Analisa Stabilitas Lereng 2 by I Wayan Sengara

8/17/2019 Analisa Stabilitas Lereng 2 by I Wayan Sengara

1/69

SLOPE STABILITY ANALYSIS(CALCULATION OF SAFETY FACTOR)

Prepared by:

Dr. I Wayan Sengara

SERTIFIKASISERTIFIKASI

HimpunanHimpunan

AhliAhli

TeknikTeknik

TanahTanah

IndonesiaIndonesia

Jakarta, 1Jakarta, 1 JuniJuni 20052005


2/69

TOPIC MATERIALS

•• SOIL MECHANICS (Engineering Soil Properties)SOIL MECHANICS (Engineering Soil Properties)

•• SOIL INVESTIGATIONSOIL INVESTIGATION

•• SLOPE STABILITY ANALYSISSLOPE STABILITY ANALYSIS(CONCEPTS AND INPUT SOIL PARAMETERS)(CONCEPTS AND INPUT SOIL PARAMETERS)

•• SLOPE STABILITY ANALYSISSLOPE STABILITY ANALYSIS

(CALCULATION OF SAFETY FACTOR)(CALCULATION OF SAFETY FACTOR)

IWSIWS


3/69

FAKTOR KEAMANAN LERENG

Mohr-Coulomb Failure Criteria

IWSIWS


4/69

IWSIWS

STABILITY OF INFINITE SLOPE

Karakteristik:- Ketebalan material tanah yang runtuh relatif kecil dibandingkan

ketinggian lereng

- Bidang runtuh // permukaan lereng


5/69

IWSIWS


6/69

STABILITY OF INFINITE SLOPE

IWSIWS


7/69IWSIWS


8/69

Jika kekuatan geser

tanahnya adalah S:

Maka besarnya faktor

keamanan:

Infinite Slope Analysis in

Dry Sand :Berat tiap irisan:

Gaya normal (N) & gelincir (T):


9/69

Pore Water Pressure:


10/69

Infinite Slope Analysis in

c- φ soil (w/ seepage ):

kekuatan geser tanahnyaadalah:


11/69

Infinite Slope Analysis in c-

φ soil (w/ seepage ):Maka besarnya faktor keamanan:

Kalau seepage line berada pada elevasi m.zdi atas bidang gelincir, maka:


12/69IWSIWS


13/69IWSIWS


14/69

Block Analysis (1)

dimana:

Pa = gaya aktif (mendorong)

Pp = gaya pasif (menahan)

L = gaya penahan akibat

kohesi pada tanahlempung

c’m & φm = parameterkekuatan tanah padadasar blok, denganberat efektif (W - U)


15/69

dimana:

Ka = koefisien tekanan tanah aktif

Kp = koefisien tekanan tanah pasif

σ’v

= tegangan vertikal efektif

cm = parameter kohesi termobilisasi

Block Analysis (2)Tekanan aktif dan pasif pada tanah:


16/69

Berat dari blok:

gaya normal (N) dan kekuatan tanah termobilisasi (Sm):

kohesi dan sudut geser

dalam yang termobilisasi:

Planar Block Analysis (1):


17/69

Dari keseimbangan gaya-gaya didapat:



18/69

1.Tentukan angka keamanan terhadap geser, Fφ

2.Hitung nilai φm,

3.Hitung kohesi yang termobilisasi, cm

4.Hitung angka keamanan, Fc = c/cm

5.Ulangi langkah 1 - 4 hingga didapat Fφ = Fc.



19/69IWSIWS


20/69IWSIWS


21/69

Method of SlicesPembagian suatu lereng ke dalam beberapa irisan:

General Limit


22/69

General Limit

Equilibrium Method :

Penjumlahan gaya-gaya vertikal yang bekerja pada

setiap irisan. Dari sini akan diperoleh gaya normal Nyang bekerja pada dasar irisan.

Penjumlahan gaya-gaya horizontal yang bekerja

pada setiap irisan. Dari sini akan diperoleh gayayang bekerja diantara irisan, E.

Penjumlahan dari gaya-gaya horizontal yangbekerja pada semua irisan akan memberikan factorkeamanan untuk keseimbangan gaya, Ff .

Penjumlahan dari momen-momen yang diambilterhadap suatu titik tertentu, akan memberikan

factor keamanan untuk keseimbangan momen Fm.


