Tambahan Tekanan Lateral Tanah Aktual

Kalo kamu adalah mahasiswa atau engineer sipil, tentu di mata kuliah geoteknik kamu pernah dengar dengan penambahan beban lateral akibat adanya tambahan beban vertikal pada tanah. Contoh paling umum adalah kasus dinding penahan tanah. Selain didesain untuk menahan tekanan lateral akibat tanah, dinding juga harus didesain untuk menahan beban tambahan akibat jalan, kendaraan, orang, atau perumahan yang berada di atas tanah tersebut.

Persamaan Boussinesq tentang beban tambahan diturunkan dengan menggunakan analisis elastis, material tanah yang homogen, dan dianalisis untuk material di ruang yang tidak berbatas. Namun teori ini tidak menggunakan parameter tanah seperti tahanan geser, modulus elastisitas, atau friksi antara dinding dan tanah. Untuk penyederhanaan, banyak teori mengasumsikan koefisien Poisson’s ratio  untuk tanah diambil sebesar 0,5.

Eksperimen yang dilakukan oleh Spangler (1936) menghasilkan data tambahan lateral 2 kali lebih besar dibandingkan teori Boussinesq. Teng (1962) juga menyatakan bahwa analisis plastis akan menghasilkan tambahan 2 kali lebih besar dibandingkan analisis elastis. Teng menggunakan penyederhanaan rumus Boussinesq oleh Terzaghi yang dituangkan dalam bukunya Foundation Design dan manual software Civiltech.

Di bawah ini adalah persamaan Terzaghi (analisis elastis) untuk tambahan beban lateral akibat beban titik.


Beban titik pada dinding penahan tanah
Beban titik pada dinding penahan tanah

\displaystyle m <= 0.4 ; P_1 = \frac{0.28Q}{H^2}\frac{n^2}{(0.16+n^2)^3}
\displaystyle m > 0.4 ; P_1 = \frac{1.77Q}{H^2}\frac{m^2n^2}{(m^2+n^2)^3}

Lalu kapan persamaan dengan analisis elastis dan plastis digunakan? Banyak engineer menyarankan bahwa persamaan elastis digunakan untuk dinding penahan tanah yang sifatnya lentur (fleksibel). Sedangkan untuk dinding yang kaku (rigid) atau berdeformasi sangat kecil, tambahan beban lateral harus dikali dengan 2. Contoh dinding yang fleksibel adalah dinding yang terbuat dari pelat tipis yang cenderung berdeformasi cukup besar. Contoh dinding yang rigid adalah basement (ruang bawah tanah) suatu gedung.

Penjelasan paling sederhana adalah teori elastis dibuat dengan mengasumsikan bawha material tanah bersifat elastis, yang berarti tanah harus berdeformasi ketika diberi beban. Namun, ketika dinding penahan tanah bersifat sangat kaku, dinding mencegah tanah untuk berdeformasi secara bebas yang akhirnya menghasilkan beban tambahan. Efek ini disebut oleh Mindlin (1936) sebagai efek beban mirror.

Beberapa software mungkin belum mempertimbangkan efek beban mirror ini. Oleh karena itu perlu mengecek apakah software yang kita pakai sudah memperhitungkan pengaruh kekakuan dinding. Jika belum, kamu harus mengalikan persamaan-persamaan Terzaghi atau Boussinesq dengan faktor 2.

Referensi:
http://www.ejge.com/iGEM/Articles/FactorOf2/FactorOf2.htm
http://howtoengineer.com/offset-surcharge-elastic-methods/
Foundation Design, Wayne C. Teng

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *