Dinding penahan tanah

Dinding penahan tanah atau dinding penahan adalah dinding yang relatif kaku dan digunakan untuk menyokong tanah secara lateral sehingga tanah dengan dua ketinggian berbeda di kedua sisi dinding dapat ditahan. Dinding penahan tanah merupakan struktur yang didesain untuk menahan tanah pada lereng yang secara alami tidak dapat bertahan (pada umumnya pada lereng curam, hampir vertikal, atau vertikal). Struktur ini digunakan untuk membatasi tanah di antara dua ketinggian berbeda, seringkali pada wilayah medan yang memiliki kemiringan tidak diinginkan atau pada wilayah dengan lanskap yang perlu dibentuk secara besar dan terekayasa untuk tujuan yang lebih spesifik seperti perkebunan lereng atau jalan layang. Dinding penahan tanah yang menahan tanah di sisi belakang dan air di sisi depan disebut dinding atau tembok laut.

Definisi

Dinding penahan tanah merupakan suatu dinding yang berfungsi untuk menahan massa tanah agar tak bergerak, seperti pada tepi terasering atau galian. Dinding penahan tanah juga merupakan struktur yang didesain dan dibangun untuk menahan tekanan lateral tanah ketika terdapat perubahan elevasi tanah yang diinginkan dan melebihi sudut tenang tanah.^[1]

Dinding ruang bawah tanah juga merupakan salah satu jenis dinding penahan tanah. Akan tetapi, dinding ini pada umumnya merujuk pada dinding penahan tanah kantilever, yaitu struktur berdiri bebas tanpa penopang lateral di atasnya.^[2] Dinding berbentuk kantilever dari fondasi dan muncul di atas permukaan tanah di satu sisi untuk menahan tanah dengan elevasi permukaan lebih tinggi di sisi lain. Dinding harus dapat menahan tekanan lateral yang disebabkan oleh tanah lepas atau, dalam beberapa kasus, oleh tekanan air.^[3]

Terminologi umum dari bagian dinding penahan tanah

Setiap dinding penahan tanah menyokong tanah berbentuk "baji". Baji didefinisikan sebagai tanah yang berada di atas permukaan bidang runtuh dari jenis tanah pada tempat dinding berada, dan dapat dihitung ketika sudut geser tanah diketahui. Semakin besar munduran dinding (semakin tidak vertikal), dimensi baji tanah yang menggelincir semakin tereduksi. Reduksi dimensi ini menurunkan tekanan pada dinding penahan tanah.^[4]

Pertimbangan paling penting dalam mendesain dan membangun dinding penahan tanah secara tepat adalah mengenali dan melawan tendensi longsoran material yang ditahan akibat gravitasi. Tendensi ini menyebabkan tekanan lateral tanah di belakang dinding yang bergantung pada sudut geser dalam (phi) dan kekuatan kohesi (c) dari material tanah yang ditahan, juga arah dan besar perpindahan yang dialami struktur dinding penahan.

Tekanan lateral tanah bernilai nol pada atas dinding dan, pada tanah seragam, meningkat secara proporsional hingga mencapai nilai maksimum pada titik terdalam. Tekanan lateral tanah akan mendorong dinding ke depan atau menggulingkannya jika tidak dipertimbangkan secara benar. Selain itu, air tanah di belakang dinding yang tidak terdisipasi oleh sistem drainase menyebabkan tekanan hidrostatis pada dinding. Tekanan total atau gaya dorong dapat diasumsikan bekerja pada sepertiga dari kedalaman terendah dinding pada dinding memanjang dan elevasi tanah seragam.^[5]

Hal penting lainnya adalah keberadaan drainase yang memadai di belakang dinding yang dimaksudkan untuk membatasi nilai tekanan desain pada dinding. Drainase akan menurunkan atau bahkan meniadakan tekanan hidrostatis dan meningkatkan stabilitas material tanah di belakang dinding. Dinding penahan tanah pasangan batu kering secara normal dapat mendrainase air tanah sendiri tanpa memerlukan sistem drainase di belakang dinding.

