TEKANAN TANAH PADA DINDING PENAHAN METODA RANKINE

Transkripsi

1 TEKAA TAAH PADA DIDIG PEAHA METODA RAKIE

2 Moda kernthan F Gaya F dapat disebabkan oleh: gesekan pada dasar (gravity retaining walls) masknya dinding ke dalam tanah (sheet retaining walls) angker dan penahan (anchors and strts) beban lar

3 Moda kernthan 1. Kernthan Aktif Jika gaya F sangat kecil kernthan dinding akan terjadi denan tanah mendorong kelar. F Arah gerakan tanah Pada mmnya dinding penahan mengalami kernthan aktif.

4 Moda kernthan 1. Kernthan pasif Jika gaya F sangat besar kernthan dinding akan terjadi dengan dinding mendorong tanah. F Arah gerakan tanah Moda kernthan ini biasanya hanya relevan bila gaya lar yang bekerja sangat besar. amn, kondisi pasif lokal dapat terjadi bila ada bagian dinding yang mendorong tanah.

5 Teori Rankine Asmsi bahwa tidak ada gesekan dinding Tegangan normal yang bekerja pada dinding adalah tegangan tama (principal stress) Jika dinding vertikal dan permkaan tanah horisontal tegangan vertikal dan horisontal pada massa tanah merpakan tegangan tama (principal stresses) Tegangan vertikal dihitng seperti pada mmnya d 1 d 2 z Tegangan total vertikal pada kedalaman z adalah v 1 d 1 2 ( z d 1 )

6 Teori Rankine Asmsi bahwa tegangan horisontal dapat dihitng dari kriteria kernthan. Tanah dimana saja dianggap pada keadaan mlai rnth. Dari kriteria kernthan Mohr-Colomb didapat c Untk kernthan aktif tegangan horisontal akan berkrang menjadi minimm. Yait h = tegangan tama minimm, dan v =. Tegangan horisontal minimm (Active) menjadi h min v 2 c

7 Teori Rankine Untk kernthan pasif tegangan horisontal akan naik ke harga maksimm. Yait h = tegangan tama maksimm, dan v =. Tegangan horisontal maksimm (Pasif) adalah h max v 2 c Jika tegangan vertikal konstan tegangan horisontal dibatasi oleh harga aktif dan pasif. Dalam cara Rankine keadaan tegangan ditemkan dalam keadaan seimbang dengan beban yang bekerja dan tanah rnth. Dalam teori plastisitas pendekatan ini dikenal sebagai metoda batas bawah (lower bond method), cara yang aman, penyelesaian yang konservatif.

8 Teori Rankine Hbngan antara tekanan aktif dan pasif dapat ditnjkkan secara grafis dengan mempertimbangkan lingkaran Mohr. c tan h v

9 Teori Rankine Hbngan antara tekanan aktif dan pasif dapat ditnjkkan secara grafis dengan mempertimbangkan lingkaran Mohr. c tan hmin v

10 Teori Rankine Hbngan antara tekanan aktif dan pasif dapat ditnjkkan secara grafis dengan mempertimbangkan lingkaran Mohr. c tan hmin v hmax

11 Total Stress Analysis Kriteria kernthan Mohr-Colomb hars dinyatakan dalam term tegangan total, dengan mempergnakan ndrained parameters c,. Total stress analysis hanya tepat bila tanah tetap ndrained. Ini hanya dapat dipergnakan dalam jangka pendek ntk tanah dengan permeabilitas rendah. Untk ndrained kernthan aktif dinding didapat dimana h = v c sin sin dan ntk lapisan tanah homogen v = sat z

12 Tegangan Horisontal Total 2c H z c, sat sat H 2 c Jika tidak nol, ini berpengarh bahwa ndrained strength bervariasi dengan kedalaman. Tanah hars jenh ntk menggnakan total stress (ndrained) analysis.

13 Retak tarik (Tension cracks) Analisis mennjkkan tegangan tarik negatif pada permkaan. Partikel tanah tidak dapat menahan tarik Tegangan negatif akibat dari hisapan dalam air pori Ini slit ntk mengandalkan gaya-gaya tarik yang biasanya diabaikan Tegangan tarik mengrangi gaya yang diperlkan ntk stabilitas dinding. Oleh karenanya mengabaikan tegangan tarik akan memberikan penyelesaian yang konservatif.

14 Retak tarik (Tension cracks) Distribsi tegangan horisontal menjadi H z z 0 c, H 2 c sat sat Kedalaman daerah tarik z 0 dapat ditentkan dari h = 0 z 2 c z0 v sat 0 2 c sat

15 Retak tarik (Tension cracks) Dalam daerah tarik, retak dapat terjadi. Jika ada air akan dapat mengisi retak, dan mengrangi stabilitas dinding. Tegangan horisontal pada dinding menjadi: z 0 Air w z 0 Tanah sat H 2c

16 Effective Stress Analysis Kriteria kernthan Mohr-Colomb hars dinyatakan dalam term tegangan efektif, menggnakan parameter efektif c,. Effective stress analysis selal tepat pada kondisi terdrainasi. Untk melakkan effective stress analysis tekanan air pori hars diketahi. Ini biasanya keterbatasan effective stress analysis ntk penyelidikan stabilitas jangka panjang. Untk kernthan aktif dinding didapat dimana h = v 2 c 1 + sin 1 - sin dan v = v -

