Finite Elemen Method (FEM) atau Metode Elemen Hingga

Metode Finite Elemen atau metode elemen hingga, adalah suatu metode perhitungan faktor keamanan menggunakan bantuan software sehingga  memungkinkan untuk menangani masalah-masalah teknik geoteknik yang rumit termasuk adanya faktor tekanan air pori, teratur maupun tidak dan berbagai bentuk bidang gelincir.

Dalam metoda elemen hingga atau FEM, tidak dilakukan asumsi bidang longsor. Faktor keamanan dicari dengan mencari bidang lemah pada struktur lapisan tanah. Faktor keamanan didapatkan dengan cara mengurangi nilai kohesi, c, dan sudut geser dalam tanah, 𝝓 , secara bertahap hingga tanah mengalami keruntuhan. Nilai faktor keamanan, kemudian dihitung sbb:

dengan; ΣMSF= faktor keamanan; Creduced dan 𝝓reduced = nilai c dan 𝝓 terendah yang didapat pada saat program Plaxis mengatakan tanah mengalami keruntuhan (soil body collapse). Proses perhitungan ini dalam diagram keruntuhan Mohr diilustrasikan pada Gambar dibawah; Dalam program PLAXIS metode ini disebut “Phi-c reduction”. 

Gambar 1 – Proses Perhitungan Faktor Keamanan dalam FEM 

Sebagaimana disebutkan pada pendahulan bahwa analisa kestabilan dengan FEM ini dilakukan dengan menggunakan program Plaxis. Suatu hal yang perlu dikemukakan disini adalah bahwa dalam analisa Undrained untuk tanah berbutir halus terdapat tiga cara (kemungkinan masukan) di dalam PLAXIS, yaitu: 

• Undrained A: Tipe prilaku material dipilih undrained dan parameter-parameter masukan yang dipakai adalah parameter kuar geser efektif (c’,ϕ’, ψ’) dan parameter kekakuan efektif (E’50,ν’). Perhitungan undrained dilakukan dalam analisis tegangan efektif. 
• Undrained B: Tipe perilaku material dipilih undrained dan masukan yang dipakai adalah parameter kuar geser tegangan total (c=cu, ϕ=0, ψ=0) dan parameter kekakuan efektif (E’50,ν’). Perhitungan undrained dilakukan dalam analisis tegangan efektif. 
• Undrained C: Tipe prilaku material dipilih drained dan parameter-parameter yang dipakai sebagai input adalah parameter kuar geser tegangan total (c=cu,ϕ=0, ψ=0) dan kekakuan total (Eu,ν=0,495). Perhitungan undrained dilakukan dalam analisis tegangan total. 

Perhitungan kondisi Undrained, dilakukan dengan menggunakan ke tiga cara di atas. Bila diperlukan perhitungan kondisi drained, maka semua parameter masukan dalam parameter efektif dan tipe material dipilih drained. Model tanah yang dipakai adalah Model Mohr Coulomb.

Untuk model Mohr-Coulomb, ada enam sifat material yang diperlukan. Properti ini adalah sudut geser (φ), kohesi (c), sudut dilatasi (ψ), modulus Young (E), rasio Poisson (ν) dan berat satuan tanah (γ). Modulus Young dan rasio poisson memiliki pengaruh besar pada deformasi dihitung sebelum kegagalan lereng, tetapi memiliki sedikit pengaruh pada faktor keamanan dalam perhitungan analisis stabilitas lereng (Rocscience, 2001). Pelebaran sudut, (ψ) mempengaruhi secara langsung perubahan volume selama tanah menyusut. Jika (ψ=φ), aturan aliran plastisitas dikenal sebagai "berhubungan", dan jika (ψ ≠ φ), aturan aliran plastisitas dianggap sebagai "tidakberhubungan".

Untuk pembahasan lebih lajut serta praktikalnya dapat dibaca pada artikel yang telah saya terjemahkan disini