Sebagai contoh, Standar Nasional Indonesia mengenai perancangan geoteknik mensyaratkan dinding penahan tanah didesain dengan memastikan stabilitas terhadap guling, geser lateral, daya dukung dasar, dan gaya apung air; dinding perlu didesain dengan faktor keamanan 2 terhadap guling, 1,5 terhadap geser lateral, dan 3 terhadap daya dukung, serta 1,5 terhadap stabilitas global struktur dan tanah yang ditahan.^[6]

Jenis

Berbagai jenis dinding penahan tanah

Gravitasi

Jenis konstruksi dinding penahan tanah gravitasi

Dinding krib

Dinding gravitasi bergantung pada massanya (pasangan batu, beton, atau material berat lainnya) untuk menahan tekanan dari belakang dinding dan dapat memiliki munduran untuk meningkatkan stabilitas dengan mencondong ke arah tanah yang ditahan. Untuk dinding lanskap pendek, dinding gravitasi seringkali dibuat dari pasangan batu atau bongkahan beton (pasangan bata) tanpa lepa.^[7] Dinding gravitasi yang disusun kering cukup fleksibel dan tidak memerlukan fondasi kaku.

Sebelumnya di abad ke-20, dinding penahan tanah yang lebih tinggi sering menggunakan dinding gravitasi yang dibuat dari massa beton atau batu besar. Saat ini, dinding penahan tanah yang lebih tinggi semakin banyak yang dibangun sebagai dinding gravitasi komposit, seperti: geosintetik seperti retensi tanah pengekangan seluler geosel atau dengan permukaan pracetak; gabion (tumpukan keranjang kawat besi yang diisi dengan batu); dinding krib (sel dibangun seperti pondok kayu terbuat dari beton pracetak atau kayu dan diisi dengan material granular).^[8]

Kantilever

Dinding penahan tanah kantilever dibuat dengan batang dalam bermaterial beton bertulang cor di tempat atau pasangan batu berlepa (seringkali berbentuk huruf T terbalik). Beban dinding kantilever ini (seperti balok) ditransfer ke fondasi struktur besar, mengubah tekanan horisontal dari belakang dinding menjadi tekanan vertikal pada tanah di bawah. Terkadang dinding kantilever memiliki penyangga di depan atau belakang, untuk meningkatkan kekuatan dinding dalam menahan beban yang besar. Penyangga merupakan dinding sayap pendek pada sudut siku-siku ke arah utama dinding . Dinding ini memerlukan fondasi beton kaku di bawah kedalaman embun beku musiman. Jenis dinding ini menggunakan lebih sedikit material dibandingkan dengan dinding gravitasi tradisional.

Dinding diafragma

Dinding diafragma merupakan jenis dinding penahan tanah yang sangat kaku dan secara umum kedap air. Dinding diafragma merupakan dinding yang mahal, tetapi menghemat waktu dan ruang sehingga digunakan pada konstruksi perkotaan.^[9]

Tiang turap

Dinding tiang turap

Dinding penahan tanah tiang turap biasanya digunakan pada tanah lunak dan ruang yang sempit. Dinding tiang turap dipancang ke dalam tanah dan terbuat dari berbagai material seperti baja, vinil, aluminum, serat kaca, atau papan kayu. Untuk perkiraan cepat, material biasanya dipancang sepertiga di atas tanah dan dua pertiga di bawah tanah, tetapi dapat berubah sesuai kondisi lingkungan. Dinding tiang turap yang lebih tinggi memerlukan angkur pengikat belakang, atau angkur blok yang diletakkan di dalam tanah berjarak di belakang muka dinding, yang diikatkan kepada dinding, biasanya menggunakan batang atau kabel baja. Angkur kemudian diletakkan di belakang kemungkinan bidang runtuh tanah.

Tiang bor

Dinding penahan tanah tiang bor di Lisboa, Portugal

Dinding penahan tanah tiang bor dibangun dengan memasang barisan tiang bor, diikuti oleh penggalian tanah. Bergantung pada proyek, dinding penahan tanah tiang bor dapat memuat rangkaian angkur tanah, balok penguat, pekerjaan perbaikan tanah, dan lapisan penguat beton semprot. Teknik konstruksi ini cenderung dilakukan pada kasus ketika tiang turap merupakan solusi konstruksi yang tepat, tetapi tingkat getaran dan suara yang dihasilkan oleh pemancang tiang tidak dapat diterima.

