perilaku turap akibat pengurangan tekanan tanah
TRANSCRIPT
Rekavasa Sioil Volume II. Nomor 2. OHober 2007 /s.sM- ,ata-360s
PERILAKU TURAP AKIBAT PENGURANGAN TEKANAN TANAH
PASIF PADA MODEL ANALOGI DUA DIMENSIOleh:
SilvianengsihJurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Padang
Kampus Limau Manis Padang
ABSTRACT
Perpindahan turap akibat pengurangan tekanan tanah pasif (penggalian tanah), pada konstruksi turap merupakansalah satu masalah yang kompleks dalam bidang geoteknik. Pada struktur galian terjadi ketidakseimbanganakibat hilangnya dukungan horizontal tanah yang semula dipikul oleh massa tanah yang berada di daerah galian.Oleh karena itu perlu diketahui gambaran mekanisrne gerakan turap akibat galian tanah. Metode ujimenggunakan batangan aluminium untuk model analogik tanah granuler dalam dua dimensi. Model uji dibuatdengan beberapa variasi yaitu turap tanpa angker dan diangker serta turap ganda tanpa angker dan diangker.Turap tanpa angker dan diangker dibuat dengan variasi panjang 15 cm, 20 crn, 25 cm dan 30 cm. Angkerdiletakan pada kedalaman dan panjang yang berbeda. Hasil pengamatan selanjutnya dibandingkan dengananalisis metoda elemen hingga yang menggunakan pr€ram Plaxr.s. Dari penelilian ini diperoleh rasio penetrasiturap unluk turap tanpa angker dan dengan angker rnasing+nasing 0,50 sampai 0,88, dan 0,07 sampai 0,32.Turap ganda tanpa angker digali pada sisi luar dan dalam turap mempunyai rasio penetrasi turap sebesar 0,76.Turap ganda dengan angker digali pada sisi luar turap, rasio penetrasi turap diperoleh 0,15 sampai 0,25. Rasiopenetrasi turap hasit pengamatan nilainya lebih kecil dari hasil prediksi estimasi penetrasi yang dinyatakan Teng(1962). Perilaku deformasi tanah di bdakarg turap cenderung bergerak ke arah kiri bawah dan tanah di depanturap bergerak ke arah kiri dan cenderung naik. Perilaku deformasi tanah hasil pengamatan mempunyaikecenderungan yang sama dengan hasil analisis nEtode demen hingga. Displacement horisontal turap dariperhitungan elemen hingga lebih kecil dibandingkan pengamatan, dergan perbedaan -78olo sampai -94%. Turappanjang 30 cnr dan diangker, perbedaan hasil disy'acentenl horisontal turap berdasarkan simulasi elemen hinggasebesar €4olo terhadap hasil pengamatan. Turap ganda yang diangker dengan panjang 30 cm, digali padabagian luar turap. displacement horison{al turap berdasarkan simulasi elemen hingga dibanding hasilpengamatan lebih besar -560/o. Walaupun demikian perilaku displacement horisontal baik hasil pengamatanmaupun simulasi numurik mempunyai kecenderurgan yar€ sama-
Kata kunci : turap, tanah ganulec displacernent furap, deformasi tanah, metode element hingga.
PENDAHULUAN
Tanah selalu mempunyai pe€nan penting
pada suatu lokasi pekerjaan konstruksi. Tanah
dapat berfungsi sebagai bahan bangunan,
pendukung bangunan dan dapat juga sebagai
sumber gaya luar pada bangunan seperti pada
turap dan dinding penahan tanah.
Pada permulaan pekeriaan konstruksi baru
tidak terlepas dari Skerjaan gali-urug (cut and
fill) seperti pekerian galian tanah untuk
pembuatan konstruksi basement atau untuk
pekerjaan galian dalam lainnya. Akibat adanya
galian terjadi ketidakseimbangan pada
konstruksi galian karena hilangnya dukungan
horizontal yang semula dipikuloleh tanah asli di
daerah galian. Oleh karena itu, perlu diketahui
bagaimana perilaku turap dan pola keruntuhan
tanah akibat pengurangan tekanan tanah pasif
di depan turap. Pengurangan tekanan pasif di
sini dapat diartikan sebagai penggalian yang
dilakukan di depan turap, sedangkan tanah
yang ditahan turap dianggap berada di
belakang turap dan merupakan sumber
tekanan tanah aktif yang akan mendorong turap
untuk bergerak ke depan.
