Proposal Ta Kpuc
-
Upload
ian-afri-wijaya -
Category
Documents
-
view
14 -
download
4
description
Transcript of Proposal Ta Kpuc
BAB I
PENDAHULUAN
A. JUDUL
“RANCANGAN GEOMETRI LERENG TIMBUNAN TERHADAP
PARAMETER PENGARUH SKALA PENGUJIAN KUAT GESER
LANGSUNG DI PT. KAYAN PUTRA UTAMA COAL KALIMANTAN
TIMUR”
B. LATAR BELAKANG
Pada proses penambangan batubara diperlukan kegitan pembongkaran
material penutup. Material penutup yang terdapat pada bahan galian batubara
seperti : batulempung, batulanau dan batupasir. Material penutup batubara
tersebut harus ditimbun pada suatu daerah. Masalah yang dihadapi pada timbunan
tersebut adalah terjadinya longsor, maka dalam perencanaan geometri lereng
harus memperhatikan karakteristik material yang mempengaruhi kekuatan lereng.
Parameter yang mempengaruhi kekuatan lereng timbunan adalah sifat fisik
dan sifak mekanik dari timbunan tersebut. Sifat fisik dari suatu material adalah
kadar air, bobot isi, berat jenis, porositas dan angka pori. Sedangkan sifat
mekaniknya adalah kuat tekan material dan kekuatan geser material.
Menentukan nilai dari parameter kekuatan geser material timbunan dapat
dilakukan dengan melakukan pengujian di laboratorium. Adapun beberapa
pengujian yang dapat dilakukan adalah pengujian kuat geser langsung dan
pengujian triaksial. Dalam pengujian kuat geser langsung dapat dilakukan dengan
pendekatan ke pengujian batuan utuh (intact rock) atau melakukan pengujian kuat
geser langsung pada material timbunan yang berupa loose material.
Pengujian kuat geser langsung dengan menguji material lepas/loose
material perlu diperhatikan mengenai skala pengujian yang dilaksanakan.
Material timbunan yang terdiri dari material yang berukuran bongkah perlu
dilakukan dengan pengujian geser langsung skala besar agar mendekati kondisi
1
in-situ dari material timbunan tersebut. apabila pengujian ini tidak dapat
dilakukan maka dapat dilakukan dengan skala standardengan melakukan reduksi
dari ukuran butir, karena melakukan proses reduksi ukuran butir maka hasil
parameter kekuatan geser batuan yang didapatkan berbeda dari hasil skala besar,
untuk itu diperlukan suatu fungsi yang menghubungkan hasil dari pengujian pada
skala besar dan skala standar sehingga hasil yang didapatkan relevan terhadap
material timbunan tersebut. Proses pembuatan timbunan dilakukan proses
pemadatan maka perlu dicari perilaku dari parameter kekuatan geser material
setelah dilakukan pemadatan. Maka dalam penelitian ini akan mencari hubungan
antara hasil pengujian dengan menggunakan skala besar dan skala standar dari
material yang belum dipadatkan dan sesudah dilakukan proses pemadatan dari
pengujian kuat geser langsung.
Penentuan geometri lereng berdasarkan kekuatannya terdapat dua metode
yang bisa digunakan yaitu Limit Equilibrium Method dan Finite Element Method.
Limit Equilibrium merupakan metode yang berdasarkan atas kesetimbangan gaya
dan pada awalnya mengasumsikan bidang longsoran. Finite Element Method
merupakan metode mencari faktor keamanan dengan menentukan bidang
lemahnya material yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah Limit
Equilibrium dalam menentukan faktor keamanan dari geometri lereng timbunan
yang akan dirancang.
C. TUJUAN PENELITIAN
1. Menentukan dan memahami kekuatan geser material timbunan yaitu kohesi,
dan sudut gesek dalam terhadap pengaruh skala pengujian.
2. Menganalisis hubungan antara hasil pengujian kuat geser langsung skala
besar dengan kuat geser langsung standard yang telah dilakukan pemadatan.
3. Menentukan Dimensi lereng timbunan yang optimum.
D. RUMUSAN MASALAH
Nilai kekuatan geser suatu material timbunan akan berbeda-beda sesuai
dengan skala pengujian yang dilakukan. Dengan menggunakan pengujian dengan
2
skala yang lebih besar akan lebih mewakili material timbunan tersebut, namun
dalam proses pengujiannya dibutuhkan waktu yang lebih lama dan biaya yang
lebih besar. Sehingga untuk memudahkan hal tersebut dapat dilakukan dengan
pengujian kuat geser langsung standar, sehingga harus diketahui bagaimana
hubungan dari skala pengujian tersebut.
Dalam proses pembuatan timbunan untuk meningkatkan kekuatan dari
suatu material timbunan perlu dilakukan pemadatan, seberapa besar pengaruh
pemadatan suatu material dalam meningkatkan kekuatan geser material tersebut.
E. BATASAN MASALAH
Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah:
1. Pengujian geser langsung dengan skala besar merupakan pengujian kuat geser
langsung dengan ukuran conto 20 cm x 20 cm x 25 cm dengan fraksi ukuran
butir lebih dari 4 mesh.