Terangkur

Dinding terangkur di wilayah pegunungan negara bagian Rio de Janeiro, Brasil

Dinding penahan tanah terangkur dapat dikonstruksi pada setiap jenis dinding yang telah disebutkan sebelumnya dengan memasukkan kekuatan tambahan menggunakan kabel atau penahan lainnya yang diangkur ke dalam batu atau tanah di belakangnya. Biasanya didorong ke dalam tanah dengan pengeboran, angkur kemudian diperbesar pada ujung kabel, dengan cara mekanis atau seringkali dengan menginjeksi beton bertekanan, yang membesar membentuk bulatan di dalam tanah. Walaupun secara teknis kompleks, metode ini sangat berguna ketika diperkirakan terdapat beban yang besar, atau ketika dinding itu sendiri perlu berbentuk langsing sehingga strukturnya terlalu lemah.

Teknik penahan tanah alternatif

Pemakuan tanah

Pemakuan tanah adalah teknik yang dilakukan pada lereng tanah, galian atau dinding penahan tanah yang diperkuat dengan penyisipan elemen yang relatif langsing (umumnya menggunakan tulangan baja). Tulangan biasanya dipasang ke dalam lubang yang telah dibor sebelumnya dan kemudian dilakukan injeksi lepa, atau dapat juga dilakukan pengeboran dan injeksi secara bersamaan. Tulangan biasanya dipasang tak tertarik dan memiliki kemiringan sedikit ke arah bawah. Permukaan kaku atau fleksibel (seringkali beton semprot) maupun kepala paku tanah terisolasi dapat digunakan pada permukaan.

Perkuatan tanah

Terdapat sejumlah sistem yang tidak hanya berupa dinding, tetapi juga dapa mengurangi tekanan lateral tanah yang bekerja langsung pada dinding. Sistem ini biasanya digunakan pada kombinasi salah satu jenis dinding lainnya, walaupun sebagian mungkin hanya digunakan sebagai permukaan saja, misalnya untuk tujuan visual.

Dinding penahan tanah pasangan batu yang digunakan untuk mencegah limpasan tanah di lembah

Jaring gabion

Jenis perkuatan tanah ini, seringkali juga digunakan tanpa dinding luar, terdiri dari "kotak" jaring kawat yang diisi dengan batu pecah kasar atau material lain. Kurungan jaring mengurangi sebagian pergerakan dan gaya dalam, serta mengurangi gaya erosi. Dinding gabion merupakan struktur penahan tanah swadrainase sehingga sering dibangun pada lokasi dengan keberadaan air tanah. Akan tetapi, manajemen dan pengontrolan air tanah di dalam dan sekitar dinding penahan tanah penting dilakukan.

Stabilisasi mekanis

Tanah distabilkan secara mekanis, juga disebut MSE (bahasa Inggris: Mechanically stabilized earth), adalah tanah yang dibangun dengan perkuatan buatan melalui lapisan matras horisontal (geosintetik) dan diangkur secara tetap di kedua ujungnya. Matras ini menyediakan tambahan tahanan geser dalam melebihi tahanan yang disediakan oleh struktur dinding gravitasi sederhana. Pilihan lainnya adalah menggunakan lapisan pita baja. Perkuatan tanah jenis ini biasanya memerlukan dinding di permukaan luar (dinding penahan tanah segmental) untuk melekatkan lapisan.

Permukaan dinding seringkali berupa unit beton pracetak^[7] yang dapat menoleransi beberapa pergerakan berbeda. Massa tanah yang diperkuat, bersama dengan lapisan permukaan, kemudian bekerja sebagai dinding gravitasi yang lebih baik. Massa yang diperkuat harus dibangun cukup besar untuk menahan tekanan dari tanah di belakangnya. Dinding gravitasi biasanya harus memiliki ketebalan 50 hingga 60 persen dari tingginya, dan dapat lebih besar jika terdapat lereng atau timbunan pada dinding.