TINJAUAN PUSTAKA
Dalam suatu galian tanah, salah satu hal
penting yang harus dipertimbangkan adalah
adanya gerakan massa tanah di sekitar galian.
Stabilitas galian dan gerakan tanah akan
dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain
kuat geser tanah, lebar galian dan kedalaman
galian.
34
Zanussi (1991), Ghan (1997) dalam
Rahario dan Handoko (2005) melaporkan
kegagalan fondasi bangunan gedung di Jakarta
yang disebabkan oleh gerakan tanah yang
teriadi akibat galian di sekitar gedung, serta
mengindikasikan bahwa banyak kegagalan
konstruksi teriadi karena kurangnya
pengetahuan dan teknologi, penyelidikan
geoteknik yang sangat minim, design kurang
memadai, konsfitksiyang salah dan kurangnya
informasi dari design bagi pelaksana'
Prediksi Perilaku tanah dan Pola
keruntuhan (failurc) tanah akibat adanya galian
tanah dan beban konstruksi dapat diamati
dengan membuat model di laboratorium dan
menganalisis kembali dengan metoda elemen
hingga .
Rahario dan Handoko (2005) melakukan
kajian geoteknik pada galian tanah lunak dan
menganalisis kembali secara numerik terhadap
peristiwa kegagalan fondasi yang terjadi di
Jakarta pada tahun 1991- Hasil analisis dengan
menggunakan program plaxis menunjukkan
bahwa keruntuhan tanah akibat galian akan
teriadi saat gal'ran mencapai kedalaman 2.75
m. Pada kedalaman 2,5 m, hasil analisis
menunjukkan telah teriadi gerakan sebesar 30
cm ke dalam lubang galian dengan faktor aman
lereng hanYa 1,02.
Melinda dkk., (2000), melakukan studi
kasus pada proyek galangan kapal, Taniung
Mas-semarang 'dpngan membuat model
konstruksi turap bedangkar pada tanah lunak
menggunakan metoda elemen hingga' Hasil
studi ini menyimpulkan besamya gaya€aya
yang bekeria pada turap yang dihitung secara
numerik lebih rendah dibandingkan dengan
hitungan konvensional-
Ukritchon, dkk-, (2003) melakukan studi
kasus pada tanah Iempung undnined untuk
menghitung stabilitas tanah akibat galian dan
menganalis kembali dengan metoda elemen
hingga.
Bowles (1996), menyatakan nilai tipikal
mulai bekerianya tekanan tanah aktif untuk
tanah non kohesif tak padat berada antara
0,002 H sampai 0,004 H, dengan H adalah
tinggi dinding penahan, bila gerakan dinding
penahan tanah beruPa transalasi-
Beberapa peneliti, Lambe dan l/Vhitrnan
(1969), Mahasiswa M.l.T Laboratories dalam
Lambe dan Whitman (1969)' Putri (2001)'
sebelumnya juga telah melakukan uji tentang
perilaku tanah granuler, diantaranya
menggunakan media aluminium sebagai tanah
granuler. Penggunaan aluminium sebagai
media tanah granuler dipandang dapat
mewakili model uii dua dimensi karena butiran
tanah yang diamati bergerak dalam dua arah
sumbu yaitu sumbu X dan Y, sedangkan untuk
sumbu Z gerakan tanah tidak diamati karena
besar butiran tanah sepanjang batangan
aluminium adalah sama dan dianggap begerak
dalam dua arah.
I-ANDASAN TEORI
Tipe turaP
Konsfuksi turap sebenamya seperti
konstruksi dinding penahan tanah yang terbuat
dari pasangan batu, beton bertulang hanya saia
perbedaannya terletak pada tebal konstruksi
yang merupakan papan atau tiang tipis
dipasang berjajar (Suryolelono 1 994).
