Senin, 07 Desember 2009

Metode Perhitungan Faktor Keamanan Lereng

Metode Fellenius

Ada beberapa metode untuk menganalisis kestabilan lereng, yang paling umum digunakan ialah metode irisan yang dicetuskan oleh Fellenius (1939). Metode ini banyak digunakan untuk menganalisis kestabilan lereng yang tersusun oleh tanah, dan bidang gelincirnya berbentuk busur (arc-failure).
Menurut Sowers (1975), tipe longsorang terbagi kedalam 3 bagian berdasarkan kepada posisi bidang gelincirnya, yaitu longsorang kaki lereng (toe failure), longsorang muka lereng (face failure), dan longsoran dasar lereng (base failure). Longsoran kaki lereng umumnya terjadi pada lereng yang relatif agak curam (>450) dan tanah penyusunnya relatif mempunyai nilai sudut geser dalam yang besar (>300). Longsoran muka lereng biasa terjadi pada lereng yang mempunyai lapisan keras (hard layer), dimana ketinggian lapisan keras ini melebihi ketinggian kaki lerengnya, sehingga lapisan lunak yang berada diatas lapisan keras berbahaya untuk longsor. Longsoran dasar lereng biasa terjadi pada lereng yang tersusun oleh tanah lempung, atau bisa juga terjadi pada lereng yang tersusun oleh beberapa lapisan lunak (soft seams).





Metode Bishop
1) Metode ini pada dasarnya sama dengan metode swedia, tetapi dengan memperhitungkan gaya-gaya antar irisan yang ada. Metode Bishop mengasumsikan bidang longsor berbentuk busur lingkaran
2) Pertama yang harus diketahui adalah geometri dari lereng dan juga titik pusat busur lingkaran bidang luncur, serta letak rekahan
3) Untuk menentukan titik pusat busur lingkaran bidang luncur dan letak rekahan pada longsoran busur dipergunakan grafik

Metode Bishop yang disederhanakan merupakan metode sangat populer dalam analisis kestabilan lereng dikarenakan perhitungannya yang sederhana, cepat dan memberikan hasil perhitungan faktor keamanan yang cukup teliti. Kesalahan metode ini apabila dibandingkan dengan metode lainnya yang memenuhi semua kondisi kesetimbangan seperti Metode Spencer atau Metode Kesetimbangan Batas Umum, jarang lebih besar dari 5%. Metode ini sangat cocok digunakan untuk pencarian secara otomatis bidang runtuh kritis yang berbentuk busur lingkaran untuk mencari faktor keamanan minimum.

Metode Janbu
1) Metode ini digunakan untuk menganalisis lereng yang bidang longsornya tidak berbentuk busur lingkaran.
2) Bidang longsor pada analisa metode janbu ditentukan berdasarkan zona lemah yang terdapat pada massa batuan atau tanah.
3) Cara lain yaitu dengan mengasumsikan suatu faktor keamanan tertentu yang tidak terlalu rendah. Kemudian melakukan perhitungan beberapa kali untuk mendapatkan bidang longsor yang memiliki faktor keamanan terendah.

MEKANIKA TANAH DAN BATUAN

Ilmu Mekanika Tanah adalah ilmu alam pada perkembangan selanjutnya akan menjadi dasar dalam analisis dan desain perencanaan suatu pondasi. Sehingga dapat dibedakan perbedaan antara mekanika tanah dengan teknik pondasi.
Mekanika tanah adalah salah satu cabang ilmu teknik yang mempelajari perilaku tanah dan sifatnya yang diakibatkan oleh tegangan dan regangan yang disebabkan oleh gaya - gaya yang bekerja. Sedangkan Teknik Pondasi merupakan aplikasi prinsip - prinsip Mekanika Tanah dan Geologi, yang digunakan dalam perencanaan dan pembangunan pondasi seperti gedung, jembatan, jalan, bendung dan lain - lain. Oleh karena itu perkiraan dan pendugaan terhadap kemungkinan adanya penyimpangan dilapangan dari kondisi ideal pada mekanika tanah sangat penting dalam perencanaan pondasi yang benar.
Agar suatu bangunan dapat berfungsi secara sempurna, maka seorang sarjana teknik harus bisa membuat perkiraan dan pendugaan yang tepat tentang kondisi tanah dilapangan.

