ANALISA KEDALAMAN MAKSIMUM DINDING PENAHAN TANAH TANPA ADANYA PERKUATAN (SUPPORT PDF

Preview

Summary

ANALISA KEDALAMAN MAKSIMUM DINDING PENAHAN TANAH TANPA ADANYA PERKUATAN (SUPPORT) Nyoman Wiswara P.A¹ Hendro Yassin2 1 Program Studi Teknik Sipil, Universitas Trisakti, Jl. Kyai Tapa, Jakarta Email: [email protected] 2 Dosen Program Studi Teknik Sipil, Universitas Trisakti, Jl. Kyai Tapa No. 1...

Description

Accelerat ing t he world's research.

ANALISA KEDALAMAN MAKSIMUM DINDING PENAHAN TANAH TANPA ADANYA PERKUATAN (SUPPORT Pazaribu Neversaylose

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

St udi Desain Pondasi T iang Bor dan Diaphragm Wall Gedung World Financial Tower oleh T hedy… T hedy Salim Persyarat an perancangan geot eknik damar alchemist "Hak cipt a Badan St andardisasi Nasional, copy st andar ini dibuat unt uk Sub Komit e Teknis 91-01-S2 R… Raisul Fikri

ANALISA KEDALAMAN MAKSIMUM DINDING PENAHAN TANAH TANPA ADANYA PERKUATAN (SUPPORT) Nyoman Wiswara P.A¹ Hendro Yassin2 1

Program Studi Teknik Sipil, Universitas Trisakti, Jl. Kyai Tapa, Jakarta Email: [email protected] 2 Dosen Program Studi Teknik Sipil, Universitas Trisakti, Jl. Kyai Tapa No. 1 Jakarta

ABSTRAK Perkembangan pembangunan gedung bertingkat semakin banyak seiring dengan pesatnya pertumbuhan ekonomi dan bertambahnya jumlah penduduk khususnya di Ibukota Jakarta. Dengan pertumbuhan penduduk yang pesat juga akan menyebabkan kebutuhan lahan tanah semakin meningkat. Sedangkan lahan yang tersedia terbatas sehingga harga tanah menjadi semakin mahal. Oleh karena itu dibutuhkan dinding penahan tanah yang efisien dan efektif. Dengan mengetahui kedalaman maksimum yang dapat dicapai dinding penahan tanah tanpa adanya perkuatan, para perancang (engineer) dapat membuat dinding penahan tanah yang efektif dan efisien. Kata kunci : Tekanan lateral, diafragma wall, contigous bored pile, sheet pile, secant pile

1. LATAR BELAKANG Di jaman yang serba modern ini, semakin banyak pembangunan gedung-gedung bertingkat terutama di kota-kota besar. Pembangunan gedung-gedung tersebut tidak hanya untuk pengembangan bisnis dan perkantoran juga untuk apartemen yang berguna untuk meningkatkan pertumbuhan ekonomi Negara. Untuk mengimbangi pesatnya pembangunan gedung-gedung tersebut, maka diperlukan alat-alat dan teknologi yang modern sesuai dengan kebutuhan. Seperti halnya pembangunan gedung–gedung yang mempunyai basement, pembangunan konstruksi dinding sungai, kelautan, dan konstruksi lainnya. Tipe pembangunan tersebut tergantung dari kondisi tanah setempat sehingga diperlukan konstruksi penahan tanah yang berfungsi mencegah terjadinya keruntuhan atau kelongsoran. Sebagai contoh, perkembangan pembangunan gedung bertingkat semakin banyak seiring dengan pesatnya pertumbuhan ekonomi dan bertambahnya jumlah penduduk khususnya di Ibukota Jakarta. Dengan pertumbuhan penduduk yang pesat juga akan menyebabkan kebutuhan lahan tanah semakin meningkat. Sedangkan lahan yang tersedia terbatas sehingga harga tanah menjadi semakin mahal. Oleh karena itu dibutuhkan dinding penahan tanah yang efisien dan efektif. Dengan mengetahui kedalaman maksimum yang dapat dicapai dinding penahan tanah tanpa adanya perkuatan, para perancang (engineer) dapat membuat dinding penahan tanah yang efektif dan efisien.