Turap Kantilever (Cantilever sheet pile)
Turap kantilever adalah turap yang dalam
meriahan beban lateral hanya mengandalkan
jepitan tanah (Hardiyatmo, 2002).
35
(h (c.
Gambar 1. Tekanan tanah pada turapkantilever (Hardiyatmo, 2002).
Stabilitas konstruksi diperobh dari bagian
turap yang terjepit dalam tanah sebesar D lihat
Gambar '1. Umumnya lenis ini digunakan untukperbedaan ketinggian tanah yang beda
tingginya (H) tidak begitu besar yaitu berkisar
antara H = 3 m sampai H = 5 m, (Hardiyatmo,
2002). Jenis turap ini sering dQunakan untukpekeriaan-pekeriaan konstruksi yang tidakpermanen.
Menurut Teng (1962) kedalaman penetrasi
turap (D) tegantur€ pada nilai N-SPT tanah dan
berkisar antara 0,75 H sampai 2 H. Bidang
longsor tanah (0) tergantung pada sudut geser
dalam tanah dengan :
0 =45o +ilz ...............(1)
Turap dengan Angker (Anchored Butkhead)
Jika tekanan tanah lateral yang bekerja
cukup besar dan tanah yang ditahen cukup
dalam, maka dapat digunakan jenis turap yang
diangker. Dinding turap dalam menahan beban
laleral rnengandalfgp tahanan tanah pada
bagian turap yang terpancang ke dalam tanah
dengan dibantu oleh angker yang terpasang
pada bagian atasnya. Ada beberapa metode
dalam analisis turap dengan angker
diantaranya metode ujung bebas (free earth
method).
Gambar 2. Diagram tekanan tanah pada turapyang diangker dengan metode ujung bebas.
Dalam metode ini diasumsikan bahwa
kedalaman tancapan di bawah galian tidakcukup membuat kaku ujung bawah turap, danjuga tidak orkup untuk menahan tekanan
tanah yang terjadi pada bagian atas dinding
turap, karena itu kerunfuhan terjadiakibat rotasi
dinding turap terhadap ujung bawah (Gambar
2).
Pemodelan Tanah Dalam Simulasi ElemenHingga
Program Plaxis, merupakan program yang
didasarkan pdnsip metoda elemen hingga yang
diperuntukan khusus untuk analisa deformasi
dan stabilitas pada permasalahan-permasalah
geoteknik. Pada program plaxrb kondisi turapdapat diidealisasikan sebagai kondisi p/ane
sfrarh. Bila suatu struktur panjang (relatifpanjang dibanding dimensi lintang) dan beban
bekeria sepanjang struktur tersebut denganarah pada bidang X-Y, (dan kedua ujung
struktur tersebut praktis tidak bisa bergerak),
maka kondisi ini disebut dengan plane strain
(Suhendro, 2000).
METODE PENELITIAN
Bahan yang digunakan dalam uji ini adalah
Plexyglass tebal 10 mm sebagai bahan untuk
turap dan angker, batangan aluminium dengan
diameter 3 mm sampai 5 mm untuk tanah
granuler.
Gambar 3. Sef-Up uii pengurangan tekanan
Model uji dibuat empat model seperti
terlihat pada Gambar 4.
Peralatan yang digunakan kotak ujidua dimensi
dengan rangka dari kayu lati dan dinding kotak
dan plexygtass. Ukuran kotak uli paniang 90
cm, lebar 6 cm dan tinggi 40 cm (Gambar 3).
a. Model turap tanpa angker- b. Model turap dengan angker.
Gambar 4. Skema model uji
L : panjang turaP (ctn),
H :kedalaman galian (cm)'
D : kedalaman Penetrasi(cm),
a : kedalaman angker (cm).
+210 cm
Turap Turap
37
Penelitian dilakukan dalam tiga tahap yaitu
tahap persiapan, penelitian pendahuluan,
penelitian utama. Tahap persiapan dilakukan
penyiapan tanah granuler (aluminium), turap,
angker dan kotak uji dua dimensi. Pada tahap
pendahuluan dilakukan uji sifat-sifat bahan
yang digunakan dalam uji. Pengujian utama
dilakukan dua variasi yaitu pengujian turap
tanpa angker dan pengujian turap dengan
angker. Angker diletakkan pada kedalaman dan
panjang yang berbeda.