2. Pengujian kuat geser langsung standar merupakan pengujian kuat geser langsung
dengan ukuran conto berbentuk silinder dengan diameter 6 cm dan tinggi 1 cm,
serta ukuran butir kurang dari 4 mesh sesuai dengan SNI 03-3420-1994
3. Pengujian kuat geser langsung skala standar dilakukan sebelum dilakukan proses
pemadatan dan sesudah proses pemadatan
4. Kondisi air hanya diperhitungkan pada proses pemadatan untuk mendapatkan
kadar air optimum
5. Metode perhitungan yang digunakan dalam merancang lereng timbunan adalah
metode kesetimbangan batas berdasarkan metode Hoek and Bray
6. Sampel yang digunakan terdiri dari 3 jenis batuan yaitu batulempung, batulanau
dan batupasir serta satu sampel komposite.
7. Pengujian dengan skala besar dilakukan setiap sampel tiga kali pengujian.
8. Pengujian dengan kuat geser langsung standar dilakukan sebelum dan sesudan
dilakukan pemadatan dengan total pengujian 144 kali pengujian.
F. HIPOTESA
3
Kekuatan geser material timbunan akan mempunyai hasil yang berbeda
akibat dari skala pengujian kuat geser langsung, dan pemadatan akan menambah
kekuatan geser dari suatu material timbunan
G. MANFAAT PENELITIAN
1. Mengetahui hubungan antara nilai kekuatan geser material timbunan dengan
mengguanakan pengujian kuat geser langsung dengan skala besar dan skala
kecil.
2. Mengetahui kadar air optimum yang diperlukan dalam proses pemadatan
3. Mengetahui seberapa besar pengaruh pemadatan tanah terhadap nilai kekuatan
geser material timbuanan.
4. Mengetahui dimensi lereng timbunan optimum.
4
BAB IIMETODOLOGI PENELITIAN
A. TINJAUAN PUSTAKA
A.1 Karakteristik Masa Batuan dan Tanah
Merekayasa suatu material harus mengetahui karakteristik dari material
yang akan direkayasa. Karakteristik dari suatu batuan dapat diketahui dengan
pengujian laboratorium. Tabel 2.1 jenis-jenis pengujian yang dilakukan untuk
mengetahui karakteristik dari suatu batuan
Tabel 2.1Ringkasan Sifat Fisik, Kekerasan, Sifat Mekanik dan Cuttability (Made,2012)
Sifat Batuan Parameter
Sifat Fisik Kandungan Air
Bobot Isi
Porositas
Kekerasan Material Kekerasan Mineralogi
Kekerasan Mohs dan Rosival
Koefesien Sementasi
Cone Indenter
Uji Dynamic rebound
Shore Sclerescope
Schmidt Hammer
Modified Schmidt Hammer
Standard Kuat Batuan Kuat tekan - UCS
Kuat tarik Brazillian
Kuat Geser
Perilaku Konstitutif Uji UCS Modulus Young
Spesifik Fraktur Energi
Toughness Index
5
Lanjutan tabel 2.1
Sifat Batuan Paramater
Indeks Kekuatan Batuan Indeks Kegetasan
Point Load Index
Impact Strength Index
O&K Wedge Test
Hardgroove Grindability Index
Breaking Characteristic
Rock Drillability
Drilling Rate Index
Drillability Barre granite
Point Load Index
Impact Strength Index
Sifat Dinamik Kecepatan Ultrasonic
Laboratorium
Abrasivitas Schmazek Faktor
Cerchar Abrasivity Index (CAI)
Uji Cuttability Core Cuttability
VARI
A.2 Sifat Fisik Material
Sifat fisik batuan yang ditentukan untuk kepentingan penelitian geoteknik
adalah : bobot isi ali (natural density), bobot isi kering (dry density), bobot isi
jenuh (saturated density), berat jenis semu (apparent specific gravity), beras jenis
sejati (true specific gravity), kadar air asli (natural water content), kadar air jenuh
(absorption), derajat kejenuhan, porositas (n) dan "void ratio" (e).
Bobot isi adalah perbandingan antara berat dari suatu batuan terhadapat
volumenya (Hunt,2005).
Berat jenis merupakan perbandingan antara bobot isi dari suatu batuan
terhadadap bobot isi air pada suhu 40 atau pada kondisi bobot isi air 1 gr/cm3
6
(Hunt,2005). Kadar air adalah jumlah air yang terkandung pada suatu batuan,
kadar air dinyatakan dalam persentase air terhadap batuan. Porositas adalah
perbandingan dari jumlah pori yang terdapat pada suatu batuan terhadap volume
dari batuan tersebut (Hunt,2005).
Pengujian sifat fisik batuan dapat dilaksanakan pada pengujian
laboratorium pada batuan tidak terganggu . Hubungan antara berat dan volume
dari suatu batuan serta kandungan air pada suatu material batuan (sifat fisik) dapat
dilihat tabel 2.2.
