|
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Dinding Penahan Tanah
Asal
mula dibuatnya konstruksi dinding penahan tanah adalah akibat bertambah
luasnya
kebutuhan
kontruksi
penahan
yang digunakan
untuk
mencegah
agar
tidak terjadi kelongsoran menurut kemiringan
alaminya. Sebagian besar bentuk
dinding
penahan tanah
adalah
tegak
(vertikal) atau
hampir tegak
kecuali
pada
keadaan tertentu yang dinding penahan tanah dibuat condong ke arah urugan.
2.1.1
Definisi Dinding Penahan Tanah
Dinding penahan tanah
adalah
struktur
yang
didesain untuk
menjaga dan
mempertahankan dua muka elevasi tanah yang berbeda. (Coduto, 2001)
Bangunan dinding penahan tanah digunakan untuk menahan tekanan tanah lateral
yang ditimbulkan oleh tanah urug atau tanah asli yang labil. Bangunan ini
lebih
banyak digunakan pada proyek-proyek: irigasi,
jalan
raya, pelabuhan, dan
lain-
lainnya.
Elemen-elemen pondasi,
seperti
bangunan
ruang
bawah
tanah
(basement), pangkal jembatan (abutment), selain berfungsi sebagai bagian bawah
dari struktur, berfungsi juga sebagai penahan tanah di sekitarnya. (Hardiyatmo,
2002)
7
|
 8
2.1.2
Macam Dinding Penahan Tanah
Jenis-jenis dinding penahan tanah beraneka ragam, disesuaikan dengan keadaan
lapangan
dan
aplikasi
yang
akan
digunakan. O’Rourke
dan
Jones
(1990)
mengklasifikasikan dinding
penahan
tanah
menjadi
dua
kategori
yaitu
sistem
stabilisasi eksternal
dan
sistem
stabilisasi internal
serta
sistem
hybrid
yang
merupakan kombinasi kedua metode tersebut (lihat gambar 2.1).
Sistem
stabilisasi
eksternal
merupakan
sistem
yang
memanfaatkan berat
dan
kekakuan struktur; dan sistem stabilisasi internal
yang
memperkuat tanah untuk
mencapai kestabilan yang dibutuhkan.
Earth-Retaining Structures
Externally Stabilized Systems
Internally Stabilized Systems
In-Situ Walls
Gravity Walls
Reinforced Soils
In-Situ Reinforcement
•
Sheet Pile
-
Steel
-
Concrete
•
Soldier Pile
•
Cast in-situ
-
Slurry
-
Secant
-
Tangent
•
Soil Cement
•
Massive
-
Stone
-
Unreinforced masonry
-
Unreinforced concrete
•
Cantilever
-
Reinforced masonry
-
Reinforced cement
•
Counterfort
and buttress
• Gabion
•
Crib
•
Bin
•
Cellular
cofferdam
•
Reinforced earth
•
Geotextile
•
Soil nailing
•
Reticulated micropiles
Cantilevered
Braced
Tied-Back
•
Cross-lot
•
Rakers
•
Augered
-
Straight
-
Belled
•
Pressure-injected
•
Screw
•
Deadman
Hybrid System
•
Tailed
gabions
•
Tailed masonry
Gambar 2.1
Klasifikasi Dinding Penahan Tanah
|
 9
a. Sistem Stabilisasi Eksternal
Sistem stabilisasi eksternal adalah sistem dinding penahan tanah
yang menahan
beban
lateral
dengan
menggunakan berat
dan
kekakuan
struktur.
Sistem
ini
merupakan sistem
satu-satunya
yang
ada
sebelum
tahun
1960, dan sampai saat
ini masih umum digunakan.
Sistem ini
terbagi
menjadi
dua
kategori
yaitu
dinding
gravitasi yang
memanfaatkan massa
yang besar sebagai dinding penahan tanah (lihat gambar
2.2); dan In-situ wall yang mengandalkan kekuatan lentur sebagai dinding
penahan tanah misalnya sheet pile wall (lihat gambar 2.3).
Gambar 2.2
Gravity Walls
(Sumber: Earth Retaining Structures Manual, 2010)
|
 10
Gambar 2.3
Sheet Pile Wall
(Sumber: Coduto, 2001)
b. Sistem Stabilisasi Internal
Sistem
stabilisasi
internal
merupakan
sistem
yang
memperkuat tanah
untuk
mencapai kestabilan
yang dibutuhkan. Sistem
ini
berkembang sejak tahun 1960
dan dibagi menjadi dua kategori yaitu reinforced soils; dan in-situ reinforcement.
Reinforced soils merupakan sistem yang menambah material perkuatan saat
tanah
diurug, sedangkan
in-situ
reinforcement
merupakan
sistem
yang
menambah material perkuatan dengan cara dimasukkan ke dalam tanah.
Gambar 2.4
Mechanically Stabilized Earth
(Sumber: Earth Retaining Structures Manual, 2010)
|
|
11
2.1.3
Kegunaan Dinding Penahan Tanah
Dinding penahan tanah sudah digunakan secara luas dalam hubungannya dengan
jalan raya, jalan kereta api, jembatan, kanal dan lainnya.
Aplikasi yang
umum
menggunakan dinding penahan tanah antara lain sebagai berikut:
a. Jalan raya atau jalan kereta api yang dibangun di daerah lereng.
b.
Jalan raya atau jalan kereta api
yang ditinggikan
untuk
mendapatkan
perbedaan elevasi.
c.
Jalan raya atau jalan kereta api yang dibuat lebih rendah agar didapat
perbedaan elevasi.
d. Dinding penahan tanah yang menjadi batas pinggir kanal.
e.
Dinding khusus
yang disebut flood walls,
yang digunakan untuk
mengurangi/menahan banjir dari sungai.
f.
Dinding penahan tanah yang digunakan untuk menahan tanah pengisi dalam
membentuk suatu
jembatan.
Tanah
pengisi
ini
disebut
approach
fill
dan
dinding penahan disebut abutments.
g.
Dinding penahan yang digunakan untuk
menahan tanah di sekitar bangunan
atau gedung-gedung.
h.
Dinding penahan
tanah
yang
digunakan
sebagai
tempat penyimpanan
material seperti pasir, biji besi, dan lain-lain.
|
 12
Gambar 2.5
Aplikasi Dinding Penahan Tanah
(sumber: Hungtington, 1961)
|
 13
2.2
Mechanically Stabilized Earth (MSE)
2.2.1
Pengertian Umum MSE
Mechanically
stabilized
earth
(MSE)
merupakan perkuatan
dengan
sistem
stabilisasi internal yang memanfaatkan pengalihan atau penyaluran tegangan dari
elemen
perkuatan kepada
tanah
urug
yang
terjadi
melalui
gesekan
antara
permukaan elemen perkuatan dengan tanah dan tahanan pasif yang timbul antara
bagian
elemen perkuatan
yang
berarah
tegak
lurus
terhadap
arah
pergerakan
relatif antara tanah dengan perkuatannya.
