Keamanan Lereng

Faktor keamanan

Secara umum  faktor  keamanan  suatu  lereng merupakan  perbandingan  nilai  rata-rata  kuat geser tanah/batuan di sepanjang bidang keruntuhan kritisnya terhadap beban yang diterima lereng di sepanjang bidang keruntuhannya. Nilai  faktor  keamanan  yang  sesuai  dengan  bidang  keruntuhannya  juga  perlu mempertimbangkan akibat yang ditimbulkannya, yaitu  korban  jiwa atau kehilangan secara ekonomi.  Tabel  6  memperlihatkan  nilai  faktor  keamanan  yang direkomendasikan  dengan memperhitungkan adanya korban jiwa maupun kehilangan secara ekonomi.   Pada  tabel  tersebut  terdapat  tiga  kategori  resiko  untuk masing-masing  kasus,  yaitu  dapat diabaikan,  rendah  dan  tinggi. Ketiga  kategori merefleksikan  perkiraan  kehilangan/kerugian yang  mungkin  timbul  pada  setiap  peristiwa  keruntuhan  lereng.  Kategori  resiko  ekonomi merefleksikan  perkiraan  besaran  kehilangan  secara  ekonomi  pada  saat  terjadinya keruntuhan. 

Perlu ditekankan bahwa  faktor keamanan  terhadap  resiko kehilangan secara ekonomi dan contoh  tipikal  dari  keruntuhan  lereng  dalam  setiap  resiko  kehilangan  secara  ekonomi hanyalah  sebagai  tuntunan  belaka. Peristiwa  keruntuhan  ini merupakan  pernyataan umum dan  tidak mencakup  setiap peristiwa keruntuhan  lereng.  Sangatlah  penting  bahwa seorang  perencana  memilih  suatu  keseimbangan  yang  dapat  diterima  antara  kehilangan secara ekonomi yang berpotensi  terjadi pada setiap kejadian keruntuhan  lereng dan  jumlahbiaya konstruksi yang akan bertambah untuk memperoleh nilai  faktor keamanan yang  lebih besar.

Keruntuhan  lereng  yang  termasuk  ke  dalam  kategori  ‘beresiko  tinggi  terhadap  kehidupan’ tidak  dapat  ditoleransi meskipun  kondisi  kritis muka  airnya  jarang  terjadi.  Meskipun  nilai faktor  keamanan  lerengnya  1,4,  jika  beresiko  tinggi  terhadap  keselamatan  orang-orang disekitarnya maka  harus  diubah menjadi  1.1  berdasarkan  hasil  prediksi  kondisi  air  tanah terburuk.  

Pada  area  kuari    atau  ‘site  formation’  atau  proyek  bahan  tambang,  nilai  faktor keamanan  yang  diadopsi  untuk  desain  suatu  lereng  juga  harus  mempertimbangkan penggunaan  area  tersebut  di  massa  depan,  serta  keleluasan  yang  dilakukan  pada  saat menghitung  beban-beban  tambahan  yang  timbul  akibat  adanya  proyek  tersebut.  Jika penggunaan  area  di  massa  yang  akan  datang  tidak  dapat  diperkirakan,  maka  dapat diasumsikan bahwa lahan tersebut akan digunakan sebagai area permukiman penduduk.

Tabel 6 Rekomendasi nilai faktor keamanan untuk lereng

Resiko terhadap nyawa manusia Resiko Ekonomis		Rekomendasi nilai faktor keamanan terhadap resiko kehilangan nyawa manusia
		Tak diperhatikan	Rendah	Tinggi
Rekomendasi nilai faktor keamanan terhadap resiko kehilangan secara ekonomis	Diabaikan	1,1	1,2	1,5
	Rendah	1,2	1,2	1,5
	Tinggi	1,4	1,4	1,5

1.  Meskipun  nilai  faktor  keamanan  lerengnya  1,4,  jika  beresiko  tinggi  terhadap  keselamatan  orang-orang disekitarnya maka harus diubah menjadi 1.1 berdasarkan hasil prediksi kondisi air tanah terburuk.

2.  Faktor  keamanan  yang  tercantum  di  dalam  tabel  ini  adalah  nilai-nilai  yang  direkomendasikan.   

3. Faktor keamanan  yang  lebih  tinggi  atau  lebih  rendah mungkin  saja  terjamin  keamanannya  pada  situasi-situasi khusus dalam hubungannya dengan resiko kehilangan secara ekonomis.

