BAB II TINJAUAN LITERATUR -...

BAB II

TINJAUAN LITERATUR

2.1. Konsep Tegangan Total dan Efektif

Secara umum elemen tanah mempunyai tiga fase, yaitu butiran padat, air dan

udara. Pemahaman mengenai komposisi tanah diperlukan untuk mengambil

keputusan dalam memperoleh parameter tanah. Berdasarkan ketiga fase tersebut,

diperoleh hubungan volume-berat seperti terlihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Hubungan Antar Fase Tanah

Hubungan volume yang umum digunakan untuk suatu elemen tanah adalah angka

pori (void ratio), porositas (porosity), derajat kejenuhan (degree of saturation),

sedangkan untuk hubungan berat digunakan istilah kadar air (water content), dan

berat volume (unit weight). Hubungan-hubungan tersebut dapat dikembangkan

sehingga dapat diketahui parameter yang digunakan dalam perhitungan desain. (Tabel

2.1)

Tabel 2.1. Korelasi antar berbagai jenis parameter tanah

Given Moist unit weight (γ)

w,Gs,e

S,Gs,w

w,Gs,n

w,Gs,n Gsγw (1 - n)(1 + w)

S,Gs,n Gsγw (1 - n) + nSγw

Given Dry unit weight (γd)

γ,w

Gs,e

Gs,n Gsγw (1 – n)

Gs,w,S

e,w,s

γsat,e γsat -

γsat,n γsat - nγw

γsat,Gs

Given Saturated unit weight (γsat)

Gs,e

Gs,n [(1 –n)Gs + n]γw

Gs,wsat

e,wsat

n,wsat n

γd,e γd +

γd,n γd + n

γd,S γd +

γd,wsat γd (1 + wsat)

2.1.1. Konsep Tegangan Total (σ)

Pada suatu massa tanah, tegangan total pada suatu titik dihitung dari berat volume

keseluruhan dari elemen tanah yang berada di atasnya. Jika suatu massa tanah tersebut

diketahui terdapat air tanah, maka tegangan total dihitung dengan memasukkan

pengaruh berat volume tanah jenuh air dan berat volume air.

Gambar 2.2. Potongan Melintang Tanah

(Mekanika Tanah, Braja M. Das, Jilid 1, 1985)

Gambar 2.2. menunjukkan titik A pada suatu massa tanah dalam potongan

melintang. H adalah besarnya kedalaman muka air tanah dihitung dari partikel tanah

sedangkan Ha merupakan kedalaman titik A dihitung dari muka air tanah. Secara

matematis, besarnya tegangan total (σ) adalah:

σ = H γw + (Ha – H) γsat

(2.1)

Dengan γw = berat volume air dan γsat = berat volume tanah jenuh air.

Analisis tegangan total digunakan untuk menganalisis stabilitas jangka pendek

(short term) atau akhir konstruksi, dalam penggunaan praktis disebut juga kondisi

undrained. Kondisi ini terjadi pada saat penambahan beban luar melebihi kecepatan

terdisipasinya air pori. Pada tanah lempung proses terdisipasinya tekanan air pori

relatif lebih lambat dibandingkan dengan tanah pasir, oleh karena itu analisis kondisi

undrained umumnya digunakan untuk tanah lempung.

Faktor keamanan dalam kondisi kritis (minimal) terletak di akhir konstruksi pada

saat nilai u maksimal. Seiring berjalannya waktu, tekanan air pori akan tereduksi

sehingga menyebabkan kuat geser tanah dan faktor keamanan meningkat.

Berdasarkan ilustrasi tersebut, maka analisis tegangan total digunakan pada saat

lereng dalam kodisi kritis (faktor keamanan minimal).

Parameter yang digunakan pada analisis tegangan total adalah cu dan φu.

Parameter-parameter tersebut disebut dengan parameter total. Kekuatan tanah

lempung jenuh dinyatakan dengan

Su = cu dan φu = 0

Dengan Su = undrained shear strength, cu = undrained cohesion, φu = undrained

friction angle.

Undrained strength (cu) untuk lempung normally consolidated dapat ditentukan

melalui persamaan berikut:

= 0,11 + 0,0037 Ip

(2.2)

Dengan σ’0 = tegangan efektif overburden dan Ip = indeks plastisitas.

Untuk lempung overconsolidated, undrained strength (cu) ditentukan melalui

persamaan:

= OCR0,8

(2.3)

Dengan OCR = overconsolidation ratio.

UU test

Undrained strength, Su

Triaxial Test

CU test Ccu dan φcu Short term

stability

(end of construction)

Unconfined

Unconfined strength, qu

Compression Test

Berdasarkan Gambar 2.3., parameter-parameter tanah selain diperoleh melalui tes

triaxial UU dapat juga melalui tes triaxial CU dan tes unconfined compression dan

umumnya digunakan untuk analisis stabilitas timbunan maupun pondasi.

2.1.2. Konsep Tegangan efektif (σ’)

Titik A pada Gambar 2.2. terletak dalam sebuah tanah jenuh air, berdasarkan

kondisi tersebut di titik A terdapat gaya hidrostatis akibat pengaruh muka air tanah.

Tekanan hidrostatis tersebut disebut tekanan air pori (u). Tegangan efektif

menunjukkan hubungan tegangan total pada suatu massa tenuh jenuh air yang

Gambar 2.3. Tes yang dilakukan untuk stabilitas jangka pendek

(Slope Stability and Stabilization Method, Thomas S Lee, 1996)

dipengaruhi tekanan air pori. Secara matematis tegangan efektif (σ’) dapat dinyatakan:

σ’ = σ - u (2.4)

Dengan memasukkan pengaruh kedalaman dan berat volume air dan tanah maka

persamaan tersebut dapat dikembangkan menjadi:

σ’ = [H γw + (Ha – H) γsat] – HA γw (2.5)

σ’ = (HA – H) (γsat – γw) (2.6)

(HA – H) merupakan tinggi tanah , sedangkan (γsat – γw) merupakan berat volume

tanah efektif (γ’).

Analisis tegangan efektif digunakan untuk menganalisis stabilitas jangka panjang

(long term) atau disebut juga dengan kondisi drained. Pada tanah pasir, proses

terdisipasinya air pori terjadi lebih cepat, oleh karena itu analisis kondisi drained

umumnya digunakan untuk analisis stabilitas pada tanah pasir.

Parameter yang digunakan pada analisis tegangan efektif adalah c’ dan φ’.

Parameter-parameter tersebut disebut dengan parameter efektif. Analisis pada kondisi

long term menggunakan metode tegangan efektif, parameternya ditentukan dengan test

triaxial drained atau tes direct shear, bisa juga menggunakan CU test dengan

memperhitungkan tegangan air pori atau menggunakan ring shear test.

Gambar 2.4. Tes yang

dilakukan untuk stabilitas jangka panjang


Selain menggunakan tes berdasarkan Gambar 2.4., tekanan air pori juga dapat

ditentukan melaui flow nets maupun analisis seepage lainnya. Umumnya analisis

drained dengan mengguanakan parameter efektif digunakan pada stabilitas galian dan

lereng alami.