2. STUDI PUSTAKA 2.1.

Umum Dalam pekerjaannya pelaksanaannya di lapangan, konstruksi teknik sipil tidak bisa dipisahkan dari tanah, karena tanah merupakan faktor pendukung yang sangat penting dalam konstruksi teknik sipil. dimana Apabila jenis dan sifat pada konstruksi tersebut berbeda maka akan berbeda pula jenis konstruksi yang akan digunakan. Untuk itu diperlukan pengetahuan yang cukup mengenai perilaku tanah, agar konstruksi yang dibangun dapat sesuai dengan kondisi tanah yang ada. Untuk mengetahui kondisi tanah dan sifat–sifat tanah maka diperlukan penyelidikian–penyelidikan mengenai tanah. Penyelidikan tanah tersebut pada umumnya dilakukan untuk mendapatkan data dan pengetahuan mengenai kekuatan geser tanah, yang sangat diperlukan untuk menganalisis masalah-masalah yang berhubungan dengan kegiatan konstruksi. 2.2 Definisi Tekanan Tanah Lateral Tekanan tanah lateral merupakan hal yang sangat penting dalam perencanaan dinding basement dan sejumlah persoalan teknik pondasi. Mulai dari dinding penahan tanah dengan jenis turap, galian yang diberi perkuatan, tekanan tanah pada dinding terowongan dan konstruksi-konstruksi lain yang ada di bawah

KoNTekS 6 Universitas Trisakti, Jakarta 1-2 November 2012

G-75

Geoteknik tanah. Dari semua contoh tersebut memerlukan perkiraan tekanan lateral pada pekerjaan konstruksi, baik untuk analisis perencanaan maupun untuk analisis stabilitas. Tekanan lateral yang bekerja pada dinding penahan tanah meliputi tekanan tanah pada kondisi diam, kondisi aktif, kondisi pasif, beban terbagi rata di atas permukaan timbunan, ketidakseimbangan muka air tanah di kedua sisi dinding, gaya gempa, gaya benturan gelombang, dan lain-lainnya. Pada perhitungan dinding penahan tanah yang umum, analisis didasarkan pada anggapan bahwa dinding bergerak secara lateral dengan cara menggeser atau berotasi terhadap kaki dinding, sehingga kuat geser tanah di belakang dinding sepenuhnya termobilisasi. Dalam kondisi ini, tekanan lateral tanah memenuhi teori-teori Rankine atau Coulomb. Gaya-gaya lateral akibat tekanan tanah yang bekerja pada dinding penahan tanah sebenarnya tidak dapat dihitung secara langsung dengan teori-teori Rankine maupun Coulomb. Hal ini disebabkan karena dinding penahan tanah bersifat lebih fleksibel, sehingga kekakuan deformasi atau keluluhan struktur yang terjadi tidak sama dengan keluluhan dinding penahan tanah pada umumnya. Rankine (1857) menyelidiki keadaan tegangan di dalam tanah yang berada pada kondisi keseimbangan plastis (plastic equilibrium) yaitu suatu keadaan yang menyebabkan tiap-tiap titik di dalam massa tanah menuju proses ke suatu keadaan runtuh. Pada awal dikemukakannya, teori Rankine hanya berlaku untuk tanah berbutir kasar. Kemudian teori tersebut dimodifikasi sehingga dapat berlaku untuk tanah kohesif, tanah terendam air, dan sebagainya. Teori Rankine mempunyai beberapa anggapan : Tanah adalah semi-infinite, homogen, kering dan tanpa kohesi Permukaan tanah adalah rata, yang dapat berupa mendatar maupun landai Dinding adalah tegak dan licin dan tidak timbul gesekan antara dinding dan tanah Dinding runtuh pada dasar dinding. Untuk tanah urugan kembali yang berupa tanah kohesif seperti tanah lempung, besarnya tekanan tanah aktif menjadi berkurang. Bell (1915) mengerjakan suatu penyelesaian hitungan tekanan tanah lateral pada dinding penahan dengan tanah urugan kembali yang berupa tanah berlempung. 2.2.1. Tekanan Tanah Saat Diam Ditinjau suatu dinding penahan tanah dengan permukaan tanah mendatar pada Gambar 2.2. Mula-mula dinding dan tanah urug dibelakangnya pada kondisi diam, sehingga tanah pada kedudukan ini masih dalam kondisi elastis. Pada posisi ini tekanan tanah pada dinding akan berupa tekanan tanah pada saat diam dan tekanan tanah lateral pada dinding, pada kedalaman tertentu (h), dinyatakan oleh persamaan: = ℎ Dimana: = koefisien tekanan tanah saat diam = berat volume tanah (kN/m3) 2.2.2. Tekanan Tanah Aktif Suatu dinding penahan tanah dalam keseimbangannya menahan tekanan tanah horisontal tekanan ini dapat dievaluasi dengan menggunakan koefisien ka. Jadi jika berat suatu tanah sampai kedalaman h maka tekanan tanahnya adalah x h dengan adalah berat volume tanah. Dan arah dari tekanan tersebut adalah arahnya vertikal ke atas. Sedangkan untuk mendapatkan tekanan horisontal maka ka adalah konstanta yang fungsinya mengubah tekanan vertikal tersebut menjadi tekanan horisontal. Tekanan tanah aktif dengan kohesi nol (c = 0) Tekanan horisontal tanah : = (2.1) Nilai ka untuk permukaan tanah datar : 1− ∅ ∅ = = 45° − (2.2) 1+ ∅ 2 Nilai ka untuk kondisi tanah dengan permukaan miring : cos % − &('( % − '( ∅) = cos % (2.3) cos % + &('( % − '( ∅ Tekanan tanah lateral untuk tanah kohesi (c > 0) : 1 = − 2' & (2.4) 2 2.2.3 Tekanan Tanah Pasif Suatu dinding penahan tanah dapat terdorong kearah tanah yang ditahan. Gaya tahan ini dikenal dengan tekanan tanah pasif, yang berlawanan dengan arah tekanan tanah aktif. Tekanan tanah pasif mempunyai koefisien sebesar kp Tekanan tanah pasif dengan kohesi nol (c = 0) Tekanan horisontal tanah : 1 (2.5) * = * 2