Gambar 2.6
Mekanisme Transfer Gaya Pada MSE
(Sumber: FHWA, 2009)
|
 14
Konsep ini pertama kali dikembangkan oleh Henri Vidal dari Prancis pada tahun
1969
dengan
nama
Reinforced
Walls.
Vidal
menggunakan
panel-panel
beton
yang
diikatkan
dengan
baja
strip
yang
membentang dari
panel
beton
hingga
panjang tertentu ke dalam tanah. Panel-panel beton
yang tertekan oleh tanah di
belakangnya
akan ditahan oleh baja-baja strip yang memiliki tahanan geser
akibat gaya gesek dengan tanah. Interaksi antara panel beton, baja strip dan tanah
inilah yang bekerja sama menahan tekanan tanah
lateral (Gouw,
1996).
Sistem
yang
ditemukan oleh
Vidal
ini
kemudian
berkembang dalam
berbagai
variasi,
antara lain:
1. Panel muka dengan perkuatan baja strip
2. Panel muka dengan jaring-jaring baja
3. Panel muka dengan jangkar atau angkur
4. Panel muka dengan geosintetik
5. Perkuatan tanah dengan geosintetik
Gambar 2.7
Panel Muka Dengan Perkuatan Baja Strip
|
 15
Gambar 2.8
Panel Muka Dengan Jaring-Jaring Baja
Gambar 2.9
Panel Muka dengan Angkur
(Sumber: Yoo. 2003)
|
 16
Gambar 2.10
Panel Muka Dengan Geosintetik
Gambar 2.11
Perkuatan Tanah Dengan Geosintetik
|
 17
2.2.2
Komponen Utama MSE
Pada dasarnya MSE terdiri dari tiga komponen utama yaitu bagian muka (panel
muka), elemen perkuatan, dan tanah urug.
1.
Bagian Muka (Panel Muka)
Panel
muka
berfungsi
untuk
menjaga
material
tanah agar
tidak
gugur
atau
tererosi.
Dalam
kasus
tertentu,
panel
muka
juga
dapat
berfungsi untuk
mengakomodasi drainase.
Umumnya panel
muka
dapat
menggunakan panel
beton pra-cetak, modular blok, gabions, wire-mesh, shotcrete, geotekstil.
Gambar 2.12
Panel Muka Beton Pra-Cetak
(sumber: FHWA, 2009)
|
 18
Gambar 2.13
Panel Muka Modular Blok
(sumber: FHWA, 2009)
2.
Elemen Perkuatan
|
 19
Elemen
perkuatan
yang digunakan dapat
dikelompokkan menjadi
dua
kategori yaitu
material dengan
regangan kecil
atau
relatif
tidak
meregang
(inextensible material)
misalnya baja;
material dengan regangan yang
relatif
besar (extensible material) misalnya geosintetik.
Perkuatan Besi Strip
Besi
strip
berfungsi sebagai
perkuatan
pada
dinding
penahan
tanah,
gaya
gesekan
antara
besi
strip
dengan
tanah
digunakan untuk
menahan
gaya
pendorong pada
dinding
penahan
tanah.
Selain
itu
perkuatan
diberikan
galvanis
untuk
mencegah korosi.
Tebal
minimum
galvanis
untuk
perlindungan korosi terdapat pada tabel 2.1 yaitu:
Tabel 2.1 Tebal Minimum Pelapisan Galvanis (AASHTO-M110 dan
ASTM-A123)
Kategori
Ketebalan
Ketebalan Minimum
Galvanis
Strip
<
1/4 inch (6,4 mm)
3,4 mils (85 µm)
>
1/4 inch (6,4 mm)
3,9 mils (100 µm)
Wire*
All diameters
3,4 mils (85 µm)
*for bar mats fabricated from uncoated steel wire.
Sumber: FHWA, 2009
Kecepatan
terjadinya
korosi dapat dilihat pada
tabel di bawah.
Kecepatan
korosi
di
bawah
dapat digunakan untuk konservatif desain.
Kecepatan
ini
berdasarkan pada tanah urug yang cukup korosif.
|
|
20
|
 21
Tabel 2.2
Kecepatan Korosi Besi
Untuk zinc/bidang sentuh:
0,58 mils/yr (15 µm/tahun) (untuk 2 tahun
pertama)
0,16
mils/yr
(4
µm/tahun)
(untuk
tahun
berikutnya)
Untuk besi/bidang sentuh:
0,47 mils/yr (12 µm/tahun)
Sumber: FHWA, 2009
Mengacu pada tabel 2.1 dan 2.2, maka untuk tebal minimum galvanis 85 µm
dapat bertahan selama 16 tahun pertama, setelah itu korosi akan terjadi pada
besi.
3.
Tanah Urug
Tanah urug umummnya dianjurkan untuk menggunakan tanah granular sebab
tanah
granular
memiliki kemampuan
menyalurkan tegangan, ketahanan dan
drainase yang lebih baik dibandingkan tanah lempung.
Kriteria
penggunaan penggunaan tanah
urug
harus
mempertimbangkan
pengaruh
jangka
panjang keseluruhan struktur
dan
pengaruh terhadap
material perkuatan.
Tanah
urug
yang
digunakan harus
bebas
dari
material
organik
dan
bahan
merusak
lainnya serta
harus sesuai kriteria gradasi. Tanah
urug
harus
memiliki
gradasi
yang baik, serta hindari penggunaan
material tidak stabil
|
 22
dan
gradasi tidak
merata karena dapat
terjadi
erosi dan penyumbatan
drainase.
Tabel 2.3
Ketentuan Material Granular Pada MSEW
Gradation
(AASHTO T-27)
U.S. Sieve Size
Percent Passing
4 in. (102 mm)
(a)
100
No. 40 (0,425 mm)
0-60
No. 200 (0,075 mm)
0-15
Plasticity Index, PI
(AASHTO T-90)
PI = 6
Notes:
(a)
Ukuran
maksimum partikel harus disesuaikan dengan penggunaan material
perkuatan
yang
digunakan.
Untuk
penggunaan
material
geosintetik,
ukuran
dapat dikurangi menjadi ¾ in (19 mm).
Sumber: FHWA (2009)
2.2.3
Metode Pelaksanaan
Metode pelaksanaan MSE cukup mudah dan cepat, yang terdiri dari serangkaian
pekerjaan
yang
berulang
yaitu
persiapan
material,
penimbunan, pemadatan,
pemasangan perkuatan, pemasangan elemen panel muka. Dalam pelaksanaan ini
tidak dibutuhkan kemampuan khusus sehingga dapat
menggunakan
tenaga
pekerja lokal.
Metode pelaksanaan dibagi beberapa tahap yaitu:
a.