Namun tidak semua kondisi stabilitas harus dianalisis dengan menggunakan

parameter-parameter yang sudah ditentukan seperti yang telah dibahas sebelumnya,

karena kondisi tanah dan lapangan menentukan juga analisis yang akan digunakan.

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Direct shear test

c' dan φ'

CD test

Long term

stability

Triaxial test

c' dan φ'

CU test

dengan pengukuran

tekanan air pori

Ring shear test

c'r dan φ'r

residual

Tabel 2.2. Analisis stabilitas berdasarkan kondisi tanah dan lapangan


Soil Type

Soft (NC) Clay Stiff (Highly

OC) clay Foundation Loading

Critical Unconsolidated Undrained Probably UU case but check

conditions (UU) case (no drainage) consolidated drained (CD)

case

(drainage with equilibrium pore

pressures)

Remarks Use ϕ=0, c= τff with

appropriate

Stability usually not a major problem

corrections Excavation or Natural Slope

Critical Could be either UU or CD case

CD case (complete drainage)

conditions

Remarks If soil is very sensitive, it may

Use effective stress analysis with

change from drained to undrained

equilibrium pore pressure; if clay

conditions

is fissured, c' and perhaps ϕ' may

decrease with time

2.2. Studi Parameter Tanah

Dalam mendesain bangunan geoteknik, diperlukan data-data tanah yang

mempresentasikan keadaan lapangan. Pengujian laboratorium dan pengambilan sampel

tanah tidak dilakukan pada seluruh lokasi melainkan di tempat-tempat lokasi kritis

yang memungkinkan dan dianggap mewakili lokasi sebenarnya.

Kelengkapan data dalam penyelidikan lapangan menentukan akurasi dalam

perencanaan, tetapi tidak semua data dapat diperoleh dengan lengkap. Hal tersebut

terkait dengan masalah biaya pengambilan sampel atau kendala nonteknis yang terjadi

di lapangan. Oleh karena itu perencana harus dapat mengambil asumsi yang

dipertanggungjawabkan dengan nilai kesalahan yang minimal. Asumsi tersebut

diperoleh dari korelasi empiris yang telah dilakukan oleh ahli-ahli geoteknik dan

mengacu pada pemahaman mekanika tanah yang baik.

2.2.1. Penyelidikan Lapangan

2.2.1.1 Standart Penetration Test (N-SPT)

Kekuatan tanah yang diuji dengan tes penetrasi dinyatakan dalam N-SPT. Tahanan

penetrasi (N-SPT) yaitu banyaknya pukulan (30 mm terakhir) yang diperlukan untuk

memasukkan split tube sampler (450 mm – 18 in) dengan menggunakan hammer

seberat 63,5 kg (140 lb) yang dijatuhkan dari ketinggian 760 mm (30 in). Alat uji

penetrasi diperlihatkan pada Gambar 2.5

Untuk menentukan korelasi nilai N-SPT dengan nilai kohesi untuk tanah cohesive

dapat dilihat pada Gambar 2.6

Gambar 2.5. Alat Uji Standard Penetration Test (tabung split spoon sampler)

(Soil Mechanics, Lambe & Whitman, International Edition, 1969 )

Gambar 2.6. Hubungan antara kohesi (c) dan nilai N-SPT untuk tanah kohesif

(SI-3221 Rekayasa Pondasi, Mahsyur Irsyam)

Undrained shear strength (cu) tanah kohesif dipengaruhi oleh beberapa faktor,

diantaranya adalah kandungan air, kerapatan, tekstur tanah, kandungan mineral

lempung, struktur tanah, stress history, dan lain-lain (Gambar 2.7).

Gambar 2.7. Hubungan antara nilai N-SPT dan undrained shear strength untuk tanah kohesif


Tabel 2.3 Korelasi empiris antara nilai N SPT dengan unconfined compressive

strength (qu) dan berat jenis tanah jenuh (γsat) untuk tanah kohesif.

(Soil Mechanics, Lambe & Whitman, from Terzaghi and Peck 1948, International

Edition 1969)

N-SPT

(blows/ft) Konsistensi

qu

(Unconfined Compressive

Strength)

ton/ft2

γsat

kN/m3

< 2

2 – 4

4 – 8

8 – 15

15 – 30

Very Soft

Soft

Medium

Stiff

Very Stiff

< 0,25

0,25 - 0,50

0,50 – 1,00

1,00 – 2,00

2,00 – 4,00

16 –

19

16 –

19

> 30 Hard > 4,00 17 –

20

19 –

22

19 –

22

19 -

22

Korelasi untuk menentukan berat jenis tanah (γ) dan berat jenis tanah jenuh (γsat)

pada tanah non kohesif dapat ditentukan dari Tabel 2.4 dan Tabel 2.5.

Tabel 2.4 Korelasi berat jenis tanah (γ) untuk tanah kohesif dan non kohesif .

(Soil Mechanics, William T., Whitman, Robert V., 1962)

Cohesionless Soil

N

Unit Weight γ, kN/m3

Angle of friction ϕ

State

0-10 11-30 31-50 >50

12-16 14-18 16-20 18-23

25-32 28-36 30-40 >35

Loose Medium Dense Very Dense

Cohesive Soil

N

Unit Weight γ, kN/m3

qu, kPa

Consistency

<4 4-6 6-15 16-25 >25

14-18 16-18 16-18 16-20 >20

<25 20-50 30-60 40-200 >100

Very Soft Soft Medium Stiff Hard

Tabel 2.5 Korelasi berat jenis tanah jenuh (γsat) untuk tanah non kohesif.

(Soil Mechanics, William T., Whitman, Robert V., 1962)

Description Very Loose Loose Medium Dense Very

Dense

N SPT

Fine

Medium

Coarse

1-2 3-6 7-15 16-30

2-3 4-7 8-20 21-40 >40

3-6 5-9 10-25 26-45 >45

φ

Fine

Medium

Coarse

26-28 28-30 30-34 33-38

27-28 30-32 32-36 36-42 <50

28-30 30-34 33-34 40-50

γwet (kN/m3) 11-16 14-18 17-20 17-22 20-23

Korelasi nilai N-SPT dengan sudut geser pada tanah pasir dapat ditentukan dengan

menggunakan Gambar 2.7. Untuk mengetahui nilai konsistensi tanah pasir dapat

diketahui dengan mengacu pada Tabel 2.6.

Tabel 2.6 Korelasi nilai N-SPT dengan relative density tanah non kohesif.

(Soil Mechanics, Lambe & Whitman, from Terzaghi and Peck 1948, International

Edition 1969)

Penetration Ressistance N

(blows/ft2)

Relative Density

0 - 4 Very Loose

4 - 10 Loose

10 - 30 Medium

30 – 50 Dense

>50 Very Dense

Gambar 2.8. Hubungan sudut geser (φ) dan nilai N-SPT untuk tanah pasir


2.2.1.2 Sondir / Dutch Cone Penetration Test (DCPT)

Tes sondir merupakan salah satu jenis tes lapangan yang menggunakan

penetrometer statis dengan ujung konus bersudut 60o dan luas ujungnya 1.000 mm2

(diamter 35,7mm). Tes dilakukan umunya pada tanah kohesif.