Tabel 2.2Hubungan antar sifat fisik batuan (Made,2012)
Sifat Fisik Simbol Rumus Satuan
Bobot isi asliγ n
W n
W w−W S
gr/cm3
Bobot isi keringγ d
W d
W w−W S
gr/cm3
Bobot isi jenuhγ s
W w
W w−W S
gr/cm3
Berat jenis semu SGapp W 0
W w−W S
: bobot isi air -
Berat jenis sejati SGapp W 0
W o−W S
: bobot isi air -
Kadar air asli W W n−W 0
W 0
x100 % %
Kadar air jenuh ws W w−W 0
W 0
x100% %
Keterangan :Wn : berat asliWw : berat jenuhW0 : berat keringWs : berat tergantung
A.3 Pengujian Kuat Geser Langsung
Salah satu sifat mekanik batuan dapat diuji dengan menggunakan pengujian
kuat geser. Kuat geser batuan merupakan perlawanan internal batuan terhadap
7
tegangan yang bekerja sepanjang bidang geser dalam batuan tersebut yang
dipengaruhi oleh karakteristik intrinsik dan faktor eksternal (Made Astawa Rai,
2012). Kuat geser batuan sangat berguna sebagai parameter rancangan kestabilan
lereng dan kriteria keruntuhan geser yaitu menurut Mohr-Coulomb.
Teori Mohr menggap bahawa untuk suatu keadaan tegangan σ 1> σ 2 > σ 3,
maka tegangan menengah tidak mempengaruhi runtuhnya batuan, dan kuat tarik
tidak sama dengan kuat tekan suatu batuan. Teori ini didasarkan pada hipotesa
bahwa tegangan normal dan tegangan geser yang bekerja pada bidang runtuh
memainkan peranan penting dalam runtuhnya suatu material.
`
Gambar 2.1(a). Kurva keruntuhan non linier kriteria Mohr. (b). tegangan utama kriteria Mohr yang mempengaruhi runtuhnya material (Mohr,1900)
Kriteria keruntuhan oleh Mohr garis selubung kekuatan geser sulit
dirumuskan dalam rumusan matematika, sehingga kriteria ini kemudian
berkembang menjadi kriteria keruntuhan mohr-coulomb.
Kriteria mohr coulomb dinyatakan dengan persamaan
τ=c+μσ…………………………………………………………(2.1)
τ = tegangan geser
c = kohesi
σ = tegangan normal
μ = koefesien gesek dalam dari batuan (tan ∅)
8
Nilai kohesi dan sudut gesek material dapat ditentukan dengan melakukan
pengujian kuat gser langsung. Dalam pengujian kuat geser percontoh diberikan
beban normal dengan nilai tertentu secara konstan, kemudian percontoh diberikan
gaya geser, maka akan terjadi pergeseran pada suatu bidang geser. Dengan
menggunakan minimal tiga kombinasi maka akan didaptkan nilai kohesi dan
sudut gesek dalam.
Gambar 2.2Kondisi percontoh dalam pengujian kuat geser langsung
Adapun faktor yang mempengaruhi dari pengujian kuat geser adalah
sebagai berikut :
1. Faktor intrinsik : merupakan faktor yang menunjukkan karakteristik
internal batuan, terdiri dari kohesi dan sudut gesek dalam.
2. Faktor entrinsik : merupakan faktor yang berasal dari lingkungan batuan
baik alami maupun tidak serta dapat dikontrol maupun yang tidak dapat dikontrol.
Faktor-faktor entrinsik antara lain :
a. Tegangan Normal
Semakin besar tegangan normal yang bekerja, semakin besar tegangan
yang dibutuhkan untuk menyebabkan materiak tersebut tergeser. Pada pengujian
laboratorium sebaiknya tegangan normal tidak melebihi batas elastis batuan.
Menurut Griffith (1921 & 1925) bahwa keberadaan rekahan awal yang terdapat
pada batas antar butiran batuan dapat menyebabkan terjadinya pemusatan
9
tegangan tarik pada ujung celah kecil tersebut ketika batuan diberi tekanan dari
luar, baik secara uniaksial ataupun multiaksial sehingga pada batas tekanan
tertentu tegangan tarik tersebut mencapai titik kritisnya dan menyebbkan
terjadinya pembentukan rekahan awal yang arah perambatannya searah dengan
tegangan utama mayor (Mayor principal stress).
b. Keberadaan dan tekanan air
Tekanan air merupakan gaya angkat atau tekanan air pori yang
mengurangi tegangan normal yang bekerja menjadi tegangan normal efektif yang
besarnya σ e ff=¿ (σ n−u) sehingga akan mengurangi kekuatan geser batuan.
