Rekavasa Sioil Volume II. Nomor 2. OHober 2007 /s.sM- ,ata-360s

PERILAKU TURAP AKIBAT PENGURANGAN TEKANAN TANAH

PASIF PADA MODEL ANALOGI DUA DIMENSIOleh:

SilvianengsihJurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Padang

Kampus Limau Manis Padang

ABSTRACT

Perpindahan turap akibat pengurangan tekanan tanah pasif (penggalian tanah), pada konstruksi turap merupakansalah satu masalah yang kompleks dalam bidang geoteknik. Pada struktur galian terjadi ketidakseimbanganakibat hilangnya dukungan horizontal tanah yang semula dipikul oleh massa tanah yang berada di daerah galian.Oleh karena itu perlu diketahui gambaran mekanisrne gerakan turap akibat galian tanah. Metode ujimenggunakan batangan aluminium untuk model analogik tanah granuler dalam dua dimensi. Model uji dibuatdengan beberapa variasi yaitu turap tanpa angker dan diangker serta turap ganda tanpa angker dan diangker.Turap tanpa angker dan diangker dibuat dengan variasi panjang 15 cm, 20 crn, 25 cm dan 30 cm. Angkerdiletakan pada kedalaman dan panjang yang berbeda. Hasil pengamatan selanjutnya dibandingkan dengananalisis metoda elemen hingga yang menggunakan pr€ram Plaxr.s. Dari penelilian ini diperoleh rasio penetrasiturap unluk turap tanpa angker dan dengan angker rnasing+nasing 0,50 sampai 0,88, dan 0,07 sampai 0,32.Turap ganda tanpa angker digali pada sisi luar dan dalam turap mempunyai rasio penetrasi turap sebesar 0,76.Turap ganda dengan angker digali pada sisi luar turap, rasio penetrasi turap diperoleh 0,15 sampai 0,25. Rasiopenetrasi turap hasit pengamatan nilainya lebih kecil dari hasil prediksi estimasi penetrasi yang dinyatakan Teng(1962). Perilaku deformasi tanah di bdakarg turap cenderung bergerak ke arah kiri bawah dan tanah di depanturap bergerak ke arah kiri dan cenderung naik. Perilaku deformasi tanah hasil pengamatan mempunyaikecenderungan yang sama dengan hasil analisis nEtode demen hingga. Displacement horisontal turap dariperhitungan elemen hingga lebih kecil dibandingkan pengamatan, dergan perbedaan -78olo sampai -94%. Turappanjang 30 cnr dan diangker, perbedaan hasil disy'acentenl horisontal turap berdasarkan simulasi elemen hinggasebesar €4olo terhadap hasil pengamatan. Turap ganda yang diangker dengan panjang 30 cm, digali padabagian luar turap. displacement horison{al turap berdasarkan simulasi elemen hingga dibanding hasilpengamatan lebih besar -560/o. Walaupun demikian perilaku displacement horisontal baik hasil pengamatanmaupun simulasi numurik mempunyai kecenderurgan yar€ sama-

Kata kunci : turap, tanah ganulec displacernent furap, deformasi tanah, metode element hingga.

PENDAHULUAN

Tanah selalu mempunyai pe€nan penting

pada suatu lokasi pekerjaan konstruksi. Tanah

dapat berfungsi sebagai bahan bangunan,

pendukung bangunan dan dapat juga sebagai

sumber gaya luar pada bangunan seperti pada

turap dan dinding penahan tanah.

Pada permulaan pekeriaan konstruksi baru

tidak terlepas dari Skerjaan gali-urug (cut and

fill) seperti pekerian galian tanah untuk

pembuatan konstruksi basement atau untuk

pekerjaan galian dalam lainnya. Akibat adanya

galian terjadi ketidakseimbangan pada

konstruksi galian karena hilangnya dukungan

horizontal yang semula dipikuloleh tanah asli di

daerah galian. Oleh karena itu, perlu diketahui

bagaimana perilaku turap dan pola keruntuhan

tanah akibat pengurangan tekanan tanah pasif

di depan turap. Pengurangan tekanan pasif di

sini dapat diartikan sebagai penggalian yang

dilakukan di depan turap, sedangkan tanah

yang ditahan turap dianggap berada di

belakang turap dan merupakan sumber

tekanan tanah aktif yang akan mendorong turap

untuk bergerak ke depan.