Hasil pengukuran tes sondir berupa nilai tahanan friksi (fc) dan tahanan ujung

konus (qc). Tes ini tidak bertujuan mengambil sampel tanah, tetapi menentukan

parameter dan klasifikasi tanah melalui nilai pengukuran tersebut. Robertson dan

Campanella (1983) mengembangkan grafik hubungan antara friction ratio dengan

tahanan ujung untuk menentukan klasifikasi tanah. Friction ratio dinyatakan sebagai

perbandingan tahanan friksi (fc) dengan tahanan ujung konus (qc).

Fr = = (2.7)

Gambar 2.9. Alat Uji Dutch Cone Penetration Test

(An Introduction to Geotechnical Engineering, Holtz and Kovacs, 1981)

Gambar 2.10. Perkiraan Jenis Tanah dari Dutch Cone Penetration Test

(Principles of Foundation Engineering, Braja M. Das, Fourth Edition)

Korelasi empiris yang menyatakan hubungan antara tahanan ujung dengan sudut

geser tanah dikembangkan oleh Mayerhoff (1976) melalui Gambar 2.10.

Gambar 2.11. Perkiraan Koreksi antara NSPT dengan Sudut Geser Tanah (φ)


Parameter kohesi dapat ditentukan dengan persamaan berikut:

Cu = (2.8)

Dimana:

σvoc = Tekanan overburden total

Ncor = Faktor koreksi

2.2.2. Pengujian Laboratorium

Dengan pengujiam laboratorium, parameter kuat geser tanah pasir (φ) maupun

lempung (c) dapat ditentukan secara lebih akurat dengan kondisi pekerjaan di lapangan.

Dalam menentukan kuat geser tanah (τf) digunakan kriteria Mohr-Coulomb, yaitu:

τf = c + σf tan φ (2.9)

Berdasarkan konsep Terzaghi, tegangan geser tanah hanya dapat ditahan oleh

partikel padatnya. Kuat geser tanah bila dinyatakan sebagai fungsi dari tegangan efektif

adalah sebagai berikut:

τf = c’ + σ’f tan φ’ = c’ + (σ-u) tan φ’ (2.10)

2.2.2.1. Direct Shear Test

Direct shear umumnya digunakan untuk mengetahui nilai sudut geser (ϕ) pada

tanah pasir. Alat uji terdiri dari kotak logam berisi sampel tanah yang akan diuji.

Sampel tersebut berbentuk penampang bujur sangkar yang diberi tekanan sampai

1034,2 kN/m2. Gaya geser diberikan dengan mendorong kotak sampai terjadi

keruntuhan.

Tegangan normal dan tegangan geser yang dihasilkan di plot dalam bentuk grafik

linear sehingga diperoleh sudut antara grafik tersebut dengan arah horizontal. Sudut

inilah yang dinyatakan sebagai parameter sudut geser tanah pasir (ϕ).

Gambar 2.12. Bentuk umum Oedometer. (a) fixed ring container. (b) floating ring container.


2.2.2.2. Triaxial Test

Tes triaxial digunakan untuk mengetahui karakteristik kuat geser tanah pada tanah

lempung jenuh. Pada tes triaxial terdapat tiga jenis tes untuk memodelkan kondisi di

lapangan, yaitu:

1. Consolidated Drained Test (CD)

2. Consolidated Undrained Test (CU)

3. Unconsolidated Undrained Test (UU)

Consolidated Drained Test

CD tes disebut juga S-tes (slow) karena penambahan tegangan aksial harus lambat

agar air pori dapat benar-benar teralirkan. Sampel jenuh air diberi confining pressure

σ3 yang melebihi tegangan overburden σc. Tegangan aksial diberikan kepada sampel

tanah secara perlahan. Pada CD tes, void ratio pada tanah akan berkurang akibat

pengaliran selama tes berlangsung, tegangan air pori tidak dihitung karena nilainya

mendekati nol. Tegangan total pada drained tes selalu sama dengan tegangan efektif,

maka:

σ3c = σ’3c = σ3f = σ’3f dan σ’1f = σ’3c + ∆σf

s = σ’ tan φ’ atau qf = p’ tanα’

Gambar 2.13. Consolidated Drained Test (CD test).


Untuk tanah normally consolidated, garis keruntuhan ditarik dari titik origin, oleh

karena itu c’ = 0.

Gambar 2.14. Keruntuhan Mohr-Colomb tanah terkonsolidasi normal kondisi drained (CD).


Consolidated Undrained Test

Peningkatan tegangan air pori selama tes diukur. Tegangan air pori yang terukur

bisa positif ataupun negatif. Tegangan air pori positif terjadi pada tanah NC, sedangkan

negatif terjadi pada tanah OC. Tegangan total maupun tegangan efektif dapat diukur

pada CU tes. Untuk tanah NC, σ’ = σ - ∆u dan σ1 - σ3 = σ’1 - σ’3. Oleh karena itu,

lingkaran mohr yang menggambarkan tegangan total maupun tegangan efektif

memiliki diameter yang sama.

Gambar 2.15. Consolidated Undrained Test (CU test).


Gambar 2.16. Lingkaran Mohr untuk tegangan total dan tegangan efektif tanah

terkonsolidasi normal kondisi undrained (CU).


Pada tanah overconsolidated, tanah cenderung mengembang selama diberi

tegangan dan terjadi penurunan tegangan air pori (-∆uf). Karena σ’3f = σ3f – (-∆u) dan

σ’1f = σ1f – (-∆u), tegangan efektif akan lebih besar daripada tegangan total lingkaran

mohrnya berada di sebelah kanan lingkaran mohr tegangan total seperti yang

ditunjukkan oleh Gambar 2.17.

Gambar 2.17. Lingkaran Mohr untuk tegangan total dan tegangan efektif tanah

overconsolidated kondisi undrained (CU).


Unconsolidated Undrained Test

Gambar 2.18. Unconsolidated Undrained Test (UU test).


Pada tes triaxial UU tidak terjadi pengaliran maka tidak ada pengukuran tegangan

air pori dan yang terukur hanya tegangan total. Cassagrande menamakan tes ini dengan

sebutan Q-tes (quick) karena keruntuhan yang terjadi lebih cepat dibandingkan S-tes.

Lingkaran Mohr saat runtuh yang menggambarkan tegangan total diperlihatkan pada

Gambar 2.19. Garis keruntuhan menunjukkan undrained shear strength, τf = c.

Gambar 2.19. Lingkaran Mohr untuk tanah NC pada tes triaxial UU.


2.2.2.3. Unconfined Compression Test

Tes ini tidak berbeda dengan tes triaxial UU, hanya saja pada tes unconfined tidak

diberi tegangan sel / tegangan penyekap, σ3 = 0 dan σ1 = ∆σ. Gambar 2.20

memperlihatkan kondisi tegangan pada saat uji unconfined, τf = c dan σ1 = qu = 2 τf.

Gambar 2.20. Lingkaran Mohr pada tes Unconfined.

