Upload
ersyad-fikriansyah
View
43
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
STABILITAS TALUD
Suatu permukaan tanah yang miring dengan sudut tertentu terhadap bidang
horisontal dan tidak dilindungi, kita namakan sebagai talud tak tertahan (unrestrained
slope). Talud ini dapat terjadi secara alamiah atau buatan. Bila permukaan tanah tidak
datar, maka komponen berat tanah yang sejajar dengan kemiringan talud akan
menyebabkan tanah bergerak ke arah bawah seperti ditunjukkan dalam Gambar 1. Bila
komponen berat tanah tersebut cukup besar, kelongsoran talud dapat terjadi, yaitu tanah
dalam zona a b c d e a dapat menggelincir ke bawah. Dengan kata lain, gaya dorong
(driving farce) melampaui gaya berlawanan yang berasal dari kekuatan geser tanah
sepanjang bidang longsor. Dalam banyak kasus, diharapkan mampu membuat
perhitungan stabilitas talud guna memeriksa keamanan talud alamiah, talud galian, dan
talud timbunan yang didapatkan. Faktor yang perlu dilakukan dalam pemeriksaan
tersebut adalah menghitung dan membandingkan tegangan geser yang terbentuk
sepanjang permukaan retak yang paling mungkin dengan kekuatan geser dari tanah yang
bersangkutan. Proses ini dinamakan analisis stabilitas talud (slope stability analysis).
Gambar 1. Kelongsoran Talud
I. Angaka Keamanan
Umumnya angka keamanan disdefinisikan sebagai
(1)
Dimana :
Fs = angka keamanan terhadap kekuatan tanah
f = kekuatan geser rata-rata dari tanah
d = tegangan geser rata-raa yang bekerja sepanjang bidang longsor
Kekuatan geser tanah terdiri atas dua komponen, yaitu kohesi dan geseran yang
dapat ditulis :
(2)
dimana
c = kohesi
= sudut geser
= tegangan normal rata-rata pada permukaan bidang longsor
Dengan cara yang sama
(3)
Dimana
cd= kohesi yang bekerja sepanjang bidang longsor
d = sudut geser yang bekerja sepanjang bidang longsor
Dengan memasukkan persamaan 2 dan 3 dalam persamaan 1 maka diperoleh
(4)
Fc adalah angka keamanan terhadap kohesi dan F adalah angka keamanan
terhadap sudut geser, maka :
(5)
dan
(6)
Bila persamaan 4, 5, 6 dibandingkan maka Fc sama dengan F sehingga harga
tersebut memberikan angka keamanan terhadap kekuatan tanah bila :
atau dapat juga ditulis :
Fs = Fc = F (7)
Fs = 1, maka talud adalah dalam keadaan akan longsor. Umumnya harga 1,5 untuk
angka keamanan terhadap kekuatan geser dapat diterima untuk merencanakan
stabilitas talud.
2. Stabilitas Talud Menerus Tanpa Rembesan
Persamaan kekuatan geser tanah dapat diketahui dari persamaan 2 yaitu :
Untuk mempelajari keadaan suatu talud yang menerus dapat kita lihat pada gambar 2
Gambar 2 Analisis talud menerus (tanpa rembesan)
Dengan menganggap tekanan air pori adalah nol, maka akan dievaluasi
angka keamanan terhadap kemungkinan kelonggaran talud sepanjang bidang AB
yang terletak pada kedalaman H di bawah permukaan tanah, keruntuhan talud dapat
terjadi karena pergerakan tanah di atas bidang AB dari kanan ke kiri.
Marilah kita perhatikan suatu elemen talud, abcd, yang mempunyai satu
satuan tebal tegak lurus terhadap bidang gambar. Gaya F yang bekerja pada bidang
ab dan cd adalah sama besar dan berlawanan arah; oleh karena itu gaya tadi dapat
diabaikan. Berat elemen tanah yang ditinjau adalah:
(12)
Berat W dapat diuraikan dalam dua komponen sebagai berikut :
1. Gaya yang tegak lurus pada bidang AB = Na = W cos = LH cos , dan
2. Gaya yang paralel terhadap bidang AB = Ta = W sin = LH sin . Perhatikan bahwa gaya Ta ini cenderung untuk menyebabkan kelongsoran
sepanjang bidang.
Tegangan normal dan tegangan geser pada dasar elemen talud dapat diberiikan
sebagai berikut :
(9)
dan
(10)
Reaksi dari berat W adalah gaya R yang sama besarnya dengan W, tetapi
berlawanan arah. Komponen-komponen tegak dan paralel dari gaya R terhadap
bidang AB adalah Nr dan Tr.