TINJAUAN PUSTAKA

Dalam suatu galian tanah, salah satu hal

penting yang harus dipertimbangkan adalah

adanya gerakan massa tanah di sekitar galian.

Stabilitas galian dan gerakan tanah akan

dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain

kuat geser tanah, lebar galian dan kedalaman

galian.

34

Zanussi (1991), Ghan (1997) dalam

Rahario dan Handoko (2005) melaporkan

kegagalan fondasi bangunan gedung di Jakarta

yang disebabkan oleh gerakan tanah yang

teriadi akibat galian di sekitar gedung, serta

mengindikasikan bahwa banyak kegagalan

konstruksi teriadi karena kurangnya

pengetahuan dan teknologi, penyelidikan

geoteknik yang sangat minim, design kurang

memadai, konsfitksiyang salah dan kurangnya

informasi dari design bagi pelaksana'

Prediksi Perilaku tanah dan Pola

keruntuhan (failurc) tanah akibat adanya galian

tanah dan beban konstruksi dapat diamati

dengan membuat model di laboratorium dan

menganalisis kembali dengan metoda elemen

hingga .

Rahario dan Handoko (2005) melakukan

kajian geoteknik pada galian tanah lunak dan

menganalisis kembali secara numerik terhadap

peristiwa kegagalan fondasi yang terjadi di

Jakarta pada tahun 1991- Hasil analisis dengan

menggunakan program plaxis menunjukkan

bahwa keruntuhan tanah akibat galian akan

teriadi saat gal'ran mencapai kedalaman 2.75

m. Pada kedalaman 2,5 m, hasil analisis

menunjukkan telah teriadi gerakan sebesar 30

cm ke dalam lubang galian dengan faktor aman

lereng hanYa 1,02.

Melinda dkk., (2000), melakukan studi

kasus pada proyek galangan kapal, Taniung

Mas-semarang 'dpngan membuat model

konstruksi turap bedangkar pada tanah lunak

menggunakan metoda elemen hingga' Hasil

studi ini menyimpulkan besamya gaya€aya

yang bekeria pada turap yang dihitung secara

numerik lebih rendah dibandingkan dengan

hitungan konvensional-

Ukritchon, dkk-, (2003) melakukan studi

kasus pada tanah Iempung undnined untuk

menghitung stabilitas tanah akibat galian dan

menganalis kembali dengan metoda elemen

hingga.

Bowles (1996), menyatakan nilai tipikal

mulai bekerianya tekanan tanah aktif untuk

tanah non kohesif tak padat berada antara

0,002 H sampai 0,004 H, dengan H adalah

tinggi dinding penahan, bila gerakan dinding

penahan tanah beruPa transalasi-

Beberapa peneliti, Lambe dan l/Vhitrnan

(1969), Mahasiswa M.l.T Laboratories dalam

Lambe dan Whitman (1969)' Putri (2001)'

sebelumnya juga telah melakukan uji tentang

perilaku tanah granuler, diantaranya

menggunakan media aluminium sebagai tanah

granuler. Penggunaan aluminium sebagai

media tanah granuler dipandang dapat

mewakili model uii dua dimensi karena butiran

tanah yang diamati bergerak dalam dua arah

sumbu yaitu sumbu X dan Y, sedangkan untuk

sumbu Z gerakan tanah tidak diamati karena

besar butiran tanah sepanjang batangan

aluminium adalah sama dan dianggap begerak

dalam dua arah.

I-ANDASAN TEORI

Tipe turaP

Konsfuksi turap sebenamya seperti

konstruksi dinding penahan tanah yang terbuat

dari pasangan batu, beton bertulang hanya saia

perbedaannya terletak pada tebal konstruksi

yang merupakan papan atau tiang tipis

dipasang berjajar (Suryolelono 1 994).

