Kementerian ESDM Republik Indonesia 1 Bandung, November 2018 Oleh : Giva H. Zahara ( ) Kurnia Dewi Mulyani ( ) TUGAS GEOTEK TANAH

Kementerian ESDM Republik Indonesia Cara Analisis Wedge Coulomb Mekanisme keruntuhan pada wedge coulomb dianggap bergeser pada bidang lurus. Untuk mencegah pergeseran ini dipergunakan dinding penahan dan gaya yang berlaku pada dinding penahan ini dapat dihitung dengan menyelidiki keseimbangan wedge shaped (baji tanah) Gaya penggerak adalah berat tanah, sedangkan Gaya melawan/penahan terdiri dari a.kekuatan geser pada bidang runtuh (dianggap maksimum) terdiri dari dua bagian:  Kohesi => besar dan arah diketahui  Gerakan => arahnya saja yang diketahui b.kekuatan dinding penahan. Diketahui beberapa parameter: parameter kekuatan geser tanah adalah ϕ dan c’, tidak ada rembesan air atau tekanan air pori dalam tanah. α = sudut kemiringan bidang keruntuhan. Pa = Gaya aktif ℓ = Panjang bidang keruntuhan

Kementerian ESDM Republik Indonesia 3 dari persamaan ini diperoleh : ɤ = besar satuan tanah Karena dianggap tidak ada gesekan antara permukaan dinding dan tanah, maka tegangan horizontal dan vertikal di dalam tanah dekat dinding adalah tegangan utama. Karena itu sudut kemiringan bidang geser:

Kementerian ESDM Republik Indonesia 4 Dengan memasukan sudut kemiringan bidang geser α ke dalam persamaan 13.4 akan didapatkan: Dihubungkan dengan:

Kementerian ESDM Republik Indonesia 5 Dari persamaan seperti di atas harus ada gerakan horizontal pada dinding, sehingga perlawanan geser c’ pada bidang gelincir mencapai nilai maksimum. Itu berarti tekanan tanah R mendorong dinding penahan H. Keadaan ini disebut keadaan tekanan aktif Ada juga keadaan berbalik dimana dinding mendorong tanah untuk melawan gaya horizontal di dalam tanah. Gaya horizontal bisa berasal dari pipa dalam tanah dan gempa bumi. Keadaan ini disebut keadaan tekanan pasif Penentuan besarnya gaya pasif Pp

Kementerian ESDM Republik Indonesia 6 Gaya pasif > Gaya aktif, dengan persamaan: Dimana: Ka dan Kp = Koef. Tekanan tanah aktif dan tekanan tanah pasif

Kementerian ESDM Republik Indonesia 7 Cara analisis tersebut dapat dipakai pada dinding dengan syarat berikut: 1.Dinding verikal 2.Muka tanah di belakang dinding horizontal 3.Tidak ada esekan antara permukaan dinding dan tanah 4.Tidak ada rembesan air atau tekanan air pori di dalam tanah Jika syarat tersebut tidak terpenuhi, maka rumus ini tidak dapat digunakan. Akan tetapi jika pada kondisi seperti ini, maka akan dapat digunakan, yaitu permukaan tanah tidak rata dan ada rembesan air ke arah dinding di dalam tanah. Dinding bukan merupakan rintangan terhadap aliran air, dibelakangnya ada lapisan drainase sehingga tidak ada air yang langsung ke dinding penahan Pada keadaan umum ini terdapat gaya yang berasal dari rembesan air, maka timbulah gaya U pada bidang geser = gaya angkat. Gaya U adalah resultan dari tekanan air pori, dimana tekanan efektif pada bidang geser menjadi lebih kecil

Kementerian ESDM Republik Indonesia Tekanan Diam, Tekanan Aktif, Tekanan Pasif, dan Deformasi yang Terkait