23/69

Metoda Irisan,

Gaya-gaya yang Bekerja pada Suatu

Irisan:


24/69

•Kesetimbangan Gaya

• Ordinary method of slices (OMS)• Simplified Bishop

• Simplified Janbu

• Corps of Engineers

• Lowe dan Karafiath

• Generalized Janbu

•Kesetimbangan Gaya dan Momen• Bishop’s rigorous

• Spencer

• Sarma

• Morgenstern-Price

BEBERAPA METODA PERHITUNGAN

STABILITAS LERENG METHODS OF SLICES

IWSIWS


25/69

IWSIWS


26/69

IWSIWS


27/69

IWSIWS


28/69

IWSIWS


29/69

IWSIWS


30/69

IWSIWS


31/69

IWSIWS


32/69

IWSIWS


33/69

IWSIWS


34/69

IWSIWS


35/69

Contoh Soal:

γ = 16 kN / m3

c = 20 kN/m2

φ = 20°


36/69

Hasil Perhitungan (1)Tabel 1. Perhitungan Dengan Metoda Irisan Biasa

No W αn sin αn cos αn ∆Ln W sin αn W cos αn

(kN/m) (0) (m) (kN/m) (kN/m)

1 22.4 70 0.939 0.343 2.919 21.044 7.674

2 294.4 54 0.809 0.588 6.801 238.092 173.158

3 435.2 38 0.615 0.788 5.075 267.821 343.0324 435.2 24 0.407 0.914 4.378 176.927 397.613

5 390.4 12 0.208 0.978 4.089 81.128 381.877

6 268.8 0 0.000 1.000 4.000 0.000 268.800

7 66.58 -8 -0.139 0.990 3.231 -9.261 65.933

Σ = 30.493 775.751 1638.087

Fs =c . L + W cos . tan

W sin

30.493 . 20 + 1638.04 . tan 20

776.75

1.553

n n

n

∆ α φ

α

=

=


37/69

Hasil Perhitungan (2)Tabel 2. Perhitungan dengan Metoda Bishop

No ∆x c ∆x W αn Wsin φ W tan φ (3) + (7) Mi (8) / (9)

(kN/m) (kN/m) (0)

(1) (2) (3) (6) (7) (8) (9) (10)

1 1 20.000 22.4 70 21.044 8.148 28.148 0.550 51.2042 4 80.000 294.4 54 238.092 107.094 187.094 0.766 244.098

3 4 80.000 435.2 38 267.821 158.313 238.313 0.924 257.944

4 4 80.000 435.2 24 176.927 158.313 238.313 1.003 237.538

5 4 80.000 390.4 12 81.128 142.016 222.016 1.024 216.816

6 4 80.000 268.8 0 0.000 97.781 177.781 1.000 177.7817 3.2 64.000 66.58 -8 -9.261 24.220 88.220 0.960 91.933

Σ = 775.751 Σ = 1277.314

Fs = Σ(10) / Σ(6)

F = 1.65

Fs = 1.65


38/69

Seismic Loading


39/69

Slope Failures


40/69

Failure akibat seismic Load(Gempa Alaska, 1964)

IWSIWS


41/69

Seismic LoadingUntuk Lereng Permanen, harus didisain terhadap beban seismic

sesuai ZONASI dan KLASIFIKASI SITE Menurut SNI-1726,

2000

Tentukan ZONASI dan Peak Baserock Acceleration (PBA)

Tentukan Klasifikasi Site (Apakah termasuk Tanah Keras,

Tanah Medium, Tanah Lunak, atau Tanah Khusus)

Tentukan besarnya Peak Ground Acceleration (di permukaan

tanah) dengan mengalikan PBA dengan Amplification factor,

sesuai klasifikasi site.


42/69

( Source: Tim Zonasi SKSNI, 2000)

P kPeak B kBaserock A l tiAcceleration


43/69

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Return period (year)

P G A (

g a l )

Crouse

Joyner & Boore

Total

PBA 0.14 g for return period 200 yearPBA 0.14 g for return period 200 year

PBA 0.20 g for return period 500 yearPBA 0.20 g for return period 500 year

(Source:(Source:SengaraSengara SSSS, et al., 1998), et al., 1998)

PeakPeak Baserock Baserock Acceleration Acceleration

untuk untuk BandungBandung

IWSIWS


44/69

Site Response Analysis

-0,20

-0,15

-0,10

-0,05

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0 5 10 15 20

time (sec)

a c c ( g )

Seismic source

Wa ve

pr opagation path

Seismic wave propagation fromsource to site

F a u l t

IWSIWS


45/69

Input Motions

-0,20

-0,15

-0,10

-0,05

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0 5 10 15 20

time (sec)

a

c c ( g )


46/69

Summary of PBAPBA (gal)

Cities200 years return

period

500 years return

period

Jakarta 130 170

Bandung 147 200

Denpasar 211 298


47/69

Site Response

Analysis Results

Peak Ground

Acceleration

0

50

100

150

200

250

300

350

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35

Acceleration (g)

