tekanan tanah lateral - hatti.or.id

TEKNIK SIPIL

Tekanan Tanah LateralAgus Setyo Muntohar

Pertemuan ke-12Semester Ganjil 2020/2021

LO No. Weighing

LO-1 X

LO-5 XXX

LO-8 X

Learning Outcomes

TEKNIK SIPILTopik Tekanan Tanah Lateral

• Pendahuluan

• Tekanan Tanah At Rest

• Teori Rankine

• Teori Coulomb

• Diskusi Umum Terhadap Teori Tekanan Tanah Lateral• Tekanan tanah dan perpindahan

• Perbandingan Teori Rankine dan Coulomb

• Realibilitas Teori Tekanan Tanah Lateral

TEKNIK SIPILTopik Tekanan Tanah Lateral

• Tekanan Tanah Lateral Untuk Desain• Tanah Kohesif

• Tanah Non-Kohesif

• Permukaan Tanah Miring

• Tambahan Beban di Permukaan Tanah

• Pengaruh Rembesan

• Pengaruh Gempa

TEKNIK SIPIL

PengantarAgus S. Muntohar

TEKNIK SIPILPenahan Lateral

• Dalam pekerjaan geoteknik, seringkali dijumpai pekerjaan untukmenahan atau mencegah terjadinya pergerakan tanah lateral.

Dinding penaha

tanah (kantilever)Struktur Perkuatan

Galian

Turap dengan Sistem

Angkur

TEKNIK SIPILPenahan Lateral

• Tekanan tanah lateral yang bekerja pada struktur penahan tanahperlu secara tepat diperkirakan untuk desain struktur.

Dinding Penahan

Tanah (gravity)

Soil nailing Dinding Perkuatan Tanah

TEKNIK SIPILSheet piles wall

TEKNIK SIPIL

Reinforced earth wall

TEKNIK SIPIL

9

Soldier pile and shocrete

TEKNIK SIPIL

10

Soil nailing (installation) Soil nailing (final)

TEKNIK SIPIL

11

Retaining earth wall

TEKNIK SIPIL

PendahuluanAgus S. Muntohar

12

TEKNIK SIPILTekanan Tanah Lateral

• Lateral earth pressure represents pressures that are “to the side” (horizontal) rather than vertical.

• Disebabkan oleh berat sendiritanah dan/atau beban eksternal, ada tiga kategori:

• Tekanan tanah “at rest” (a)

• Tekanan tanah aktif (b)

• Tekanan tanah pasir (c)

'

'

ho

o

K K

= = ' '

' '

h aa

o o

K K

= = =

''

' '

php

o o

K K

= = =

TEKNIK SIPIL

Tekanan tanah lateral

adalah fungsi dari tegangan vertikal efektif

TEKNIK SIPIL

Tekanan Tanah Lateral “At Rest”Agus S. Muntohar

15

TEKNIK SIPILTekanan Tanah Lateral “At Rest”

Dinding penahan tanah

'

'

h

v

K

=

q

’v

’h

z

’v = ’. z + q

“at rest” K = Ko

Jaky, Broker & Ireland → Ko = M – sin ’

Pasir, Lempung NC : M = 1

Lempung dengan OCR > 2 : M = 0.95

TEKNIK SIPIL

Teori RankineAgus S. Muntohar

17

TEKNIK SIPIL

Teori Rankine:(1) Keadaan tegangan di dalam tanah pada kondisi

keseimbangan plastis.(2) dinding tanpa gesekan (frictionless), (3) kedalaman yang tak berhingga

sin 'CD CD

AC AO OC = =

+

2

1 sin ' cos '' 2 '

1 sin ' 1 sin '

' ' ' tan 45 2 ' tan 45

2 2

' 2 '

a v

v

v a a

c

c

K c K

−= −

+ +

= − − −

= −

2 ' '' tan 45 2 ' tan 45

2 2

' 2 '

p v

v p p

c

K c K

= + + +

= +

2' 'tan 45

' 2

aa

v

K

= = −

2' '

tan 45' 2

p

p

v

K

= = +

TEKNIK SIPILTekanan tanah aktif dan pasid pada kondisi tak-terdrainase :

2a v us = −

2p v us = +

TEKNIK SIPIL

Teori CoulombAgus S. Muntohar

20

TEKNIK SIPIL

Teori Coulomb:(1) tanah di belakang dinding penahan tanah homogen

dan berupa tanah berpasir,(2) permukaan runtuh merupakan suatu bidang,(3) blok (wedge) antara dinding dan permukaan runtuh

merupakan bahan yang kaku, (4) berat blok, reaksi tanah dan reaksi dinding berada

dalam keseimbangan.

Tekanan tanah aktif Coulomb (a) blok runtuh, (b) resultan gaya

Resultan gaya yang bekerja pada blok runtuh:

( ) ( )sin 90 ' sin '

aPW

=

+ + − + −

( )

( )( )

sin '

sin 90 'aP W

−=

+ + − +

( ) ( ) ( )

( ) ( )2

2

cos cos sin '1

2 cos sin sin 90 'aP H

− − −=

− + + − +

21

2

aa a

dPP K H

d

→ =

( )

( )( ) ( )( ) ( )

2

2

2

cos '

sin ' sin 'cos cos 1

cos cos

aK

−=

+ −+ +

+ −

( )

( )( ) ( )( ) ( )