Prakonstruksi
|
|
23
Pada tahap ini dilakukan pertimbangan ulang atas desain yang telah dilakukan
dengan
mempertimbangkan kondisi
lapangan,
apakah
dapat
dilakukan
penggalian
sesuai panjang
penjangkaran yang
dibutuhkan,
keadaan
pondasi
tanah, ketersediaan material yang sesuai, metode konstruksi (urutan pekerjaan,
proses pemadatan, sambungan, dll)
b.
Fabrikasi material
Fabrikasi material
dapat
dilakukan di
lapangan atau
di
pabrik.
Fabrikasi
material berupa pencetakan beton panel
untuk keperluan panel muka. Setiap
panel
dibuat
sesuai desain
yang
telah
ditentukan sehingga
saat
di
lapangan
hanya disusun. Toleransi maksimum untuk dimensi keseluruhan panel adalah
0,5 inch (13 mm).
Selain
itu
juga
fabrikasi
material
perkuatan
yaitu besi.
Besi
harus
diberikan
perlindungan terhadap korosi dengan diberi galvanis.
|
 24
c.
Konstruksi
Gambar 2.14
Pencetakan Panel Beton
(Sumber: FHWA, 2009)
1. Pembuatan leveling pad
Dimensi
ukuran
leveling
pad
disesuaikan dengan kondisi
lapangan
dan
desain, umumnya memiliki ketebalan 6
inches (150
mm) dengan lebar 8
inches
(200
mm).
Kuat
tekan
beton
juga
harus
memenuhi spesifikasi
minimum
yang
telah
ditentukan. Toleransi
untuk kerataan
leveling
pad
adalah 1/8 inch (3 mm)
2. Pemasangan panel
Pemasangan panel dilakukan dengan alat berat karena dimensi panel yang
cukup besar dan berat. Antar panel dikunci dengan klep sementara, untuk
|
 25
mencegah pergeseran. Hubungan antara panel yang satu dengan yang lain
juga
diberi
bearing
pad
sebagai
tempat
dudukan
untuk
memberi
ruang
gerak antar panel.
Gambar 2.15
Pemasangan Panel
(Sumber: FHWA, 2009)
Gambar 2.16
Bearing Pads
(Sumber: FHWA, 2009)
3. Pengurugan dan pemadatan material
|
 26
Pemadatan
dilakukan
sampai
tingkat
kepadatan
yang telah ditentukan.
Pada jarak sekitar 3 kaki ( 1 m ) dari facing menggunakan vibrator roller
atau stamper, karena dapat menganggu kemiringan dinding.
Gambar 2.17 Penggunaan Alat Berat Pada Bagian Jauh dari Dinding
(Sumber: FHWA, 2009)
Gambar 2.18
Penggunaan Alat Berat yang Kecil Pada Bagian Dekat Dinding
(Sumber: FHWA, 2009)
4. Pemasangan elemen perkuatan
|
 27
Elemen perkuatan kemudian dipasang ke panel sesuai dengan elevasi yang
telah ditentukan.
Gambar 2.19
Pemasangan Elemen Perkuatan
(Sumber: FHWA, 2009)
Gambar 2.20
Tipe Sambungan Pada Perkuatan Strip dan Jaring
(Sumber: FHWA, 2009)
Kemudian dilakukan secara
berulang
sampai didapat
ketinggian yang
telah
ditentukan atau sesuai desain.
|
|
28
d.
Pengawasan
Setelah
konstruksi
selesai,
maka
diperlukan
pengawasan selama
masa
pemeliharaan atau
untuk
kepentingan
lainnya.
Pengawasan yang
dilakukan
dapat
berupa
pergerakan
horisontal dan
vertikal
dinding
yang
dapat
menggunakan alat tiltmeters, surveying, maupun pengamatan secara visual.
|
|
29
2.2.4
Kelebihan dan Kekurangan MSE
Kelebihan penggunaan MSE adalah:
a.
Prosedur
konstruksi yang
mudah
dan
cepat,
karena
tidak
membutuhkan
keahlian khusus dan peralatan khusus karena sebagian besar pekerjaan hanya
mencakup pemasangan dan pemadatan.
b. Tidak membutuhkan ruang yang besar di bagian depan struktur untuk
keperluan konstruksi.
c.
Tidak
membutuhkan pondasi
yang
dalam karena strukturnya sendiri dapat
menoleransi terhadap deformasi, selain itu lebih tahan terhadap beban gempa
daripada struktur dinding beton.
d. Secara teknik mampu menahan sampai ketinggian lebih dari 30 m (100 kaki).
e. Facing yang dapat dibuat berbagai bentuk dan
tekstur
untuk
pertimbangan
estetika. Susunan batu bata, kayu, dan
gabions juga dapat digunakan untuk
menampilkan keselarasan dengan lingkungan.
Kekurangan penggunaan MSE antara lain:
a.
Membutuhkan ruang
yang
cukup
besar
di
bagian
belakang
dinding
untuk
pemasangan penjangkaran.
b.
Membutuhkan material
timbunan
yang
granular.
Pada
beberapa
tempat,
ketidaktersediaan bahan timbunan yang granular menjadikan metode ini tidak
ekonomis.
|
 30
2.3
Perencanaan Dinding MSE
Perencanaan dinding MSE
terdiri dari beberapa bagian
yang direncanakan dan
dianalisa, yaitu:
1. Umur Rencana
2. Facing panel
3. Dimensi levelling pad
4. Kedalaman penanaman struktur
5. Panjang penjangkaran
6. Dimensi perkuatan pelat besi yang meliputi tebal pelat, lebar pelat.
7. Drainase
Facing Panel
Reinforced Backfill
Retained Backfill
Levelling Pad
Length of Reinforcement (L)
Foundation Soil
|
|
31
Gambar 2.21 Penampang MSE-Wall Dengan Perkuatan Besi Strip
2.3.1
Umur Rencana
Perencanaan
masa
layan
suatu
MSEW didasarkan pada
pertimbangan pengaruh
jangka panjang terhadap potensi kerusakan dari material, rembesan dan pengaruh
keadaan lingkungan terhadap kompenen material.
Minimum umur rencana untuk suatu dinding penahan tanah permanen adalah 75
tahun, sedangkan untuk aplikasi sementara biasa dirancang untuk masa layan 36
bulan atau kurang. Untuk struktur yang memiliki fungsi
fital bisa memiliki umur
rencana lebih dari 100 tahun.
Kualitas saat melakukan pekerjaan konstruksi
memegang peranan penting dalam
umur konstruksi. Struktur dibuat dengan mempertahankan estetika pada tampilan
luarnya
dan
tidak
memerlukan pemeliharaan
yang
signifikan
pada
masa
layan
mereka.
2.3.2
Panel Muka
Panel muka merupakan bagian dari
struktur depan yang
terbuat dari beton pra-
cetak, yang saling
terkunci dan
menyatu. Antara panel yang satu dengan panel
yang
lain
disatukan dengan
dowels
bars
sehingga bersifat
fleksibel dan dapat
menoleransi perbedaan penurunan (differential settlement).