Pengaruh. Pengaruh tekanan pada kuat geser batuan keras dapat pada persamaan :
τ=c+σ eff x tan∅ Pada batuan lunak yang mempunyai nilai kuat tekan < 25 MPa
seperti batu lempungnilai kohesi dan sudut gesek dalamnya berubah secara drastis
akibat adanya penambahan air. Yang ini terkait dengan sifat mineralnya yang
rekatif.
c. Mineralogi dan ukuran butir
Ukuran yang lebih kecil biasanya mempunyai nilai kohesi yang lebih
besar, namun mempunyai sudut gesek dalam yang relatif lebih kecil dibandingkan
dengan percontoh yang mempunyai ukuran butir yang lebih besar. Horn & Deere
(1962) serta Kenney (1967) telah melakukan penelitian terhadapa kuat geser
mineral-mineral pembentuk batuan serta pengaruh komposisi mirela terhadap
kekuatan geser tanah. Kenney menyimpulkan bahwa kondisi mineral lebih
berpengaruh terhadap kekuatan geser diabndingkan dengan ukuran butirnya.
d. Kekasaran Permukaan Geser
Semakin kasar permukaan geser maka semakin besar kekuatan geser
batuan. Tetapi kekasaran ini hanya berpengaruh terhadap tegangan normal yang
rendah karena pada tegangan normal yang cukup tinggi permukaan geser akan
hancur. Menurut grasselli (2001) kekasaran permukaan bidang diskontinyu akan
mempengaruhi kekuatan geser batuan pada tingkat tegangan normal hingga 20%
e. Laju Pembebanan
Pengaruh laju pembebanan geser pada kekuatan geser rekahan yang terisi
material lempung tidak hanya terkait dengan berkurangnya kesempatan
10
pengeringan akibat laju terlalu tinggi, ataupun terjadinya pelemahan. Ada efek
yang fundamental yang dipengaruhi oleh viskositas komponen kehesif dari kuat
geser batuan.Bjerrum (1973) telah meneliti fenomena ini terhadap lempung lunak,
plastis dan terkonsolidasi normal. Hasilnya bahwa efek laju merupakan fusngi
waktu yang dibutuhkan untuk mencapai regangan geser kritis dimana failure
terjadi.
f. Tingkat Kerusakan contoh
A.4 Pemadatan Material
Pemadatan merupakan usaha secara mekanik agar butir butir material
merapat. Volume tanah akan berkurang, volume pori berkurang namun volume
butiran tidak berubah.hal ini bisa dilakukan dengan menggilas/ menumbuk.
Menurut Budi Santosa manfaat dari pemadatan adalah memperbaiki sifat
teknik material :
1. Memperbaiki kuat geser tanah yaitu menaikkan kohesi dan sudut gesek dalam.
2. Mengurangi kompresibilitas yaitu mengurangi penurunan oleh beban.
3. Mengurangi permeanilitas yaitu mengurangi nilai K
Pemadatan tanah biasanya digunakan untuk pembuatan bendung,
timbuanan, jalan raya, pondasi. Perubahan yang terjadi jika tanah dipadatkan
adalah pengurangan volume tanah sehingga akibatnya volume total tanah
berkurang. Dalam praktek yang digunakan sebagai ukuran kepadatan adalah berat
volume kering adalah semakin besar berat volume kering artinya material tersebut
semakin padat.
Dalam pengujian pemadatan berdasarkan tenaga pemadatannya dibedakan
menjadi dua yaitu :
1. Cara Standar
Pada proses pemadatan dengan cara standar, menggunakan mold dengan
volume 944 cm3, diameter mold 10,1 cm. selama pengujian di laboratorium pada
bagian bawah diberikan plat dasar, dan pada bagian atas terdapat leher mold.
Tanah dicampur dengan kadar air tertentu dan dibagi menjadi 3 bagian. Ketiga
bagian tersebut satu per satu dimasukkan ke dalam mold, dan dan ditumbuk
11
menggunakan hammer masing-masing 25 kali pukulan. Hammer yang digunakan
mempunyai berat 2,5 kg dengan tinggi jatuh 12 inchi.
Gambar 2.3 Peralatan pengujian pemadatan standar
Dalam pengujian ini bobot isi dirumuskan sebagi berikut :
γ=WV
………………………………………………………………….(2.2)
Keterangan
W = berat dari material yang dipadatkan
V = Volume mold (944 cm3)
12
Gambar 2.4 Grafik Hasil pengujian Pemadatan
Pada proses pengujian pemadatan perlu melakukan pengujian kadar air,
dengan mengetahui kadar air dari suatu material yang dipadatkan maka bobot isi
kering dapat dirumuskan sebagai berikut :
γ dγ
1+w(% )100
……………………………………………………………….
(2.3)
Keterangan
w (%) = persentase kadar air
Nilai bobot isi kering pada persamaan 2.3 dan kadar air masing-masing diplotkan
dalam grafik maka akan didatkan grafik sesua dengan gambar 2.4. kadar air
optimum didapatkan pada saat bobot isi kering maksimum. Dengan memasukkan
persamaan kadar air dan derajad kejenuhan maka bobot isi kering juga dapat
dirumuskan sebagai berikut :
γ d=G s γw
1+e…….………………………………………………………...(2.4)
Keterangan :
Gs = Berat jenis materialγ w = bobot isi aire = angka pori
s=Gs w………………………………………………………………...(2.5)
e=Gs w
S…………………………………………………………….….(2.6)
maka
γ d=Gs γ w
1+Gs w
S.............................................................................................(2.7)
Dengan menggunakan kadar air, secara teori bobot isi kering maksimum
akan tercapai pada saat semua pori tidak terisi oleh udara, atau disebut dengan
derajad kejenuhan 100%. Sebab bobot isi kering maksimum saat suatu kadar air
13
tertentu pada saat porinya tidak terisi udara maka dapat disubstitusikan S = 1 pada
persamaan 2.7, sehingga
γ zav=Gs γ w
1+Gs w=
γ w
w+ 1G s
...............................................................................