2

2

2

cos '

sin ' ' sin 'cos cos 1

cos cos

pK

+=

+ +− −

− −

TEKNIK SIPIL

Diskusi: Tekanan tanah dan pergerakanAgus S. Muntohar

22

TEKNIK SIPIL

Pengaruh pergerakan dinding pada tekanantanah

(Y = pergerakan lateral pada bagian atas dinding, H = tinggi dinding)

(Sumber: NAVFAC DM7.2, 1982)

(a) Perilaku deformasi dinding pada galian dalam (b) distribusi tekanan tanah

TEKNIK SIPIL

Diskusi: Perbandingan tekanantanah Teori Rankine & CoulombAgus S. Muntohar

24

TEKNIK SIPILBidang keruntuhan

TEKNIK SIPIL

Diskusi: Realibilitas teori tekanantanahAgus S. Muntohar

26

TEKNIK SIPIL

Sudut gesek internal, ' (deg)

10 20 30 40

Ka

0.15

0.2

0.25

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0.1

1

Koefisien Tekanan Tanah Aktif (Ka)/’ = 0 /’ = 1/3 /’ = 1/2 /’ = 2/3 /’ = 1

10 20 30 40 10 20 30 40 10 20 30 40 10 20 30 40 10 20 30 40

Teori Rankine Teori Coulomb Teori Caqout-Kerisel

Sudut gesek internal tanah ’ (derajat)

Ka,h = Ka cos

TEKNIK SIPIL

Sudut gesek internal, ' (deg)

10 20 30 40

Kp

1.5

2

2.5

3

4

5

6789

15

20

25

30

40

50

1

10

Koefisien Tekanan Tanah Pasif (Kp)/’ = 0 /’ = 1/3 /’ = 1/2 /’ = 2/3 /’ = 1

10 20 30 40 10 20 30 40 10 20 30 40 10 20 30 40 10 20 30 40

Teori Rankine Teori Coulomb Teori Caqout-Kerisel

Sudut gesek internal tanah ’ (derajat)

Kp,h = Kp cos

TEKNIK SIPIL

Untuk masalah-masalah struktur galian, komponen utama yang menyebabkan keruntuhan konstruksi dinding penahan tanah adalahtekanan tanah aktif. Oleh karenanya, tekanan tanah aktif dari Caqout-Kerisel lebih sesuai digunakan untuk analisis dan perencanaan karenamodel Caqout-Kerisel lebih dekat dengan permukaan keruntuhanaktual. Teori tekanan tanah aktif Coulomb tidak terlalu jauh berbedadengan teori Caqout-Kerisel dan masih dapat digunakan dalam analisisdan perencanaan. Akan tetapi, jika diinginkan perencanaan yang lebihkonservatif, koefisien tekanan tanah aktif Rankine sebaiknya digunakandalam analisis dan perencanaan.

“

”Padfield, C.J., Mair, R.J. (1984), Designing of retaining walls embedded in stiff clay, CIRIA Report No. 104, England, pp. 83-84

TEKNIK SIPIL

Diskusi: Pengaruh infiltrasiAgus S. Muntohar

30

TEKNIK SIPILPengaruh Suction Stress s

Lu, N., Likos, W., 2004. Unsaturated Soil Mechanics. John Wiley and Sons, Inc, Hoboken, New Jersey.

TEKNIK SIPIL

Pengaruh Beban di BelakangDinding

TEKNIK SIPIL

Chean & Fang (2008) https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2008)134:4(437)

TEKNIK SIPIL

Tekanan Tanah Lateral AkibatPermukaan Tanah MiringAgus S. Muntohar

TEKNIK SIPIL

2 2

2 2

cos cos cos 'cos

cos cos 'aK

os

− − = + −

Teori Rankine untuk tanah berpasir2 2

2 2

cos cos cos 'cos

cos cos 'pK

os

+ − = − −

TEKNIK SIPIL

Teori Rankine untuk tanah kohesif (Mazindrani & Ganjali, 1997)

"' cosa a azK zK = =

( )2

2 2 2 2 2 2

2

1 ' ' '" 2cos 2 cos 'sin ' 4cos cos cos ' 4 cos ' 8 cos sin 'cos ' 1

cos 'a

c c cK

z z z

= + − − + + −

, " cosp p pzK zK = =

( )2

2 2 2 2 2 2

2

1 ' ' '" 2cos 2 cos 'sin ' 4cos cos cos ' 4 cos ' 8 cos sin 'cos ' 1

cos 'p

c c cK

z z z

= + + − + + −

Mazindrani, Z.H., Ganjali, M.H., (1997). Lateral earth pressure problem of cohesive backfill with inclined surface. Journal of Geotechnical and GeoenvironmentalEngineering, Vol. 123, No. 2: 245-250

TEKNIK SIPIL

Tekanan Tanah Lateral AkibatGempaAgus S. Muntohar

TEKNIK SIPIL

( )2

1

11

2ae v aP H k K= −

( )2

2

11

2pe v pP H k K= −

( )

( )( ) ( )( ) ( )

12

2

2

2

cos

sin sincos cos 1

cos cos

a

a

a

a a

a a a

K

− −=

+ − − + + +

+ + −

Tekanan tanah aktif dan pasif karena pengaruh gayagempa ini digunakan persamaan Mononobe – Okabe

( )

( )( ) ( )( ) ( )

12

2

2

2

cos

sin sincos cos 1

cos cos

p

p

p

p p

p p p

K

− −=

+ + − − + +

− + −

( )1tan

1

h

v

k

k −

=

−

hh

ak

g=

vv

ak

g=

TEKNIK SIPIL

Terima Kasihmuntohar@umy.ac.id