Kementerian ESDM Republik Indonesia 9 Koef. Tekanan tanah diam = Ko => tidak terjadi deformasi pada arah horizontal K o = σ’ h / σ’ v  tekanan efektif vertikal tekanan efektif horizontal Ko pada lempung (pada saa diam tidak terkonsolidasi tektonik) = 0,4 dan 0,6 Ko pada pasir = 1 – sin ϕ ’  sudut gesekan pasir Jika terjadi deformasi horizontal  tekanan horizontal akan berubah semula dinding tetap dan kaku menahan tanah dan pasir yang terkonsolidasi normal ke belakang  Koefisien diam Ko dinding dibiarkan bergerak ke depan, tekanan tanah akan menurun sampai mejadi tetap  Koefisien aktif Ka dinding di dorong ke tanah, tekanan horizontal akan naik sampai mencapai nilai yang tetap yang jauh lebih besar daripada nilai Ko  tekanan pasif dengan Koefisien Kp

Kementerian ESDM Republik Indonesia Menentukan Tekanan Tanah Cara Rankine

Kementerian ESDM Republik Indonesia 11 menentukan tekanan tanah pada dinding dalam keadaan aktif dan pasif dengan memeriksa tegangan pada suatu elemen tanah tertentu di dalam massa tanah  Tekanan tanah Rankine Dinding tegak dan tidak ada gesekan antara dinding dengan tanah dan tidak ada tekanan air pori Keadaan aktif atau pasif dianggap mencapai nilai keruntuhan /keseimbangan plastis pada keadaan aktif  tegangan vertikal adalah tegangan besar utama sedangkan tegangan horizontal  tekanan utama kecil dan inilah yang disebut Rankine aktif σ' a dengan sudut kmiringan 45 + ϕ ’/2 terhadap horizontal Pada keadaan pasif  tegangan horizontal  tegangan utama besar yang disebut tekanan Rankine pasif σ' p lebih besar daripada tegangan vertikal, dengan sudut kemiringan 45 - ϕ ’/2 terhadap vertikal pada saat keadaan diam (Ko) lingkaran Mohr masih jauh dari garis keruntuhan (tanah tidak dalam keadaan runtuh) Rankine aktif  tegangan horizontal berkurang sampai lingkaran Mohr menyinggung garis keruntuhan Mohr Coulomb  tanah mencapai keadaan runtuh Rankine pasif  tegangan horizontal bertambah sampai menjadi tegangan utama besar, sampai lingkaran Mohr menyentuh garis keruntuhan  tanah dalam keadaan runtuh

Kementerian ESDM Republik Indonesia 12 Tegangan utama apabila telah mencapai keruntuhan σ' 1 = ɤ z  kedalaman berat satuan tanah σ‘ 3 = tekanan tanah aktif = σ‘ a Tekanan Rankine aktif : Tekanan Rankine pasif:

Kementerian ESDM Republik Indonesia 13  Tekanan aktif sampai kedalaman z o, ternyata negatif yaitu tanah dalam keadaan tegangan tarik. Maka didapat gaya total: Cara Coulomb dan Rankine menghasilkan penyelesaian yang sama untuk dinding penahan yang tegak dan tidak ada gesekan antara dinding dengan tanah. Tetapi cara Coulomb lebih banyak digunakan dibanding cara Rankine karena cara Coulomb dapat digunakan pada semua tegangan, sedangkan cara Rankine hanya digunakan pada tegangan yang seragam pada setiap massa tanah.

Kementerian ESDM Republik Indonesia ANALISIS BERDASARKAN TEGANGAN TOTAL

Kementerian ESDM Republik Indonesia 15 Persamaan dapat diubah untuk keadaan tak terdrainasi. Nilai ϕ ’ = 0 dan kohesi menjadi kekuatan geser tak terdrainasi. Persamaan menjadi seperti berikut: Persamaan ini dapat digunakan jika permeabilitas tanah sangat rendah, menghasilkan Pa dan Pp pada jangka waktu pendek.