(2.8)
Keterangan :
γ zav = bobot isi saat tanpa udara dalam pori
2. Cara Modifikasi
Dengan pemadatan yang dilakukan di lapangan, maka pemadatan dengan
cara standar dimodifikasi sehingga lebih representative digunakan di lapangan.
Cara Pemadatan modifikasi terdapat dalam ASTM D-1557 dan AASHTO T-180.
Proses pemadatan dengan cara modifikasi menggunakan ukuran mold 944 cm3
atau sama dengan ukuran mold untuk pemadatan standar. Namun dalam proses
pemadatannya terdiri atas lima lapisan, hammer yang digunakan mempunyai berat
4,54 kg, tinggi jatuh hammer 18 inchi dan jumlah tumbukan 25 kali sama dengan
tumbukan pada pengujian pemadatan standar.
Dalam proses pemadatan berdasarkan ASTM dan AASHTO berdasarkan
ukuran mold, jumlah tumbukan, dan ukuran butir material yang dipadatkan,
metode pemadatan dapat dibagi menjadi empat (lihat table 2.3)
Tabel 2.3 Metode pemadan menurut ASTM dan AASHTO
PenjelasanPemadatan standar Pemadatan modifikasi
A B C D A B C D
Cetakan
Volume cm3 944 2124 944 2124 944 2124 944 2124
Tinggi mm 116,3 116,3 116,3 116,3 116,3 116,3 116,3 116,3
Diameter mm 101,6 152,4 101,6 152,4 101,6 152,4 101,6 152,4
Hammer
Berat kg 2,5 2,5 2,5 2,5 4,54 4,54 4,54 4,54
Tinggi jatuh in 12 12 12 12 18 18 18 18
Jumlah lapisan tanah 3 3 3 3 5 5 5 5
14
Jumlah pukulan/lapisan 25 56 25 56 25 56 25 56
Fraksi tanah lolos ayakan No. 4 No. 4 ¾ in ¾ in No. 4 No. 4 ¾ in ¾ in
Dalam proses pemadatan menurut Braja M. Das faktor-faktor yang
mempengaruhi proses pemadatan adalah :
1. Tenaga pemadatan misalnya berat mesin penggilas, banyaknya lintasan
penggilasan dan tebal lapisan. Perbedaan energy pemadatan akan mempengaruhi
bobot isi kering maksimum dan kadar air optimum. Menurut Braja M. Das pada
material lempung pasiran dengan mengunakan mold, hammer dan jumlah lapisan
yang sama namun jumlah tumbukan per lapisan bervariasi dari 20 sampai 50 kali
pukulan menghasilkan data seperti gambar 2.3. dengan berubahnya jumlah
tumbukan per lapisan maka tenaga pemadatan juga akan berubah. Tenaga
pemadatan dirumusakan sebagai berikut :
E=jumlah
tumbukanlapisan
x jumlahlapisan x berat hammer x tinggi jatuh
volumemold
15
Gambar 2.5Efek tenaga pemadatan terhadap hasil pemadatan pada lempung pasiran
(Braja,2006)
Dari gambar 2.4 dapat disimpilkan bahwa :
a. Saat tenaga pemadatan bertambah maka bobot isi kering maksimum akan
semakin bertambah.
b. Saat tenaga pemadatan bertambah maka kadar air optimum berkurang
2. Kadar air
Tanah kohesif merupakan bongkah-bongkah yang sukar dipadatkan, jika
disiram air menjadi lunak dan lebih mudah dipadatkan, tetapi makin besar kadar
air tanah makin membatasi kepadatan yang dicapai, yang berkurang hanya udara,
jika volume air lebih besar maka kepadatan maksimum berkurang. Tanah kenyang
air tidak dapt dipadatkan. Pada dasrnya, makin basah tanah makin mudah
dipadatkan, karena iar berfungsi sebagai pelumas. Tapi kadar air yang berlebihan
akan mengurangi kepadatan yang dapat dicapai. Pada pemadatan suatu tanah
16
dengan tenaga pemadatan tertentu akan mengasilkan pemadatan terbesar. Kadar
air tersebut disebut kadar air optimum. Dan mempunyai bobot isi kering
maksimum.
