Tanah berlapis dimana tidak terdapat lapisan bawah tanah lunak yang menopang pondasi tiang pancang. 9 Ilustrasi penurunan yang terjadi pada pondasi tiang pancang Pondasi rakit mendistribusikan beban total struktur (Stot) sebagai tegangan kontak yang dinyatakan dengan 𝑅𝑟𝑎𝑘𝑖𝑡. Pada pondasi rakit terdapat sejumlah tiang pancang yang mengambil distribusi beban melalui besarnya tahanan tiang pada lapisan tanah.
Terowongan Perisai dengan Tekanan Udara
Metode ini umumnya hanya cocok untuk kondisi tanah yang sebagian besar terdiri dari tanah kohesif yang stabil dan berada di atas permukaan air tanah. Metode pembuatan terowongan ini tidak cocok untuk penggalian pada kondisi tanah yang jenuh air atau di bawah permukaan air tanah.
Terowongan Perisai dengan Keseimbangan Tekanan Tanah
Auger conveyor berfungsi untuk mengatur atau mengendalikan tekanan pada muka area galian berdasarkan kecepatan galian seperti terlihat pada Gambar 2.13. Untuk terowongan yang terletak di bawah permukaan air, panjang konveyor sekrup harus direncanakan untuk menahan tekanan air hidrostatis.
Terowongan Perisai dengan Penyangga Slurry
Penelitian yang dilakukan pada tugas akhir ini adalah mempelajari perilaku dan kinerja terowongan pelindung dengan tekanan tanah seimbang.
Konstruksi Terowongan pada Tanah Lunak
Tingkat kesulitan dan biaya pembuatan terowongan di dalam tanah sangat ditentukan oleh waktu retensi dan posisi air tanah. Di atas muka air tanah waktu tinggal ditentukan oleh kuat geser dan kuat tarik material, sedangkan di bawah muka air tanah waktu pemeliharaan ditentukan oleh nilai permeabilitas. Keberadaan bongkahan batuan di dalam tanah akan menjadi masalah tersendiri karena terowongan pelindung tidak mampu menanganinya.
Deformasi pada Terowongan Perisai
Komponen Utama Penyebab Deformasi
Batuan besar yang ada di dalam tanah juga akan menimbulkan masalah karena tidak dapat ditangani dengan alat ekskavator berat sehingga harus dihancurkan dengan jackhammer atau dengan cara diledakkan. Kehilangan tanah merupakan jumlah aktual material galian terowongan yang disebabkan oleh pengaruh gangguan galian pada bagian depan area galian dan di sekitar atau di belakang pelindung terowongan (Loganathan et al., 2011). Hilangnya penglihatan atau terbentuknya void (lubang) pada bagian depan area galian, yang terjadi akibat adanya perubahan tegangan tanah pada bagian depan area galian pada saat proses penggalian terowongan.
Perubahan tegangan mengakibatkan terjadinya pergerakan tanah secara memanjang (searah arah penggalian terowongan) yang bekerja pada permukaan area galian. Hilangnya pelindung atau terbentuknya ruang kosong (celah) pada area pelindung terowongan, yang terjadi akibat overcutting yang dilakukan oleh mesin bor terowongan. Tail loss atau terbentuknya ruang kosong (celah) pada area pemasangan dinding terowongan, yang terjadi akibat penyusutan pada proses pengisian material antara dinding dan tanah galian.
Penting untuk memahami timbulnya deformasi akibat penggalian terowongan sebelum mempertimbangkan dampaknya terhadap bangunan di sekitarnya. Menurut Sven Moller (2006), Schmidth (1969) dan Peck (1969) adalah orang pertama yang menggambarkan penurunan pada arah melintang penggalian terowongan dengan merumuskan persamaan. Persamaan yang dikemukakan oleh Peck (1969) juga digunakan oleh FHWA (2005) dan FHWA (2009) sebagai persamaan dasar untuk mengkuantifikasi penurunan akibat penggalian terowongan.