Kementerian ESDM Republik Indonesia KETINGGIAN MAKSIMUM PADA TEBING VERTIKAL YANG TIDAK TERTAHAN Tekanan akan negatif pada kedalaman z, kemudian positif. Gaya pada dinding menjadi positif apabila gaya dari tekanan negatif sama dengan gaya dari tekanan positif. Cara menghitung kedalaman maksimum galian yang tidak memerlukan dinding penahan (Hc)

Kementerian ESDM Republik Indonesia 17 Tanah tidak dapat menahan tekanan negatif antara tanah dan dinding sehingga tekanan diatas kedalaman z seharusnya tidak dihitung untuk menentukan kedalaman kritis. Kedalaman dibawah z, gaya positif mulai terjadi pada dinding oleh karena itu z dapat diambil sebagai kedalaman kritis. Undrained shear strength = 100 kPa Cohesion intercept c = 15 kPa Friction angle φ = 30 ◦ Unit weight = 16 kN/m3 Hasil Hc=3.6 m dan Hc=12.5 m Secara logika tidak ada tepi dinding vertikal lempung 12,5 m dan 3.6 m yang masih menetap/ tidak runtuh. K3 menentukan tidak boleh bertugas samping dinding <1,5 m. Jika lebih biasanya di tahan dengan dinding penahan Persamaan di atas tidak berguna untuk keadaan praktis.

Kementerian ESDM Republik Indonesia 18 Undrained shear strength = 100 kPa Cohesion intercept c = 15 kPa Friction angle φ = 30 ◦ Unit weight = 16 kN/m3 Hasil Hc=3.6 m dan Hc=12.5 m Secara logika tidak ada tepi dinding vertikal lempung 12,5 m dan 3.6 m yang masih menetap/ tidak runtuh. K3 menentukan tidak boleh bertugas samping dinding <1,5 m. Jika lebih biasanya di tahan dengan dinding penahan Persamaan di atas tidak berguna untuk keadaan praktis.

Kementerian ESDM Republik Indonesia MACAM-MACAM DINDING PENAHAN

Kementerian ESDM Republik Indonesia 20 Penggalian parit secara vertikal dapat disokong dengan sangga horizontal. Sangga dipasang sambil penggalian diteruskan. Pack dan terzaghi menganjurkan cara memperhitungkan gaya pada sangga. Perhitungan gaya bertujuan untuk menjaga agar sangga dapat menahan gaya dari perhitungan

Kementerian ESDM Republik Indonesia 21

Kementerian ESDM Republik Indonesia CONTOH PERHITUNGAN PERANCANGAN DINDING PENAHAN

Kementerian ESDM Republik Indonesia 23

Kementerian ESDM Republik Indonesia 24

Kementerian ESDM Republik Indonesia 25

Kementerian ESDM Republik Indonesia 26 Langkah kedua adalah menentukan ukuran dinding supaya ada FK Tentukan lebar B untuk menghasilkan FK. Tentukan tekanan fondasi

Kementerian ESDM Republik Indonesia 27

Kementerian ESDM Republik Indonesia 28 Tentukan daya dukung menggunakan persamaan bab 12 Daya dukung maksimum q=Su ic Nc + berat tanah.D

Kementerian ESDM Republik Indonesia 29

Kementerian ESDM Republik Indonesia 30 Keruntuhan dinding penahan lebih sering terjadi daripada keruntuhan pondasi, sehingga faktor keamanan pada dinding sebaiknya agak tinggi, yang diambil FK=2,5. dengan lebar 4,5 m. FK yang biasa digunakan sebesar 2,5-3. Hitung keruntuhan pergeseran harus diperiksa, lebar=4,5 m, maka berat dinding menjadi 484 kN. Sehingga FK menjadi: Nilai yang sering dipakai 1,5-2 Berat dinding = 484 kN P max =212 kN Sudut geser dalam kerikil = 35