Gambar 2.6Prinsip Pemadatan Tanah (Johnson dan Sallberg, 1960)
3. Jenis Material yang Dipadatkan
Jenis material yang yang dimaksud antara lain distribusi ukuran butir,
bentuk butir, berat jenis dari material, dan kandungan material lempung. Hasil
pengujian ASTM D-698 dapat dilihat pada gambar 2.7. Pada gambar tersebut
menjelaskan bahwa semakin besar ukuran butir maka proses pemadatan akan
semakin susah. Sebaliknya semakin kecil ukuran butir maka proses pemadatan
akan semakin mudah dilakukan. Hal ini disebabkan oleh apabila ukuran butir
suatu material semakin besar maka pori/void yang terdapat pada material tersebut
semakin besar.
17
Gambar 2.7Kurva jenis pemadatan untuk empat jenis tanah (ASTM D-698)
A.5 Metode Analisa Longsoran Metode Bishop
Salah satu dari metode keseimbangan batas yaitu metode Bishop untuk
longsoran busur (Circular Failure). Metode ini menjelaskan keseimbangan gaya
vertikal untuk setiap segmen dan keseimbangan momen keseluruhan yang
berkaitan dengan pusat lingkaran permukaan yang di uji. Lapisan yang berada di
atas bidang longsor dibagi dalam beberapa segmen tegak agar
ketidakseragamannya batuan dan atau tanah dapat dipertimbangkan lebar dari tiap
segmen tidak harus sama. Metode ini mengabaikan gaya geser pada segmen dan
kemudian mengasumsikan suatu gaya normal cukup untuk mendefinisikan gaya-
gaya antara segmen (Bishop, 1955). Gaya normal pada dasar tiap segmen
ditentukan dengan menjumlahkan gaya-gaya dalam arah vertikal.
Momen penggerak seluruhnya diperoleh dengan menjumlahkan momen
dari setiap segmen, yaitu :
18
Momen penggerak seluruhnya
= W .x
= W. R sin
= R W sin …................................................................................ (2.9)
Keterangan:
W .x = Momen penggerak segmen
W = Berat Segmen
Faktor keamanan (F) dapat dituliskan sebagai berikut :
Gambar 2.8
Analisis Simplified Bishop Method (Bishop, 1955)
19
F =
Gaya PenahanGaya Penggerak
F =
Kekua tan geser yang adaKekua tan geser yang diperlukan
Jika kekuatan geser = s, maka kekuatan geser untuk mempertahankan kemantapan
=
sF
Bilaman S = gaya pada dasar segmen,
maka :
S = s . l / F
sehingga :
Momen melawan segmen = ( s.l / F ). R
Momen melawan seluruhnya =∑ ¿ ¿ ( s . l / F ) R
=
RF ∑ ¿ ¿ s.l.................................................…(2.9)
Dengan mempersamakan momen melawan dengan momen penggerak, maka :
R∑ ¿ ¿W sin α =
RF ∑ ¿ ¿ sl……………………………………………….……(2.10)
Sehingga :
F =
R ∑ s . l
R ∑ W sin α =
∑ s . l
∑ W sin α ……………………………………….……(2.11)
Nilai F ditentukan pada banyak lingkaran sampai terdapat nilai F yang
terkecil. Lingkaran dengan nilai F terkecil disebut lingkaran kritis.
Untuk menyelesaikan perhitungan s diganti dengan c + (σ − u ) tan φ ,
sehingga:
F =
∑ ( c . l + ( σ . l − u . l ) tan φ )∑ W sin α ………………………………………..….(2.12)
F =
1
∑ W sin α ∑ ¿ ¿( c . l + ( P − u . l ) tan φ ) ……………………………..….(2.13)
Dengan P = gaya normal pada dasar segmen yang bersangkutan
20
Nilai W, α dan l dapat diperoleh secara langsung untuk setiap segmen, dan
c serta φ dapat ditentukan dilaboratorium. Nilai tegangan air pori (u) juga dapat
ditentukan dilapangan. Hanya nilai P yang belum diketahui.
Pada cara Bishop besarnya P diperoleh dengan menguraikan gaya – gaya
lain pada arah vertikal.
( P' tan φF )
sin α + ( c . l
F ) sin α + P’ cos α + u . l cosα = W + ( Xn – Xn+)
{( P − u . l ) tan φF }
sin α + {c . l
F } sin α + {( P − u . l ) cos α } + u .l cosα = W +
( Xn – Xn+1 )
{( P − u . l ) tan φF }
sin α + {( P − u . l ) cos α } = W + ( Xn – Xn+1 )- {c . l
F } sin α -
u . l cosα
( P – u . l ) =
W + ( Xn − Xn + 1 ) − l ( cF
sin α + u cos α )cos α + tan φ . sin α
F .............................(2.14)
Pada cara Bishop ini, nilai ( Xn – Xn+1 ) dianggap = 0 sehingga :
( P – u . l ) =
W − l ( cF
sin α + u cos α )cos α + tan φ . sin α
F ....................................................(2.15)
Jadi :
F =
1
∑ W sin α∑ [ c . l + { W − l ( c sin α
F+ u cos α)
cos α + tan φ . tan αF
}tan φ] …………….....(2.16)
21
F =
1
∑ W sin α∑ [ c . l + { W
cos α− (l .