1. DEFINISI MEKANIKA TANAH
Sejarah terjadinya tanah, pada mulanya bumi berupa bola magma cair yang sangat panas. Karena pendinginan, permukaannya membeku maka terjadi batuan beku. Karena proses fisika (panas, dingin, membeku, dan mencair) batuan tersebut hancur menjadi butiran - butiran tanah (sifat - sifatnya tetap seperti batu aslinya : pasir, kerikil, dan lanau). Oleh proses kimia (hidrasi, oksidasi) batuan menjadi lapuk sehingga menjadi tanah dengan sifat berubah dari batu aslinya.
Disini dikenal Transported Soil, adalah tanah yang lokasinya berpindah dari tempat terjadinya yang disebabkan oleh aliran air, angin, es, dan Residual Soil (tanah yang tidak pindah dari tempat terjadinya).
Oleh proses alam, proses perubahan dapat bermacam - macam dan berulang. Batu menjadi tanah karena pelapukan dan penghancuran, dan tanah bisa menajdi batu karena proses pemadatan, sementasi. Batu bisa menajdi batu jenis lain karena panas, tekanan, dan larutan.
Batuan dibedakan menjadi:
- Batuan beku (granit, basalt)
- Batuan sedimen (gamping, batu pasir)
- Batuan metamorf (marmer).
Tanah terdiri atas butir - butir diantaranya berupa ruang pori. Ruang pori dapat terisi udara atau air. Tanah juga dapat mengandung bahan - bahan sisa atau pelapukan tumbuhan atau hewan. Tanah semacam ini disebut tanah organik.
a. Perbedaan Batu dan Tanah
Batu merupakan kumpulan butir - butir mineral alam yang saling terkait erat dan kuat. Sehingga sukar untuk dilepaskan. Sedangkan tanah merupakan kumpulan butir - butir mineral alam yang tidak melekat atau melekat tidak erat, sehingga sangat mudah untuk dipisahkan. Sedangkan Cadas adalah peralihan antara batu dan tanah.
b. Jenis - jenis Tanah
Fraksi - frkasi tanah (Jenis tanah berdasarkan butir) :
1). kerikil (gravel) > 2,00 mm
2). pasir (sand) 2,00 - 0,06 mm
3). lanau (silt) 0,06 - 0,002 mm
4). lempung (clay) < 0,002 mm

Pengelompokan jenis tanah dalam praktek berdasarkan campuran butir :
1). Tanah berbutir kasar adalah tanah yang sebagian besar butir - butir tanahnya berupa pasir dan kerikil.
2). Tanah berbutir halus adalah tanah yang sebagian besar butir - butir tanahnya berupa lempung dan lanau.
3). Tanah organik adalah tanah yang cukup banyak mengandung bahan- bahan organik.

Pengelompokan tanah berdasarkan sifat lekatnya :
1). Tanah Kohesif adalah tanah yang mempunyai sifat lekatan antara butir - butirnya (tanah lempung = mengandung lempung cukup banyak).
2). Tanah Non Kohesif adalah tanah yang tidak mempunyai atau sedikit sekali lekatan antara butir - butirnya (hampir tidak mengandung lempung misal pasir).
3). Tanah Organik adalah tanah yang sifatnya sangat dipengaruhi oleh bahan - bahan organik (sifat tidak baik).

(1). Berat volume tanah kering

(2). Berat volume tanah basah

(3). Berat volume jenuh air

(4). Kadar air

(5). Kadar air jenuh

Mekanika Tanah Dalam Geoteknik

Mekanika Tanah adalah bagian dari Geoteknik yang merupakan salah satu cabang dari ilmu Teknik Sipil, dalam Bahasa Inggris mekanika tanah berarti soil mechanics atau soil engineering dan Bodenmechanik dalam Bahasa Jerman.

Istilah mekanika tanah diberikan oleh Karl von Terzaghi pada tahun 1925 melalui bukunya “Erdbaumechanik auf bodenphysikalicher Grundlage” (Mekanika Tanah berdasar pada Sifat-Sifat Dasar Fisik Tanah), yang membahas prinsip-prinsip dasar dari ilmu mekanika tanah modern, dan menjadi dasar studi-studi lanjutan ilmu ini, sehingga Terzaghi disebut sebagai “Bapak Mekanika Tanah”.