Kementerian ESDM Republik Indonesia DINDING TURAP Dinding turap dibuat menggunakan tiang pancang khusus yang dibuat dengan baja

Kementerian ESDM Republik Indonesia DINDING PENAHAN YANG MEMAKAI PERKUATAN TANAH

Kementerian ESDM Republik Indonesia 33 Dinding perkuatan tanah dapat menahan tegangan tarik pada arah horizontal, pada ketinggian tertentu dipasang lapisan perkuatan, jarak antara lapisan perkuatan biasanya antar 0,5 m sampai 1,0 m

Kementerian ESDM Republik Indonesia 34 Contoh perhitungan vidal

Kementerian ESDM Republik Indonesia Penentuan kemampuan dan jarak antar lapisan perkuatan Setiap lapisan perkuatan harus kuat menahan tekanan tanah horizontal disekelilingnya. Rumus gaya yang harus ditahan:

Kementerian ESDM Republik Indonesia 36

Kementerian ESDM Republik Indonesia Penentuan panjang jangkar Panjang jangkar perkuatan adalah sebagian perkuatan yang diperlukan untuk menjamin perkuatan tidak dapat ditarik keluar dari tanah. Panjang ini bergantung pada gaya gesekan antara perkuatan dan tanah.

Kementerian ESDM Republik Indonesia 38 Ti=0,6x15,2=9,12 F=2 Tekanan vertikal=4,5 x berat tanah (18,2)=81,9 B=0.06 = 2,1 m

Kementerian ESDM Republik Indonesia Panjang lengkap

Kementerian ESDM Republik Indonesia 40 SELESAI

Kementerian ESDM Republik Indonesia 41

Kementerian ESDM Republik Indonesia 42

Kementerian ESDM Republik Indonesia 43 Parameter α p adalah suatu faktor reduksi yang dipakai karena perkuatan geogrid mengandung ruangan kosong antara carik. Panjag Le tidak perlu dihitung pada setiap lapisan perkuatan. Fungsi dari α s dan α p adalah berturut – turut untuk perlawanan geser antara geogrid dan tanah dan untuk menghitung gaya perlawanan geogrid terhadap ditariknya keluar dari tanah. αpαp Panjang jangkar perkuatan adalah sebgaian perkuatan yang diperlukan untuk menjamin perkuatan tidak dapat ditarik keluar dari tanah. Panjang ini bergantung pada gaya gesekan antara perkuatan dan tanah.

Kementerian ESDM Republik Indonesia 44 apabila pasir atau kerikil dipakai pada dinding perkuatan tanah, maka sudah tidak perlu lagi drainase. Yang berarti tidak mungkin ada tekanan air pori di dalam dinding. sedangkan lempung memiliki permeabilitas rendah sehingga diperlukan adanya drainase agar tidak terjadi rembesan. jika terdapat muka air tanah di bawah dinding penahan perkuatan tanah, maka air hujan yang masuk langsung merembes mencapai muka air tanah. Maka tegangan air pori sama dengan nol. Tanah di antara dua dinding penahan perkuatan tanah dilakukan pemadatan agar tekanan air porinya menjadi lebih kecil. Namun, pembuatan drainase masih dpat dipakai untuk lebih meningkatkan keamanan dinding.

Kementerian ESDM Republik Indonesia 45 pada lereng alam dibuat dinding penahan, harus ada lapisan drainase di belakang dinding sehingga hanya air rembesan yang masuk, bagian atas harus ditutup dengan lapisan lempung supaya air hujan tidak langsung masuk lapisan drainase ini at. sedangkan lempung memiliki permeabilitas rendah sehingga diperlukan adanya drainase agar tidak terjadi rembesan.u lapisan drainase dibuat juga di dasar dinding. Sehingga kemungkinan timbulnya tekanan air pori positif pada tanah di dalam dinding hampir tidak ada.