Turap Kantilever (Cantilever sheet pile)

Turap kantilever adalah turap yang dalam

meriahan beban lateral hanya mengandalkan

jepitan tanah (Hardiyatmo, 2002).

35

(h (c.

Gambar 1. Tekanan tanah pada turapkantilever (Hardiyatmo, 2002).

Stabilitas konstruksi diperobh dari bagian

turap yang terjepit dalam tanah sebesar D lihat

Gambar '1. Umumnya lenis ini digunakan untukperbedaan ketinggian tanah yang beda

tingginya (H) tidak begitu besar yaitu berkisar

antara H = 3 m sampai H = 5 m, (Hardiyatmo,

2002). Jenis turap ini sering dQunakan untukpekeriaan-pekeriaan konstruksi yang tidakpermanen.

Menurut Teng (1962) kedalaman penetrasi

turap (D) tegantur€ pada nilai N-SPT tanah dan

berkisar antara 0,75 H sampai 2 H. Bidang

longsor tanah (0) tergantung pada sudut geser

dalam tanah dengan :

0 =45o +ilz ...............(1)

Turap dengan Angker (Anchored Butkhead)

Jika tekanan tanah lateral yang bekerja

cukup besar dan tanah yang ditahen cukup

dalam, maka dapat digunakan jenis turap yang

diangker. Dinding turap dalam menahan beban

laleral rnengandalfgp tahanan tanah pada

bagian turap yang terpancang ke dalam tanah

dengan dibantu oleh angker yang terpasang

pada bagian atasnya. Ada beberapa metode

dalam analisis turap dengan angker

diantaranya metode ujung bebas (free earth

method).

Gambar 2. Diagram tekanan tanah pada turapyang diangker dengan metode ujung bebas.

Dalam metode ini diasumsikan bahwa

kedalaman tancapan di bawah galian tidakcukup membuat kaku ujung bawah turap, danjuga tidak orkup untuk menahan tekanan

tanah yang terjadi pada bagian atas dinding

turap, karena itu kerunfuhan terjadiakibat rotasi

dinding turap terhadap ujung bawah (Gambar

2).

Pemodelan Tanah Dalam Simulasi ElemenHingga

Program Plaxis, merupakan program yang

didasarkan pdnsip metoda elemen hingga yang

diperuntukan khusus untuk analisa deformasi

dan stabilitas pada permasalahan-permasalah

geoteknik. Pada program plaxrb kondisi turapdapat diidealisasikan sebagai kondisi p/ane

sfrarh. Bila suatu struktur panjang (relatifpanjang dibanding dimensi lintang) dan beban

bekeria sepanjang struktur tersebut denganarah pada bidang X-Y, (dan kedua ujung

struktur tersebut praktis tidak bisa bergerak),

maka kondisi ini disebut dengan plane strain

(Suhendro, 2000).

METODE PENELITIAN

Bahan yang digunakan dalam uji ini adalah

Plexyglass tebal 10 mm sebagai bahan untuk

turap dan angker, batangan aluminium dengan

diameter 3 mm sampai 5 mm untuk tanah

granuler.

Gambar 3. Sef-Up uii pengurangan tekanan

Model uji dibuat empat model seperti

terlihat pada Gambar 4.

Peralatan yang digunakan kotak ujidua dimensi

dengan rangka dari kayu lati dan dinding kotak

dan plexygtass. Ukuran kotak uli paniang 90

cm, lebar 6 cm dan tinggi 40 cm (Gambar 3).

a. Model turap tanpa angker- b. Model turap dengan angker.

Gambar 4. Skema model uji

L : panjang turaP (ctn),

H :kedalaman galian (cm)'

D : kedalaman Penetrasi(cm),

a : kedalaman angker (cm).

+210 cm

Turap Turap

37

Penelitian dilakukan dalam tiga tahap yaitu

tahap persiapan, penelitian pendahuluan,

penelitian utama. Tahap persiapan dilakukan

penyiapan tanah granuler (aluminium), turap,

angker dan kotak uji dua dimensi. Pada tahap

pendahuluan dilakukan uji sifat-sifat bahan

yang digunakan dalam uji. Pengujian utama

dilakukan dua variasi yaitu pengujian turap

tanpa angker dan pengujian turap dengan

angker. Angker diletakkan pada kedalaman dan

panjang yang berbeda.