1.    Analisa faktor keamanan

Analisa stabilitas   lereng   adalah   menentukan   faktor   keamanan.   Secara umum, faktor keamanan didefinisikan sebagai:

   Fs = τ_{f /} τ_d

Keterangan:

Fs = Faktor keamanan

τ_f  = Kuat geser tanah rata-rata

τ_d  = Tegangan geser tanah rata-rata disepanjang permukaan keruntuhan potensial

Kuat geser tanah terdiri  dari  dua komponen,  yakni  kohesi  dan sudut friksi atau sudut geser, dan bisa ditulis sebagai

   tanφ + σ  = c

Keterangan

c = kohesi

φ  = Sudut friksi (sudut geser)

σ = tegangan normal pada permukaan keruntuhan potensial

prosedur-prosedur   analisa   stabilitas   lereng   yang   bermacam-

macam secara umum dapat dibagi menjadi dua macam:

1. Prosedur Massa

Dalam  kasus   ini,  massa   tanah   di   atas   permukaan   gelincir  diambil sebagai satu kesatuan. Prosedur ini berguna apabila tanah yang membentuk lereng diasumsikan homogen, walaupun ini tidak sesuai untuk lereng-lereng alami.

2. Metode irisan

Dalam prosedur   ini,   tanah di  atas permukaan gelincir  dibagi menjadi beberapa buah irisan vertikal yang paralel. Stabilitas setiap irisan   dihitung   secara   terpisah.   Ini   adalah   teknik   analisa   yang ampuh   dimana   ketidak-homogenan   tanah   dan   tekanan   air   pori dapat dipertimbangkan.  Metode  ini   juga memperhitungkan variasi tegangan norman sepanjang permukaan keruntuhan potensial.

3. Analisa Slope menggunakan metode irisan

Sangat banyak lereng-lereng alami dan banyak lereng buatan manusia  terdiri   lebih dari   satu  jenis   tanah,  atau propertis   tanah sangat  bervariasi    sehingga beberapa  tipe  solusi  elemen hingga diperlukan.  Metode elemen hingga secara umum biasa digunakan untuk membagi  bagian keruntuhan ke dalam suatu seri-seri irisan vertikal sebagaimana diilustrasikan

Lebar   irisan  sebaiknya kecil   sehingga garis  aktualnya dapat diganti   oleh   suatu   trapezoid,   sebagaimana   ditunjukkan   dalam gambar 1.3b. Diasumsikan bahwa berat irisan Wi berlaku pada titik tengah   area   irisan.   Dengan   asumsi   ini   hubungan   di   bawah   ini dibuat:

Gambar 8. Gaya gaya pada pias metode (GLE), jenis gelincir sirkuler

Gaya-gaya pada Metode Pias-pias (garis keruntuhan sirkular)

W : total gaya vertikal dari massa pias lebar b dan tinggi h

P : total gaya normal pada dasar slice

Sm : gaya geser digerakkan pada dasar tiap-tiap pias

E : gaya normal horizontal antar pias

X : gayageser vertikal antar pias

R : jari-jari lengan momen pada gaya geser Sm

x :  jarak horizontal antar pias dari centroid masing masing pias ke titik putaran

a : jarak tegaklurus dari resutan gaya air eksternal pada rotasi

b : lebar dari pias

A:  gaya resultan air eksternal

α : sudut antara gradian dasar tiap slice terhadap horizontal

 index:   L : left R : right

Besaran gaya Sm:

 S_m = l (c’ + (σ_n – u) tan φ’ )/F

c’   = gaya effektif intercept kohesi tanah

 φ’  = sudut gesek internal tanah efektif

σ_{n = P /l}

  l     = panjang garis runtuh tiap pias

u   = tekanan pori tanah

F   = Faktor keamanan

1.    Persamaan Kesetimbangan momen untuk metode GLE (General Limit Equilibrium)

Persamaan GLE disusun dari semua slice ditotalkan terhadap titik pusat putaran

ΣWx - ΣS_mR ± Aa = 0

geser antar pias dan gaya normal tidak langsung terlihat pada persamaan karena total gaya gaya tersebut harus nol

gaya geseran longsor Sm, ditulis dengan term kriteria kuat geser dan dapat diselesaikan untuk faktor aman Fm . 

Persamaan kestimbangan gaya-gaya horizontal pada metode GLE ditulis dengan mnejumlah gaya-gaya pada arah horizontal untuk kemiringan keseluruhan pias.

Dan gaya gaya antarpias dalam hal ini juga dinolkan sesuai kesetimbangan gaya dan gaya geser longsor dalam kesetimbangan gaya untuk angka aman Ff

Gaya normal P dapat dituliskan dengan kedua persamaan kesetimbangan (gaya horizontal dan momen longsoran)

dengan 

Apabila pada tebing telah terbentuk crack, dengan lebar dan kedalaman tertentu maka kedalaman crack sebenarnya akan segera berubah saat terjadi longsoran, maka cukup diketahui lokasi crack dan kedalaman crack dapat dihitung menggunakan persamaan

   

  

dengan

F = angka aman

Crack menjadi batas dari pias sehingga memberikan efek beban yang lebih besar terhadap putaran di permukaan keruntuhan