Facing
sangat
penting
dalam unsur
estetika karena
hanya
facing
yang
satu-
satunya
terlihat dari
luar setelah konstruksi selesai.
Dalam beberapa konstruksi
dapat berfungsi sebagai saluran drainase.
Tebal minimum beton facing
adalah
|
 32
140
mm
(5,5
inch)
dan
dapat
berbentuk persegi,
segitiga,
bujur
sangkar,
heksagonal
dan
lain-lain.
Dimensi
panel
beton
adalah
tinggi
1,5 m
(5 kaki)
dengan lebar 1,5 – 3 m (5 – 10 kaki).
2.3.3
Dimensi Leveling Pad
Leveling pad umumnya terbuat dari beton (umumnya 2500
psi atau 17,2
Mpa).
Mutu
beton dan
ketebalan harus
dapat
menahan
beban
sehingga
mengizinkan
terjadinya
retak
saat
terjadi
penurunan
setempat
untuk
meredam konsentrasi
tegangan yang terjadi.
Ketebalan
leveling
pad
umumnya
6
inch
(150
mm),
sedangkan
lebarnya
harus
lebih
besar
minimum 3
inch
(75
mm)
dari
ketebalan panel
muka.
Misalkan
ketebalan panel muka 6 inch (150 mm) maka lebar leveling pad adalah 12 inch
(300
mm). Toleransi untuk kerataan leveling pad adalah 1/8 inch (3
mm) untuk
setiap 10 ft (3 m).
Gambar 2. 22
Potongan Penampang Levelling Pad
(sumber: FHWA, 2009)
|
 33
2.3.4
Kedalaman Penanaman Struktur
Kaki
struktur
harus
ditanam
di
bawah
permukaan tanah
untuk
menghindari
terjadinya kegagalan
lokal.
Dengan kondisi
tanah dasar
yang baik,
maka
minimum
penanaman
(embedment)
adalah
H/20
(untuk
wall)
dan
H/10
(untuk
pangkal jembatan) dan tidak boleh kurang dari 2 ft (0,6
m). Untuk kondisi tanah
dasar
yang
lunak,
maka
kedalaman penanaman dapat
ditambahkan,
sedangkan
untuk
kondisi tanah
pondasi yang
baik
dan
kuat,
maka
embedment
tidak
diperlukan.
Tabel 2.4 Kedalaman Minimum Embedment
Kondisi Kemiringan Tanah Di Depan
Dinding
Kedalaman Minimum Embedment dari
Bagian Atas Levelling Pad
Semua Kemiringan
2 ft (0,6 m)
Horisontal (walls)
H/20
Horisontal (abutments)
H/10
3H : 1V
H/10
2H : 1V
H/7
1,5H : 1V
H/5
Sumber: FHWA (2009)
Ada dua tipe embedment yaitu embedment dengan ketinggian tanah
yang rata,
dan dengan kemiringan.
|
 34
Gambar 2.23
Embedment, (a) Embedment dengan ketinggian tanah
yang rata, (b) Embedment dengan ketinggian tanah yang miring.
(sumber: FHWA, 2009)
2.3.5
Panjang Penjangkaran
Penentuan panjang penjangkaran dapat
ditentukan dari
beberapa cara
seperti di
bawah ini.
Dari
hasil perhitungan panjang penjangkaran di bawah, maka dipilih
hasil yang paling besar.
1. Panjang penjangkaran
minimum
adalah 0,7
tinggi
struktur atau
minimal
3
meter. Yang dimaksud tinggi struktur adalah tinggi dari levelling pad sampai
ke atas struktur.
..................................................................... (2.1)
|
 35
2. Stabilitas Geser (Statik)
Stabilitas
geser
yaitu perbandingan
gaya
yang
menahan
dengan
gaya-gaya
yang
mendorong.
Dengan perbandingan gaya
penahan dan
pendorong, akan
didapat suatu
faktor keamanan stabilitas geser. Jika analisa dibalik, dimana
kita menentukan faktor keamanan yang diinginkan, maka akan didapat
panjang penjangkaran minimum sesuai faktor keamanan tertentu.
q
Reinforced Soil
Retained Fill
F1
H
Rv
F2
d
F3
L
Foundation Soil
Gambar 2.24 Gaya Yang Bekerja Pada Kondisi Geser
...................................................................... (2.2)
Gaya
yang
menahan
terjadinya keruntuhan geser adalah gaya berat
struktur
sendiri
) dan gaya pasif akibat
tanah di
depan struktur (F
3
),
sedangkan gaya
yang
mendorong
terjadinya
keruntuhan
geser
adalah
|
 36
tegangan
lateral
tanah akibat
tanah
di
bagian
belakang
struktur
(F2)
dan
beban luar tambahan yang bekerja (F1).
..................................................................... (2.3)
R
v
=
resultan gaya vertikal yang bekerja yaitu beban sendiri tanah (kN)
......................................................................................... (2.4)
F1
=
tegangan
lateral aktif akibat beban
luar
tambahan yang berupa beban
merata (kN)
............................................................................... (2.5)
F2
= tegangan lateral aktif tanah di bagian belakang struktur (kN)
...................................................................... (2.6)
F3
=
tegangan lateral pasif tanah di bagian belakang struktur (kN)
...................................................................... (2.7)
............................ (2.8)
........................... (2.9)
Jika persamaan 2.4 – 2.7 disubstitusi ke dalam persamaan 2.3, maka menjadi:
............................................ (2.10)
Jika rumus analisa FK geser di atas dijabarkan,
maka akan didapat
rumus
panjang penjangkaran minimum sesuai FK yang diinginkan, sebagai berikut:
............................. (2.10)
|
 37
Dalam analisa dinding penahan tanah, gaya pasif tidak diperhitungkan,
sehingga pers. 2.10 menjadi:
.................................................... (2.11)
Keterangan:
=
sudut geseran antara dasar dinding dengan tanah pendukung (diambil
yang
terkecil antara
sudut
geser
tanah
urug
yang
membentuk
dinding
perkuatan dengan sudut geseran tanah dasar)
L = panjang penjangkaran (m)
d
=
kedalaman penanaman/embedment (m)
3.
Stabilitas Guling (Statik)
Stabilitas guling merupakan stabilitas yang ditinjau berdasarkan kondisi
tanah
yang
terguling.
Momen
yang
menyebabkan terjadinya
guling
adalah
gaya dorongan aktif tanah dan beban terhadap titik pusat guling. Sedangkan
gaya yang
menahan guling adalah
gaya beban sendiri tanah dan gaya pasif
bagian depan tanah terhadap titik pusat guling.
Titik pusat guling berada pada ujung bagian bawah dinding penahan tanah.
............................................................. (2.12)
Keterangan:
=
momen
guling
yang disebabkan F1
dan F2
terhadap titik pusat
guling yang berjarak H/2 untuk F1 ; H/3 untuk F2
dan d/3 untuk F3
.