Panjang angker dibuat berdasarkanpengamatan yang dilakukan pada uji turaptanpa angker. Tiap.tiap tahap akan dijelaskan
dalam uraian selanjutnya dan dengan bagan
alir seperti pada Gambar S.
Persiaoan Bahan dan Alat. Bahan (-batang aluminium
-hrap dan angker). Alat (- box uji dua dimensi)
-Uji sifat-sifat bahan pleryglass-(r,E)Uji sifat-sifat bahan aluminium-(y,O,G'E)
Peneujian Utama. Uji perilaku turap akibat penggalian.Uji perilaku turap akibat penggalian dan angker.
Analisis Hasil dan Pembahasan
Gambar 5. Bagan alii cara
38
HASIL DAN PETBAHASAN
Hasil Uji Penelitian Pendahuluan
Hasil uji Penelitian Pendahuluan
berdasarkan data yang diperoleh adalah
sebagai berikut ini.
Hasil Uji Penelitian Utama
Hasil pengamatan dari uji turap tanpa
angker dan dengan angker dapat dilihat pada
Tabel 1. Turap dengan angker dibuat variasi
kedalaman serta jarak angker berdasarkan
hasil pengamatan pola keruntuhan tanah yang
telah diperoleh pada uii model turap tanpa
angker. Hasil pengamatannya sebagai berikut
ini-
Rasio Penetrasi TuraP (D/tl)rd,
Untuk setiap fl6nambahan panjang turap
yang sama (5 crn) terdapat peningkatan
kedalaman galian (H) sebesar 1 cm sampai 4
cm dengan rasio penetrasiturap diperoleh 0,07
sampai 0.88 (Tabel2).
Tabel 2. Hasil ujiturap tanpa angker dandengan angker
+U*EF4Eu?&€adEbr
I
o 2 1 6 A fi 12 14 16 1a?o,22126283o?P g 6L(dl
Gambar 6. Hubungan anatara paniang turapdengan kedalaman galian,
untuk turap tanpa angker dan dengan angker
Pada umumnya dlsplacemenf turap tanpa
angker semakin kecit, iika furap bertambah
panjang. Displacement turap semakin besar,
iika paniang turap bertambah untuk turap
dengan angker.
Pengaruh Angker
Pada prinsipnya letak angker harus berada
di daerah stabil, artinya angker harus diletakkan
sedemikian rupa, sehingga angker tidak terletak
pada zone tanah yang tidak stabil (dalam
bidang longsor tanah).
621
2.n18
16
ir.-12I
toE
6
1
2
0
No Ketcnngen L(cm)
H
(cm)
D
(cm)
D/g t/. (H)
Keneik
en
I Turap tanpa
angker
l5 l0 5 0,50
20 J 7 0,54
25 5 l0 0s7
30 7 t4 0,88
II Turap
dengan
angker
l5 l4 I 0,07 4O o/"
20 l8 2 0,1 I 38%
25 l9 6 032 27 Vo
30 23 7 0,30 44 o/o
Tabel 1. Hasil uji penelitian pendahuluan
No Jenb uii Hasil ria
1 tvtoOutusFtastisitas plexyglass, kt'l/m 5,36E
xl06
2 Modulus elastisitas aluminium, kN/m - 3.34 110'
3 Grav'rtas khusus aluminium, kg/cm' 2,55
1 Sudutgesekdalam A,G.) 27
5 kohesi (c), kg/crn' 0.072
6 Berat volume aluminaum, kNrm- 17,818
7 Becrt volume prexygrass, l(Nrln- t 1,83
I Sudut geser plexl4glassaluminiurn ( -) 11,48
39
--
Tabel 5. Pengaruh letak angker pada turap
No
L
(cm)
Leur(
angker H
(cm) D'H
Displ.