Panjang angker dibuat berdasarkanpengamatan yang dilakukan pada uji turaptanpa angker. Tiap.tiap tahap akan dijelaskan

dalam uraian selanjutnya dan dengan bagan

alir seperti pada Gambar S.

Persiaoan Bahan dan Alat. Bahan (-batang aluminium

-hrap dan angker). Alat (- box uji dua dimensi)

-Uji sifat-sifat bahan pleryglass-(r,E)Uji sifat-sifat bahan aluminium-(y,O,G'E)

Peneujian Utama. Uji perilaku turap akibat penggalian.Uji perilaku turap akibat penggalian dan angker.

Analisis Hasil dan Pembahasan

Gambar 5. Bagan alii cara

38

HASIL DAN PETBAHASAN

Hasil Uji Penelitian Pendahuluan

Hasil uji Penelitian Pendahuluan

berdasarkan data yang diperoleh adalah

sebagai berikut ini.

Hasil Uji Penelitian Utama

Hasil pengamatan dari uji turap tanpa

angker dan dengan angker dapat dilihat pada

Tabel 1. Turap dengan angker dibuat variasi

kedalaman serta jarak angker berdasarkan

hasil pengamatan pola keruntuhan tanah yang

telah diperoleh pada uii model turap tanpa

angker. Hasil pengamatannya sebagai berikut

ini-

Rasio Penetrasi TuraP (D/tl)rd,

Untuk setiap fl6nambahan panjang turap

yang sama (5 crn) terdapat peningkatan

kedalaman galian (H) sebesar 1 cm sampai 4

cm dengan rasio penetrasiturap diperoleh 0,07

sampai 0.88 (Tabel2).

Tabel 2. Hasil ujiturap tanpa angker dandengan angker

+U*EF4Eu?&€adEbr

I

o 2 1 6 A fi 12 14 16 1a?o,22126283o?P g 6L(dl

Gambar 6. Hubungan anatara paniang turapdengan kedalaman galian,

untuk turap tanpa angker dan dengan angker

Pada umumnya dlsplacemenf turap tanpa

angker semakin kecit, iika furap bertambah

panjang. Displacement turap semakin besar,

iika paniang turap bertambah untuk turap

dengan angker.

Pengaruh Angker

Pada prinsipnya letak angker harus berada

di daerah stabil, artinya angker harus diletakkan

sedemikian rupa, sehingga angker tidak terletak

pada zone tanah yang tidak stabil (dalam

bidang longsor tanah).

621

2.n18

16

ir.-12I

toE

6

1

2

0

No Ketcnngen L(cm)

H

(cm)

D

(cm)

D/g t/. (H)

Keneik

en

I Turap tanpa

angker

l5 l0 5 0,50

20 J 7 0,54

25 5 l0 0s7

30 7 t4 0,88

II Turap

dengan

angker

l5 l4 I 0,07 4O o/"

20 l8 2 0,1 I 38%

25 l9 6 032 27 Vo

30 23 7 0,30 44 o/o

Tabel 1. Hasil uji penelitian pendahuluan

No Jenb uii Hasil ria

1 tvtoOutusFtastisitas plexyglass, kt'l/m 5,36E

xl06

2 Modulus elastisitas aluminium, kN/m - 3.34 110'

3 Grav'rtas khusus aluminium, kg/cm' 2,55

1 Sudutgesekdalam A,G.) 27

5 kohesi (c), kg/crn' 0.072

6 Berat volume aluminaum, kNrm- 17,818

7 Becrt volume prexygrass, l(Nrln- t 1,83

I Sudut geser plexl4glassaluminiurn ( -) 11,48

39

--

Tabel 5. Pengaruh letak angker pada turap

No

L

(cm)

Leur(

angker H

(cm) D'H

Displ.