17 Effective Stress Analysis Ditinja kernthan aktif dinding tanah kering 2c H z c, dry H c dry 2

18 Effective Stress Analysis Penggnaan c, berkaitan dengan kernthan pncak menyebabkan perkiraan tegangan tarik yang tidak mngkin. Ini biasanya lebih tepat dan aman ntk menggnakan ltimate ata critical state parameters, c = 0, = lt Menggnakan critical state parameters gaya aktif yang lebih besar diperlkan ntk stabilitas dinding, dan oleh karenanya didapat perkiraan yang lebih aman c, c = 0, = lt

19 Effective Stress Analysis Untk kernthan pasif tegangan horisontal pada dinding penahan pasir kering adalah z h dry 2 c Dalam hal critical state parameters c = 0, = lt memberi gaya lebih kecil. amn, ini aman, konservatif, estimasi gaya maksimm tanah dapat menahan. Adalah penting menggnakan effective vertical stresses, v = v - ntk menghitng tegangan horisontal efectif, h. dan tegangan horisontal total adalah h = h + Jika mka air tidak sama pada keda sisi dinding, air akan mengalir. Tekanan air pori hars ditentkan dari flow net sebelm menghitng v.

20 Contoh Dinding penahan tinggi 10 m menahan lapisan 5 m lempng, 3 m pasir dan 2 m lempng seperti gambar. Mka air ada pada permkaan tanah. Hitng tekanan aktif batas segera setelah pembangnan (immediately after constrction). 5m lempng 3m pasir 2m lempng c = 20 kpa = 5 o sat = 15 k/m 3 c = 0 = 35 o sat =20k/m 3 c = 50 kpa = 0 o sat = 15 k/m 3

21 Contoh - Short term analysis Lapisan 1: lapisan lempng akan ndrained pada jangka pendek. Akan menggnakan total stress (ndrained) analysis c c 20 kpa 1 1 sin sin 119. Kernthan aktif 1 = v and 3 = h Dari kriteria kernthan Mohr-Colomb h 2 c v v Pada permkaan z = 0, v = 0, h = kpa Pada dasar lapisan z = 5 m, v = 5x15, h = 26.4 kpa

22 -36.6 Contoh - Short term analysis z 0 = 2.91 m 26.4 Analisis memperkirakan tegangan tarik antara tanah dan dinding. Ini tidak mngkin, dan akan terjadi retak tarik (tension crack). w z Karena mka air ada di permkaan maka retakan akan terisi air, dan distribsi tekanan akan sbb: 9.81 x

23 Contoh - Short term analysis Lapisan 2: Pasir, shg disipasi excess pore pressres akan cepat. Tidak dapat menggnakan total stress analysis. H Untk pasir dalam jangka pendek dianggap flly drained. Hars menggnakan effective stress analysis. c c 0 1 sin 1 sin Shg kernthan aktif 1 = v dan 3 = h dan dari kriteria Mohr-Colomb h v 2 c v 3. 69

24 Contoh - Short term analysis Lapisan 2 z v v = v - h = v/3.69 h = h ote:bagian terbesar dari tekanan horisontal adalah karena air

25 Contoh - Short term analysis Lapisan 3: Lempng, maka total stress (ndrained) analysis ntk jangka pendek c c 50 kpa 1 sin 1 sin 1 Bila = 0 kriteria Mohr-Colomb berkrang menjadi 1 = c z v h

26 Distribsi tekanan akhir adalah Contoh - Short term analysis Gaya yang diperlkan ntk melawan kernthan aktif dapat ditentkan dari diagram tekanan F = 0.5x28.5x x26.4x x x( )x3 + 35x x(65-35)x2 = k/m

27 Contoh 2 Dinding penahan tinggi 5m menahan tanah berlempng, yang berada di atas highly permeable sandstone. Jika mka air di dasar tanah lempng, dan selevel dengan bagian atas sandstone tentkan gaya minimm yang diperlkan ntk menjaga stabilitas dinding ntk jangka pendek dan panjang. Parameter tanah adalah sbb: o o c 37 kpa, 5, c 0, 25, 19 k / m lt sat 3 Clayey soil 5 m Sandstone

28 Contoh 2 - Short term Short term ndrained - total stress analysis Gaya minimm ntk stabilitas kernthan aktif h 2 c v v Pada permkaan h = kpa, at 5 m h = 11.9 kpa Dengan masknya air pada retakan tarik, maka tekanan yang bekerja pada dinding: z o = 4.25 m F k / m x

29 Contoh 2 - Long term Long term - Effective stress analysis Tekanan air pori ditentkan dari flow net X 5 m ( h z ) w Ambil datm pada dasar lempng, sehingga pada X h = h o - h = 5 - (5/3)x1 = 10/3 z = (2/3)x5 = 10/3 = 0

30 Contoh 2 - Long term Effective stress analysis dengan c = 0, = 25 o h v 2 c v Untk = 0, maka v = v = sat z Pada dasar dinding h = h = 38.6 kpa sehingga F = 0.5 x 38.6 x 5 = 96.4 k/m

31