Turap
(mm)
a
(cm)
I
(cm)
1 15 10 0,50 61,66
2 5 7.5 10 0,50 9,94
3 5 20 11 0,07 3,52
4 20 13 0,54 72,10
5 5 10 13 0,54 16,16
6 t0 7,5 14 0,43 t9,10
7 5 20 16 0,11 10,58
8 10 20 18 0.11 5,30
I 25 15 0,67 47,70
10 5 10 13 0,92 6,94
11 10 t0 t6 0.56 6,90
12 5 25 19 0.32 5.20
13 10 25 19 0.32 9,60
14 30 16 0,88 43,10
15 5 15 16.5 0,82 13,60
16 10 15 18.5 0,62 20,30
17 5 35 22 o,27 5.70
18 10 35 23 o,23 9,42
Jika angker diletakkan dalam bidang
longsor tanah, maka kedalaman galian tidak
menunjukkan penambahan, kedalaman galian
yang diperoleh hampir sama dengan
kedalaman galian turap tanpa angker,
sedangkan jika angker diletakkan di luar bidang
longsor tanah kedalaman galian mengalami
peningkatan. Pada saat angker ditempatkan
pada kedalaman- yang sama tetapi panjang
anlker berbeda, miRA untuf angker yang tebih
panjang mendapatkan kedalaman galian yang
lebih besar dibandingkan dengan angker yang
lebih pendek.
Deformasi Tanah
Berdasarkan hasil pengamatian pola
keruntuhan tanah yang telah diperoleh pada uji
model turap tanpa angker dan dengan angker
seperti terlihat pada Gambar 8 dan Gambar 9.
:
t-d.j-_:9- :'-:;
-:]: ::.
Gambar 8. Pola keruntuhan tanah dan turapuntuk turap tanpa angker,
panjang 30 cm.
Gambar g. Pola keruntuhan tanah dan turapuntuk turap dengan angker,
panjang 30 cm.
Pola kerunfuhan tanah untuk turap tanpa
angker, tanah di belakang turap (di sebelah
kanan turap) pola kerunfuhan dan penggeseran
tanah, untuk setiap panjang turap
memperlihatkan bahwa, tanah cenderung untuk
bergerak ke arah bawah dan ke arah kiri
mengikuti arah geseran turap. Pergerakan butir
tanah makin kecil untuk butir tanah yang
posisinya jauh di belakang turap dan semakin
besar pada butir tanah yang berada di
belakang turap. Tanah di depan turap (di
sebelah kiri) pola keruntuhan dan gerakan ke
arah kiri dan tanah cenderung untuk naik. pola
keruntuhan tanah untuk turap dengan angker
cenderung sama dengan turap tanpa angker,
untuk turap dengan angker besar gerakan butir
tanah lebih kecil dariturap tanpa angkerI
40
Perhitungan Disptacemenf dengan MetodeElemen Hingga
Displacement Turap
Besarnya displacemenf horisontal pada turappanjang 15 cm, 20 cm, 25 cm dan 30 cmberturut-turut 0,58 mm, 0,71 mm, 0,g2 mm dan1,37 ffifr, sedangkan untuk turap gandapanjang 30 cm, digali pada bagian luar turap
dan dalam turap masingmasing 0,33 mm dan0,76 fiabel6).
Tabel 7. Disptacemenf turap dan angker hasil
a
+ pengamatan
o hitingano
0 2,l 6 8 10.t2 t4 t6 tO 20 t2 2t26 2830 32
6.OO
5.00
E.*I
{ 3.00
2.00
1.00
0.00
'eg
L(cn,
Gambar 10. Perbandingan antara displaementdan panjang turap untuk.
turap dengan angker hasil pengamatan danhitungan.
Deformasi Tanah
Total deformed horizontal untuk turap tanpaangker dan dengan angker panjang 15 cm, 20crn 25 cm dan 30 cnr dan turap panjang 30 cmdigali pada bagian luar dan dalam turap, darihasil hitungan elemen hingga, dapat dilihatpada gambar di bawah ini.
Gambar 11. Deformasitanah untuk furap tanpaangker panjang 30 cm
:.iI'i:-.*=, - - -.
