gaya lateral tanah akibat gempa ke dinding basemen dan dinding kantilever

ryanrakhmats.wordpress.com 15-05-2015

Gaya Lateral Tanah Akibat Gempa ke Dinding Basemen dan Dinding Kantilever

Ryan Rakhmat Setiadi, ST

Gaya lateral tanah ke dinding penahan tanah (DPT) ditinjau akibat beban statik dan dinamik (beban

gempa). Insinyur perlu merencanakan banyaknya tulangan yang diperlukan untuk menahan gaya – gaya

tersebut.

Besarnya nilai gaya lateral tanah terutama akibat beban dinamik cukup banyak diperdebatkan di

kalangan geoteknik. Pada buku Kramer, 1996 direkomendasikan menggunakan persamaan Monobe-

Okabe untuk dinding kantilever (tanpa restraint di top wall) dan persamaan Wood, 1973 untuk dinding

basemen (dengan restraint di top wall).

(Prof. N. Mononobe dan Dr. S. Okabe serta persamaan gaya lateral pada dinding kantilever akibat beban

statik dan dinamik - sumber : Tawhata 2008)


(Metode Wood (1973) untuk gaya lateral gempa pada dinding basemen – sumber : Kramer, 1996)


Pada persamaan Monobe-Okabe, mereka merekomendasikan resultan nilai gaya lateral dinamik gempa

berada pada 0.33 kali tinggi DPT. Seed dan Whitman (1970) membuat simplifikasi rumus Monobe-Okabe

untuk menghindari gaya lateral yang terlalu besar akibat persamaan tersebut berbentuk kurva kuadrat

dan nilai KAE menjadi sangat besar untuk nilai PGA yang tinggi, mereka juga mengoreksi resultan nilai

gaya lateral dinamik pada metode Monobe-Okabe dan merekomendasikan gaya resultan lateral berada

pada 0.6 kali tinggi DPT (distribusi tekanan berbentuk segitiga terbalik). Senada dengan Seed dan

Whitman (1970), Wood (1973) juga merekomendasikan resultan gaya pada 0.6 kali tinggi basemen.

(Tekanan Lateral dan Persamaan Simplifikasi Monobe-Okabe oleh Seed dan Whitman (1970) – Sumber :

Sitar et al, 2012)

Beberapa percobaan laboratorium menggunakan metode Centrifuge dilakukan baik untuk dinding

kantilever, dinding basemen, di tanah pasir maupun tanah dengan kohesi (clay). Hasil dari eksperimen

tersebut menunjukkan bahwa asumsi dimana resultan gaya lateral tanah akibat beban dinamik berada

pada 0.6 kali tinggi DPT adalah kurang tepat dan membuat diagram momen yang terjadi menjadi sangat

konservatif, selain itu didapatkan bahwa metode simplifikasi Monobe-Okabe oleh Seed dan Whitman

(1970) merupakan metode yang paling rasional untuk perencanaan dinding penahan tanah baik tipe

kantilever maupun tipe dinding basemen (Sitar et al, 2012).


Berdasarkan hasil dari eksperimen Sitar et al, 2012 dan dari pengamatan bahwa tidak ada catatan

kegagalan struktur dinding penahan tanah pada gempa – gempa sebelumnya (kegagalan yang terjadi

umumnya karena slope stability tanah atau bearing capacity), Lew, 2012 merekomendasikan prosedur

perencanaan dinding penahan tanah. Kutipan dari papernya adalah sebagai berikut :

NCHRP design chart yang dimaksud Lew, 2012 adalah sebagai berikut :


Dari beberapa temuan Sitar et al, 2012 dan rekomendasi Lew, 2012 dapat disimpulkan bahwa

aproximasi Monobe-Okabe oleh Seed dan Whitman (1970) direkomendasikan untuk digunakan. Selain

persamaannya yang cukup simple, metode Seed dan Whitman (1970) cukup familiar di design office.

Untuk tanah dengan kohesi, selain metode Seed dan Whitman (1970), pendekatan NCHRP juga yang

direkomendasikan, dimana pengaruh kohesi dapat mengurangi gaya lateral yang terjadi. Penggunaan

metode Wood (1973) untuk design dinding basemen juga harus mulai ditinggalkan beserta asumsi

resultan gaya lateral berada di 0.6 kali tinggi DPT, karena hasilnya sangat konservatif.

Selain itu yang perlu dicatat juga adalah Lew, 2012 menyimpulkan bahwa faktor gaya lateral statik

adalah 1.6 (dengan nilai koefisien lateral at-rest) berdasarkan IBC sudah cukup besar, sementara untuk

faktor gaya lateral statik + dinamik, perlu dipisah dimana untuk statik menggunakan faktor 1.6 (dengan

nilai koefisien lateral adalah aktif, bukan at-rest) dan dinamik faktornya 1.0 . Hal ini membuat umumnya

gaya lateral statik dimana faktornya 1.6 dengan koefisien lateral at-rest akan lebih besar untuk PGA

rendah (PGA <0.4 g). Hal ini sesuai dengan hipotesa Seed dan Whitman (1970) bahwa retaining

structures yang di desain dengan gaya statik dan faktor safety yang mencukupi akan memberikan

performance yang baik saat gempa terjadi sampai PGA 0.3 g.

1.2 DL + 1.6 (L + Hs-r) ----------------------- IBC eq. 16.2

0.9 DL + 1.0 (E + He) + 1.6 Hs-a ------------ IBC eq. 16.7

(Beban kombinasi rekomendasi Lew, 2012 dimana Hs-r = gaya lateral tanah statik at-rest, Hs-a =

gaya lateral tanah statik dengan koefisien lateral aktif, dan He = gaya lateral tanah dinamik)

Untuk lebih jelasnya mengenai gaya lateral tanah pada DPT, pembaca dapat langsung membacanya

pada sumber paper yang penulis kutip masing – masing.

Referensi :

a) Lew, M. (2012). “Recent Findings on Seismic Earth Pressures,” The Structural Design of Tall and

Special Buildings,” Wiley Online Library, doi: 10.1002/tal.1052.

b) Lew M, Sitar N, Al Atik L. 2010a. Seismic earth pressures: fact or fiction. Proceedings of the Earth

Retention Conference 3, Geo-Institute of ASCE, Bellevue, WA

c) Lew M, Sitar N, Al Atik L, Pourzanjani M, Hudson MB. 2010b. Seismic earth pressures on deep

building basements. Proceedings, Structural Engineers Association of California Convention,

Indian Wells, CA.

d) Sitar N, Mikola RG, Candia G. 2012. Seismically induced lateral earth pressures on retaining

structures and basement walls. Proceedings, Geo-Congress 2012. Geo-Institute of ASCE:

Oakland, CA.

e) Kramer, S.L. (1996). Geotechnical Earthquake Engineering. Prentice Hall, Upper Saddle River,

New Jersey.


f) Tawhata, Ikuo (2008). Geotechnical Earthquake Engineering. Springer, Springer-Verlag Berlin

Heidelberg.

Note : Paper a - d bisa dicari di google, jika tidak ditemukan namun sangat tertarik, dapat menghubungi

email penulis

gaya lateral tanah akibat gempa ke dinding basemen dan dinding kantilever

Documents