D e p t h

( m )

Subduction Eartquake

Strike Slip Earthquake

Pasadena


48/69

Seismic Microzonation for Jakarta


49/69

Proposed Site ClassificationSite

Class Description s

v

(m/s) N -SPT

u s

(kPa)

S0 Hard Rock >1500 - -

S1 Rock 760< sv ≤1500 - -

S2Hard Soil and

soft rock 360<

sv ≤760

> 50 > 100

S3 Medium soil 180< sv ≤360 15< N≤50 50 < su ≤100

S4 Soft soil sv ≤180 < 15 < 50


50/69

Jakarta

SoilClassification SiteClass Ao Tc Sa/Ao

Rock S1 1.0 0.4 2.5

Hard Soil S2 1.2 0.6 2.5

Medium Soil S3 1.5 0.7 2.5

Soft Soil S4 2.0 0.8 2.5


51/69

Bandung

Soil

Classification

Site Class Ao Tc Sa/Ao

Rock S1 1.00 0.4 2.5

Hard Soil S2 1.25 0.5 2.5

Medium Soil S3 1.5 0.6 2.5


52/69

Typical Design Response Spectra

Ca

Tc

Cp

To

P e r c e p

a t a n

S p e k t r

a l

Perioda (detik)

Ca

= PBA . Ao

Cp = 2.5(Ca)

Cv= 2.5(C

a)/T

To

= 0.2(Tc)

Tc = Cv/2.5(Ca)


53/69


54/69

Deformation analysis for Slope Stability


55/69

CONTOH KASUS ANALISIS

STABILITAS LERENG


56/69

Contoh Perhitungan Stabilitas Lereng dengan Program SLOPE/W

1.24

Section 2

SF:

Morgenstern-Price: 1.26

Bishop: 1.26

Janbu : 1.24

Length (m)

180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400

E l ev a t i on ( m )

-5

0

5

10

15

20

25

3035

40

45

50

55

60

65

7075

80

85

90

95

100

105

110115

120

125

130

135

140

145

150


57/69

Kondisi eksisting (Total Stress Analysis)

SF berkisar antara 1,3 – 1,4

Analisis Stabilitas Lereng

Horizontal Distance (m)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145

1.639

+ 9.00 LWS+ 8.50 LWSClay/Silt

1.7 t/mCu = 12 t/m

Silt1.7 t/m

Cu = 7 t/mSoft Clay

1.5 t/m

Cu = 0.6 t/m

Sand 1.7 t/m Cu = 0 t/mγ = φ =

γ = φ =

γ = φ =

γ = φ =

2

3

3

2

2

3

3 2

Reservoir Side

Sea Side

Cut Off Wall

2

2

0

45

Analisis Kestabilan Lereng

Kondisi Existing, STA 600

1.639

Tinggi Muka air pada Reservoir side = +7.50 LWS

Total Stress Analysis

Metoda Faktor Keamanan

Bishop

Janbu

M - P

1.574

1.756

E l ev a t i on ( m )

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20


58/69

Kondisi eksisting (Effective Stress Analysis)

SF berkisar antara 1,5 – 1,7


1.709

+ 9.00 LWS+ 8.50 LWSClay/Silt

1.9 t/mC = 2 t/m

Silt1.8 t/m

C = 1.1 t/mSoft Clay

1.6 t/m

C = 0.3 t/m

Sand 1.75 t/m Cu = 0 t/mγ = φ =

γ = φ =

γ = φ =

γ = φ =

2

3

3

2

2

3

3 2

Reservoir Side

Sea Side

Cut Off Wall

25

32

23.6

42

Analisis Kestabilan LerengKondisi Existing, STA 600

Tinggi Muka air pada Reservoir side = +7.50 LWS

Effektive Stress Analysis


Bishop

JanbuM - P

1.709

1.7251.539


0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145

E

l ev a t i on ( m )

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

A li i St bilit L


59/69


KondisiKondisi adaada jalan jalan (Total Stress Analysis)(Total Stress Analysis)

SF < 1,3SF < 1,3 ⇒ diperlukandiperlukan tambahantambahan bermberm padapada kakikaki

damdam bagianbagian hilirhilir

1.016

+ 9.00 LWS+ 8.50 LWS Clay/Silt

1.9 t/mCu =2.3 t/m

Silt1.8 t/m

Cu =1.5 t/mSoft Clay

1.6 t/m

Cu = 0.34 t/m

Sand 1.75 t/m Cu = 0 t/mγ = φ =

γ = φ =

γ = φ =

γ = φ =

2

3

3

2

2

3

3 2

Reservoir Side

Sea Side

Cut Off Wall

21

20

13.1

42

Analisis Stabilitas LerengKondisi ada Jalan, STA 600

Total Stress Analysis


Bishop

Janbu

M - P 1.016

0.930

1.021


0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145

E l e

v a t i on ( m )