G-76

KoNTekS 6 Universitas Trisakti, Jakarta 1-2 November 2012

Geoteknik Nilai kp untuk permukaan tanah datar :

1+ ∅ = 1− ∅ Nilai kp untuk kondisi tanah dengan permukaan miring : cos % + &('( * = cos % cos % − &('( Tekanan tanah lateral untuk tanah kohesi (c > 0) : 1 * = * + 2 *

•

=

45° +

∅ 2

% − '( ∅) % − '( ∅

2' -

*

(2.6) (2.7) (2.8)

3. TEORI DASAR Dinding penahan tanah adalah bangunan yang digunakan untuk menahan tekanan tanah lateral yang ditimbulkan oleh tanah urug ataupun tanah asli. Dinding penahan tanah difungsikan sebagai penahan tanah dan air disekitarnya. Dinding penahan tanah juga dapat membantu untuk proses penggalian. Karena kemampuan untuk menahan aliran air dan menahan tekanan tanah, bangunan dinding penahan tanah banyak digunakan pada proyek proyek seperti irigasi, bangunan jalan raya, serta elemen elemen fondasi seperti bangunan ruang bawah tanah (besement), pangkal jembatan (abutment) dan lainnya. Ada beberapa jenis dinding penahan tanah seperti sheet pile, diafragma wall, secant pile, dan contigous bored pile. Dalam perencanaanya ada beberapa pertimbangan dalam pemilihan dinding penahan tanah yang akan digunakan antara lain jenis tanah, level muka air tanah, dan lokasi dan kondisi lingkungan sekitar serta ketersediaan alat yang digunakan. Dalam sistem penahan tanah direncanakan digunakan dinding permanen yang sekaligus dapat digunakan sebagai dinding basement. Dinding penahan tanah harus mampu menerima gaya aksial dari kolom yang cukup besar. 3..1 Diafragma Wall Diafragma wall adalah dinding yang dibangun dibawah permukaan tanah dengan cara mengecor beton atau memasang panel precast kedalam lubang galian yang telah dibuat sebelumnya. Untuk memudahkan dalam proses penggalian, dibuatlah guide wall, guide wall berfungsi supaya mesin grab terarah dengan baik, sebagai dudukan alat grab dan alat penahan dalam pengecoran nanti. Bila kondisi tanah yang lembek, mudah terjadi kelongsoran dam lubang yang digali sangat dalam, maka digunakan digunakan bentonite, memasukkan cairan betonite ke dalam lubang galian sampai lumpur/air yang ada terganti dengan cairan bentonite. Fungsi dari cairan bentonite ini adalah menstabilkan tanah pada dinding lubang agar meminimalisi terjadinya kelongsoran. Proses tersebut disebut proses sending. Setelah proses sending harus segera dilakukan pemasangan tulangan agar kelongsoran tidak terjadi. Lalu dilakukan pengecoran.