Sistem pengekangan seluler (geosel) juga digunakan dalam stabilisasi tanah dengan lereng curam pada dinding penahan tanah gravitasi atau dinding yang diperkuat dengan geogrid. Dinding penahan tanah geogrid secara struktur stabil di bawah beban sendiri dan beban tambahan eksternal, sementara fleksibilitas struktur menawarkan tahanan seismik yang sangat tinggi.^[10] Sel permukaan luar dinding dapat ditumbuhi vegetasi untuk membuat dinding vertikal.

Lihat pula

Referensi

^ Ching, Francis D.K.; Winkel, Steven R. (2006). Building Codes Illustrated: A Guide to Understanding the 2006 International Building Code (edisi ke-2). Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-74189-3.
^ Ambrose, James (1991). Simplified Design of Masonry Structures. New York: John Wiley and Sons. hlm. 70–75. ISBN 0-471-17988-4.
^ Crosbie, Michael J.; Watson, Donald (2005). Time-Saver Standards for Architectural Design (edisi ke-8). New York: McGraw-Hill. ISBN 9780071777339.
^ Commercial Installation Manual for Allan Block Retaining Walls (PDF). Bloomington: Allan Block Corporation. 2011. hlm. 13.
^ Terzaghi, Karl (1934). Large Retaining Wall Tests. Engineering News Record Feb. 1, March 8, April 19.
^ Standar Nasional Indonesia 8460:2017 Persyaratan Perancangan Geoteknik. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional. 2017.
^ ^a ^b "Segmental Retaining Walls". National Concrete Masonry Association. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2008-03-04. Diakses tanggal 24 Maret 2008.
^ Terzaghi, Karl von (1943). Theoretical Soil Mechanics. New York: John Wiley and Sons.
^ Bahrami, M.; Khodakarami, M.I.; Haddad, A. (Juni 2018). "3D numerical investigation of the effect of wall penetration depth on excavations behavior in sand". Computers and Geotechnics. 98: 82–92. doi:10.1016/j.compgeo.2018.02.009.
^ Leshchinsky, D. (2009). "Research and Innovation: Seismic Performance of Various Geocell Earth-retention Systems". Geosysnthetics. 27 (4): 46–52.

Bacaan lanjutan

Bowles, Joseph E (1998). Foundation Analysis and Design (edisi ke-5). New York: The McGraw-Hill Companies.

[1] Ching, Francis D.K.; Winkel, Steven R. (2006). Building Codes Illustrated: A Guide to Understanding the 2006 International Building Code (edisi ke-2). Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-74189-3.

[2] Ambrose, James (1991). Simplified Design of Masonry Structures. New York: John Wiley and Sons. hlm. 70–75. ISBN 0-471-17988-4.

[3] Crosbie, Michael J.; Watson, Donald (2005). Time-Saver Standards for Architectural Design (edisi ke-8). New York: McGraw-Hill. ISBN 9780071777339.

[4] Commercial Installation Manual for Allan Block Retaining Walls (PDF). Bloomington: Allan Block Corporation. 2011. hlm. 13.

[retaining-wall-tests-5] Terzaghi, Karl (1934). Large Retaining Wall Tests. Engineering News Record Feb. 1, March 8, April 19.

[6] Standar Nasional Indonesia 8460:2017 Persyaratan Perancangan Geoteknik. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional. 2017.

[SEG-7] "Segmental Retaining Walls". National Concrete Masonry Association. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2008-03-04. Diakses tanggal 24 Maret 2008.

[soil-mechanics-8] Terzaghi, Karl von (1943). Theoretical Soil Mechanics. New York: John Wiley and Sons.

[Bahrami-9] Bahrami, M.; Khodakarami, M.I.; Haddad, A. (Juni 2018). "3D numerical investigation of the effect of wall penetration depth on excavations behavior in sand". Computers and Geotechnics. 98: 82–92. doi:10.1016/j.compgeo.2018.02.009.

[10] Leshchinsky, D. (2009). "Research and Innovation: Seismic Performance of Various Geocell Earth-retention Systems". Geosysnthetics. 27 (4): 46–52.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]