Turap

(mm)

a

(cm)

I

(cm)

1 15 10 0,50 61,66

2 5 7.5 10 0,50 9,94

3 5 20 11 0,07 3,52

4 20 13 0,54 72,10

5 5 10 13 0,54 16,16

6 t0 7,5 14 0,43 t9,10

7 5 20 16 0,11 10,58

8 10 20 18 0.11 5,30

I 25 15 0,67 47,70

10 5 10 13 0,92 6,94

11 10 t0 t6 0.56 6,90

12 5 25 19 0.32 5.20

13 10 25 19 0.32 9,60

14 30 16 0,88 43,10

15 5 15 16.5 0,82 13,60

16 10 15 18.5 0,62 20,30

17 5 35 22 o,27 5.70

18 10 35 23 o,23 9,42

Jika angker diletakkan dalam bidang

longsor tanah, maka kedalaman galian tidak

menunjukkan penambahan, kedalaman galian

yang diperoleh hampir sama dengan

kedalaman galian turap tanpa angker,

sedangkan jika angker diletakkan di luar bidang

longsor tanah kedalaman galian mengalami

peningkatan. Pada saat angker ditempatkan

pada kedalaman- yang sama tetapi panjang

anlker berbeda, miRA untuf angker yang tebih

panjang mendapatkan kedalaman galian yang

lebih besar dibandingkan dengan angker yang

lebih pendek.

Deformasi Tanah

Berdasarkan hasil pengamatian pola

keruntuhan tanah yang telah diperoleh pada uji

model turap tanpa angker dan dengan angker

seperti terlihat pada Gambar 8 dan Gambar 9.

:

t-d.j-_:9- :'-:;

-:]: ::.

Gambar 8. Pola keruntuhan tanah dan turapuntuk turap tanpa angker,

panjang 30 cm.

Gambar g. Pola keruntuhan tanah dan turapuntuk turap dengan angker,

panjang 30 cm.

Pola kerunfuhan tanah untuk turap tanpa

angker, tanah di belakang turap (di sebelah

kanan turap) pola kerunfuhan dan penggeseran

tanah, untuk setiap panjang turap

memperlihatkan bahwa, tanah cenderung untuk

bergerak ke arah bawah dan ke arah kiri

mengikuti arah geseran turap. Pergerakan butir

tanah makin kecil untuk butir tanah yang

posisinya jauh di belakang turap dan semakin

besar pada butir tanah yang berada di

belakang turap. Tanah di depan turap (di

sebelah kiri) pola keruntuhan dan gerakan ke

arah kiri dan tanah cenderung untuk naik. pola

keruntuhan tanah untuk turap dengan angker

cenderung sama dengan turap tanpa angker,

untuk turap dengan angker besar gerakan butir

tanah lebih kecil dariturap tanpa angkerI

40

Perhitungan Disptacemenf dengan MetodeElemen Hingga

Displacement Turap

Besarnya displacemenf horisontal pada turappanjang 15 cm, 20 cm, 25 cm dan 30 cmberturut-turut 0,58 mm, 0,71 mm, 0,g2 mm dan1,37 ffifr, sedangkan untuk turap gandapanjang 30 cm, digali pada bagian luar turap

dan dalam turap masingmasing 0,33 mm dan0,76 fiabel6).

Tabel 7. Disptacemenf turap dan angker hasil

a

+ pengamatan

o hitingano

0 2,l 6 8 10.t2 t4 t6 tO 20 t2 2t26 2830 32

6.OO

5.00

E.*I

{ 3.00

2.00

1.00

0.00

'eg

L(cn,

Gambar 10. Perbandingan antara displaementdan panjang turap untuk.

turap dengan angker hasil pengamatan danhitungan.

Deformasi Tanah

Total deformed horizontal untuk turap tanpaangker dan dengan angker panjang 15 cm, 20crn 25 cm dan 30 cnr dan turap panjang 30 cmdigali pada bagian luar dan dalam turap, darihasil hitungan elemen hingga, dapat dilihatpada gambar di bawah ini.

Gambar 11. Deformasitanah untuk furap tanpaangker panjang 30 cm

:.iI'i:-.*=, - - -.