............................................................... (2.13)
|
 38
=
................................................................. (2.14)
............................................................... (2.15)
q
Reinforced Soil
Retained
Fill
L/2
F1
H
Rv
F2
H/2
H/3
d
F3
d/3
L
Foundation Soil
Gambar 2.25
Momen Yang Bekerja Pada Kondisi Guling
Jika persamaan 2.4 – 2.7 disubstitusi ke dalam persamaan 2.15, maka
menjadi:
...................................... (2.16)
.................................. (2.17)
|
 39
Dalam analisa dinding penahan tanah, gaya pasif tidak diperhitungkan,
sehingga pers. 2.17 dapat juga ditulis:
................................................... (2.18)
|
 40
4.
Stabilitas Geser (Seismik)
Dalam
kondisi
gempa
bumi,
tanah
di
belakang struktur
tetap
memberikan
sebuah gaya dorong horisontal yang dinamis (P
AE
)
selain gaya dorong statis,
begitu juga dengan gaya dorong pasif akibat gempa pada tanah bagian depan
struktur. Selain itu, pada struktur sendiri juga terdapat gaya inersia horisontal
P
IR
=
M , di
mana
M adalah
massa
dari
bagian
aktif
dari bagian
perkuatan
yang lebarnya
0,5H dan adalah koefisien
percepatan
maksimum arah
horisontal pada struktur. Gaya P
AE
dapat dievaluasi dengan
analisis
pseudo-statis Mononobe-Okabe
seperti
yang
ditunjukkan
pada
gambar di bawah dan ditambahkan
pada gaya statis yang bekerja
pada
struktur.
Gambar 2.26
Eksternal Stabilitas Pada Kondisi Seismik
|
|
41
|
 42
............................................................................... (2.19)
Besarnya massa tanah yang dipengaruhi
adalah selebar 0,5 H sehingga
persamaan di atas dapat diubah menjadi:
................................................................ (2.20)
Dengan nilai adalah koefisien akselerasi
maksimum
yang terjadi pada
struktur yang didapat dari koefisien akselerasi maksimum pada tanah dengan
menggunakan persamaan
yang direkomendasi
oleh
Segrestin
dan
Bastick
(1988).
...................................................................... (2.21)
Persamaan untuk P
AE
dapat menggunakan metode Mononobe-Okabe.
............................................................. (2.22)
..................................................................... (2.23)
(2.24)
adalah sudut kemiringan dinding penahan tanah yaitu 90°, sehingga
persamaan di atas dapat disederhanakan menjadi:
............................. (2.25)
Sedangkan untuk rumus P
PE
(gaya pasif akibat gempa) dapat menggunakan
rumus berikut:
|
 43
............................................................. (2.26)
.................................................................... (2.27)
(2.28)
adalah sudut kemiringan dinding penahan tanah yaitu 90°, sehingga
persamaan di atas dapat disederhanakan menjadi:
............................. (2.29)
Keterangan:
...................................................................................... = sudut geser tanah
=
................................................................. (2.30)
dengan nilai K
h
sama dengan dan K
v
sama dengan nol, sehingga
persamaan di atas menjadi:
=
........................................................................ (2.31)
Berdasarkan FHWA 2001 bahwa gaya
horisontal dengan gaya P
AE
dan P
IR
tidak akan mencapai puncak secara simultan, sehingga nilai faktor untuk P
AE
adalah sebesar 50%.
Dengan demikian, total
gaya dorong, akibat kondisi seismik adalah sebagai
berikut:
|
 44
.............................. (2.32)
Keterangan:
F1 : gaya aktif akibat beban (lihat persamaan 2.5)
F2
:
gaya aktif akibat backfill (lihat persamaan 2.6)
Stabilitas
eksternal
pada
struktur perkuatan tanah
dihitung
berdasarkan
penjumlahan gaya-gaya statik yaitu F1 dan F2
dengan gaya-gaya pada
kondisi
seismik
yaitu
P
AE
dan
P
IR
.
Dan
membandingkan
dengan
gaya
penahannya
yaitu
beban struktur dan
gaya
pasif
statik
(F3) dan
50%
gaya
pasif seismik (P
PE
)
............................... (2.33)
Stabilitas
seismik
terhadap
stabilitas
eksternal
ini
kemudian dievaluasi.
Dengan minimum
faktor keamanan
pada seismik adalah 75 persen dari
faktor keamanan pada kondisi statis. (FHWA, 2009)
Faktor
keamanan
stabilitas
geser
dihitung
dengan
membandingkan gaya
horisontal yang mendorong dengan gaya penahan, yaitu sebagai berikut:
................................................... (2.34)
(2.35)
|
 45
....................................................................................................................
........................................................................................................... (2.36)
Jika gaya pasif diabaikan maka, persamaan 2.36 menjadi:
(2.37)
5.
Stabilitas Guling (Seismik)
Faktor
keamanan
stabilitas
guling
dihitung dengan
membandingkan
gaya
momen dorong dengan gaya momen penahan, yaitu sebagai berikut:
FS
..................................... (2.38)
Nilai R
v
, F1
, F
2
dan F3 disubstitusi dengan persamaan 2.4 samapi 2.7,
sedangkan P
IR
menggunakan persamaan 2.20; P
AE
menggunakan persamaan
2.22; P
PE
menggunakan persamaan 2.26.
.......................................................................................................... (2.39)
....................................................................................................................
........................................................................................................... (2.40)
|
 46
Rumus panjang penjangkaran yang mengabaikan tahanan pasif pada bagian
depan struktur menggunakan persamaan berikut:
(2.41)
6.
Eksentrisitas
Eksentrisitas (e) adalah jarak antara resultan gaya dengan titik tengah
struktur. Nilai e dihitung dengan membagi total momen dibagi dengan gaya
vertikal. Nilai minimum e yang disyaratkan adalah
L, sedangkan untuk
struktur dengan tanah dasar batuan, nilai minimum e adalah ¼ L.
Gambar 2.27
Distribusi Pembebanan Pada Tanah Dasar
|
 47
................................................................ (2.42)
................................................... (2.43)
........................................................................... (2.44)
Jika persamaan 2.43 dan 2.44 dimasukkan ke dalam persamaan 2.42, maka
menjadi:
...................................................... (2.45)
Nilai F1, F2
,
F3
disubsitusi dengan persamaan 2.5 sampai 2.7.
..................... (2.46)
.......................... (2.47)
Jika tahanan pasif diabaikan, maka rumus panjang penjangkaran menjadi:
.................................................. (2.48)
Daya Dukung Pondasi
Daya dukung dihitung berdasarkan
distribusi Meyerhof seperti terlihat pada
gambar 2.27.
.................................................................................. (2.49)
Keterangan:
|
 48
qr
=
daya dukung
yang bekerja pada bagian dasar dinding penahan
tanah
(kN/m²)
.............................................................................. (2.50)
R
v
= resultan gaya vertikal yang bekerja lihat pers. 2.44.
