331
ANALISIS KEGAGALAN DINDING PENAHAN TANAH PADA
PROYEK X DI SURABAYA
ANALYSIS OF RETAINING WALL FAILURES IN PROJECT X
IN SURABAYA
Irfandi Zulmi*
1, Hendro Yassin
21,2 Jurusan Teknik Sipil,Universitas Trisakti, Kota Jakarta
*e-mail: 1[email protected]
ABSTRAK
Dinding penahan tanah yang digunakan pada proyek ini berjenis contiguous pile dengan sistem perkuatan ground anchor. Pada saat pekerjaan galian berlangsung, terjadi kegagalan pada dinding penahan tanah di salah satu sisi yang dekat dengan jalan di kota Surabaya. Karena hal tersebut perlu dilakukan analisa mengenai penyebab terjadinya kasus tersebut. Program yang akan digunakan untuk menganalisa adalah BMCOLPY/G yang dimana dari program tersebut kita dapat mengetahui defleksi, momen, geser dan gaya-gaya angkur yang terjadi pada saat penggalian. Dari hasil perhitungan, menunjukkan bahwa angkur pada layer 1 melebihi dari batas ultimate kabel prestress, sehingga menyebabkan kerusakan atau kehilangan kekuatan untuk menahan dinding penahan tanah. Dengan mengetahui penyebab dari kasus, para perancang akan lebih memperhatikan dalam hal mendesain dinding penahan tanah.
Kata kunci : contiguous pile, kegagalan, angkur.
ABSTRACT
The retaining wall used in this project is a contiguous pile type with a reinforcement system ground anchor. At the time of excavation work in progress, there was a failure on the retaining wall in one side close to the road in the city of Surabaya. Because it needs to be analyzed regarding the cause of the case. The program that will be used to analyze is BMCOLPY/G from which program we can find deflection, moment, shear and anchor force that occurs during excavation. From the calculation results, the anchor on layer 1 exceeds the ultimate limit of the pressure cable, thereby causing damage or losing the strength to hold the retaining wall. By knowing the cause of the case, the designers will pay more attention in designing the retaining wall.
Keywords : contiguous pile, failure, anchor
A. PENDAHULUAN
Bangunan dinding penahan tanah merupakan suatu elemen struktur yang penting dalam suatu konstruksi. Bangunan ini sering digunakan pada proyek-proyek seperti: bangunan ruang bawah tanah (basement), pangkal jembatan (abutment), selain berfungsi sebagai struktur bawah bangunan ini dapat juga digunakan untuk penahan tanah disekitar konstruksi. Pada bangunan dinding penahan
tanah, perhitungan stabilitas merupakan salah satu aspek penting yang tidak boleh diabaikan, karena sangat mempengaruhi umur dinding penahan tanah, kondisi tanah pada bagian tersebut, serta keamanan bangunan dinding penahan tanah. Besar dan distribusi tekanan tanah pada dinding penahan tanah sangat bergantung pada tekanan arah lateral tanah terhadap dinding.
332
Pada kesempatan ini akan membahas kegagalan dinding penahan tanah pada proyek di kota Surabaya yang mengakibatkan salah satu jalan di kota tersebut ikut mengalami keruntuhan dan beberapa bangunan disekitar proyek tersebut mengalami penurunan dan pergeseran tanah, sehingga bangunan tersebut tidak aman untuk ditinggali karena kemungkinan besar dapat ambruk. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 1. Pada proyek ini dinding penahan tanah yang digunakan berjenis contiguous pile dengan sistem perkuatan ground anchor.
