MEKANIKA TANAH (SIL211) - web.ipb.ac.idweb.ipb.ac.id/~erizal/mektan/14 stabilitas-lereng.pdf ·...

33
MEKANIKA TANAH (SIL211) Dr. Ir. Erizal, MAgr. Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan Fakultas Teknolog Pertanian Institut Pertanian Bogor 1

Transcript of MEKANIKA TANAH (SIL211) - web.ipb.ac.idweb.ipb.ac.id/~erizal/mektan/14 stabilitas-lereng.pdf ·...

MEKANIKA TANAH (SIL211)

Dr. Ir. Erizal, MAgr.

Departemen Teknik Sipil dan LingkunganFakultas Teknolog Pertanian

Institut Pertanian Bogor

1

Dalam banyak kasus, para insinyursipil/pengairan diharapkan mampu membuatperhitungan stabilitas lereng guna memeriksakeamanan suatu kondisi : Lereng alamiah, lereng akibatgalian maupunakibat timbunan.

Faktor yang perlu diperhatikan dalam

ANALISA STABILITAS LERENG

pemeriksaan tersebut adalah menghitung danmembandingkan tegangan geser yang terbentukdisepanjang permukaan retakan dari tanah yangbersangkutan.Proses tersebut diatas dinamakan “Analisis StabilitasLereng”

Proses tersebut diatas dinamakan “Analisis StabilitasLereng”Stabilitas Lereng suatu talud dapat dihitung terhadapdua kondisi lereng yaitu:1.

2.

Stabilitas Lereng Menerus1.a. kondisi tanpa rembesan1.b. Kondisi ada rembesanStabilitas Lereng dengan tinggi terbatas2.a. Kondisi tanpa rembesan2.b. Kondisi ada rembesan

Untuk analisis stabilitas lereng sebuahbendungan biasanya menggunakan AnalisisStabilitas Lereng Tinggi Terbatas baik dalamkondisi ada rembesan maupun tanparembesan.

Secara Umum lebih mudah diselesaikandengan Metode Irisan (method of slices)dengan pendekatan bidang kelongsoranberbentuk lingkaran (circular failure)

Angka Keamanan (Safety Factor)Tujuan utama dari analisis stabilitas lereng adalahmenentukan Angka Keamanan (safety factor)

Pada umumnyaangka keamanan didefinisikan sebagai :

dengan :Fs

fd

= angka keamanan terhadap kekuatan tanah= kekuatan geser rata‐ratadari tanah= tegangan geser rata‐rata yang bekerja sepanjangbidang longsor

f

dFs

Kekuatan geser tanah terdiri dari dua komponen, yaitu : kohesi(C) dan geseran yang dipengaruhi sudut geser dalam () dandapat kita tuliskan sebagai berikut :

f c tandenganc

= kohesi= sudut geser tanah= tegangan normal rata-rata pada permukaan bidang

longsor.Apabila Fs = 1, maka talud adalah dalam keadaan akanlongsor. Umumnya harga Fs =1,5 untuk angka keamananterhadap kekuatan geser dapat diterima untuk merencanakanstabilitas talud. Nilai 1,5 dipakai karena antisipasi terhadaperror sampel tanah, pngujian laboratorium, human error dalammenentukan parameter tanah (, C, )

Sehingga :

Atau ;

Dimana :

c tancd tand

dan

Fs

ccd

Fc tantand

F

Fc = Angka keamanan terhadap kohesiF = Angka keamanan terhadapsudutgeser

Bisa Jugadituliskan :Fs = Fc = FJika Nilai Fs = 1, maka lereng dalam keadaan akanlongsor

STABILITAS LERENG MENERUSTANPA REMBESAN (tanpa Uw)

GAMBAR 1. LERENGMENERUS, TANPA REMBESAN

Anggapan dalam kasusdi atas :‐ Tekanan Air Pori = Nol (tanpa rembesan)‐ Kemungkinan kelongsoran adalah di sepangjangBidang AB, dari kanan ke kiri.

