TEKANAN TANAH LATERAL Tekanan tanah lateral ada 3 (tiga) macam, yaitu : 1. Tekanan tanah dalam keadaan diam atau keadaan statis ( at-rest earth pressure). Tekanan tanah yang terjadi akibat massa tanah pada dinding penahan dalam keadaan seimbang. Yang di maksud keadaan seimbang ini yaitu tanah yang mengalami konsolidasi karena tekanan vertikal akibat berat sendirinya, ini menimbulkan perubahan bentuk kearah lateral dan perubahan ini ditahan oleh tanah yang berada disekitarnya dengan tekanan tanah lateral sebesar h, dan oleh waktu yang lama maka konsolidasi dan creep arah vertikal dan horizontal menjadi nol. Karena tidak ada perubahan letak (displacement) maka tidak ada tegangan geser arah verikal dan horizontal pada lapisan tanah tersebut, kejadian inilah yang disebut keadaan seimbang atau kondisi statis. Kondisi Dinding Penahan Tanah dalam keadaan stabil. Jika dinding dalam keadaan diam dan tidak diperbolehkan untuk bergerak sama sekali, baik jauh dari massa tanah atau ke dalam massa tanah, tekanan lateral pada suatu z kedalaman: σ h = K o σ o + u dimana : u = Tekanan air pori K o = Koefisien tekanan tanah keadaan diam σ o = Tegangan Efektif Untuk tanah terkonsolidasi normal, hubungan untuk K o (Jaky, 1944) :
K o = 1 sin φ dimana: φ = Gesekan sudut puncak pada saat kering Untuk tanah lempung konsolidasi normal, koefisien tekanan tanah saat dalam keadaan diam dapat didekati (Broker dan Irlandia, 1965) sebagai: K o = 0,95 sin φ K o = 0,4 + 0,007 ( PI ) ( untuk PI antara 0 dan 40 ) K o = 0,64 + 0,001 ( PI ) ( untuk PI antara 40 dan 80 ) dimana: PI = Plastic Index / Indek Plastisitas Untuk tanah lempung over konsolidasi: K o (overconsolidated) = K o (normallyconsolidated) dimana: OCR = Over Consolidation Ratio Jumlah tegangan total, Po, persatuan panjang dari dinding dapat diperoleh dari daerah diagram tekanan: P o = P 1 + P 2 = qk o H + ½γH 2 K o P o = A 1 + A 2 = qk o H + ½γH 2 K o Lokasi garis aksi gaya resultan, Po, dapat diperoleh dengan mengambil momen tentang bawah dinding: z = ( ) ( ) dimana: z = Kedalaman ( m )
P 1 = Tekanan di titik 1 ( kn/m ) P 2 = Tekanan di titik 2 ( kn / m ) P o = Jumlah kekuatan total ( kn/ m ) Jika air tanah terletak dikedalaman z < H, pada diagram tekanan saat diam: Secara umum persamaan untuk menghitung jumlah tegangan ketika terdapat muka air tanah adalah : P o = A 1 + A 2 + A 3 + A 4 + A 5 P o = K o qh 1 + ½ K o γh 1 2 + K o (q + γh 1 ) H 2 + ½ K o γ H 2 2 + ½ γ w H 2 2
2. Tekanan tanah aktif ( active earth pressure ). Kondisi tekanan tanah aktif yaitu kondisi dimana dinding bergerak menjauhi bagian tanah timbunan / timbul apabila dinding penahan tanah bagian atas bergerak relatif ke depan relatif terhadap dasarnya, hal ini disebabkan oleh adanya momen yang terjadi atau bekerja pada dinding tersebut. Struktur dinding penahan tanah biasanya terdiri dari batu kali dan beton, sehingga permukaan tidak halus. Hal ini sangat berlawanan dengan teori rankine yang memperhitungkan gaya geser, konsekuensinya adalah resultan dari tekanan akan sejajar dengan permukaan tanah urugan / timbunan (backfill). Jika gaya geser dimasukkan dalam analisa perhitungan maka resultan tekanan akan bekerja miring pada dinding dan sudut yang terjadi mendekati sudut gaya geser antara dinding dengan tanah. TEKANAN TANAH AKTIF ( DENGAN NILAI KOHESI NOL, C = 0 ) Suatu dinding penahan tanah dalam keseimbangan menahan tekanan tanah horizontal tekanan ini dapat dievaluasi dengan menggunakan koefisien tanah Ka, jadi bila berat suatu tanah sampai kedalaman H maka tekanan tanahnya adalah γ H dengan γ adalah berat volume tanah, dan arah dari tekanan tersebut adalah arahnya vertikal ke atas. Sedangkan untuk mendapatkan tekanan horizontal maka Ka adalah konstanta yang berfungsi mengubah tekanan vertikal tersebut menjadi tekanan horizontal. Oleh karena itu tekanan horizontal dapat dituliskan sebagai: P a = K a γ H ( N/m ) Dimana harga K a untuk tanah datar adalah : K a = tan 2 ( 45 - φ /2 ) Dan harga K a untuk tanah miring adalah : K a = [ ] Keterangan : Sudut geser tanah ( ) δ = Kemiringan tanah ( )
Dinding penahan tanah terdorong diakibatkan oleh adanya gerakan arah lateral tanah aktif. TEKANAN TANAH AKTIF BERKOHESI Kohesi adalah lekatan antara butir-butir tanah, sehingga kohesi mempunyai pengaruh mengurangi tekanan aktif tanah sebesar 2c Pa = Kp γ H 2c Dimana c = Kohesi dalam N/m 2
3. Tekanan tanah pasif ( passive earth pressure ). Kondisi tekanan tanah pasif yaitu kondisi dimana dinding bergerak relatif menuju tanah timbunan / kondisi yang timbul akibat tanah itu didesak oleh dinding penahan tanah, sebagai contoh biasanya tekanan pasif timbul pada kaki dinding penahan (bagian depan muka dinding). Jika pergeseran dinding ditahan oleh tanah yang berada di depan kaki dinding setinggi z. Apabila dinding bergeser, maka tanah penahan akan tertekan perlahanlahan. Tegangan vertikal tetap konstan dan h bertambah. Tekanan tanah pasif diturunkan pada kondisi keseimbangan pasif. Disini tekanan lateral berfungsi sebagai tekanan utama maksimum dan tekanan vertikal sebagai tekanan utama minimum. Dinding penahan tanah mendorong tanah timbunan. Jika pergeseran dinding ditahan oleh tanah yang berada di depan kaki dinding setinggi z. Apabila dinding bergeser, maka tanah penahan akan tertekan perlahanlahan. Tegangan vertikal tetap konstan dan bertambah. Tekanan tanah pasif diturunkan pada kondisi keseimbangan pasif. Disini tekanan lateral berfungsi sebagai tekanan utama maksimum dan tekanan vertikal sebagai tekanan utama minimum. Dalam hal tertentu suatu dinding penahan tanah dapat terdorong kearah tanah yang akan ditahan. Dan arah dari tekanan pasif ini berlawanan dengan arah tekanan aktif. Kp adalah koefisien tekanan pasif yang besarnya : K p = = tan 2 ( 45 + ) Maka tahanan pasif suatu tanah datar tanpa kohesi (c = 0)
P p = K p γ H Dan tahanan pasif suatu tanah datar dengan kohesi : P p = K p γ H 2c Nilai K p untuk kondisi tanah miring adalah : K p = [ ]