Gambar 1. Kegagalan dinding penahan tanah (Sumber: detik.com)
B. STUDI PUSTAKA B.1 Tekanan Tanah Lateral
Dalam teori rankine dipertimbangkan mengenai keadaan tegangan pada massa tanah ketika kondisi kesetimbangan plastisnya telah tercapai, yaitu ketika keruntuhan gesernya pada suatu titik terjadi pada seluruh tanah. Tegangan merupakan tekanan overburden akibat beban tanah di atasnya dengan kedalaman sembarang. Dapat dinyatakan oleh persamaan:
σ = γz (2.1) Dimana: γ = berat volume tanah (kN/m3)
z = kedalaman (m)
B.2 Tekanan Tanah Aktif
Kondisi tekanan tanah aktif adalah suatu kondisi dimana dinding penahan tanah bergerak relatif ke arah depan terhadap sisi tegaknya akibat tekanan tanah lateral. Pada suatu saat, gerakan dinding mengakibatkan terjadinya keruntuhan geser tanah dan tekanan tanah pada dinding menjadi konstan pada tekanan minimumnya.
1. Tekanan tanah aktif dengan kohesi nol (c = 0)
Tekanan tanah horisontal tanah:
Pa=0.5H2γKa (2.2)
Untuk nilai Ka pada permukaan datar:
Ka= 1- sin ∅
1+ sin ∅=tan
2(45°-∅
2) (2.3)
Untuk nilai Ka pada kondisi tanah dengan
permukaan miring:
Ka= cos βcos β-√cos
2 β-cos2 ∅
cos β+√cos2 β-cos2 ∅ (2.4)
2. Tekanan tanah aktif berkohesi
Pa=Kaγz-2c√Ka (2.5)
B.3 Tekanan Tanah Pasif
Kondisi tekanan tanah pasif adalah suatu dinding penahan tanah terdorong perlahan-lahan masuk ke arah yang ditahan. Gaya ini berlawanan dengan arah tekanan tanah aktif. Pada tekanan tanah pasif memiliki koefisien sebesar Kp.
1. Tekanan tanah pasif dengan kohesi nol (c=0) Tekanan tanah horisontal tanah:
Pp=0.5H2γKp (2.6) Untuk nilai Kp pada permukaan datar:
Kp= 1+ sin ∅1- sin ∅=tan2(45°+∅2) (2.7)
Untuk nilai Kp pada kondisi tanah dengan
permukaan miring:
Kp= cos βcos β+√cos2 β-cos2 ∅
cos β-√cos2 β-cos2 ∅ (2.8)
2. Tekanan tanah pasif berkohesi
Pp=Kpγz+2c√Kp (2.9)
B.4 Program BMCOLPY/G
Program BMCOLPY/G merupakan program yang dibuat di University of Texas, di Austin, Texas. Program ini telah dikembangkan kedalam bentuk penggunaan PC oleh GEOSOFT. GEOSOFT telah menambahkan kemampuan untuk menghitung kurva p-y dari data input. Dalam kurva p-y, tekanan tanah P dalam bentuk satuan (kN/m) dan defleksi y dalam bentuk satuan (meter). Program ini digunakan untuk menghitung kasus pada kolom balok linear elastis dengan berbagai bentuk beban menerus ataupun terbagi rata. Beban
333
transversal yang terjadi bisa linear ataupun nonlinier tergantung defleksi yang terjadi.
Kegunaan lain dari program ini adalah dapat memecahkan kasus mengenai balok pada fondasi elastis, dinding penahan tanah, sheet
pile dengan perkuatan tieback dan lain-lain
.
C. METODE
Metode yang dilakukan dimulai dari pengumpulan data berupa data-data tanah maupun koefisien untuk di input kedalam program BMCOLPY/G. Data-data tersebut berupa data tanah, desain dinding penahan tanah, dan sistem perkuatan yang digunakan. Setelah data cukup lengkap baru dilakukan analisis data dengan bantuan program BMCOLPY/G. Dari program BMCOLPY/G dapat diperoleh output berupa deflection,
bending moment, shear dan besarnya gaya
angkur yang terjadi. Untuk permodelan yang akan dilakukan yaitu saat galian mengalami keruntuhan dengan terpasangnya 2 angkur dan tanpa angkur. Berikut bagan alir penelitian dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Bagan alir penelitian
D. HASIL STUDI/PEMBAHASAN D.1 Permodelan Lapisan Tanah
Gambar 3. Permodelan lapisan tanah
Dari permodelan lapisan tanah yang ada pada Gambar 3 dilakukan perhitungan untuk mendapatkan tekanan total aktif yang terjadi pada dinding penahan tanah tersebut. Tekanan total aktif ini berguna untuk data input ke program BMCOLPY/G. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 4.