Gambar 12- Deformasi tanah untuk turap
dengan angker panjang 30 crn.
Tabel6. Displaement turap tanpa angker hasil
Uan program P/axlbN
o
L
,cm
H
lcm
doo (mm) de"(mm)
amat Hitung amat Hitung
I 15 11 3.52 1,(X 5,0 0,59
2 20 18 5,3 I,.{8 5,2 0,98
3 25 19 5,2 1,65 3,9 0.95
4 30 22 5,7 2,06 5,?2 0,99
5 30a 24 1,0 2,3
41
Rekalasa Sipil Volune II. Nonor 2. OVober 2007 tSSttt : ttSS-3095
Deformasi tanah hasil uji model di
laboratorium kecenderungannya sama dengan
hasil metoda elemen hingga. Tanah yang
berada di belakang turap cenderung bergerak
ke arah bawah dan ke arah kiri mengikuti
gerakan turap. Tanah yang berada di depan
turap, pola keruntuhan dan gerakannya ke arah
kiri dan tanah cenderung untuk naik.
Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah
dilakukan dapat dibuat kesimpulan sebagai
berikut ini.
1. Tanah granuler yang dimodelkan dengan
batangan aluminium dalam model analogi
dua dimensi daPat menggambarkan
perilaku turap pada tanah granuler
2. Uji turap dalam kondisi runtuh diperoleh
rasio penetasi turap untuk turap tanpa
angker 0,50 sampai 0,88, turap dengan
angker 0,07 samPai 0,32.
3. Adanya angker akan dapat meningkatkan
kedalaman ga\ian2To/o sampai4T %.
4. Deformasi tanah hasil uji model di
laboratorium kecenderungannya sama
dengan hasil metoda elemen hingga-
5. Turap tanpa angker dan dengan angker
panjang 15 cm, 20 cm, 25 crn dan 30 crn'
disptacemenf horisontal tr.rrap dari
perhitungan metoda elemen hingga lebih
kecil dibanding hasil pengamatan, dbngan
perbedaan -46%, samPai -88o/o.
DAFTAR PUSTAKA
Bowles, J.E.,1996, Fqtndation Andysis and
Desrgn, Fiflh Edition, The Mc.Graw-Hill
Companies, lnc,New York.
Hardiyatmo, H.C., 20U2, Telaik Fudasi ll,
Edisi-2, Penerbit Beta Offset Yogyakarta.
Lambe, T.W., and Whitrnan,R.V., 1969, Sotl
Mechanics, John Wiley &Sons, New York.
Melinda,L., Raharjo, P., Djajaputra,A., 2000'
Proskling Pertemuan llmiah Tahunan
GeotekniklV INDO-GEO 2000, Konstruksi
Pada Tanah Bermasalah, Jakarta, 22-23
November 2000.
Putri, D.l-, 2ffi1, Perilaku Ledutan Pile Cap Tipis
hi Fondasi Tiang hngan Uiung Tiang fidak
Menapai Tanah Kens Pada Mdel Dua Dimensi
(lidfa Numinium) Tugas Akhir, Fakultas Teknik
uqu.Rahario, P., dan Handoko, S-G., 2005'
Proshling Seminar Nasional Pile 2005
Perkembangan Terbaru Fondasi Tiang,
Bandung, 30 April 2005.
Suryolelono, K.8.,1994, Teknik Fondasi bagian
l/, cetakan ke-3, Penerbit ,Nafiri Yogyakarta.
Suhendro, B., 2000, Metode Hemen Hingga
dan aplikasinya, 305 hal, Yogyakarta.
Teng, W.C., (1962r, Foundation Devgn, Prentice
Hall, ErgleV\{cod Clitrs, NJ.
Terzaghi, K, PecK RB., and Mesri,G., 1996' So/
lde+tanic in Engineering Pnti@,3 edfibn, Jonh
VVllley, NeurYorlc
Ukritchon, B., Whittle,AJ., and Sloan,SW.' 2003'
Joumal. of Geotechnical and Geoevironmental
Engineering, ASCE, Agustus 2003.
D
aI
42