(Principles of Geotechnical Engineering, Braja M. Das, 5th Edition, 2002)

2.3. Tekanan Tanah Lateral

Konstruksi dinding penahan tanah yang digunakan dalam perencanaan basement

digunakan untuk menahan tanah dengan lereng vertikal. Untuk merencanakan desain

dinding penahan tanah supaya dapat mengakomodir beban yang bekerja, maka perlu

diketahui gaya horizontal yang bekerja antara konstruksi dinding penahan tanah dengan

massa tanah yang ditahannya. Gaya horizontal tersebut disebabkan oleh tekanan tanah

arah lateral.

Berdasarkan pergerakan relatif dinding penahan tanah terhadap massa tanah yang

ditahan, maka tekanan tanah lateral dibagi 3, yaitu:

1. Tekanan tanah dalam keadaan diam (at rest), terjadi jika dinding tidak bergerak.

Massa tanah berada dalam kondisi elastic equilibrium.

2. Tekanan tanah aktif, terjadi jika dinding bergerak menjauh dari tanah yang ditahan.

Massa tanah telah berada dalam kondisi plastic equilibrium.

3. Tekanan tanah pasif, terjadi jika dinding bergerak menuju tanah yang ditahan. Pada

kondisi ini, massa tanah juga telah berada dalam kondisi plastic equilibrium.

2.3.1. Tekanan Tanah Dalam Keadaan Diam (At Rest)

Gambar 2.21. Tekanan Tanah At Rest.


Gambar 2.21. menunjukkan suatu massa tanah yang ditahan oleh dinding

penahan tanah AB setinggi H. Dinding penahan tanah AB dalam keadaan diam, massa

tanah dalam keadaan keseimbangan elastic (elastic equilibrium). Rasio tekanan tanah

horizontal berbanding vertikal disebut koefisien tekanan tanah dalam keadaan diam

(coefficient of earth pressure at rest) atau Ko. Secara matematis ditulis:

Ko = (2.11)

Karena = γz ; dengan z adalah kedalaman suatu massa tanah, maka:

σh = Ko (γz) (2.12)

Untuk tanah granular (berbutir), koefisien tanah dalam keadaan diam dapat diwakili

oleh hubungan empiris yang diperkenalkan oleh Jaky (1944).

Ko = 1 - sinφ (2.13)

Untuk tanah yang Normally Consolidated (NC), nilai Ko menurut Brooker dan Ireland

(1965) adalah:

Ko = 0,95 - sinφ (2.14)

Dengan φ adalah sudut geser tanah dalam kondisi teralirkan (drained).

Untuk tanah lempung yang Over Consolidated (OC), nilai Ko adalah:

Kooc = KoNC (2.15)

Dengan

OCR = Over Consolidation Ratio; OCR = (2.16)

Dengan σ’c adalah tekanan prakonsolidasi dan σ’0 adalah tekanan efektif overburden.

2.3.2. Tekanan Tanah Aktif

Gambar 2.22. Tekanan Tanah Aktif.


Gambar 2.22. menunjukkan dinding penahan tanah AB bergerak menjauhi tanah.

Hal tersebut menyebabkan tegangan utama arah horizontal berkurang secara terus

menerus. Ketika dinding penahan tanah bergerak menjauhi tanah sejauh ∆La, maka

akan terjadi keseimbangan plastis (plastic equilibrium) dan akan runtuh menurut garis

BC, kondisi ini dinamakan kondisi tekanan tanah aktif (Rankine, 1857) dan tegangan-

tegangan yang bekerja dapat diwakili oleh lingkaran Mohr (Gambar 2.23).

Gambar 2.23. Lingkaran Mohr untuk Tekanan Tanah Aktif.


Berdasarkan Gambar 2.23 diketahui bahwa fungsi tekanan tanah lateral dalam

keadaan aktif (σa) dipengaruhi oleh nilai γ,z,c,φ. Secara matematis dapat ditulis:

σa = γz tan2 - 2ctan (2.17)

Koefisien tekanan tanah aktif (Ka) sebagai rasio perbandingan tekanan arah horizontal

dengan vertikal adalah:

Ka = = tan2 (2.18)

2.3.3. Tekanan Tanah Pasif

Gambar 2.24. Tekanan Tanah Pasif.


Gambar 2.24. menunjukkan dinding penahan tanah AB bergerak mendekati

tanah. Hal tersebut menyebabkan tegangan utama arah horizontal bertambah secara

terus menerus. Ketika dinding penahan tanah bergerak menjauhi tanah sejauh ∆Lp,

maka akan terjadi keseimbangan plastis (plastic equilibrium) dan akan runtuh menurut

garis BC, kondisi ini dinamakan kondisi tekanan tanah pasif (Rankine,1857) dan

tegangan-tegangan yang bekerja dapat diwakili oleh lingkaran Mohr.

Berdasarkan lingkaran Mohr diketahui bahwa fungsi tekanan tanah lateral dalam

keadaan pasif (σp) dipengaruhi oleh nilai γ,z,c,φ. Secara matematis dapat ditulis:

σp = γz tan2 + 2ctan (2.19)

Koefisien tekanan tanah aktif (Kp) sebagai rasio perbandingan tekanan arah horizontal

dengan vertikal adalah:

Kp = = tan2 (2.20)

Gambar 2.25. Variasi pergerakan Tekanan Tanah Lateral dengan pergerakan Dinding


Gambar 2.25 menunjukkan hubungan antara pergerakan dinding penahan tanah

dengan koefisien tekanan tanah leteral. Berdasarkan gambar tersebut terlihat bahwa

dinding penahan tanah dalam kondisi tekanan tanah pasif mampu bergerak lebih jauh

sebelum mencapai keruntuhan, sedangkan dalam kondisi aktif jika dikenai gaya

horizontal yang sama maka akan terlebih dahulu mengalami keruntuhan karena

pergerakan dinding penahan tanah tidak sejauh dibandingkan jarak yang bisa dicapai

oleh kondisi pasif sebelum keruntuhan. Tabel 2.7 dan 2.8 menunjukkan jarak

pergerakan dinding penahan tanah sebagai fungsi dari ketinggian yang diperlukan

untuk mencapai kondisi keruntuhan minimal aktif maupun pasif.

Tabel 2.7. Hubungan ketinggian dengan pergeseran horizontal pada kondisi aktif

(Foundation Design: Principles and Practices, Donald P. Coduto, 2nd Edition, 2001)

Soil Type Horizontal Movement

Required to Reach the Active Condition

Dense

Sand

Loose Sand

Stiff Clay

Soft Clay

0.001 H

0.004 H

0.010 H

0.020 H

H = Wall Height

Tabel 2.8. Hubungan ketinggian dengan pergeseran horizontal pada kondisi pasif

(Foundation Design: Principles and Practices, Donald P. Coduto, 2nd Edition, 2001)

Soil Type Horizontal Movement Required to Reach the

Passive Condition

Dense

Sand

Loose Sand

Stiff Clay

Soft Clay

0.020 H

0.060 H

0.020 H

0.040 H

H = Wall Height

2.4. Dinding Penahan Tanah

Dinding penahan tanah merupakan struktur penahan tanah yang digunakan untuk

menahan lereng atau galian tegak. Fungsi utama dinding penahan tanah adalah menjaga

stabilitas tanah maupun struktur agar tidak mengalami keruntuhan akibat gaya yang

terjadi. Dinding penahan tanah selain digunakan untuk menahan lereng, juga digunakan

untuk menahan kestabilan tanah pada galian, basement, waterfront construction,

konstruksi sementara serta penggunaan lainnya.

