Tekanan Tanah Samping (Earth Lateral Pressure )
Keruntuhan Geser (Shear Failure)
Penyebab Pen yebab keruntuhan pada lapisan la pisan tanah
3/22/2017
Keruntuhan Geser (Shear Failure)
Penyebab Pen yebab keruntuhan pada lapisan la pisan tanah
3/22/2017
Tipe Keruntuhan Geser (Shear Failure) Pada kondisi sesungguhnya di lapangan dikenal ada empat kejadian shear failure (keruntuhan (keruntuhan geser) sehubungan dengan kondisi triaxial (tertekan (tertekan dari 3 sumbu: σ1, σ2, dan σ3), yaitu: 1.Kondisi Axial Compression (AC) 2.Kondisi Lateral Extension (LE) 3.Kondisi Axial Extension (AE) 4.Kondisi Lateral Compression (LC)
3/22/2017
2. Kondisi Lateral Extension (LE) Keruntuhan terjadi akibat berkurangnya tegangan pada arah lateral (tegak lurus sumbu vertikal) vertikal) Contoh: Keruntuhan tek tekanan anan tanah aktif di aktif di belakang dinding penahan tanah atau turap
3/22/2017
2. Kondisi Lateral Extension (LE) Kondisi awal
Setelah digali
akan digali
σ’vo
σ’vo
digali - ∆σ’
3/22/2017
σ’1
σ’ho
σ’ho
Pada kondisi at rest , σ’vo ≈ σ’ho
Pada saat runtuh, σ’1 >>> σ’3
σ’3
Tekanan lateral at rest , σ’ho berkurang menjadi Ka σ’vo (tekanan aktif), disebut teg minor (3). Sedangkan tekanan vertikal tidak berubah, σ’vo disebut teg mayor (1).
Pada kondisi at rest, σ’vo ≈ σ’ho
τ’
σ’vo σ’ho
Mengalami runtuh
σ’ho
σ’ho
σ’ho
Keruntuhan tanah aktif
σ’ho ≈ σ’vo
σ’
4. Kondisi Lateral Compression (LC) Keruntuhan terjadi akibat bertambahnya tegangan pada arah lateral Contoh: Keruntuhan pada tekanan tanah pasif
3/22/2017
4. Kondisi Lateral Compr ession (LC) Kondisi awal
Setelah ditimbun σ’1 = teg arah lateral (mayor), σ’3 = tegangan arah vertikal (minor)
Pada saat runtuh, σ’1 >>> σ’3 Muka tanah asli
akan ditimbun
σ’vo
σ’vo
σ’3
+ ∆σ’= Kp σ’vo
σ’ho σ’1
Pada kondisi at rest, σ’vo ≈ σ’ho 3/22/2017
σ’ho
Apabila timbunan cukup tinggi, maka keruntuhan geser dapat terjadi. Nilai σ’vo tetap, sedangkan tekanan horisontal meningkat sebesar ∆σ’ = Kp. σ’vo
Pada kondisi at rest, σ’vo ≈ σ’ho
τ’
σ’vo σ’ho
Mengalami runtuh
σ’ho ≈ σ’vo
σ’ho
σ’ho
Keruntuhan tanah pasif
σ’ho
σ’
Review Tekanan Tanah Vertikal (Overburden pressure)
Sumber: Prinsip-prinsip Mekanika Tanah by Das
11
Sumber: Prinsip-prinsip Mekanika Tanah by Das
12
Sumber: Prinsip-prinsip Mekanika Tanah by Das 13
γw
Sumber: geotechnical engineering by V.N.S Murthy
γsat
= 19,62 kN/m3
γsat
= 18,36 kN/m3
Air danau = 19,62 kN/m3
Lapisan tanah lempung tebal 3,66 meter terletak di bawah endapan pasir, tebal 7,92 meter, di atas lapisan pasir terdapat air danau kedalaman 3,05 meter. Berat volume (unit weight ) pasir jenuh adalah 19,62 kN/m3 dan lempung adalah 18,36 kN/m3. Tentukan (a) tegangan total vertikal, (b) tegangan air pori, (c) tegangan efektif vertikal pada titik tengah lapisan lempung 14
Penyelesaian: a. Tegangan Total Tegangan total pada tengah lapisan lempung disebabkan oleh berat lapisan lempung itu sendiri ditambah berat lapisan pasir ditambah berat air, yaitu: 3,66 x 18,36 7,92 x 19,62 3,05 x 9,81 33,64 155,5 29,9 218,9kN/m2 2
σ total
b. Tegangan air pori Tegangan air pori disebabkan oleh tegangan hidrostatis kolom air. 3,66 x 9,81 7,92 x 9,81 3,05 x 9,81 125 ,6 kN/m2 2
u
c. Tegangan efektif σ’ σ - u 218,9 125,6 93,3 kN/m2
15
Lateral Earth Pressure (Tekanan Tanah Samping)
Penggunaan retaining wall . Analisa stabilitas retaining wall memerlukan pengetahuan tentang tekanan tanah samping
17
Beberapa gambar penerapan tekanan tanah samping/lateral
Pekerjaan turap galian, berarti membuka kunci “tegangan tanah”, memerlukan pengetahuan tentang tekanan tanah samping 18
Turap memerlukan pengetahuan tentang tekanan tanah samping
19
Membangun lantai basement suatu gedung, dilakukan galian, tekanan tanah samping harus menjadi dasar perhitungan
20
Perencanaan struktur penahan tanah tebing memerlukan ilmu tekanan tanah samping
21
Perencanaan struktur pantai selain memerlukan ilmu teknik pantai juga tekanan tanah samping
22
Lateral Earth Pressure (Tekanan Tanah Samping) Jadi, sesuai penjelasan sebelumnya, bahwa terdapat 3 kondisi tekanan tanah samping/lateral: 1. At Rest 2. Tekanan tanah aktif (dinding bergerak menjauhi tanah) 3. Tekanan tanah pasif (dinding bergerak masuk ke tanah) Bagimana definisi kondisi at rest, aktif dan pasif..?