(11)
(12)
Untuk keseimbangan, tegangan geser perlawanan yang terbentuk pada dasar elemen
talud adalah sama dengan (Tr)/(luasan dasar elemen talud) = H cos sin . Hal
ini dapat juga dituliskan dalam bentuk [Persamaan 3]
Besar tegangan normal diberikan dengan Persamaan (9). Dengan memasukkan
Persamaan (9) ke dalam Persamaan (3), kita dapatkan
(13)
Jadi
(14)
Atau
Angka keamanan terhadap kekuatan tanah telah kita definisikan dalam Persamaan
(7), dengan demikian:
Dengan memasukkan hubungan tersebut di atas ke dalam persamaan (7) kita dapat :
(15)
Untuk tanah berbutir c = 0, angka keamanan Fs, menjadi (tan )/(tan ). Ini
menunjukkan bahwa suatu talud menerus yang terdiri dari tanah pasir, harga Fs nya
tidak tergantung pada tinggi H , dan talud akan tetap stabil selama < .Bila tanah mempunyai kohesi (c) dan sudut geser (), ketebalan lapisan
tanah pada talud kritis dapat ditentukan dengan memasukkan harga Fs = 1 dan H =
Hcr ke dalam Persamaan (15) dengan demikian kita hasilkan:
(16)
3. STABILITAS TALUD MENERUS DENGAN REMBESAN
Gambar 3a menunjukkan suatu talud yang menerus dan dianggap ada rembesan di
dalam tanah yang permukaan air tanahnya sama dengan permukaan tanah. Di sini
kekuatan geser tanah dapat dituliskan sebagai berikut:
(17)
Perhatikan bahwa persamaan di atas tidak seperti Persamaan (2); pada Persamaan
(17), ’ dipakai untuk membedakan tegangan total dengan tegangan efektif. Untuk
menentukan angka keamanan terhadap kelongsoran sepanjang bidang AB, perhatikan
talud abcd. Gaya-gaya yang bekerja pada permukaan bidang vertikal ab dan cd
adalah sama besar dan berlawanan arah. Berat total dari elemen talud untuk satu
satuan tebal adalah:
(18)
Komponen W dalam arah tegak lurus dan sejajar terhadap bidang AB adalah :
(19)
Dan
(20)
Reaksi dari berat W adalah sama dengan R. Jadi
(21)
Dan
(22)
Tegangan normal total dan tegangan geser pada dasar elemen talud adalah sebagai
berikut :
Tegangan normal total :
(23)
Tegangan geser :
(24)
Tegangan geser perlawanan yang terbentuk pada dasar elemen talud dapat juga
dituliskan sebagai berikut :
(25)
Dengan :
lihat gambar 3.b
Dengan memasukkan harga (persmaan 23) dan u ke dalam persamaan 25
didapatkan :
(26)
Dengan menghubungkan persamaan 24 dan persamaan 26 maka
Atau
(27)
Angka keamanan terhadap kekuatan tanah dapat ditentukan dengan menggantikan :
kedalam persamaan 27
(28)
Gambar 3. Analisis talud menerus (dengan rembesan)
Contoh 1 :
Contoh 2 :
4. TALUD DENGAN TINGGI TERBATAS UMUM
Bila harga Hcr mendekati tinggi talud, talud tersebut umumnya dinamakan sebagai
talud dengan tinggi terbatas (finite slope). Bila kita ingin menganalisis stabilitas suatu
talud dengan tinggi terbatas yang berada dalam tanah yang homogen, untuk
memudahkan, kita perlu suatu asumsi tentang bentuk umum dari potensi bidang longsor
yang akan terjadi.
Analisis Talud dengan Tinggi Terbatas dengan Bidang Longsor Rata (Metode
Culmann)
Analisis ini didasarkan pada anggapan bahwa kelongsoran suatu talud terjadi sepanjang
bidang, bila tegangan geser rata-rata yang dapat menyebabkan kelongsoran lebih besar
dari kekuatan geser tanah. Di samping itu, bidang yang paling kritis adalah bidang di
mana rasio antara tegangan geser rata-rata yang menyebabkan kelongsoran dengan
kekuatan geser tanah adalah minimum.
Gambar 5 menunjukkan suatu talud dengan tinggi H. Kemiringan talud terhadap
bidang horisontal adalah . AC adalah suatu bidang longsor yang dicoba. Dengan
memperhatikan satu kesatuan tebal dari talud, berat bagian ABC = W.
(29)
Komponen-komponen W yang tegak lurus dan sejajar terhadap bidang AC adalah
sebagai berikut :
(30)
Gambar 5. Analisis talud dengan tinggi terbatas metoda Culmann
(31)
Tegangan normal (tegangan yang tegak lurus bidang) rata-rata dan tegangan geser pada
bidang AC diberikan sebagai berikut :
(32)
Dan
(33)
Tegangan geser perlawanan rata-rata yang terbentuk sepanjang bidang AC juga dapat
dinyatakan sebagai berikut :
(34)
Dari persamaan 33 dan 34 didapatkan :
(35)
Atau
(36)
(37)
Mengingat , H dan dalam persamaan 36 adalah tetap maka :
(38)
Persamaan 38 memberikan harga kritis dari atau
(39)
Dengan = cr ke dalam persamaan 36 maka :
(40)
Tinggi maksimum dari talud di mana keseimbangan kritis terjadi dapat ditentukan dg
memasukkan kedalam persamaan 40 maka
(41)
Contoh 3 :
Contoh 4 :