Definisi Tanah

Tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari:

1. Agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak terikat secara kimia satu sama lain.
2. Zat Cair.
3. Gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara butiran mineral-mineral padat tersebut.

Tanah berguna sebagai pendukung pondasi bangunan dan juga tentunya sebagai bahan bangunan itu sendiri (contoh: batu bata).

Percobaan
Ilmu ini mempelajari sifat-sifat tanah melalui serangkaian percobaan laboratorium dan percobaan di lapangan.

Percobaan di Lapangan

* Sondir
* Bor
* Uji Tekan Pelat
* Uji Kekuatan Geser Tanah di lapangan, dengan menggunakan Uji Baling-Baling

Percobaan di laboratorium

* Distribusi Butiran Tanah, untuk tanah berbutir besar digunakan Uji Ayak (eng: Sieve Analysis, de: Siebanalyse), untuk tanah berbutir halus digunakan Uji Hidrometer (eng: Hydrometer, de: Aräometer / Sedimentationsanalyse).
* Berat Jenis Tanah (eng: Specific Grafity, de: Wichte)
* Kerapatan Tanah (eng: Bulk Density, de: Dichte) dengan menggunakan Piknometer.
* Kadar Air, Angka Pori dan Kejenuhan Tanah (eng: Water Content, Pore Ratio and Saturation Ratio; de: Wassergehalt, Hohlraumgehalt, Sättigungszahl)
* Permeabilitas (eng: Permeability, de: Wasserdurchlässigkeit)
* Plastisitas Tanah, dengan menggunakan Atterberg Limit Test untuk mencari:
– Batas Cair dan Plastis,
– Batas Plastis dan Semi Padat,
– Batas Semi Padat dan Padat
(eng: Liquid Limit, Plastic Limit, Shrinkage Limit;
de: Zustandgrenzen und Konsistenzgrenzen)
* Konsolidasi (eng: Consolidation Test, de: Konsolidationversuch)
* Uji Kekuatan Geser Tanah, di laboratorium terdapat tiga percobaan untuk menentukan kekuatan geser tanah, yaitu:
– Percobaan Geser Langsung (eng: Direct Shear Test, de: Direktscherversuch),
– Uji Pembebanan Satu Arah (eng: Unconvined Test, de: Einaxialversuch) dan
– Uji Pembebanan Tiga Arah (eng & de: Triaxial)
* Uji Kemampatan dengan menggunakan Uji Proctor

Penggunaan Ilmu
Pada kelanjutannya, ilmu ini digunakan untuk:

* Perencanaan pondasi
* Perencanaan perkerasan lapisan dasar jalan (pavement design)
* Perencanaan struktur di bawah tanah (terowongan, basement) dan dinding penahan tanah)
* Perencanaan galian
* Perencanaan bendungan

Geoteknik


Geoteknik adalah suatu bagian dari cabang ilmu Teknik Sipil . Didalamnya diperdalam pembahasan mengenai permasalahan kekuatan tanah dan hubungannya dengan kemampuan menahan beban bangunan yang berdiri diatasnya. Pada dasarnya ilmu ini tergolong ilmu tua yang berjalan bersamaan dengan tingkat peradaban manusia, dari mulai pembangunan piramid di mesir, candi Borobudur hingga pembangunan gedung pencakar langit sekarang ini. Salah satu contohnya ialah kemiringan menara pisa di italy disebabkan oleh kekurangan kekuatan dukung tanah terhadap menara tersebut. Secara keilmuan, bidang teknik sipil ini mempelajari lebih mendalam ilmu ilmu:

  • Mekanika Tanah dan batuan
  • Stuktur bawah tanah
  • Teknik Pondasi

Sumber:http://id.wikipedia.org/wiki/Geoteknik

Geser dan Tegangan Geser

(sumber: terjemahan oleh geoteknik.wordpress.com dari artikel Wikipedia Jerman: Scherung (Mechanik) versi: Juli 2007)

Geser didefinisikan menjadi sebuah perubahan tertentu dari benda yang disebabkan oleh Gaya.