Perhatikan Elemen tanah, abcdGaya F yang bekerja pada bidang ab dan cd adalah samabesar dan berlawanan arah, (jadi gaya diabaikan)Berat Elemen Tanah, abcd : W = . L. HBerat W diuraikan dalam dua komponen, sbb :1.

2.

Tegak lurus Bidang AB = Na = W cos Na = . L. H. cos

Sejajar terhadap Bidang AB = Ta = W. Sin Ta = . L. H. sin

Sedangkan padadasarelemen lereng, bekerja TeganganNormal, dan Tegangan geser, sebagai berikut :

.H.cos

Gaya reaksi akibat W adalah R yang sama besarnyadengan W, tetapi berlawanan arah.Komponen Tegak lurusdari R terhadap bidang AB = NrKomponen sejajar dari R terhadap bidang AB = TrJadi : Nr = R. Cos = W. Cos

Tr = R. Sin = W. Sin Untuk keseimbangan, tegangan geser perlawanan padadasar elemen lereng, sbb :

TrLuas Dasar Elemen

.H.cos.sin d

2NrLuas Dasar Elemen d

.H.cos .tan

Karena : d = C d + d. tan. dMaka ; d = C d + .H.cos2. . tan. dJadi :.H.cos . Sin = C d + .H.cos2. . tan. dcos . Sin = (C d /.H)+ cos2. . tan. d(C d /.H) = Sin . cos ‐ cos2. . tan. d= cos2. (tan ‐tan d )Dimana :

Didapatkan :

= sudut kemiringan lereng thd bidang horisontal = sudut geserdalam

tanFs

tand CFs

Cd

tantan

C2Fs

Untuk tanah berbutir (Granular) dimana ; c = 0Maka : tan

tan Fs

Jadi suatu lereng menerus yang terdiri dari tanah pasir,akan tetap stabil selama nilai < , dan tidaktergantung pada tinggi H

Tinggi Kritis ( Hcr) dapat ditentukan denganmenganggap harga, Fs = 1Sehingga :

C 1.

cos2 .(tan tan)Hcr

STABILITAS LERENG MENERUSDENGAN REMBESAN

(ada Uw = pore water pressure)Anggapan kasus ini adalah :‐ Ada rembesan didalam tanah dengan permukaan airtanahnya sama dengan permukaan tanah.

Dalam kasus ini, persamaan kekuatan gesernya:f = c + ’. tan Pada persamaan di atas, digunakan tegangan efektif (’)Lihat skema pada gambar berikut :

GAMBAR 2. LERENGMENERUS DENGAN REMBESAN

Berat Elemen Tanah, abcd : W = sat. L. HKomponen W arah tegak lurus dan sejajar bidang AB :Na = W cos = sat. L. H.cos Ta = W. Sin = sat. L. H.sin Gaya reaksi dari komponen W adalah :Nr = R. Cos = W cos = sat. L. H.cos Tr = R. sin = W sin = sat. L. H.sin Jadi, tegangan Normal () dan tegangan geser () pada dasarelemen lereng :

)(

NrL

cos

sat .H .cos 2

)(.H .cos .sin Tr

Lcos

sat

Tegangan geser perlawanan yang terbentuk pada dasarelemen lereng adalah :

d = cd + ’. tan d

Atau :d = cd + ( ‐ u). tan d

Dimana : u = tekanan air pori = w. H.cos2 (lihat gambar)Sehinggadidapatkan :

d = C d + (sat.H.cos2 ‐ w.H.cos2 ). tan d

d = C d + ’. H.cos2 . tan d

Dengan memasukkan nilaid ; maka :

sat.H.cos . Sin = Cd + ’. H.cos2. . tan d

sat.H.cos .tan

Dapat disederhanakan :

(Cd/(sat.H)) = cos2 (tan ‐( ’ /sat). tan dBila diketahui :