Perancangan Terowongan Perisai Berdasarkan Spesifikasi Standar Jepang (JSCE, 2007)
- Kriteria Desain
- Kriteria Kedalaman Terowongan Perisai
- Kemiringan Terowongan Perisai
- Pemilihan Metode Perisai
- Dinding Terowongan Perisai
- Beban Rencana
- Tekanan Tanah Vertikal dan Horizontal
- Tekanan air
- Beban Mati
- Muatan Tambahan
- Reaksi Tanah
- Beban Konstruksi
- Beban Dalam
- Pengaruh Gempa
- Pengaruh Dua atau Lebih Pembangunan Terowongan
- Pengaruh Sekitar Daerah Konstruksi
- Perkiraan Resiko Kerusakan akibat Pembangunan Terowongan Proses penilaian resiko pada bangunan yang berpotensi terjadi akibat
- Survei Kondisi Bangunan
- Penilaian Resiko Bangunan
Dinding terowongan yang terlindung harus aman dan kuat secara struktural untuk menahan tekanan tanah dan tekanan hidrostatik, serta beban lain dari tanah di sekitarnya, untuk mempertahankan desain interior terowongan dan untuk mempertahankan beberapa fungsi mengingat kondisi terowongan dan konstruksi. Tekanan tanah horizontal merupakan gabungan beberapa beban yang bekerja secara seragam untuk mendorong pusat gravitasi dinding atap ke arah tanah. Tekanan air vertikal harus didistribusikan sebagai beban yang seragam dan besarnya adalah tekanan hidrostatis yang bekerja pada titik tertinggi atap terowongan dan tekanan hidrostatis yang bekerja pada titik terendah di dasar terowongan.
Jika diasumsikan dinding sekunder memikul beban yang juga berasal dari dinding primer, maka berat mati dinding sekunder harus dihitung dengan memperhatikan waktu. Yang dimaksud dengan beban dalam adalah beban yang bekerja dari dalam dinding setelah selesainya terowongan dan ditentukan menurut fungsi terowongan. Apabila diperkirakan akan terjadi gempa bumi pada terowongan, maka harus dilakukan penyelidikan sesuai dengan kebutuhan terowongan dan memperhatikan kondisi lokasi terowongan, kondisi tanah di sekitar terowongan, pergerakan gempa di daerah yang diselidiki, dan detail terowongan secara umum.
Jika penggalian terowongan pelindung direncanakan di dekat bangunan atau struktur yang ada, tindakan perlindungan harus diambil. Penilaian risiko harus dilakukan pada tahap desain dengan persyaratan dampak terhadap bangunan sekitar yang terdiri dari kemiringan maksimum bangunan dan konstruksi bangunan maksimum dengan mengacu pada tabel 2.2 Untuk kategori risiko 3 dan 4, perlu dilakukan metode tambahan untuk mengurangi dampak yang ditimbulkan. dampak yang mungkin terjadi pada bangunan disekitarnya. Building Risk Assessment (BRA) untuk memperkirakan potensi kerusakan berdasarkan perkiraan deformasi dan kerentanan bangunan.
Survei kondisi bangunan meliputi pengumpulan informasi dan penyusunan peta gangguan pada bangunan akibat proses pembangunan terowongan bawah tanah yang akan digunakan untuk mengetahui kerentanan bangunan.
Metode Penyelidikan Lapangan
Sifatnya Tidak Merusak (Non-Destructive Tester) 1. Geolostrik
Seismik Refraksi (Bias)
Penggunaan Refraksi Seismik mempunyai kelebihan dalam mengukur area yang sangat luas dan medan lapangan yang sangat sulit karena menggunakan peralatan yang ringan, waktu pengoperasian yang singkat dan mampu memberikan informasi jarak pendek ke titik uji dalam waktu yang lebih singkat dibandingkan dengan uji sondir dan bore. .
