tekanan tanah lateral - hatti.or.id
TRANSCRIPT
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=
