 59,6165 107,8067 23,7175 60,7175 113,1626 24,8958 61,8958 s 'p (50%) s 'p (50%) s 'p (50%) Lapisan 1 23,3320 5,1330 19,2330 30,7447 6,7638 20,8638 36,1674 7,9568 22,0568 Lapisan 2 48,4662 10,6626 20,4626 60,9921 13,4183 23,2183 69,3865 15,2650 25,0650 Lapisan 3 78,3822 17,2441 29,5441 92,0727 20,2560 32,5560 100,1654 22,0364 34,3364 Lapisan 4 108,1378 23,7903 60,7903 118,9223 26,1629 63,1629 131,0321 28,8271 65,8271 s 'p (75%) s 'p (75%) s 'p (75%) Lapisan 1 35,7646 7,8682 21,9682 54,0979 11,9015 26,0015 69,0241 15,1853 29,2853 Lapisan 2 57,3947 12,6268 22,4268 81,0259 17,8257 27,6257 98,3163 21,6296 31,4296 Lapisan 3 84,3178 18,5499 30,8499 107,3469 23,6163 35,9163 121,8064 26,7974 39,0974 Lapisan 4 113,7503 25,0251 62,0251 131,1840 28,8605 65,8605 151,7234 33,3791 70,3791 s 'p (90%) s 'p (90%) s 'p (90%) Lapisan 1 46,2120 10,1666 24,2666 75,9324 16,7051 30,8051 101,7211 30,8051 36,4786 Lapisan 2 63,5231 13,9751 23,7751 96,0802 21,1376 30,9376 121,1814 30,9376 36,4599 Lapisan 3 88,0929 19,3804 31,6804 117,7022 25,8945 38,1945 136,9751 38,1945 42,4345 Lapisan 4 117,2566 25,7965 62,7965 139,1398 30,6108 67,6108 165,6751 67,6108 73,4485
Safety Factor Software Manual Derajat Konsolidasi Timbunan 3m Timbunan 5 m Timbunan 7 m Timbunan 3m Timbunan 5 m Timbunan 7 m 0 2,786 1,937 1,383 3,6412 2,4971 1,6139 25% 3,228 2,245 1,727 3,9268 2,7858 1,9147 50% 3,458 2,332 1,794 4,0790 2,9799 2,1020 75% 3,759 2,671 2,21 4,3123 3,2883 2,4213 90% 3,985 2,961 2,378 4,5084 3,5579 2,7165
Gambar 6 Grafik Kenaikan Faktor Keamanan
Garis putus –  putus menunjukkan perhitungan dengan menggunakan cara manual dan garis lurus menunjukkan perhitungan dengan menggunakan Software .

## 13. KESIMPULAN
Berikut adalah kesimpulan dari jurnal ini.
1. Persentase kenaikan angka keamanan pada perhtungan menggunakan cara manual lebih kecil 10% - 20% ketimbang persentase kenaikan  angka keamanan pada perhitungan dengan menggunakan Software .
2. Berdasarkan tabel persentase kenaikan angka keamanan, semakin tinggi timbunan, maka kenaikan angka keamanan yang disebabkan oleh kenaikan kuat geser tanah akan semakin besar.
3. Berdasarkan tabel kestabilan timbunan, semakin besar derajat konsolidasi, maka angka keamanan yang didapatkan akan semakin besar
4. Berdasarkan tabel kenaikan kuat geser, kenaikan kuat geser antar timbunan hanya berbeda sekitar 4,5 % dari timbunan tinggi 3 m ke timbunan tinggi 5 m ke timbunan tinggi 7 m.

## DAFTAR PUSTAKA
Darwis (2018). Dasar – Dasar Mekanika Tanah. Yogyakarta : Pustaka AQ. Duncan, M (2014). Soil Strength and Slope Stability . New Jersey : John Wiley & Sons.
Hardiani, Dyah (2018). Analisis Perkuatan Tanah Timbunan Pada Pelebaran Jalan di Ruas Jalan Veteran. 4.2655 – 4453
Lastiasih, Y & Tantri,P (2015). Analysis of Increasing Shear Strength of Soil to Slope Stabiility After Consolidation Settlement Completed With Various Method. 2
Siska, H (2016). Karakteristik Sifat Fisis dan Mekanis Tanah Lunak di Gedebage. 2.