Gambar 3.1 Skema Penggalian Diafragma Wall (sumber Brasfon) Kelebihan dalam menggunakan diafragma wall ialah: • Tidak menimbulkan polusi suara dan getaran yang dapat mengganggu lingkungan sekitar. • Dapat digunakan pada saat struktur penahan tanah lainnya tidak dapat digunakan, seperti galian terlalu dalam. • Dapat digunakan sebagai dinding basement itu sendiri (permanent retaining wall). • Mampu menahan tekanan tanah lateral dan tekanan air yang besar. • Cocok untuk sistem cut-off dewatering. • Dapat dilaksanakan tanpa jarak dengan bangunan yang bersebalahan, atau dapat dilaksanakan pada daerah yang sudah padat. Kekurangan menggunakan diafragma wall: • Kualitasnya sangat dipengaruhi oleh keadaan tanah dan mutu pekerjaan. • Bentonite yang digunakan dalam proses pembuatannya memerlukan tempat pembuangan dan penanganan tersendiri.

KoNTekS 6 Universitas Trisakti, Jakarta 1-2 November 2012

G-77

Geoteknik • Pembuatan diafragma wall pada tanah yang gembur dan permukaan tanah yang tinggi, dapat menimbulkan masalah dalam menjaga kestabilan dinding galian. • Kecepatan pelaksanaan penggalian sangat bergantung dari jenis tanah. 3.2 Sheet Pile Wall Sheet pile wall merupakan sejumlah sheet pile yang disusun sebaris, saling mengunci satu sama lain sehingga membentuk suatu konstruksi dinding penahan tanah sementara maupun permanen, yang mampu menahan beban akibat tekanan tanah dan air dari sebelah luar galian. Pada bagian atas sheet pile diberi capping beam, untuk mengikat sheet pile tersebut agar lebih kaku dan solid. Pada saat pemasangan sheet pile, perlu dibuat guide wall agar dapat tersambung dengan rapi dan lurus. Steel sheet pile dimasukkan ke dalam tanah dengan cara digetarkan menggunakan hydraulic vibro hammer. Getaran ini cukup berdampak banyak pada lingkungan sekitar dan dapat menyebabkan retak-retak pada bangunan tetangga. Sedangkan concrete sheet pile, dapat dimasukkan ke dalam tanah dengan cara ditekan atau diinjeksi, sehingga getaran yang terjadi akan lebih kecil dibandingkan dengan steel sheet pile. Oleh karena itu, concrete sheet pile lebih cocok digunakan sebagai struktur penahan tanah di kawasan yang padat, yang jaraknya cukup rapat, resiko retak pada bangunan tetangga sanga sulit dihindarkan, karena pemancangan sheet pile akan membuat desakan di dalam tanah, sehingga resiko terjadi retak tetap masih ada. Secara garis besar steel sheet pile berdasarkan pada bentuknya dibedakan menjadi 5 bentuk dasar, yaitu: a. Tipe U (U-type) dikembangkan oleh Larssen. b. Tipe Z (Z-type) dikembangkan oleh Hoesch. c. Tipe S (S-type) dikembangkan oleh Terre Rouge. d. Tipe I (I-type) dikembangkan oleh Peine. e. Tipe Straight Web dikembangkan oleh Lackawana

Gambar 3.2 Sheet Pile (a) tipe U, (b) tipe Z, (c) tipe I (d) tipe I (e) Straight Web (sumber http://www.sheetpiling-china.com) Sheet pile dari beton (concrete sheet pile), terbuat dari batang beton bertulang yang dibuat dengan ukuran penampang dan panjang tertentu, sesuai dengan perencanaan. Pada saat pemancangan concrete sheet pile, massa tanah yang dipindahkan cukup besar, sehingga akan menimbulkan desakan tanah di dalam tanah dan perlawanan akibat gaya gesek tanah sepanjang pile. Maka resiko retak pada bangunan sekitar masih ada.

