TINJAUAN PUSTAKA
D. Analisis Stabilitas Lereng Secara Manual
1. Metode Bishop
• Untuk dapat mendisain ulang lereng yang gagal serta perencanaan dan disain pencegahannya, serta pengukuran ulang.
• Untuk mempelajari efek atau pengaruh dari beban gempa pada lereng dan tanggul.
1. Metode Bishop
Metode Bishop dipakai untuk menganalisis permukaan gelincir (slip surface) yang berbentuk lingkaran. Dalam metode ini diasumsikan bahwa gaya-gaya normal total berada/bekerja dipusat alas potongan dan bisa ditentukan dengan menguraikan gaya-gaya pada potongan secara vertikal atau normal. Persyaratan keseimbangan dipakai pada potongan-potongan yang membentuk lereng tersebut. Metode Bishop menganggap bahwa gaya-gaya yang bekerja pada irisan mempunyai resultan nol pada arah vertikal (Bishop,1955). Untuk lereng yang dibagi menjadi n buah slice (irisan).
Tabel 1. Persamaan yang diketahui pada Metode Bishop No Persamaan yang ada Jumlah
1 Keseimbangan normal N 2 Keseimbangan tangensial N
3 Keseimbangan momen N
15
Tabel 2. Persamaan yang tidak diketahui pada Metode Bishop (Anderson dan Richards,1987).
No Persamaan yang tidak diketahui Jumlah
1 Faktor Keamanan 1
2 Gaya-gaya normal total (P) pada dasarslice n
3 Posisi gaya P n
4 Gaya-gaya horizontal antar slice n-1 5 Gaya-gaya vertical antar slice n-1 6 Tinggi gaya-gaya antar slice n-1
Total 5n-2
Sumber : Jurnal Octovian Cherianto Parluhutan Rajagukguk
Maka diperlukan asumsi sebanyak (2n -2) agar masalah bias diselesaikan secara statis tertentu.
Tabel 3. Asumsi Umum Persamaan pada Metode Bishop
No Asumsi Umum Jumlah
1 Posisi gaya normal N
2 Gaya antar slice vertikal adalah nol
n-1
Total 2n-1
Sumber : Jurnal Octovian Cherianto Parluhutan Rajagukguk Secara umum ada tiga macam asumsi yang dapat dibuat :
• Asumsi mengenai distribusi tegangan normal sepanjang permukaan gelincir. • Asumsi mengenai inklinasi dari gaya-gaya antar potongan.
• Asumsi mengenai posisi garis resultante gaya-gaya antar potongan.
Pada sebagian besar metode analisi, gaya normal diasumsi bekerja dipusat alas dari tiap potongan, sebab potongan tipis. Ini diterapkan pada sejumlah asumsi,
16
Metode Bishop ini digunakan asumsi sebanyak (2n -1). Prinsip dasarnya sebagai berikut :
• Kekuatan geser didefinisikan dengan menggunakan hubungan linier Mohr- Coulomb.
• Menggunakan Keseimbangan normal. • Menggunakan keseimbangan tangensial. • Menggunakan keseimbangan momen.
a. Rumus Metode Bishop
Gambar 2. Gaya-gaya yang bekerja pada suatu potongan.
Keterangan:
W = Berat total pada irisan
EL, ER = Gaya antar irisan yang bekerja secara horizontal pada penampang kiri dan kanan
XL, XR = Gaya antar irisan yang bekerja secara vertikal pada penampang kiri dan kanan
17
P = Gaya normal total pada irisan T = Gaya geser pada dasar irisan b = Lebar dari irisan
l = Panjang dari irisan α = Sudut Kemiringan lereng
Dengan memperhitungkan seluruh keseimbangan gaya maka rumus untuk faktor keamanan Fk Metode Bishop diperoleh sebagai berikut (Anderson dan Richards, 1987) :
�� =[�′�+ �− �� in � �ɸ′]………..………..(1)
b. Faktor Keamanan
Faktor keamanan terhadap longsoran didefinisikan sebagai perbandingan kekuatan geser Maksimum yang dimiliki tanah dibidang longsor yang diandaikan (s) dengan tahanan geser yang diperlukan untuk keseimbangan (τ), atau Fk =
�. Secara teoritis tingkat nilai faktor keamanan Tabel 4. Tingkat nilai Fk Teoritis
Fk Keterangan
>1 Stabil
=1 Kritis
<1 Labil
18
Tabel 5. Tingkat nilai Fk dalam praktek
Fk Keterangan
>1,5 Stabil
1,07<Fk<1,5 Kritis
<1,07 Labil
(Sumber :Jurnal Sipil Statik Vol.2 No.3, 2014)
Suatu lereng dikatakan stabil jika lereng tersebut tidak mengalami pergerakan dan tidak berpotensi mengalami pergerakan, yaitu apabila besarnya komponen gaya penahan pada lereng lebih besar dibanding komponen gaya penggerak lereng.
Klasifikasi kemiringan lereng menurut SNI03-1997-1995 yaitu sebagai berikut : Tabel 6. Klasifikasi Kemiringan Lereng Menurut SNI03-1997-1995
Sudut Kemiringa Lereng (….o) Kondisi menurut SNI03-1997-1995 45 Sedang 60 Curam 90 Curam (Sumber: SNI03-1997-1995)
Ada pula pendapat dari Christoper, dkk, (1990), mengklasifikasikan:
1) Struktur timbunan dengan kemiringan lereng <70o yang lerengnya diperkuat, disebut lereng tanah bertulang (Reinforced SoilSlope, RSS).