2.4.1. Jenis Dinding Penahan Tanah

Jenis dinding penahan tanah yang umum digunakan (G.N. Smith and Ian G.N

Smith, 1998) adalah:

1. Gravity Wall

a. Mass Construction Gravity Wall

Dinding penahan tanah ini mengandalkan beratnya sendiri untuk menjaga

stabilitas tekanan tanah lateral.

b. Reinforced Concrete Wall

• Cantilever Wall

Dinding penahan tanah ini memiliki bagian “batang” vertikal yang monolit

dengan base slab yang mampu menopang sampai dengan ketinggian 7 m.

Desain yang langsing dari dinding penahan tanah ini tidak mengurangi

kekuatannya karena terdapat perkuatan baja pada bagian “batang” dan base

slab.

• Relieving Platform

Dinding penahan tanah ini hamper sama dengan cantilever wall, namun

terdapat slab tambahan (platform) yang berada pada bagian belakang yang

berhubungan langsung dengan tanah dan terhubung langsung dengan dinding

“batang”. Fungsi platform adalah mengurangi bending moment sehingga

dimensi dinding penahan tanah tereduksi dan menguntungkan secara

ekonomis.

• Counterfort Wall

Dinding penahan tanah ini digunakan untuk ketinggian lebih dari 6 m.

Dinding “batang” merupakan bentang slab yang menerus diantara counterfort

yang terpasang, biasanya antar counterfort memiliki spasi 0,67 H tetapi tidak

kurang dari 2,5 m. Counterfort digunakan sebagai penopang dinding penahan

tanah.

c. Crib Wall

Dinding penahan tanah ini terdiri dari rangkaian kayu prafabrikasi, beton

pracetak, atau susunan baja yang digunakan untuk menahan material granular.

Crib wall yang pemasangannya dilakukan secara miring ini, sangat baik untuk

menahan erosi dan differensial settlement yang relatif besar.

d. Gabbion Wall

Dinding penahan tanah ini dibentuk dari keranjang persegi yang terbuat dari

baja dan diisi dengan batu-batu yang dijadikan satu kesatuan.

2. Embedded Wall

Embedded wall mengandalkan tahanan pasif tanah untuk mencapai kestabilannya.

Penggunaan anchor membantu sebagai additional support dinding penahan tanah.

a. Sheet Pile Walls

Dinding penahan tanah ini terdiri dari bagian-bagian yang dikaitkan dan saling

mengunci. Material yang digunakan dapat berupa baja, beton pracetak maupun

kayu. Terdapat 2 jenis sheet pile, yaitu cantilever wall dan anchored wall.

• Cantilever Wall

Jenis sheet pile ini mengandalkan tekanan aktif maupun pasif tanah pada

bagian bawahnya untuk mencegah keruntuhan.

• Anchored Wall

Jenis sheet pile ini terjepit pada bagian bawahnya namun didukung dengan

menggunakan anchor sebagai additional support yang mengandalkan gaya

tarik dengan partikel tanah untuk mencegah keruntuhan.

b. Diaphragm Walls

Dinding penahan tanah ini dibuat dengan menggali “parit” menerus yang

selanjutnya diisi dengan tulangan baja dan di cor secara menerus dengan

menggunakan bentonite slurry.

c. Contiguous and Secant Bored Pile Walls

- Contiguous Bored Pile Walls

Dinding penahan tanah ini terdiri dari tiang-tiang pancang yang dipasang

berdampingan satu sama lain. Terdapat celah antara tiang pancang tersebut

yang memperbolehkan rembesan air pada kondisi tanah granular.

• Secant Bored Pile Walls

Dinding penahan tanah ini secara umum mirip contiguous bored pile, namun

diantara tiang-tiang pancang yang berdampingan tersebut dilakukan

pengeboran yang mengiris bagian samping tiang pancang utama dan

selanjutnya diapasang casing untuk pengecoran secant pile. Adanya

pemasangan secant pile membuat celah antara tiang-tiang pancang tertutupi

dan rembesan tidak bisa masuk karena terhalang dinding menerus tiang

pancang tersebut.

2.4.2. Dinding Penahan Tanah yang Digunakan

Dinding penahan tanah yang digunakan sebagai perkuatan galian basement dalam

studi kasus ini adalah diaphragm walls. Jenis dinding penahan tanah ini umumnya

digunakan untuk deep excavation. Analisis tegangan untuk tiap kedalaman sangat

penting dilakukan dalam perencanaan dinding penahan tanah. Keberadaan air tanah

mempengaruhi besarnya tegangan tersebut, hal ini menyebabkan perubahan tegangan

semula.

Gambar 2.26. Diagram Tegangan pada Dinding Penahan Tanah dalam keadaan At Rest


2.4.2.1. Pelaksanaan Pekerjaan Dinding Diaphragm

Faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan lubang panel yang digali dapat

dibagi dalam dua kategori, yaitu: gaya-gaya yang menyebabkan keruntuhan dinding

galian (tekanan air tanah, beban-beban yang bekerja, tekanan tanah) dan gaya-gaya

yang menstabilkan dinding galian (kuat geser tanah, faktor stabilisasi dari lumpur

penstabil galian dan kontribusi dinding pengarah).

2.4.2.1.1. Dinding Pengarah

Langkah pertama yang selalu dilakukan dalam pelaksanaan dinding diaphragm

adalah pembuatan dinding pengarah (guide wall). Dinding pengarah ini merupakan dua

balok beton bertulang yang sejajar yang dipasang searah dengan posisi dinding

diaphragm yang akan dibuat (Gambar 2.27).

Gambar 2.27. Konstruksi Dinding Pengarah (guide wall)

(Land Transport Authority)

Kedua dinding pengarah ini yang memiliki tinggi 60 cm dipasang dengan jarak

sedikit lebih besar dari lebar dinding diaphragm yang akan dibuat. Permukaan atas

dinding pengarah ini biasanya berada pada atau sedikit diatas permukaan tanah asli.

Fungsi dinding pengarah ini, antara lain:

- Melindungi sisi atas panel dari kerusakan akibat terhantam alat penggali panel.

- Mencegah (mengurangi) pergerakan horizontal lapisan tanah permukaan pada saat

penggalian panel dilakukan.

- Penstabil lapisan permukaan dari keruntuhan.

- Mengarahkan alat penggali panel.

- Tolak ukur ambang horizontal dari dinding diaphragm yang dibuat.

- Sebagai saluran penghantar cairan penstabil ke dalam dan ke luar lubang panel.

- Sebagai tumpuan untuk menggantung pembesian dinding diaphragm beton

bertulang.

- Bilamana perlu dibuat lebih tinggi dari permukaan tanah agar cairan penstabil dapat

diisi lebih tinggi dari permukaan tanah asli. Dengan demikian tekanan pada dinding

panel dapat lebih besar dan dinding panel dapat lebih stabil.