23
A
z
Tekanan tanah pada kondisi at rest
σ ’o
Ko σ’o= σ’h
H
B
Gambar 1 Tekanan tanah lateral kondisi at rest apabila dinding dianggap tidak mengalami pergerakan atau belum mencapai keruntuhan, maka tekanan tanah yang menekan dinding disebut dengan tekanan tanah kondisi at 24 rest
Apabila dinding
secara perlahan berotasi terhadap titik B dan bergerak menjauhi tanah, tekanan tanah lateral secara bertahap akan berkurang.
Setelah dinding
mencapai displasemen tertentu, maka nilai tekanan tanah mencapai nilai konstan. Kondisi tanah tersebut dianggap sudah runtuh dalam keadaan runtuh aktif.
Tekanan
tanah tersebut dinamakan tekanan tanah aktif , dinotasikan sebagai Pa, lihat Gambar 2
25
A’
z
Pa
la
C’
A
σ’o= γ z
Bidang keruntuhan
Ka σ’o= σ’h
θ=45o+φ/2
B
Gambar 2 Tekanan tanah lateral kondisi aktif 26
Apabila dinding
berotasi terhadap titik B dan bergerak mendekati tanah, tekanan tanah lateral secara bertahap akan bertambah.
Setelah dinding
mencapai displasemen tertentu, maka nilai tekanan tanah mencapai nilai konstan. Kondisi tanah tersebut dianggap sudah runtuh dalam keadaan runtuh pasif.
Tekanan
tanah tersebut dinamakan tekanan tanah pasif, dinotasikan sebagai Pp. Lihat di Gambar 3
27
lp
A’’
C’’
A
z
σ’o= γ z
Pp
Kp σ’o= σ’h Bidang keruntuhan θ=45o- φ/2
B
Gambar 3 Tekanan tanah lateral kondisi pasif 28
Tekanan Tanah Samping
kondisi et rest
Tekanan Tanah Samping Kondisi At Rest Kondisi at rest , tidak ada pergerakan dinding
30
Tekanan Tanah Samping Kondisi At Rest τ
Pada keadaan keseimbangan (at rest ) , tidak ada pergerakan dinding atau pergerakan tanah.
Kekuatan tanah
Kondisi tersebut dinamakan tekanan tanah samping kondisi at rest .
φ
Ko adalah koefisien tekanan tanah lateral kondisi at rest
C
σh
Ko σ’v
σ’v
σ
Berapa nilai Ko..?
31
Cara menghitung tekanan lateral..? Nilai Ko didefinisikan
sebagai perbandingan antara tekanan tanah lateral (σh) terhadap tekanan efektif tanah (σ’v). Tegangan
vertikal efektif bisa dihitung secara langsung sesuai kondisi beban, baik berat sendiri tanah (overburden) maupun beban luar. Sedangkankan
nilai Ko, dapat ditentukan dengan perumusan yang disesuaikan dengan jenis tanah.
32
Cara menghitung tekanan lateral..? Perumusan untuk menentukan nilai Ko, yaitu: 1. Tanah berbutir: K o 1 sin ϕ '
2. Tanah berbutir halus dan lempung NC: I P % 100
K o 0,44 0,42
3. Tanah lempung OC: K o (OC) K o(NC)
OCR
Setelah nilai Ko ditentukan, maka besar tekanan tanah lateral kondisi at rest dapat dihitung 33
34
Tanpa ada muka air tanah σ’o
Berat volume tanah, γ
z
Berapa tekanan tanah samping kondisi lateral..? Tekanan tanah vertikal:
H
σ’h
σ'o γz Tekanan tanah lateral:
σ'h K o σ'o z=0
σ’h = 0
z=½H
σ’h = ½ Ko γ H
z=H
σ’h = Ko γ H
σ'h K o γ z
35
Tanpa ada muka air tanah Gaya tanah lateral (kN/m; ton/m)
A
Po
B
Po = luas Δ ABC
C Tekanan tanah lateral (kN/m2; ton/m2)
36
Terdapat muka air tanah
37
Terdapat muka air tanah (lanjutan..)
mat
38
Contoh Perhitungan Tekanan Tanah Kondisi at rest
Contoh Soal: Dinding penahan tanah (retaining wall ) tinggi 5 meter. Apabila ditentukan backfill (timbunan kembali) mempunyai sudut geser, φ = 30o dan ϒ = 18 kN/m3. Hitung tekanan tanah pada kondisi at rest Penyelesaian: Koefisien tekanan tanah kondisi at rest untuk tanah berbutir kasar: K o 1 sin φ 1 sin 30 0,5 o
Tekanan tanah samping kondisi at rest : z0
z H 5 meter
σ h Ko γ z 0,5 x 18 x 0 0 kN/m2
σ h K o γ z 0,5 x 18 x 5 45 kN/m2 40
σ’h= 0 kN/m2
5 meter
Gaya lateral tanah: Gaya lateral adalah luas segitiga, dengan ukuran: H = 5 meter Alas = 45 kN/m2 PPoo
σ’h= 45 kN/m2
Gaya lateral: Po = ½ x 45 x 5 = 112,5 kN/m. Titik pusat tekanan: Z = H x 1/3 = 5/3 meter = 1,3 meter dari dasar tanah
41
42
43
Po 4,83 ft
44
45