Uji Sondir (Cone Penetration Test)
Pengujian Laboratorium
Apabila terdapat keraguan terhadap tanah organik tersebut, uji batas cair dilakukan terhadap contoh tanah yang telah dipanaskan dalam oven. Jika setelah pengeringan nilai batas cair berkurang 30% atau lebih, tanah tersebut bersifat organik. Jika tanah banyak mengandung pasir, sebaiknya dilakukan uji batas plastis sebelum menentukan batas cair.
PI dinyatakan NP (non-plastik) apabila batas plastis sama dengan atau lebih besar dari batas cair dan batas cair atau batas plastis tidak dapat ditentukan. Pemeriksaan kadar air dilakukan pada contoh tanah tidak terganggu dan biasanya merupakan bagian dari uji kuat geser tanah. Pada tanah padat berpasir bersih, ketahanan gesernya meningkat sampai pada beban puncak dimana terjadi keruntuhan geser, setelah itu kondisinya menurun seiring bertambahnya perpindahan dan akhirnya tetap konstan, kondisi ini disebut kuat geser sisa.
Pengujian ini berguna untuk menentukan kuat geser tak terdrainase pada tanah lempung jenuh yang tidak mengandung butiran kasar, yang nantinya digunakan untuk menghitung daya dukung. Dalam desain pondasi, uji triaksial terbatas hanya dilakukan pada tanah liat, lanau, dan batuan lunak. Pada umumnya pengujian ini tidak dilakukan pada tanah berpasir dan berkerikil, karena sulit memperoleh contoh tanah yang tidak terganggu.
Pada tanah berpasir sebaiknya sudut gesek dalam (j) diukur secara empiris dengan uji lapangan, seperti uji SPT atau uji penetrasi kerucut statis (probe).
Pemilihan Sistem Perkuatan
- Konsep Perancangan Perkuatan Terowongan
- Perubahan Sistem Perkuatan Terowongan
Meskipun pengambilan contoh tanah berpasir telah dilakukan dengan sangat hati-hati, namun pada saat dikeluarkannya contoh tanah dari tabung maka tanah akan berubah atau terganggu dari keadaan semula. Kuat geser tanah lempung yang digunakan untuk menghitung daya dukung tanah dapat diperoleh dengan pengujian triaksial tak terdrainasi. Perancangan perkuatan terowongan dilakukan dengan mempertimbangkan karakteristik masing-masing perkuatan, kondisi tanah/batuan dan metode konstruksi yang digunakan.
Jenis tulangan dipilih berdasarkan klasifikasi gunung, dan pola tulangan harus ditentukan dengan menggabungkan jenis tulangan yang dipilih. Untuk memastikan kondisi lapisan bantalan yang baik selama masa pakainya, diperlukan lantai kerja beton jika batuannya adalah tanah liat. Pertimbangan harus diberikan pada penutupan awal penampang galian, fungsi penyangga dinding dan besarnya deformasi yang diijinkan.
Apabila sistem perkuatan yang ditentukan tidak mencukupi untuk kondisi lapangan sebenarnya, yang diketahui dari hasil observasi, pengukuran dan penyelidikan geologi pada saat pembangunan terowongan, maka perubahan pada sistem perkuatan harus dilakukan dengan cepat.
Pemahaman tentang isu-isu seperti perilaku tanah yang bervariasi seiring dengan kemajuan penggalian (klarifikasi tujuan pemantauan dan pengukuran). Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam memilih jenis pemantauan dan pengukuran di lapangan antara lain: perkiraan perilaku tanah/batuan, fungsi perkuatan, kondisi lokasi dan peran masing-masing pengukuran. Pemantauan dan pengukuran harus dilakukan di dalam dan di luar terowongan selama konstruksi, dan pengukuran lapangan harus dilakukan di dalam terowongan, termasuk jenis tanah/batuan di dalam terowongan, komponen tulangan dan perilaku permukaan tanah dan struktur sekitarnya.