19
2) Struktur timbunan dengan kemiringan lereng >70o yang lerengnya diperkuat, disebut struktur dinding tanah distabilitas secara mekanis (Mechanically Stabilized Earth wall, MSE-wall).
Didalam menganalisis stabilitas lereng tidaklah mudah, karena terdapat banyak faktor yang sangat mempengaruhi hasil hitungan. Faktor-faktor tersebut misalnya, kondisi tanah yang berlapis-lapis, kuat geser tanah yang anisotropis, aliran rembesan air dalam tanah dan lain-lainya. Maka diperlukan ketelitian dalam proses perhitunganya. Untuk mencari nilai faktor keamanan (SF) lereng tanpa perkuatan pada penelitian ini dihitung menggunakan metode bishop sebagai berikut:
Gambar 3. Analisis Stabilitas Lereng dengan Metode Bishop
�� = �.Δx+W tan� ᵩ
� ��ᵩ ………(2) m = cos α [ anα�anᵩ] ...…….………...(3)
20
Keterangan : SF = faktor aman
C = kohesi tanah (kN/m2)
Φ = sudut gesek dalam tanah (0)
α = sudut irisan dengan bidang longsor (0) W = berat irisan tanah ke-n+q (kN/m) Q = beban merata (kN/m2)
∆x = panjang irisan ke-n (m) F = faktor aman rencana
2. Metode Fellenius
Metode Fellenius (Ordinary Method of Slice) diperkenalkan pertama oleh Fellenius (1927, 1936) berdasarkan bahwa gaya memiliki sudut kemiringan paralel dengan dasar irisan FK dihitung dengan keseimbangan momen. Fellenius mengemukakan metodenya dengan menyatakan asumsi bahwa keruntuhan terjadi melalui rotasi dari suatu blok tanah pada permukaan longsor berbentuk lingkaran (sirkuler) dengan titik O sebagai titik pusat rotasi. Metode ini juga menganggap bahwa gaya normal P bekerja ditengah-tengah slice. Diasumsikan juga bahwa resultan gaya-gaya antar irisan pada tiap irisan adalah sama dengan nol, atau dengan kata lain bahwa resultan gaya-gaya antar irisan diabaikan.
21
Jadi total asumsi yang di buat oleh metode ini adalah : Posisi gaya normal P terletak di tengah alas irisan : n. Resultan gaya antar irisan sama dengan
Nol : n-1 Total : 2n-1
Dengan anggapan-anggapan ini maka dapat diuji persamaan kseimbangan momen untuk seluruh irisan terhadap titik pusat rotasi dan diperoleh suatu nilai Faktor Keamanan.
Gambar 4. Sistem Gaya Pada Metode Fellenius
Pada Gambar 1. diperlihatkan suatu lereng dengan system irisan untuk berat sendiri massa tanah (W) serta analisis komponen gaya-gaya yang timbul dari berat massa tanah tersebut, yang terdiri dari gaya-gaya antar irisan yang bekerja disamping kanan irisan (Erdan Xt). Pada bagi analas irisan, gaya berat (W)
22
diuraikan menjadi gaya reaksi normal Pw yang bekerja tegak lurus alas irisan dan gaya tangen sial Tw yang bekerja sejajar irisan. Besarnya lengan gaya (W) adalah x = R sin α, dimana R adalah jari-jari lingkaran longsor dan sudut α adalah sudut pada titik O yang dibentuk antara garis vertical dengan jari-jari lingkaran longsor. (Sumber : Jurnal Sipil Statik Vol.2 No.1, 2014).
E. Pemodelan lereng dengan program Geostructural Analysis Versi 19 1. Pengaturan Awal
Pengaturan awal untuk melakukan analisis dengan program Geostructural Analysis Versi 19 terdiri dari beberapa tahap, diantaranya pengaturan kertas kerja, skla gambar, dan jarak grid. Kertas kerja merupakan ukuran ruang yang disediakan untuk melakukan mendefinisikan ukuran lereng sebenarnya perbandingan yang digunakan untuk mendefinisikan ukuran lereng sebenarnya terhadap gambar pada program. Adapun langkah-langkah pengaturan awal adalah sebagai berikut :
a. Memberikan judul pada tampilan awal program
23
b. Memberi sketsa gambar pada slide dengan menggunakan klik Tab Project.
Pada Tab Project ini memasukkan sketsa gambar pada bagian ini merupakan input dari data hasil survei dan pengukuran topografi.
24
c. Menggambar Potongan Bidang Longsor pada Tab Interface.
25
d. Memilih Jenis Tanah dan Memasukan Data Tanah pada Tab Soil
Pada Tab Soil ini memasukkan data hasil survei dan investigasi mekanika tanah dengan parameter table sebagai berikut :
Tabel 7. Hasil data tanah yang di masukkan ke Tab Soil
Parameter Nilai
γ (berat volume) 17,20 kN/m³
φef (sudut geser) 30°
Cef (kohesi tanah) 0,30 kpa
γsat (berat jenuh) 19,50 kN/m³
26
27
e. Memilih Menu Tab Assign
28
f. Memilih Menu Tab Surcharge
Tab Surchange adalah bagian dari Tool Geostructural Analysis untuk memasukkan beban kendaraan.
29
g. Memilih Menu Tab Water
Pada bagian Tab Water ini, input pada program yaitu menggunakan data tinggi muka air pada saat kondisi banjir dan kondisi normal.
30
h. Memilih Menu Tab Analysis
Pada Tab Analysis ini menentukan hasil bidang longsor yang di dapat dari hasil data tanah yang telah di masukkan.
31