STABILITAS TALUD
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-rata 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 :
_1430546849.unknown