-

2.4.2.1.2. Penggalian Panel

Pembuatan dinding diaphragm dilakukan secara panel per panel (Gambar 2.28).

Penggalian panel dilakukan berselang-seling, artinya dilakukan penggalian panel-panel

utama (primary panel), setelah panel utama dicor, barulah panel sekunder (secondary

panel) yang terletak diantara dua panel utama digali dan dicor.

Gambar 2.28. Penggalian Panel


2.4.2.1.3. Cairan Penstabil Penggalian Panel

Selama proses penggalian dilakukan, kestabilan panel yang digali dijaga dengan

memasukkan cairan (lumpur) penstabil secara bersamaan ke dalam lubang yang

terbentuk. Cairan penstabil ini berfungsi untuk menjaga agar dinding panel yang sudah

digali tidak mengalami kelongsoran. Agar dapat berfungsi dengan baik cairan penstabil

harus cukup kental dan berat jenis cukup untuk:

- Menimbulkan tekanan hidrostatik yang cukup terhadap dinding galian untuk

menahan kelongsoran tanah.

- Tetap berada didalam galian panel dan tidak mengalir kedalam tanah.

- Mencegah gumpalan tanah atau partikel pasir atau kerikil mengendap ke dasar

galian, artinya gumpalan tanah dan partikel pasir atau partikel kerikil tetap berada

dalam keadaan melayang didalam cairan penstabil.

Lumpur bentonit ini berbentuk lapisan kedap air pada permukaan tanah yang

kontak dengannya. Lapisan kedap ini akan mencegah meresapnya cairan penstabil dari

dalam panel ke dalam tanah dan sebaliknya juga akan mencegah mengalirnya air tanah

kedalam panel. Lapisan kedap air tersebut hanya akan terbentuk bila tekanan

hidrostatis air tanah yang bekerja dan yang akan masuk kedalam lubang panel.

Karenanya ambang lumpur bentonit didalam panel harus selalu lebih tinggi dari muka

air tanah, terkadang bila perlu dinding pengarah harus dibuat lebih tinggi dari

permukaan tanah asli untuk menampung lumpur bentonit agar tekanan hidrostatisnya

bisa cukup melampaui tekanan hidrostatis air tanah.

Pada saat pencampuran, atau sesudah diproses ulang dan sebelum digunakan,

lumpur bentonit harus mempunyai tolak ukur sebagai berikut:

- Tidak boleh terjadi pemisahan antara lumpur bentonit dengan air. Pengujian untuk

ini dilakukan dengan jalan pengambilan contoh lumpur bentonit dengan gelas ukur

dan membiarkannya selama 10 jam. Bila tidak terlihat pemisahan air dengan lumpur

bentonit maka lumpur bentonit tersebut dapat digunakan sebagai cairan penstabil.

- Tidak boleh ada perbedaan berat jenis antara lumpur bentonit disebelah atas dengan

yang disebelah gelas ukur.

- Pengukuran ketebalan lapisan film harus kurang dari 1,5 mm. Pengukurannya

dilakukan dengan menggunakan pengukur ketebalan lapisan film.

Selama proses penggalian hingga pengecoran selesai, lumpur bentonit harus

memenuhi tolak ukur sebagai berikut:

- Tergantung kepada jenis bentonit yang digunakan, umumnya berat jenis lumpur

bentonit bervariasi antara 1,03 – 1,20 t/m3, angka praktis yang harus dipertahankan

umumnya sekitar 1,15 t/m3 dan tidak boleh lebih dari 1,30 t/m3.

- Viskositas lumpur bentonit yang diukur dengan menggunakan marscone bervolume

500 cc tidak boleh lebih dari 20 detik (20 cP). Kekentalan ini kira-kira setara dengan

konsentrasi bentonit sebanyak 15%.

- Derajat keasaman (pH) lumpur bentonit tidak lebih dari 12.

2.4.2.1.4. Pembesian

Pembesian untuk dinding diaphragm harus dirakit cukup kaku sehingga tidak

mengalami deformasi sewaktu diangkat dan dimasukkan kedalam panel. Tulangan-

tulangan utama terikat baik, tulangan-tulangan pengaku harus cukup. Tulangan juga

harus dirakit sedemikian rupa sehingga memungkinkan memasukkan pipa trimie

diantara pembesian untuk melakukan pengecoran.

Untuk menjaga pembesian secara sentries didalam panel, diperlukan penjaga jarak

atau spacer berupa roda-roda (bisa terbuat dari beton atau plastik) yang dipasang pada

tulangan horizontal di kedua sisi rangkaian pembesian.

Pembesian harus diangkat tegak lurus terhadap panel pada saat dimasukkan

kedalam lubang. Sambungan antar segmen rangkaian pembesian dapat dilakukan

dengan menggunakan sistem sambungan mekanis (mechanical joint) atau dengan dilas.

Pada umumnya tulangan dinding diaphragm dibuat tidak berhubungan antara satu

panel dengan panel lainnya. Sistem ini dikenal dengan sistem tulangan tidak menerus

(non continuous reinforcement). Namun saat ini juga terdapat tulangan menerus

(continuous reinforcement). Pada sistem ini pembesian panel utama dipersiapkan stek-

stek. Dengan cara ini akan ada overlapping antara pembesian panel utama dengan

pembesian panel sekunder.

Kesulitan terbesar adalah menjaga agar pada saat pengecoran panel utama, beton

tidak bocor ke daerah dimana stek-stek untuk overlapping tulangan berada. Diperlukan

plat baja untuk mencegah agar tulangan overlap yang dipersiapkan tidak tercor.

Disamping itu seluruh rangkaian pembesian juga perlu ditutup dengan sejenis

plastik/geotekstil yang dapat menjaga agar beton tidak bocor ke daerah stek-stek

tersebut. Bila kebocoran terjadi, maka pada saat pembesian panel sekunder

dimasukkan, pembesian tersebut tidak dapat dimasukkan secara utuh. Maka digunakan

pahat penghancur untuk memecahkan beton yang bocor tersebut, yang mengakibatkan

rusaknya stek-stek yang telah dipersiapkan sebelumnya.

2.4.2.1.5. Pengecoran

Setelah pembesian dimasukkan kedalam galian panel, maka panel tersebut siap

untuk dicor. Sebagaimana pengecoran pada pembuatan bored pile, pengecoran dinding

ini juga dilakukan dengan menggunakan pipa trimie yang dipasang hingga ke dasar

galian panel dan digantungkan serta digerakkan naik turun dengan menggunakan

crane. Karena volume pengecoran satu panel dinding diaphragm bisa mencapai 100

m3, maka umumnya pengecoran dilakukan dengan menggunakan dua atau lebih pipa

trimie sekaligus (Gambar 2.29).

Pengadaan beton yang kontinyu merupakan syarat yang tidak dapat ditawar.

Kecepatan pengecoran yang diperlukan paling tidak 30-35 m3/jam agar pengecoran

dapat selesai sebelum beton yang dituangkan pertama kali mulai mengeras.