Pada Geser, gaya yang bekerja sejajar terhadap permukaan benda (dalam hal ini tangential / berhimpit dengan permukaan benda) . Sedangkan Gaya yang bekerja tegak lurus terhadap permukaan benda disebut Gaya Normal.


Prinsip Geser

(Sumber: gambar Wikipedia Jerman: Shear_scherung.jpg)

Sebagai gambaran, dapat dicontohkan dengan sebuah buku yang diletakan diatas meja. Kemudian geser permukaan buku tersebut paralel terhadap pemukaan meja (ini adalah contoh gaya yang bekerja tangential), kemudian punggung buku menahan gaya tersebut dengan sebuah sudut tertentu, selain itu pada bagian atas buku bergeser dengan jarak tertentu.


Hubungan Gaya Geser (F) dengan Tegangan Geser (τ) serta Luas Benda (A) dijabarkan dalam persamaan:



Sehingga, Tegangan Geser dapat diartikan sebagai Gaya per satuan Luas.Besaran SI-nya adalah Pascal (Pa) atau N/m2.Besar Sudut Geser adalah θ. Bagian atas buku bergeser dengan jarak Δx. Hubungannya dengan Geser γ dan Tinggi Benda l dapat dijabarkan dalam persamaan: 


Ditulis dalam Geoteknik
« STAB2D
Ludwig Prandtl »

Peran Geotek di Pertambangan

Sebenarnya tidak hanya melakukan perhitungan saja tetapi lebih mengarah kepada memberikan panduan kepada pihak terkait mengenai potensi bahaya geoteknik yang akan terjadi kepada pihak terkait (manajemen perusahaan, institusi, mineplanner, dll). Sekilas contoh geoteknik dalam dunia tambang.

  1. Eksplorasi dan mine development. Geoteknik diperlukan untuk memandu kepada arah pembuatan desain pit yang optimal dan aman (single slope degree, overall slope degree, tinggi bench,potensi bahaya longsor yang ada ex: longsoran bidang, baji, topling busur,dll) sesuai dengan kriteria SFnya. Disini ahli geotek tidak hanya melakukan analisis namun juga ikut turun memetakan kondisi geologi (patahan/lipatan/rekahan, dll) dilokasi yang akan dibuka tambang. Selain itu juga geoteknik diperlukan dalam pembangunan infrastruktur tambang seperti stockpile, port, jalan hauling diareal lemah, dll. Disini, peran ahli geotek adalah memberikan analisis mengenai daya dukung tanah yang aman, cut fill volume, serta langkah-langkah yang diperlukan untuk memenuhi safety factor sehingga ketika dilakukan kontruksi dan digunakan tidak terjadi kegagalan (failure)
  2. Operasional Tambang pada kondisi ini ahli geotek berperan dalam pengawasan kondisi pit dan infrastructur yang ada, sebagai contoh pengawasan pergerakan lereng tambang, zona-zona potensi longsor di areal tambang (pit dan waste dump) akibat proses penambangan, prediksi kapan longsor akan terjadi, apakah berbahaya untuk operasional di pit atau tidak, langkah apa saja yang harus dilakukan untuk mengantisipasi longsor seperti mengevakuasi alat, melakukan push back untuk menurunkan derajat kemiringan lereng, melakukan penguatan, melakukan pengeboran horizontal untuk mengeluarkan air tanah,dll. Disini peran ahli geotek memandu tim safety dalam pengawasn operasional tambang dan ahli geotek bisa melakukan penyetopan operasional pit jika membahayakan keselamatan manusia dan alat. Diinfrastruktur juga berlaku hal yang sama.
  3. Post mining Setelah kegiatan penambangan selesai, geotek bekerja sama dengan safety juga berperan untuk memastikan bahwa kondisi waste dump dan pit dalam kondisi aman dan tidak terjadi longsor dalam jangka waktu lama, karena setelah tambang selesai lahan tersebut akan dikembalikan kepada pemerintah dan masyarakat dan menyangkut masalah citra perusahaan, bagi perusahaan yang berstatus green company hal ini merupakan harga mati yang tidak bisa ditawar.