L
=
panjang penjangkaran/perkuatan (m)
e
=
eksentrisitas (m) yang dihitung dengan persamaan 2.45.
q
ult
=
daya dukung batas pada pondasi (kN/m²)
Daya dukung pondasi dihitung dengan rumus berikut yaitu:
................................................... (2.51)
Keterangan:
=
kohesi tanah dasar (kN/m²)
=
beban tanah yang dipengaruhi oleh kedalaman penanaman
................................................................................ (2.52)
=
berat jenis tanah pada pondasi (kN/m³)
d
=
kedalaman penanaman pada kaki dinding / embedment (m)
=
panjang penjangkaran (m)
=
faktor daya dukung (after Vesic, 1973)
.......................................................... (2.53)
.................................................................. (2.54)
untuk
............................................................. (2.55)
..................................................................... (2.56)
|
 49
Pada perhitungan dinding penahan tanah, d = 0 karena kedalaman
penanaman
struktur tidak diperhitungkan (FHWA, 2009). Sehingga persamaan 2.51 menjadi:
.............................................................. (2.57)
Tegangan pasif pada sisi depan dinding penahan tanah diabaikan untuk antisipasi
kemungkinan bagian ini akan hilang dan sebagai tambahan faktor keamanan.
2.3.6
Dimensi Perkuatan Besi Strip
Dalam penentuan dimensi perkuatan besi strip, maka yang mempengaruhi adalah
bagian
dalam
struktur
tersebut.
Struktur
perkuatan dapat
dibagi
menjadi
dua
bagian
yaitu daerah aktif
(yang
mendorong) dan daerah
yang
menahan. Daerah
aktif adalah bagian yang berada
tepat di belakang panel
muka. Pada daerah ini
tanah
berusaha
bergerak
ke
arah
luar
dinding.
Tegangan yang
timbul
akibat
pergerakan ini mengarah ke luar, dan harus ditahan oleh elemen perkuatan. Gaya
tarik
yang
bekerja
pada
elemen
perkuatan
ini
disalurkan ke
daerah
penahan
dimana
tegangan
geser
tanah
termobilisasi
dalam
arah
yang
berlawanan
untuk
mencegah
tercabutnya elemen
perkuatan. Gambar
berikut
memperlihatkan
dua
daerah
ini.
Elemen perkuatan membuat kedua daerah
ini menyatu
menjadi satu
kesatuan dinding penahan tanah. (Gouw, 1996)
Berdasarkan Federal
Highway
Administration
tentang
Mechanically
Stabilized
Earth Walls and Reinforced Soil Slopes Design & Construction Guideline
terdapat
dua
pendekatan
model
keruntuhan internal
struktur
yaitu
model
keruntuhan
bilinier
untuk
perkuatan
tipe
inextensible
(material
perkuatan
yang
memiliki regangan
yang
sangat
kecil
misalnya
besi,
lihat
gambar
2.28a)
dan
|
|
50
model
Rankine
untuk
perkuatan
tipe
extensible (material perkuatan
yang
memiliki regangan yang besar, misalnya geotekstil, lihat gambar 2.28b).
Biliniear dikenal juga dengan semiempirical coherent gravity, yang pertama kali
dikenalkan oleh
Schlosser
yang
merupakan
metode
working
stress
berdasarkan
pada
observasi
lapangan
dan
laboratorium skala
nyata.
Asumsi
mekanisme
pergerakan dinding adalah berpusat pada bagian ujung atas struktur. Garis bidang
keruntuhan diasumsi terbagi menjadi dua bagian.
Metode Rankine disebut juga tie-back wedge karena pola keruntuhan mengikuti
keruntuhan Rankine. Pada
metode ini mengasumsi mekanisme pergerakan
dinding
adalah
berpusat
pada
ujung
tumit
bawah
struktur.
Berg et al.
menyarankan bahwa tie-back
wedge
lebih
mewakili
perilaku
dinding
penahan
tanah dengan perkuatan extensible. (Bonaparte, 1987).
|
 51
7
\
\
\
'
rAI\.UAl
ey IIOTA T ON
O. lN
q
a.
A
CTIVE
rA ILURE
t- ----- _.;JAI \.UAl
SuAF Ael
l
ONE
I
i
i
--1'-+-1--· - -
'
AH D
SURf A CE
OJ
MA XIMUM
TEHSIOH
"'-...
I
/
I
I
:Jt oj ·
RUISTING ZONE
!
I
q
b.
\
\
A
CliVl rAILUIIE
Z
ON[
I
/
/
_,
- :,:...._
-:,:...._
fAILUIIE
'LAH£
,..--
1
-
-
-
--f- - -
-1
.
I
I
I
\
I
I
/
AUISTIHG
I
A
HD
PL A N(
OF
MAlllloiUII
TEHSI OH
....
I
1
ZONE
I
.Y
I
I
I
·
_j
FAILUIIl eY ROT A TION
AOIUT
THE
TOl
Grunbar
2.28
Model Keruntnhan Internal Struktur Perkuatan
a)
Tip
e
Inextensible;
b)
Tip
e
Extensible
|
 52
Distribusi tegangan
tanah
lateral
untuk
setiap
lapisan
dihitung dengan
menggunakan koefisien tekanan tanah lateral seperti pada gambar di bawah.
Pada permukaan atas struktur sampai kedalaman 20 kaki (6 meter), perbandingan
koefisien
tekanan
tanah semakin bertambah. Sedangkan untuk kedalaman lebih
dari
20
kaki
(6
meter), perbandingan
koefisien tekanan
tanah
yang digunakan
adalah tetap.
Koefisien
tekanan
tanah
lateral
yang
digunakan adalah
hasil
pembacaan dari
grafik di bawah yang dikalikan dengan K
a
.
Gambar 2.29 Distribusi Koefisien Tekanan Tanah Lateral
(after AASHTO, 1999)
|
 53
Dengan
mengasumsi model keruntuhan dan
besarnya koefisien
tekanan
lateral,
maka tegangan horisontal yang bekerja pada tiap perkuatan di kedalaman tertentu
dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
............................................................................................ (2.58)
Keterangan:
K
=
koefisien tekanan tanah lateral (dihitung berdasarkan gambar 2.29)
= tegangan vertikal yang bekerja pada level ke-i berdasarkan distribusi
Meyerhof.
.......................................................................................... (2.59)
Tensile
Tensile
adalah
gaya
tarik
yang
bekerja
pada
tulangan (reinforcing
bar)
akibat
tekanan
vertikal yang bekerja.
Tekanan vertikal
yang bekerja tidak boleh
lebih
besar
dari
kuat
tarik
tulangan agak
tidak
terputus
yang
dapat
menyebabkan
kegagalan struktur.