Maka :

tanFs

tand CFs

Cd

Untuk tanah berbutir; c = 0

C2

' tan sat tan

Fs

' tan.

sat tanFs

Contoh Soal 1

ANALISIS STABILITAS LERENGTINGGI TERBATAS

A. METODE FELLENIUS, 1936Metode ini jugadisebut ordinary method of slice.

Anggapan yang digunakan dalam metode ini adalah :1. Bidang longsor berbentuk lingkaran2. Bidang longsordibagi menjadi beberapa irisan tegak

(pias/slice)3. Lebardari tiap‐tiap pias/slice tidak harus sama4. Lebih sesuai untuk tanah yang memiliki Nilai, c dan

GAMBAR 3. SKETSA KELONGSORAN FELLENIUS

Gambar 4. GAYA-GAYA YANG BEKERJA PADA PIAS (M. FELLENIUS)

Perhitungan untuk kasus tekanan air pori (u) = 0Atau tidak ada rembesan.Gaya Normal Perlawanan = Nr

Nr = Wn. cos n

Gayageser perlawanan = Tr

Karena; d = Tr/lnMaka; Tr = d (ln)= f (ln)/ Fs

Dimana : = tegangan normal, dalam kasus ini adalah :

Tr 1Fsc .tan.ln

Nr

ln Wn.cosn

ln

Jadi Rumus Umum angka keamanan menurut Fellenius :

n

FS

Wn 1

n .

n p

C .Ln Wn 1

n p

.Sin n

Cos . n.tan

Dimana :FsCLn

bn

Wn

= angka keamanan Metode Fellenius= kohesi tanah= bn/cos n= lebar pias ke-n= berat pias ke-n= sudut geser tanah

Bila ada rembesan (ada pengaruh tegangan air pori)maka persamaa Fellenius menjadi :

FS

n p

C.Ln(Wn.n1

n p

Cos.n Un.Ln).tan

nWn.Sinn1

dengan :Un = tekananan air pori pada pias ke-n

Metode Irisan BISHOP yang disederhanakan.

Pada tahun 1955 Bishop memperkenalkan suatu penyelesaianyang lebih teliti dari pada metode irisan yang sederhana(Fellenius). Dalam metode ini, pengaruh gaya‐gaya pada sisi tepitiap irisan diperhitungkan. Dengan menganalisis gaya‐gaya yangbekerja pada masing‐masing pias/irisan, maka akan didapatkanpersamaan angka keamanan menurut Bishop yang disesuaikansebagai berikut :

n

FS

n p

C.bnWn.n1

n p

Wn.Sinn1

tan . 1m (n)

tan. sinn

Fsm (n) Cosn

Dimana :FsCbn

Wn

= angka keamanan Metode Bishop modified= kohesi tanah= lebar pias ke-n= berat pias ke-n= sudut geser tanah

Bila ada pengaruh tegangan air pori, menjadi

Analisis stabilitas Lereng dengansoftware Geostudio 2004Software Geostudio 2004 merupakan salah satu softwareaplikasi yang baru berkembang dimana salah satu subprogramnya adalah SLOPE/W untuk memecahkanmasalah stabilitas talud/lereng. Sub program yang adapada Program Geostudio 2004 adalah Slope/W, Seep/W,Sigma/W, Quake/W, Temp/W, dan Ctran/W. SoftwareGeostudio 2004 ini merupakan generasi baru dari softwareGeoslope 5.0 yang sudah berkembang dan diproduksioleh Geoslope internasional yang beralamat di Calbary,Alberta Canada atau bisa di akses di situsnyahttp://www.geo-slope.com .

FS minimum

PRAKTEK INSTALL PEMBANGUNAN GEOMETRI INPUT DATA TANAH INPUT METODE KELONGSORAN KONDISI BATAS RUNNING MODEL OUTPUT ANALISIS HASIL