Beton yang dipakai harus memakai workability dan fluidity yang baik agar beton

dapat mengalir dengan lancar didalam pipa trimie serta dengan mendorong beton yang

dituang sebelumnya yang berada diatas ujung bawah pipa trimie. Sangat penting

diperhatikan bahwa pipa trimie berada dibawah permukaan beton yang sudah dicor,

bila tidak beton dapat bercampur dengan lumpur bentonit.

Gambar 2.29. Pengecoran Panel


Pada umunya digunakan beton dengan kandungan semen minimum 400 kg/m3,

slump antara 180 – 250 mm, ukuran agregat tidak lebih besar dari 40 mm. Bahan

additive untuk meningkatkan workability dan memperlambat pengerasan beton serta

bahan plasticizer untuk mengurangi kadar air dan meningkatkan kuat tekan beton.

2.4.2.1.6. Sambungan Antar Panel

Tanpa menggunakan penutup tepi, hasil pengecoran tepi-tepi panel utama tidak

akan mulus. Bila panel sekunder kemudian digali dan dicor tanpa penanganan khusus,

maka dapat dipastikan aka nada bagian-bagian yang tidak bersih dimana gumpalan

tanah terperangkap dan menjadi sumber kebocoran dinding diaphragm yang

dihasilkan. Bentuk sambungan antar panel yang paling sederhana adalah dengan

menggunakan pipa tepi atau ‘stop and tube’. Dengan menempatkan pipa tepi pada tepi

panel utama akan dihasilkan tepi panel yang halus.

2.4.3. Angka Keamanan

Angka keamanan adalah perbandingan gaya atau momen yang menahan dengan

gaya atau momen total yang meruntuhkan. Besarnya angka keamanan dipengaruhi oleh

beberapa faktor, antara lain:

1. Konsekuensi keruntuhan yang akan terjadi

2. Ketidakpastian pada saat mendesain seperti parameter kekuatan tanah, distribusi

tekanan air pori, geometri lereng, dan lapisan tanah. Secara umum, kualitas

investigasi lapanganlah yang sangat menentukan. Kualitas investigasi lapangan

dapat dinilai dengan membandingkan hasil tes lapangan dengan hasil tes

laboratorium. Jika hasilnya berbeda jauh, ini menandakan kualitas investigasinya

jelek sehingga perlu diambil angka keamanan yang besar.

3. Biaya untuk mendatarkan dan merendahkan lereng agar stabil

4. Lamanya pengguanaan slope, sementara atau permanen.

Sebuah struktur dalam kondisi kritis (tepat akan mengalami keruntuhan) jika

besarnya gaya yang menahan sama dengan gaya total yang meruntuhkan, atau dengan

kata lain, nilai angka keamanannya adalah 1.

2.4.3.1. Angka Keamanan Akibat Heave

Heave (penggembungan) terjadi ketika kekuatan tanah pada dasar galian relative

lemah dibandingkan tegangan overburden yang dipengaruhi oleh tahanan sisi galian.

Umumnya heave terjadi pada tanah yang memiliki sifat ekspansif seperti lempung.

Gambar 2.30. Heave pada dasar galian

(Geotechnical Engineering Circular No.4: Ground Anchors and Anchored Systems,

P.J.Sabatini, D.G. Pass, R.C. Bachus 1999)

Faktor keamanan akibat heave yaitu:

SF = (2.21)

Keterangan:

Nc = bearing capacity factor

Su = undrained shear strength

γ = berat jenis tanah

H = kedalaman galian

B = lebar galian

Gambar 2.31. Hubungan Kedalaman dan Lebar Galian Dengan Bearing Capacity Factor



2.4.3.2. Angka Keamanan Akibat Piping

Piping terjadi jika ada perbedaan tinggi muka air di dalam galian dan luar galian,

sehingga akan terjadi aliran air ke dasar galian. Angka keamanan akibat adanya piping

dapat dicek dengan persamaan berikut:

SF = (2.22)

Dengan,

ic = = (2.23)

ie = (2.24)

Keterangan:

ic = hydraulic gradient kritis

ie = hydraulic gradient yang terjadi

L = panjang pengaliran

h = perbedaan total head

untuk tanah pasir ic ≈ 1

Gambar 2.32. Piping Pada Tanah Pasir

(Principles of Foundation Engineering, Braja M. Das, 4thEdition, 1998)

2.4.4. Deformasi Lateral

Deformasi lateral dinding penahan tanah berkaitan erat dengan besarnya deformasi

izin yang diperbolehkan saat dikenai gaya lateral tepat saat dinding akan mengalami

keruntuhan. Berdasarkan lokasi studi kasus, diketahui bahwa secara umum tanah yang

berada di sekitar lokasi rencana merupakan umumnya adalah pasir padat. Tabel 2.7

menunjukkan deformasi lateral izin untuk pasir padat pada kondisi tekanan tanah aktif

adalah 0.001 H.

2.4.5. Bidang Keruntuhan

Bidang keruntuhan dinding penahan tanah harus diketahui sebelum menetapkan

spesifikasi anchor yang digunakan. Penempatan anchor harus berada di luar bidang

keruntuhan, apabila penempatannya masih dalam pengaruh bidang keruntuhan, maka

anchor tersebut tidak memberikan pengaruh apapun terhadap dinding penahan tanah

(Gambar 2.33).

Gambar 2.33. Bidang keruntuhan dinding penahan tanah



Bidang keruntuhan seperti ilustrasi pada Gambar 2.33 dapat ditentukan dengan

persamaan berikut:

PREQ = γH2 tan(α-φ) (2.25)

Keterangan:

PREQ = gaya total

γ = berat jenis tanah

H = kedalaman galian

ξ = d/H

α = sudut bidang runtuh

Kp = koefisien tanah pasif kondisi Rankine

δ = sudut geser tanah terhadap dinding

φ = sudut geser tanah

Nilai α ditentukan secara iteratif sehingga menghasilkan nilai gaya total (PREQ)

terbesar.

2.5. Tieback Anchor

Tieback anchor, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2.34, dapat digunakan

untuk semua jenis dinding penahan tanah. Tujuan penggunaan tieback anchor

diantaranya untuk mengurangi bending moment, menambah kekuatan lereng, dan

meminimalkan deformasi yang terjadi. Prinsip kerja tieback anchor adalah mentransfer

gaya tarik akibat pergerakan tanah dengan mengandalkan gaya gesek antara tieback

anchor dengan tanah di sekitarnya.

Gambar 2.34. Potongan Melintang Tieback Anchor

(Foundation Engineering Hand Book: Design and Construction with the 2006 International

Building Code , 1st edition, Robert W. Day, 2006, reproduced with permission from

AASHTO,1996)

Tieback anchor terdiri dari beberapa bagian, yaitu:

1. Borehole. Tieback anchor dipasang pada lubang bor dengan menggunakan peralatan

khusus seperti auger boring, percussion drilling, atau rotary coring.

2. Tendon. Biasanya tendon dibuat menggunakan kawat, untaian, atau batang baja

prestress. Tendon terdiri dari:

• Bonded Length

Bonded length adalah bagian dari tendon yang terikat dan melekat primary grout

dan menyalurkan gaya tarik ke sekeliling tanah atau batuan.