................................................................................................ (2.60)
Keterangan:
T
d
=
kuat tarik perkuatan pelat besi (kN)
............................................................................... (2.61)
T
i
=
gaya tarik yang bekerja pada level ke-i (kN)
............................................................................ (2.62)
S
v
=
spasi vertikal (m)
|
 54
S
h
=
spasi horisontal (m)
Berdasarkan FHWA, 2009 menyarankan agar jarak spasi
horisontal dan vertikal
maksimum adalah
0,8 meter (32 inch),
hal
ini
untuk
mengakomodasi distribusi
gaya pada daerah perkuatan.
FK
=
faktor keamanan (FK
putus
>
1)
.......................................................................................
(2.63)
Jika
persamaan 2.41
yang
merupakan
analisa
tahanan
putus
(tensile
strength)
diubah
menjadi persamaan
2.42,
maka
dapat
dicari
luas
penampang
perkuatan
minimum.
.................................................................................. (2.64)
Pull-Out
Pull-out adalah gaya yang bekerja pada permukaan tendon perkuatan yaitu
berupa gaya gesek antara material tanah dengan permukaan tulangan. Gaya pull-
out harus lebih besar dari gaya yang bekerja agar tendon perkuatan tidak tercabut
atau keluar dari struktur yang akan menyebabkan kegagalan pada struktur.
Gaya Tarik (Ti)
Tahanan Gesek (Pu)
|
 55
Gambar 2.30
Detail Penampang Perkuatan Besi Strip
................................................................................................ (2.65)
............................................................................... (2.66)
Keterangan:
T
i
=
gaya tarik pada level ke-i (kN)
P
u
=
pull-out resistance (kN)
=
koefisien
friksi antara material tanah dengan strip besi,
yang ditentukan
dari grafik berikut.
Gambar 2.31
Koefisien Friksi Antara Material Tanah Dengan Strip Besi
(sumber: FHWA, 2009)
C
u
= koefisien
keseragaman
(D
60
/D1
0
), jika C
u
tidak diketahui,
maka
dapat
gunakan C
u
=
4, sehingga
pada puncak = 1,8
B
s
=
lebar strip besi (m)
=
tegangan vertikal yang bekerja pada level ke-i (kN/m²)
|
 56
L
ei
=
panjang penjangkaran di luar daerah potensi longsor sesuai dengan model
keruntuhan (m)
Nilai Pu
(pers. 2.44) dan Ti (pers.
2.40)
jika disubstitusi pada persamaan 2.43,
maka akan didapat persamaan Faktor Keamanan (pers. 2.45)
....................................................................................
(2.67)
Pada persamaan 2.45 diganti posisi sehingga dengan
memasukkan
nilai faktor
keamanan yang diinginkan, maka dapat dihitung lebar minimum perkuatan strip.
....................................................................................... (2.68)
2.3.7
Drainase
Drainase
memegang peranan
penting
dalam
kinerja
dinding
penahan
tanah.
Terdapat dua tipe drainase yaitu internal dan eksternal.
Drainase
internal
mempertimbangkan aliran
air
permukaan
yang
meresap
ke
dalam struktur dinding
penahan tanah
maupun aliran
air
tanah pada
belakang
struktur dinding. Drainase internal tergantung pada karakteristik tanah timbunan
yang digunakan.
|
 57
Gambar 2.32
Contoh Penampang Drainase Internal Dengan Geotekstil
(sumber: FHWA, 2009)
Sedangkan
drainase
eksternal
mempertimbangkan aliran
permukaan
air
yang
dapat menyebabkan erosi. Drainase eksternal tergantung pada lokasi struktur dan
faktor hidrogeologi.
|
 58
Gambar 2.33
Contoh Penampang Drainase Eksternal
(sumber: FHWA, 2009)
Tujuan
dari
drainase
adalah
mencegah
pemampatan aliran
sehingga
terjadi
penumpukan air
pada
struktur.
Selain
itu,
drainase
berfungsi
untuk
mengumpulkan dan
membuang
air
sebelum
memasuki
struktur.
Air
yang
terkumpul dalam struktur dapat menyebabkan:
1.
Meningkatnya tekanan air sehingga tekanan
lateral tanah
juga
ikut
meningkat.
2.
Piping, yaitu erosi air
yang mengikis tanah
menjadi suatu saluran seperti
pipa,
yang
semakin
lama
akan
semakin
besar
dan
struktur
menjadi
kehilangan tanah pengisinya.
3.
Erosi eksternal pada struktur, misalnya pada bagian bawah struktur,
sudut-sudut atau bagian atas struktur.
|
 59
Gambar 2.34
Erosi Pada Bagian Bawah Struktur Dinding
(sumber: FHWA, 2009)
2.4
MSE Dengan Perkuatan Geogrid
Dinding penahan
tanah
dengan
perkuatan
geogrid
memiliki faktor
rangkak
yang
cukup
tinggi
(mencapai
10%),
sehingga
permukaan
dinding penahan
tanah
tidak
dapat
dibuat
tegak,
melainkan dibuat
dengan
kemiringan tertentu. Untuk
kemiringan dinding
lebih
kecil
dari
8
derajat
terhadap
garis
vertikal,
maka
perhitungan koefisien lateral tanah dapat menggunakan persamaan 2.8.
|
 60
Gambar 2.35
MSE Dengan Perkuatan Geogrid
Variasi
nilai distibusi koefisien tegangan lateral sesuai dengan gambar 2.29 untuk
tipe
geosintetik,
yang memiliki
nilai Kr/K
a
=
1
sehingga koefisien tegangan
yang
digunakan adalah K
a
.
Pola
kelongsoran
menggunakan pola
kelongsoran
Rankine
karena
sifat
material
yang extensible (gambar 2.28b).
Panjang penjangkaran
(L
e
)
pada
daerah
penahan
(resistant zone) dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan berikut (FHWA,
2009):
...................................................................... (2.69)
Keterangan:
L
e
=
panjang penjangkaran pada daerah penahan (m)
|
 61
T
max
= gaya maksimum
yang bekerja pada
lapisan tersebut
(pers.
2.40), dengan
nilai S
h
dihitung per 1 meter lari.
FK
=
faktor keamanan tahanan cabut
F
=
koefisien friksi antara material tanah dengan perkuatan
.................................................................................... (2.70)
=
faktor koreksi (
=
0,8 untuk geogrid; 0,6 untuk geotekstil)
Rc
=
rasio perbandingan material
......................................................................................... (2.71)
Karena tipe geogrid yang digunakan adalah menerus, maka S
h
=
b sehingg Rc = 1.
Gambar 2.36
Rasio Perbandingan Material Perkuatan
|
|
62
2.5
Metode Elemen Hingga
Metode elemen hingga merupakan metode perhitungan yang didasarkan pada
konsep
diskretasi, yaitu pembagian suatu sistem struktur,
massa atau benda padat
menjadi
elemen-elemen
yang
lebih
kecil.