Tujuan pengamatan pergerakan tanah adalah untuk mengidentifikasi secara dini kemungkinan terjadinya pergerakan yang dapat mempengaruhi struktur sekitar atau proses pelaksanaan pekerjaan konstruksi. Tujuan pengamatan struktur di sekitar terowongan adalah untuk memastikan tidak terjadi deformasi atau penurunan diferensial yang dapat mengakibatkan kerusakan pada struktur terowongan. Penurunan, kemiringan dan retakan pada struktur merupakan indikator awal yang harus diwaspadai sejak dini sebelum terjadi kerusakan yang lebih serius pada struktur terowongan.
Pengamatan deformasi terowongan bertujuan untuk memastikan bahwa struktur terowongan (permanen atau sementara) berperilaku sesuai dengan desain. Tenaga ahli/ahli dan pengalaman harus digunakan untuk menginterpretasikan data observasi dan menjamin keselamatan pekerja selama proses hingga selesainya konstruksi. Pengamatan perilaku air tanah bertujuan untuk mengetahui tegangan efektif dan perubahan perilaku tanah akibat perubahan tinggi muka air tanah.
Tipikal posisi pemantauan dan pengukuran
PLAXIS 2D (FEM) .1 Umum
- Metode Elemen Hingga (FEM)
Plaxis adalah program elemen hingga untuk aplikasi geoteknik dimana model tanah digunakan untuk mensimulasikan perilaku tanah. Pengembangan Plaxis dimulai pada tahun 1987 di Universitas Teknik Delft, sebuah inisiatif dari Departemen Pekerjaan Umum dan Pengelolaan Air Belanda. Tujuan awalnya adalah membuat program komputer berdasarkan metode elemen hingga 2D yang mudah digunakan untuk menganalisis tanggul yang dibangun di atas tanah lunak di dataran rendah Belanda.
Praktisi umumnya percaya bahwa penghitungan menggunakan metode elemen hingga nonlinier adalah penghitungan yang andal dan masuk akal secara teoritis, yang kemudian dikemas ke dalam kerangka kerja yang logis dan mudah digunakan. Metode elemen hingga merupakan suatu prosedur perhitungan yang digunakan untuk memperoleh perkiraan permasalahan matematika yang sering muncul dalam bidang teknik. Inti dari metode ini adalah membuat persamaan matematika dengan menggunakan berbagai pendekatan dan rangkaian persamaan aljabar dengan nilai pada titik-titik diskrit pada bagian yang dievaluasi. Metode elemen hingga umumnya membagi tanah menjadi unit-unit terpisah yang disebut elemen hingga.
Formulasi elemen hingga umumnya digunakan untuk aplikasi geoteknik yang menghasilkan bentuk penurunan, tekanan dan tegangan pada titik-titik nodal. Dalam metode elemen hingga, domain dari area yang dianalisis dibagi menjadi beberapa zona yang lebih kecil. Perpindahan pada setiap titik nodal dihitung terlebih dahulu, kemudian dengan sejumlah asumsi fungsi interpolasi, perpindahan pada setiap titik dapat dihitung berdasarkan nilai perpindahan pada titik-titik nodal.
Selanjutnya, tegangan yang ada pada setiap elemen dihitung berdasarkan besarnya perpindahan pada setiap titik simpul.
Metode Pengurangan Kekuatan Geser (Strength Reduction method) Prinsip dari metode ini yaitu kekuatan geser material nilainya dikurangi
Metode pengurangan kuat geser (strength recognition method) Prinsip dari metode ini adalah dengan memperkecil nilai kuat geser suatu material.
Metode Penambahan Gravitasi (Gravity increase method)
Metode Massa
Material Elastik Linear
Untuk bahan isotropik (modulus elastisitas bahan sama ke segala arah), diperoleh persamaan deformasi normal seperti pada persamaan (2.16), sampai dengan persamaan (2.18).