• Unbonded Length

Unbonded length adalah bagian dari tendon yang dapat memanjang dan

menyalurkan gaya tarik ke bonded length.

3. Anchorage. Bagian ini terdiri dari bearing plate dan anchor head. Tieback anchor

seringkali dipasang dengan kemiringan tertentu, oleh sebab itu bearing plate dan

anchor head harus dapat menahan gaya horizontal maupun vertikal yang terjadi.

2.5.1. Jenis Tieback Anchor

Tieback anchor dibagi menjadi beberapa jenis, diantaranya adalah:

1. Straight shaft gravity-grouted

Jenis tieback anchor ini biasanya digunakan pada batuan dan tanah kohesif

yang keras dan kaku. Pengeboran dilakukan dengan rotary drilling atau hollow

stem auger. Kapasitas anchor tergantung dari tahanan geser antara grout dan

tanah.

2. Straight shaft pressure-grouted

Jenis tieback anchor ini biasanya digunakan pada tanah granular yang kasar,

retakan batuan yang lemah, dan tanah kohesif yang berbutir baik. Pengeboran

dilakukan dengan menggunakan hollow stem auger. Grouting dilakukan dengan

injeksi tekanan rendah lebih dari 0,35 MPa.

3. Post grouted

Jenis tieback anchor ini merupakan modifikasi dari sistem straight shaft

gravity-grouted dengan cara injeksi bertekanan tinggi sehingga mengakibatkan

bagian grout membesar. Kapasitas anchor tidak dapat dianalisis secara teoritis

karena bentuk grouting yang tidak beraturan.

4. Underreamed

Jenis tieback anchor ini tidak terlalu sering digunakan untuk pemakaian praktis.

Umumnya dilakukan pada tanah kohesif kaku sampai keras yang dibuat dengan

memperbesar bagian grout pada beberapa lokasi. Kapasitas anchor tergantung

dari gaya geser anchor dengan tanah di sekitarnya.

Gambar 2.35. Tipe utama grouted ground anchors



2.5.2. Spesifikasi Teknis Tieback Anchor

Tieback anchor dipasang di lokasi yang keadaan tanahnya stabil. Spesifikasi teknis

mengacu pada ketentuan minimal yang dibutuhkan untuk pemasangan tieback anchor

di lapangan. Kondisi nonteknis yang terjadi pada saat pemasangan dapat menjadi bahan

pertimbangan yang berpengaruh pada ketentuan pemasangan tersebut.

2.5.2.1. Spasi Tieback Anchor

Jarak vertikal dari permukaan tanah sampai bagian tengah anchor bonded minimal

berjarak 4,5 m (Gambar 2.36).

Gambar 2.36. Jarak vertikal yang diperlukan pada sistem anchor



Spasi horizontal pemasangan tieback anchor umumnya berkisar 1,2 m – 3 m (Gambar

2.37).

Gambar 2.37. Jarak horizontal yang diperlukan pada sistem anchor



2.5.2.2. Inklinasi Anchor

Sudut kemiringan atau inklinasi anchor (β) ditentukan sebesar 15o – 30o dari

bidang horizontal (Little John & Bruce, 1977).

2.5.2.3. Beban Desain

Penentuan beban desain ditentukan dari korelasi nilai N-SPT seperti dalam Tabel

2.9. Beban desain digunakan untuk menentukan panjang bonded anchor.

Tabel 2.9. Korelasi N-SPT dengan penentuan beban desain



Soil Type Relative Density / Consistency

(SPT range)

Estimated Ultimate

Transfer Load

(kN/m)

Sand and Gravel

Loose (4-10)

Medium Dense (11-30)

Dense (31-50)

145

220

290

Sand

Loose (4-10)


Dense (31-50)

100

145

190

Sand and Silt

Loose (4-10)


Dense (31-50)

70

100

130

Silt-clay mixture with low

plasticity or fine micaceous

sand or silt mixtures

Stiff (10-20)

Hard (21-40)

30

60

2.5.2.4. Gaya Prategang

Gaya prategang ditentukan dari Tabel 2.10.

Tabel 2.10. Pendekatan untuk menentukan gaya prategang pada Anchor

(Ground Anchors and Anchored Structure, P.Xanthakos, 1991)

Reference Method

Kapp Percentage of allowable tie-rod load (20%-60%)

Mansur dan Alizadeh At-rest pressure

Rizzo, et.al. Active to at rest

Shannon and Strazer 50% anchor yield load

Clough, et.al. Terzaghi-Peck rules (0,4γH)

Liu and Dugan 15 x height wall (in psf)

Hanna and Matallana Pressure halfway between active and at rest

Oosterbaan and Gifford Active pressure

Larsen, et.al. Pressure between active and at rest

2.5.2.5. Panjang Bonded

Panjang anchor bonded ditentukan dengan menggunakan persamaan:

Lb = (2.26)

Keterangan:

Lb = panjang bonded (m)

T = beban desain (kN/m)

F = angka keamanan (biasanya digunakan 3-5)

d = diameter borehole (m)

τf = ultimate bond stress (kN/m2) → (Tabel 2.11)

Tabel 2.11. Ultimate bond stress for tieback anchor

(Foundation Engineering Hand Book: Design and Construction with the 2006

International Building Code, 1st edition, Robert W. Day, 2006)

Soil or Rock Type Ultimate Bond Stress

(Mpa)

Cohessive soil

Soft silty clay Silty clay Stiff clay, medium to high plasticity Very stiff clay, medium to high plasticity Stiff clay, medium plasticity Very stiff clay, medium plasticity Very stiff sandy silt, medium plasticity

0,03 – 0,07 0,03 – 0,07 0,03 – 0,10 0,07 – 0,17 0,10 – 0,25 0,14 – 0,35 0,28 – 0,38

Cohessionless soil

Fine to medium sand, medium dense to dense Medium coarse sand with gravel, medium dense Medium coarse sand with gravel, dense to very dense Silty sands Dense glacial till Sandy gravel, medium dense to dense Sandy gravel, dense to very dense

0,08 – 0,38 0,11 – 0,66 0,25 – 0,97 0,17 – 0,41 0,30 – 0,52 0,21 – 1,38 0,28 – 1,38

Rock

Limestone Shales and hard shales Soft shales Sandstone

0,70 – 1,70 0,70 – 1,40 0,25 – 0,70 0,70 – 1,70

2.5.2.6. Panjang Unbonded

Panjang unbonded minimum umumnya adalah 4,5 m (Sabatini & Bachus, 1999).

Kegunaan penentuan panjang unbounded antara lain:

1. Menempatkan anchor bonded di belakang bidang keruntuhan.

2. Menempatkan zona anchor bonded di tanah yang stabil.

3. Memastikan kestabilan sistem anchor.

4. Mengakomodasi pergerakan jangka panjang.

2.5.2.7. Panjang Total Tieback Anchor

Panjang total tieback anchor adalah penjumlahan panjang unbonded dan panjang

bonded. Umumnya panjang total anchor yang biasa digunakan berkisar 12,5 m – 21 m

(Little John & Bruce, 1977).

BAB II TINJAUAN LITERATUR -...

Documents

Transcript of BAB II TINJAUAN LITERATUR -...