Gambar 3.3 Concrete Sheet Pile ( sumber http://www.multibeton.net) 3.3 Contigous Bored Piles Wall Contiguous Bored Piles Wall merupakan sekumpulan bored pile yang disusun segaris, dan diantara bored pile akan disisipkan dengan bored pile lainnya atau dengan bentonite yang dicampur dengan semen

G-78

KoNTekS 6 Universitas Trisakti, Jakarta 1-2 November 2012

Geoteknik atau bisa denganlagging, sehingga membentuk suatu dinding penahan tanah, contiguous Bored Pile Wall dapat digolongkan dinding penahan tanah permanen, hamper cocok digunakan untuk semua jenis tanah. Contiguous Bored Pile Wall bisa dipaka bila konstruksi terletak pada lahan yang padat dan ramai, karne aselain amat kuat, juga pengerjaannya tidak menimbulkan getaran yang keras dan tidak terlalu bising. Beberapa kekurangan dari contiguous piles wall adalah seperti rembesan air tanah sukar dihindai dan pendetailan joint dengan balok atau pelat lebih rumit

Gambar 3.4 Contiguous Bored Pile dengan menggunakan campuran bentonite dengan semen

Gambar 3.5 Contiguous Bored Pile Wall yang tersusun dari bored pile (sumber http://www.rockal.com) Proses pelaksanaannya sama seperti bored pile pada umumnya. Pertama dilakukan pengeboran, disertai dengan bentonite slurry ke dalam lubang bor untuk menjaga kestabilan lubang bor. Selanjutnya adukan beton dimasukkan dengan tremi ke dalam lubang bor menggantikan bentonite slurry, demikian seterusnya. 3.4 Secant Pile Wall Secant Pile Wall pada prinsipnya sama dengan Contigous Bored Pile Wall, merupakan bored pile yang disusun segaris, saling memotong satu sama lain, sehingga membentuk dinding penahan yang kedap air dan lebih kuat dibandingkan sheet pile wall. Secant Pile Wall terdiri dari 2 bagian pile, yaitu primary pile (female pile) dan secondary pile (male pile). 1. Primary Pile (female pile), merupakan bored pile tanpa tulangan, yang dibuat dengan diameter yang kebih kecil dari secondary pile. Pada pile ini diberi aditif retarder untuk memperpanjang waktu setting beton, sehingga pile ini masih cukup lunak atau lemah pada saat dilakukan pengeboran secondary pile. Tujuan pile ini dibuat lunak karena pada bagian tertentu dari pile ini akan hancur digantikan dengan secobdary pile. 2. Secondary Pile (male pile), merupakan bored pile yang dibuat dengan diameter yang lebih besae dari pada primary pile dan diberi tulangan. Pada proses pengerjaan dinding, pile ini akan disisipkan dianatara primary pile. Pengeboran secondary akan memotong sebagian primary pile, sehingga ketika di cor akan menghasilkan interlocking joint antara pile yang satu dengan lainnya.

Gambar 3.7 Secant Pile Wall (sumber http://www.fhwa.dot.gov)

4. STUDI KASUS 4.1. Gambaran Umum Sebuah struktur bangunan tentunya berdiri di atas tanah dengan berbagai kondisi yang ditemukan. Penggunaan jenis dinding penahan tanah atau dinding turap disesuaikan berdasar atas kondisi tanah yang ada di area konstruksi. Untuk mengetahui jenis dan sifat tanah yang ada, maka diperlukan hasil pengujian laboratorium yang diambil dari sampel tanah di lapangan. Setelah mengetahui jenis dan sifat tanah yang ada, kita dapat merencanakan dinding penahan tanah yang tepat untuk mengantisipasi keruntuhan dari dinding galian.