c tan αF
+ l . u )1 + tan φ . tan α
F}tan φ]
……....……....(2.17)
F=
1
∑ W sin α∑ [ c . l ( 1 + tan φ . tan α
F ) + ( Wcos α
− c . l tan αF
− l . u ) tan φ
1 +tan φ . tan α
F]…….(1.18)
F=
1
∑ W sin α∑ [ c .
bcos α (1+ tan φ . tan α
F )+ ( Wcos α
− cb
cos αtan α
F− b
cos α. u) tan φ
1 +tan φ . tan α
F]…….(2.19)
F=
1
∑ W sin α ∑ [ {c .b (1+ tan φ . tan α
F )+(W−c .btan α
F−b .u) tan φ }sec α
1 + tan φ . tan αF
]......(2.20)
F=
1
∑ W sin α ∑ [ {c .b (1+ tan φ . tan α
F−tan φ . tan α
F )+(W−b .u ) tan φ}sec α
1 + tan φ . tan αF
]…...(2.21)
F =
1
∑ W sin α∑ [ c . l + { W − l ( c sin α
F+ u cos α)
cos α + tan φ . sin αF
}tan φ]............................(2.22)
W = b×γ×h
u = γw × hw × cos2 Φ
Sehingga
22
F =1
∑ w sin❑∑ [ (cxb+ (w−bxu ) tan Φ ') sec❑
1+ tan Φ’ tan❑F ] …………………………….
(2.23)
Dalam metode Bishop, besaran faktor keamanan pada persamaan terdapat
pada kedua sisi, maka harus diselesaikan dengan iterasi,
yaitu mencoba-coba
dengan memasukan nilai faktor keamanan yang diasumsikan untuk mendapatkan
nilai faktor keamanan baru, sehingga mendapatkan nilai faktor keamanan
minimum dengan faktor toleransi ≤ 0,001.
B. METODE PENELITIAN
Metode yang digunakan dalam penelitian ini didasarkan pada metode
perhitungan aktual di laboraorium yang bertujuan untuk mendapatkan hasil pada
waktu sekarang. Teknik pengumpulan data ditempuh dengan prosedur penelitian
yang mencakup :
a. Studi Literatur
Tahap studi literatur dilakukan dengan pengumpulan sumber informasi tang
berkaitan dengan kegiatan penelitian yang berasal dari referensi yang
berhubungan dengan masalah yang dihadapi. Adapaun refrensi yang digunakan
Catatan Kuliah Mekanika Batuan ITB, Principle of Geotechnical Engineer fifth
edition, Geotechnical Investigation Methods, Dasar Mekanika tanah, Rock Slope
Engineering Civil and Mining 4th Edition.
b. Pengambilan Sampel
Pengambilan sampel material timbunan dari daerah disposal area yang
aktif, yang nantinya sampel ini akan di uji di laboratorium. Jumlah sampel yang
diambil 36 sampel yang terdiri atas 3 jenis batuan, dan satu composite.
c. Pengujian Laboratorium
23
1. Pengujian Geser Langsung Ukuran Besar dengan menggunakan satu set alat
uji kuat geser langsung.
2. Pengujian Sifat Fisik menggunakan alat sifat fisik
3. Pengujian Geser Langsung ukuran kecil menggunakan satu set alat uji kuat
geser langsung
4. Pengujian Pemadatan menggunakan alat pemadatan tanah laboratorium,
Tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 2.9
24
18
PERMASALAHAN :1. Contoh dalam pengujian harus representatif dan pengujian dengan
skala besar membutuhkan biaya yang besar. 2. Kekuatan material timbunan harus dioptimumkan3. Lereng timbunan harus optimum
HIPOTESASkala pengujian akan mempengaruhi kekuatan material, dan untuk memningkatkan kekuatan geser material harus dilakukan pemadatan.
RUMUSAN MASALAH1. Hubungan antara pengujian kuat geser langsung skala besar dan
pengujian standar2. Besar pengaruh pemadatan terhadap nilai kekuatan geser material
timbunan
TUJUAN PENELITIAN1. Menentukan dan memahami kekuatan geser material timbunan
yaitu kohesi, dan sudut gesek dalam terhadap pengaruh skala pengujian.
2. Menganalisis hubungan antara hasil pengujian kuat geser langsung skala besar dengan kuat geser langsung standard yang telah dilakukan pemadatan.
3. Menentukan Dimensi lereng timbunan yang optimum.
RENCANA PENYELESAIAN MASALAH
STUDI LITERATUR (A)Made : Semakin besar dimensi contoh yang digunakan maka
contoh tersebut semakin representative.Braja : pemadatan akan menambah kekuatan geser material
(kohesi dan sudut gesek dalam)Duncan : Longsoran pada suatu material akan memliki konsekuensi
social-ekonomiHoek and Bray : longsoran busur terjadi pada material yang lapuk
atau memiliki bidang diskontinya yang sangat rapat.