Gambar 12- Deformasi tanah untuk turap

dengan angker panjang 30 crn.

Tabel6. Displaement turap tanpa angker hasil

Uan program P/axlbN

o

L

,cm

H

lcm

doo (mm) de"(mm)

amat Hitung amat Hitung

I 15 11 3.52 1,(X 5,0 0,59

2 20 18 5,3 I,.{8 5,2 0,98

3 25 19 5,2 1,65 3,9 0.95

4 30 22 5,7 2,06 5,?2 0,99

5 30a 24 1,0 2,3

41

Rekalasa Sipil Volune II. Nonor 2. OVober 2007 tSSttt : ttSS-3095

Deformasi tanah hasil uji model di

laboratorium kecenderungannya sama dengan

hasil metoda elemen hingga. Tanah yang

berada di belakang turap cenderung bergerak

ke arah bawah dan ke arah kiri mengikuti

gerakan turap. Tanah yang berada di depan

turap, pola keruntuhan dan gerakannya ke arah

kiri dan tanah cenderung untuk naik.

Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah

dilakukan dapat dibuat kesimpulan sebagai

berikut ini.

1. Tanah granuler yang dimodelkan dengan

batangan aluminium dalam model analogi

dua dimensi daPat menggambarkan

perilaku turap pada tanah granuler

2. Uji turap dalam kondisi runtuh diperoleh

rasio penetasi turap untuk turap tanpa

angker 0,50 sampai 0,88, turap dengan

angker 0,07 samPai 0,32.

3. Adanya angker akan dapat meningkatkan

kedalaman ga\ian2To/o sampai4T %.

4. Deformasi tanah hasil uji model di

laboratorium kecenderungannya sama

dengan hasil metoda elemen hingga-

5. Turap tanpa angker dan dengan angker

panjang 15 cm, 20 cm, 25 crn dan 30 crn'

disptacemenf horisontal tr.rrap dari

perhitungan metoda elemen hingga lebih

kecil dibanding hasil pengamatan, dbngan

perbedaan -46%, samPai -88o/o.

DAFTAR PUSTAKA

Bowles, J.E.,1996, Fqtndation Andysis and

Desrgn, Fiflh Edition, The Mc.Graw-Hill

Companies, lnc,New York.

Hardiyatmo, H.C., 20U2, Telaik Fudasi ll,

Edisi-2, Penerbit Beta Offset Yogyakarta.

Lambe, T.W., and Whitrnan,R.V., 1969, Sotl

Mechanics, John Wiley &Sons, New York.

Melinda,L., Raharjo, P., Djajaputra,A., 2000'

Proskling Pertemuan llmiah Tahunan

GeotekniklV INDO-GEO 2000, Konstruksi

Pada Tanah Bermasalah, Jakarta, 22-23

November 2000.

Putri, D.l-, 2ffi1, Perilaku Ledutan Pile Cap Tipis

hi Fondasi Tiang hngan Uiung Tiang fidak

Menapai Tanah Kens Pada Mdel Dua Dimensi

(lidfa Numinium) Tugas Akhir, Fakultas Teknik

uqu.Rahario, P., dan Handoko, S-G., 2005'

Proshling Seminar Nasional Pile 2005

Perkembangan Terbaru Fondasi Tiang,

Bandung, 30 April 2005.

Suryolelono, K.8.,1994, Teknik Fondasi bagian

l/, cetakan ke-3, Penerbit ,Nafiri Yogyakarta.

Suhendro, B., 2000, Metode Hemen Hingga

dan aplikasinya, 305 hal, Yogyakarta.

Teng, W.C., (1962r, Foundation Devgn, Prentice

Hall, ErgleV\{cod Clitrs, NJ.

Terzaghi, K, PecK RB., and Mesri,G., 1996' So/

lde+tanic in Engineering Pnti@,3 edfibn, Jonh

VVllley, NeurYorlc

Ukritchon, B., Whittle,AJ., and Sloan,SW.' 2003'

Joumal. of Geotechnical and Geoevironmental

Engineering, ASCE, Agustus 2003.

D

aI

42