KoNTekS 6 Universitas Trisakti, Jakarta 1-2 November 2012

G-79

Geoteknik Untuk menganalisa kedalaman maksimum dinding penahan tanah tanpa adanya perkuatan, maka dalam bab ini akan dibahas perhitungan dengan menggunakan program BMCOLPY/G dan perhitungan manual.

4..2 Kondisi Tanah Gedung Arsip Pemda DKI

Gambar 4.1 Kondisi Tanah Pada Gedung Arsip Pemda DKI •

•

•

Tanah Lapis 1 • Jenis Tanah : Clay • Berat jenis tanah ( ) : 16 kN/m3 • Kuat geser (c) : 15 kN/m2 0 • Phi ( ) : 10 Tanah Lapis 2 • Jenis Tanah : Sand. • Berat jenis tanah ( ) : 18 kN/m3 • Dr (density) : 70 % • Phi ( ) : 380 4.3 Data Material Konstruksi yang Digunakan Diafragma Wall Tabel 4.1 Profil Diafragma Wall Fc' Modulus elastisitas Beton (E) Dimensi Momen inersia (I) Modulus elastisitas penampang beton (EI)

•

Nilai 30 2.57 x 107 1000 x 600 1.8 x 1010 462600

Satuan Mpa kN/m2 mm mm4 kN.m2

Contigous Bored Piles Tabel 4.2 Profil Contigous Bored Pile Fc' Modulus elastisitas Beton (E) Diameter

G-80

Nilai 30 2.57 x 107 800

Satuan Mpa kN/m2 mm

KoNTekS 6 Universitas Trisakti, Jakarta 1-2 November 2012

Geoteknik 2.01 x 1010 516729.16

mm4 kN.m2

Nilai 30 2.57 x 107 880 2.94 x 1010 700502.92

Satuan Mpa kN/m2 mm mm4 kN.m2

Tabel 4.4 Profil Sheet Pile Beton Sheet Pile Beton Nilai Fc' 30 Modulus elastisitas Beton (E) 2.57 x 107 Dimensi 1000 x 500 Momen inersia (I) 4.62 x 109 Modulus elastisitas penampang beton (EI) 118827.03

Satuan Mpa kN/m2 mm mm4 kN.m2

Tabel 4.5 Profil Sheet Pile Baja Sheet Pile Baja BJ 41 Modulus elastisitas Beton (E) Dimensi Momen inersia (I) Modulus elastisitas penampang beton (EI)

Satuan Mpa Mm mm4 kN.m2

Momen inersia (I) Modulus elastisitas penampang beton (EI)

•

Secant Pile Tabel 4.3 Profil Secant Pile Fc' Modulus elastisitas Beton (E) Diameter Momen inersia (I) Modulus elastisitas penampang beton (EI) Sheet Pile

•

Nilai 21 x 104 650 x 480 3.99 x 108 83718.6

4.4 Analisis terhadap Gaya-Gaya yang Bekerja 4.4.1 Gedung Arsip Pemda DKI •

Kondisi Galian -4 meter • Koefisien tekanan tanah aktif 1− ∅ 1 − sin 10° = = = 0.7 1+ ∅ 1 + sin 10° • Tekanan tanah aktif P3 = × ℎ × −2×'× &

(4.2)

Tabel 4.6 Perhitungan tekanan tanah aktif Gedung Arsip Pemda DKI Tanah Lapis ke1

•

Kedalaman (m) 0 2.5 4

Tekanan air tanah

Ka

&k 3

0.7

0.84

Tekanan Tanah Aktif, Pa kN/m2 (10 + 16 x 0) x 0.7 - (2 x 15 x 0.84) = -18.1 -18.1 + (16 x 2.5 x 0.7) = 9.9 9.9 + (6 x 1.5 x 0.7) = 16.2

P6 = γ389 × h

(4.3)

Tabel 4.7 Perhitungan tekanan air tanah Gedung Arsip Pemda DKI Kedalaman Tekanan Air Tanah, Pw No. (m) kN/m2 1 0 0x0=0 2 2.5 0 x 2.5 = 0 3 4 10 x 1.5 = 15

KoNTekS 6 Universitas Trisakti, Jakarta 1-2 November ...