B
19
RE - DE SI G N
B
Lapangan :1. Pengambilan
Sampel2. Tinggi Lereng3. Sudut lereng
Laboratorium:1. Uji Sifat Fisik2. Uji Geser Skala
Besar3. Uji Geser
Langsung Standar4. Uji Pemadatan
ANALISIS1. Statisik : Regresi Linier / non Linier2. Numerik : Metode Kesetimbangan Batas3. Empirik : Metode Hoek and Bray
KRITERIA1. Lereng Tunggal FK > 1,32. Lereng Keseluruhan FK > 1,5
IYATIDAK
HASIL PENELITIAN1. Hubungan antara pengujian geser langsung skala besar dan
standar2. Besar pengaruh pemadatan terhadap nlai kekuatan geser
material3. Dimensi lereng timbunan optimum
KESIMPULAN DAN SARAN
stabil
BAB III
RENCANA PENYELESAIAN MASALAH
A. Pengolahan Data
Data-data yang didapatkan dari lokasi penelitian selanjutnya akan diolah
dan dianalisis. Adapun pengolahan dan analisis data yang dilakukan adalah
sebagai berikut:
a. Menentukan nilai kohesi dan sudut gesek dalam dari hasil pengujian kuat
geser ukuran besar dengan rumusan
τ=c+σ eff x tan∅ , untuk mendapatkan nilai kohesi pada saat tegagan
normal sama dengan nol.
b. Menentukan sifat fisik dari batuan.
c. Menentukan nilai kohesi dan sudut gesek dalam dari pengujian kuat geser
ukuran kecil dengan rumusan τ=c+σ eff x tan∅ , untuk mendapatkan nilai
kohesi pada saat tegagan normal sama dengan nol.
d. Menentukan nilai kadar air optimum dan bobot isi kering maksimum dari
pengujian pemadatan/proctor.
e. Menentukan nilai kohesi dan sudut gesek dalam dari material hasil
pemadatan dengan ukuran kecil.
f. Menentukan sifat fisik dari hasil pengujian pemadatan.
g. Dalam merancang geometri lereng digunakan dengan metode Hoek and
Bray.
B. Pembahasan Masalah
Pembahasan masalah dengan mencari hubungan anatara nilai dari kohesi
dan sudut gesek dalam dari hasil pengujian kuat geser dengan ukuran besar dan
kuat geser dengan ukuran kecil. Mencari hubungan antara hasil pengujian kuat
geser langsung ukuran besar dengan nilai kohesi dari material hasil pemadatan
dan diujin dengan pengujian geser langsung ukuran kecil.
C. Hasil yang Diharapkan
19
Berdasarakan analisis yang akan dilakukan diharapkan didapatkan
hubungan antara hasil pengujian kuat geser dengan menggunakan ukuran yang
besar dengan pengujian kuat geser dengan ukuran yang kecil baik sebelum atau
sesudah dilakukan pemadatan.
20
BAB IV
RENCANA JADWAL PELAKSANAAN
Rincian rencana jadwal kegiatan sampai dengan penyusunan penelitian
dilaksanakan selama kurang lebih tiga bulan. Dengan rincian sebagai berikut :
Tabel 4.1 Rencana Jadwal Pelaksanaan Penelitian
No.Waktu Februari Maret April
Kegiatan 1 2 3 4 1 2 3 4 5 1 2 3 4
1 Study literatur
2Pengambilan Sampel
3 Pengujian Lab
4 Pengolahan data
5 Pembuatan draft
21
DAFTAR PUSTAKA
1. Astawa, Rai Made. 2012. Buku Catatan Kuliah Mekanika Batuan. Penerbit ITB : Bandung
2. Blyth, F.G.H. and Freitas, de M.H.1984. Geology for Engineers Seventh Edition. British Library Cataloguing in Publication : Norfolk
3. Brady, B.H.G., and Brown, E.T. 2004.Rock Mechanics For Underground Mining. Kluwer Academic Publishers: New York.
4. Braja, S. 2006. Principle of Geotechnical Engineer fifth edition. Thompson : California
5. Hariyanto, R., Sudarsono., Wicaksono, Bambang. 2012. Mekanika Tanah. Program Studi Teknik Pertambangan UPN “Veteran” : Yogyakarta
6. Hoek, Evert.2006. Practical Rock Engineering. Evert Hoek Consulting Inc. : Canada
7. Hunt, roy E. 2005. Geotechnical Investigation Methods. CRC Press : Francis
8. Jaeger, J.C., Cook, N.G.W. and Zimmerman, R.W.007. Fundamentals of Rock Mechanics. Blackwell Publishing : Australia
9. Pariseau, William G.2006. Design Analysis in Rock Mechanics. Taylor and Francis :Netherlands
10. Santosa, Budi. Dasar Mekanika tanah. Penerbit Gunadharma
11. Sutarman,E.2013.Konsep dan Aplikasi Mekanika Tanah. Andi : Yogyakarta
12. Wyllie, D. C. and Christopher W. M., 2004, Rock Slope Engineering Civil and Mining 4th Edition, Spon Press, 270 Madison Avenue, New York, USA
22