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

Analisis Rembesan (Seepage) Unt k inp t


60/69

Analisis Rembesan (Seepage) Untuk input

dalam Analisis Stabilitas Lereng

SEEP GE N LYSIS

Seepage Quantities and Flow Vector

Cutoff Wall at Elevation +9 to -18 LWS

Seepage Quantities = 165.49 m3/day/400 m

+7.5 LWS

+1.0 LWS

k = 5.0E-7 m/sec

k = 1.0E-6 m/sec

k = 1.0E-8 m/sec

k = 1.0E-9 m/seck = 2.0E-8 m/sec

Section B-B

4 .7 8 8 4 e- 0 0 6

Distance (meter)

-5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125 135 145 155 165 175 185 195

E l ev a t i on

( m e t er )

-5

0

5

10

15

20

2530

35

40

45

50

55

60

65

70


61/69

ProfilProfil TanahTanah SepanjangSepanjang JembatanJembatan

Soft to medium clay

Cemented Silt

Soft clay silt

Cemented Hard silt orGravelly Sand

Clay Shale

Cemented Breccia

Soft to medium clay

Very Stiff Clay


62/69

ProfilProfil TanahTanah didi Abutment A1Abutment A1

Soft to medium clay

Cemented Silt

Soft clay silt

Cemented Hard silt orGravelly Sand


63/69

ProfilProfil TanahTanah didi Abutment A2Abutment A2

Cemented Breccia

Soft to medium clay

Very Stiff Clay


64/69

Desain Soil Parameter – A

DDeepptthhss SSooiill TTyyppee IIPP ((%%)) NN--SSPPTT CC’’ ((k k PPaa)) ’’ ((ddeegg)) EE

((k k PPaa))

00..00--1122..00 VVeer r yy ssoof f tt ttoo ssoof f tt

ssiillttyy ccllaayy 5511..44

22--1122

((44..55)) 1100 2288 44,,880000

1122..00--1166..00 VVeer r yy hhaar r dd

cceemmeenntteedd ssiilltt 4422..66 >>5500 1100 4400 2244,,000000

1166..00--2200..00 SSoof f tt ccllaayyeeyy ssiilltt 4488..11 44--88

((66)) 1100 3300 77,,220000


cceemmeenntteedd ssiilltt

-- >>5500 5500 4455 9900,,000000

Drained

DDeepptthhss SSooiill TTyyppee IIPP ((%%)) NN--SSPPTT CCuu ((k k PPaa)) ((ddeegg)) EE

((k k PPaa)) 00..00--1122..00

VVeer r yy ssoof f tt ttoo ssoof f tt

ssiillttyy ccllaayy 5511..44

22--1122

((44..55)) 4400 55 88,,000000


cceemmeenntteedd ssiilltt 4422..66 >>5500 115500 55 4400,,000000

1166..00--2200..00 SSoof f tt ccllaayyeeyy ssiilltt 4488..11 44--88

((66)) 5500 55 11220000


cceemmeenntteedd ssiilltt -- >>5500 330000 55 115500,,000000

Undrained


65/69

Kriteria Desain

(1) Bila fondasi berada di suatu lereng, maka angkakeamanan lereng tanah asli, ditambah kemungkinanadanya timbunan harus ≥ 1,70 (disarikan dari AASHTO,2004 dan BMS, 1992).

(2) Pergerakan lateral fondasi setelah struktur jembatan

dibangun akibat adanya beban statik dan dinamik harus 1,5 inch

(1) Beban seismik dengan perioda ulang 500 tahun sebesar

0,14g, berdasarkan percepatan gempa di batuan dasarsebesar 0,2g dengan faktor amplifikasi 1,4 dan koefisienreduksi 0,5.


66/69

- Suatu abutment yang berada di pinggir lereng denganfaktor keamanan lereng asli statik 1,4 dengan bebangempa permukaan 0,14g sebesar 1,2.

Sf drained = 1,4 Sf seismik = 1,2


67/69

Sf drained = 1,07

Horizontal Disp. 5,5 cm


68/69

SF = 1,72

SF = 1,78


69/69

SEKIAN..

Analisa Stabilitas Lereng 2 by I Wayan Sengara

Documents

Transcript of Analisa Stabilitas Lereng 2 by I Wayan Sengara