Pembagian
ini
memungkinkan
sistem
yang
memiliki
derajat
kebebasan tidak
terhingga
menjadi
derajat
kebebasan
terhingga,
sehingga
memudahkan perhitungan
masing
–
masing
elemen
kecil.
Metode
elemen
hingga
juga
merupakan
metode
pendekatan, semakin
kecil
pembagian elemen-elemen kecil
semakin
akurat
perhitungan
pendekatan
melalui
metode
elemen
hingga.
Metode
elemen
hingga
dapat
digunakan untuk
menghitungkan distribusi
beban
yang
terjadi
pada
elemen
seperti
deformasi
dan
tegangan.
PLAXIS 2D
PLAXIS
merupakan
sebuah
program
yang
diciptakan
berdasarkan perhitungan
metode elemen hingga yang digunakan untuk menganalisa deformasi dan stabilitas
struktur
geoteknik.
PLAXIS
dikembangkan pertama
kali
di
Belanda
untuk
menganalisa tanggul – tanggul yang dibangun di atas tanah lunak di dataran rendah
Belanda. Hingga sekarang, PLAXIS telah dikembangkan dan telah digunakan
dalam perencanaan geoteknik dengan cakupan yang lebih luas.
Permodelan struktur geoteknik pada umumnya di dalam PLAXIS dapat dimodelkan
menjadi
model
regangan
bidang
atau
model
axi-simetri. Pada
model
regangan
bidang model
geometri penampang melintang yang kurang lebih
seragam dengan
|
 63
kondisi tegangan dan kondisi pembebanan yang cukup panjang dalam arah tegak
lurus terhadap penampang tersebut (arah
z). perpindahan dan regangan dalam arah
z
diasumsikan tidak terjadi atau bernilai nol. Walaupun demikian, tegangan normal
pada arah z diperhitungkan sepenuhnya dalam analisa.
Pada model axi-simetri struktur berbentuk lingkaran dengan penampang melintang
radial
yang
kurang
lebih
seragam
dan
kondisi
pembebanan
mengelilingi sumbu
aksial, dimana
deformasi
dan
kondisi tegangan
diasumsikan
sama
di
setiap
arah
radial. Koordinat x
menyatakan radius dan koordinat y merupakan sumbu simetris
dalam arah aksial. Koordinat x negatif tidak dapat digunakan.
Dalam pembuatan
geometri
permodelan
struktur
geoteknik
terdapat
komponen
–
komponen pembuat
geometri yaitu
Titik, Garis dan Cluster. Titik
merupakan titik
awal dan akhir dari sebuah
garis. Garis digunakan untuk mendefinisikan batasan –
batasan
geometri
dari
struktur
geoteknik
yang
dimodelkan. Sedangkan
Cluster
merupakan daerah tertutup yang terbuat dari beberapa garis.
Titik
Cluster
Garis
Gambar 2.37
Titik, Garis, dan Cluster Pada Sebuah Geometri
Setelah pembuatan
geometri, permodelan
metode elemen
hingga dapat dianalisa,
berdasarkan komposisi cluster dan
garis pada permodelan geometri. Komponen –
|
 64
komponen
yang
terdapat pada bentuk elemen
hingga adalah
Elemen, Nodal, dan
Titik tegangan. Ketika pembuatan bentuk geometri, cluster dibagi menjadi elemen
–
elemen
segitiga.
Elemen
–
elemen
segitiga
tersebut
ada
dua
macam,
yaitu
15
nodal
elemen
dan
6
nodal
elemen. 15
nodal
elemen
memiliki
15
nodal
di
dalam
elemen
segitiganya dan
6
nodal
elemen
hanya
memiliki
6
nodal.
Perhitungan
menggunakan
15
nodal
elemen
akan
lebih
teliti
dibandingkan 6
nodal
elemen,
karena semakin banyak nodal yang dianalisa dalam perhitungan. Namun
perhitungan
menggunakan
15
nodal
elemen
akan
memakan
waktu
analisa
yang
lebih lama, karena perhitungan yang dilakukan semakin banyak untuk setiap nodal
di
dalam
elemen.
Tegangan dan
regangan
yang
terjadi
pada
suatu
bentuk
diperhitungkan secara individual dengan menggunakan Gaussian
integration points
(titik
tegangan) bukan
pada
titik
nodal.
Pada 15
nodal
elemen terdapat
12
titik
tegangan dan pada 6 nodal elemen terdapat 3 titik tegangan.
Gambar 2.38 Pembagian Elemen – Elemen Segitiga Pada Cluster
Gambar 2.39
Titik Nodal Pada Elemen
|
 65
Gambar 2.40
Titik Tegangan Pada Elemen
Perilaku mekanis dari tanah dapat dimodelkan menggunakan berbagai macam jenis
model. Permodelan hubungan tegangan –
regangan yang paling
sederhana adalah
permodelan hukum linear Hooke, elastisitas isotropik, yang hanya memerlukan dua
input yaitu Modulus
Young,
E,
dan
poisson
rasio,
?.
Namun
dengan permodelan
linear
hasil
yang
didapatkan masih
terlalu
kasar
untuk
digunakan
dalam
perancangan. Oleh
sebab
itu
terdapat
juga
berbagai
macam
permodelan yang
digunakan oleh
program
PLAXIS,
antara
lain
adalah
Mohr
–
Coulomb
model,
Jointed Rock model, Hardening – Soil model, Soft – Soil – Creep model dan Soft
Soil model.
Pemodelan Besi Strip Dalam PLAXIS
Dalam PLAXIS, tidak terdapat elemen yang dapat memodelkan besi strip. Namun,
praktisi
geoteknik
mengatakan bahwa
pemodelan besi
strip
dalam PLAXIS dapat
didekati dengan elemen pelat (plate) atau dengan elemen geogrid.
Dalam
pemodelan dengan
elemen
pelat
(plate)
atau
dengan
elemen
geogrid,
beberapa
parameter perlu
dikoreksi
karena
elemen
pelat
dan
elemen
geogrid
merupakan elemen
yang
menerus,
sedangkan besi
strip
dipasang
dengan
jarak
tertentu.
Koreksi
yang
pertama
adalah
dengan
membagi
parameter kekakuan
tarik/tekan (EA), dan parameter kekakuan tekuk (EI) dengan spasi
(s)
dalam besi
strip).
|
 66
..................................................................................... (2.72)
....................................................................................... (2.73)
Berikutnya adalah
mengoreksi luas permukaan
yang
mengalami
gaya
friksi,
yaitu
luas
selimut pada
besi
strip,
dan
luas
selimut menerus
(pada
elemen pelat
atau
elemen
geogrid). Koreksi
ini dilakukan dengan
memasukkan
nila
tertentu dalam
parameter antarmuka (Rinterface), yang dihitung dengan persamaan berikut:
............................................................................ (2.74)
A
besi
strip
dalam persamaan di
atas adalah luas
selimut
satu besi strip, sedangkan
A
total
adalah luas total per satu meter yang bersinggungan dengan tanah.
|