Gambar 4. Grafik tekanan total aktif
D.2 Persyaratan kemampuan kabel prestress
Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan didapatkan gaya ultimate pada 1 strand sebesar 18,4 ton. Berdasarkan SNI 8460:2017 mengenai faktor keamanan minimum dalam pekerjaan angkur, untuk angkur sementara yang memiliki umur layan tidak lebih dari 2 tahun digunakan
334
faktor keamanan minimum tendon sebesar 1.6. Jadi gaya yang diizinkan bekerja pada tendon setiap strand adalah
= 18,41,6 = 11,5 ton
D.3 Pengecekan penarikan pada angkur
Tabel 1. Data Angkur
(Sumber: Konsultan konstruksi di Jakarta)
Pengecekan pada saat penarikan anchor force:
Layer 1 = 757=10,71 < 11,5 ton (diizinkan)
Layer 2 = 847=12 >11,5 ton (tidak diizinkan)
Layer 3 = 825=16,4 >11,5 ton (tidak diizinkan) Dari hasil pengecekan diatas dapat dikatakan bahwa kondisi strand pada saat penarikan layer
1 sudah mendekati batas yang diizinkan,
sedangkan layer 2 dan layer 3 sudah melebihi dari batas yang diizinkan. Sehingga jika penggalian tetap dilaksanakan gaya yang terjadi pada strand akan semakin besar.
D.4 Perhitungan Modulus Elastisitas Inersia
Gambar 5. Detail Dinding Penahan Tanah
Dari Gambar 5, diketahui diameter dinding penahan tanah adalah 800 mm dengan jarak antar pile 1,2 meter. Setelah dilakukan perhitungan didapat nilai modulus elastisitas sebesar 393746.279 kN.m². Nilai ini merupakan data yang akan di input pada program BMCOLPY/G.
D.5 Permodelan galian pada area runtuh
1. Data input
Pada kasus ini keruntuhan terjadi pada kedalaman -12 meter dengan yang terpasang 2
angkur yaitu layer 1 dan layer 2. Berikut data
input pada program BMCOLPY/G.
Tabel 2. Data input tekanan total aktif
Tabel 3. Data input angkur
2. Data output
Hasil output program BMCOLPY/G untuk galian pada area runtuh berupa grafik defleksi, momen, dan geser pada galian:
Gambar 6. Grafik defleksi galian pada area runtuh
Gambar 7. Grafik momen galian pada area runtuh
1 -3.5 7 Strand Ø 1/2'' 75 3.6 45
2 -10 7 Strand Ø 1/2'' 84 3.6 45
3 -13.5 5 Strand Ø 1/2'' 82 2.4 45
Layer Elevasi Jumlah Strand Anchor Force (ton)
Jarak Horisontal
Sudut Pemasangan
Lapisan Kedalaman (m) Tekanan Total (kN/m²) Input BMCOLPY/G (kN/m²)
-1.5 6.557 3.278 74.227 37.114 96.000 48.000 156.000 78.000 106.950 53.475 3 -12 130.744 65.372 1 -6 2 -10
Layer Spring Support (kN/m) Gaya Angkur (kN)
1 3307.82 -147.314
335
Gambar 8. Grafik geser galian pada area runtuhDari hasil output program BMCOLPY/G, gaya angkur yang terjadi pada layer 1 sebesar 261 kN dan layer 2 sebesar 238 kN. Selanjutnya dilakukan perhitungan agar diketahui gaya yang bekerja pada 1 strand, lalu dibandingkan dengan syarat izin yaitu dengan cara:
Gaya yang bekerja pada 1 strand = Gaya yang bekerja x Jarak horisontalSudut pemasangan x Jumlah Strand
Layer 1
= cos 45° x 7261 x 3.6 = 189,83 kN
=18,9 ton >11,5 ton (tidak diizinkan)
Layer 2
= cos 45° x 7238 x 3.6 = 173,1 kN
= 17,3 ton >11,5 ton (tidak diizinkan) Berdasarkan hasil dari pengecekan gaya angkur diatas, dapat disimpulkan bahwa gaya angkur yang terjadi pada layer 1 sudah melebihi batas izin dan kemampuan ultimate strand. Sehingga dapat mengakibatkan kerusakan ataupun hilangnya kekuatan pada kabel
prestress untuk menahan dinding penahan
tanah. Jika angkur layer 1 rusak, otomatis layer 2 juga mengalami kerusakan karena tidak kuat menahan beban-beban yang terjadi.
D.6 Permodelan galian pada area runtuh (tanpa angkur)
1. Data input
Pada permodelan ini, data tekanan tanah total yang di input sama seperti permodelan sebelumnya, hanya saja gaya angkur ditiadakan. 2. Data output
Hasil output program BMCOLPY/G untuk galian pada area runtuh (tanpa angkur) berupa grafik defleksi, momen, dan geser pada galian:
Gambar 9. Grafik geser galian pada area runtuh (tanpa angkur)
Gambar 10. Grafik geser galian pada area runtuh (tanpa angkur)
336
Gambar 11. Grafik geser galian pada area runtuh(tanpa angkur)
D.7 Cek Penulangan Terhadap Beban P dan Momen Max
Pengecekan penulangan ini menggunakan bantuan program PCACOL. Pada kasus ini permodelan yang akan di cek adalah Galian Pada Runtuhnya Dinding Penahan Tanah (Tanpa Angkur). Pada permodelan tersebut terjadi gaya momen sebesar 4250 kNm pada kedalaman 11,5 meter. Berikut data yang di input pada program PCACOL :
Tabel 4. Data Input PCACOL
Gambar 12. Profil Contiguous Pile
Gambar 13. Data Output (Diagram Interaksi)
Dari hasil pengecekan yang dilakukan menunjukkan bahwa penulangan contiguous
pile berada jauh diluar diagram interaksi
sehingga dinding sudah tidak dapat menahan beban yang ada. Akibatnya dinding tersebut dapat mengalami patahan atau retakan.
E. KESIMPULAN
Dari pembahasan yang telah dijabarkan dapat disimpulkan bahwa pada desain awal dinding penahan tanah dengan permodelan galian pada area runtuh, gaya angkur yang terjadi pada layer 1 sebesar 18,9 ton dimana nilai tersebut telah melebihi batas ultimate yang dapat mengakibatkan kerusakan atau hilangnya kekuatan angkur pada dinding penahan tanah tersebut. Karena layer 1 telah rusak, angkur yang ada pada layer 2 ikut mengalami kerusakan karena tidak kuat menahan beban-beban yang terjadi, maka terjadi keruntuhan dinding penahan tanah tersebut. Setelah dilakukan pengecekan menggunakan PCACOL pada permodelan galian pada area runtuh (tanpa angkur), gaya momen yang terjadi berada diluar diagram interaksi sehingga dinding tersebut dapat mengalami patahan atau retakan.
Sebaiknya dalam hal mendesain dilakukan pengecekan berulang-berulang agar tidak terjadi kesalahan dalam mendesain yang akan menyebabkan masalah pada saat pelaksanaan.
REFERENSI
GEOSOFT. (1998). BMCOLPY/G Beam Column Analysis with Nonlinear Supports, Engineering Analysis Program for Geotechnical Engineers. United States of
America.
Hardiyatmo, H. C. (2002). Analisis dan
Perancangan Fondasi 1 (3rd ed.).
Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Lestari, N. A. (2019). Analisis pengaruh
tahapan penggalian basement menggunakan aplikasi BMCOLPY/G dan Plaxix 2d. Jakarta: Universitas Trisakti,
Strength (fc') 25 Mpa Circular 800 mm
Elasticity (Ec) 23500 Mpa No. of bars 18 Max Stress (fc) 21.25 MPa Bar Size #25
Beta 0.85 Clear Cover 75 mm
Ultimate Strain 0.003
Strength (fy) 400 Mpa Load P 0
Elasticity (Es) 200000 Mpa Momen X 4250 kNm Factored Loads
