Deprecated: Creation of dynamic property ET_Builder_Module_Comments::$et_pb_unique_comments_module_class is deprecated in /home/inpetrai/public_html/wp-content/themes/Divi/includes/builder/class-et-builder-element.php on line 1425

Tekanan Tanah Aktif, Pasif, dan Diam dalam Perencanaan Geoteknik

by | May 16, 2025 | Ilmu Sipil | 0 comments

Tekanan tanah adalah gaya yang dihasilkan oleh tanah terhadap struktur yang bersentuhan dengannya. Dalam geoteknik, tekanan tanah dibagi menjadi tiga jenis utama berdasarkan gerakan relatif antara tanah dan struktur:

  • Tekanan Tanah Aktif: Terjadi saat struktur bergerak menjauh dari tanah, mengurangi tekanan lateral.
  • Tekanan Tanah Pasif: Terjadi saat struktur mendorong tanah, meningkatkan tekanan lateral.
  • Tekanan Tanah Diam (At-Rest): Terjadi saat tidak ada gerakan lateral antara tanah dan struktur.

Pemahaman tentang tekanan tanah aktif, pasif, dan diam dalam perencanaan geoteknik membantu insinyur merancang struktur yang tahan terhadap beban tanah. Artikel ini akan membahas setiap jenis tekanan secara mendalam, dengan fokus pada aplikasi praktis.

 

Dasar-dasar Tekanan Tanah Lateral

Tekanan tanah lateral adalah tekanan horizontal yang bekerja pada permukaan struktur yang bersentuhan dengan tanah. Besarnya tekanan ini dipengaruhi oleh sifat tanah (seperti sudut geser internal dan berat jenis), kedalaman, dan kondisi gerakan struktur.

Teori utama untuk menghitung tekanan tanah lateral adalah teori Rankine dan Coulomb. Teori Rankine lebih sederhana, mengasumsikan dinding vertikal tanpa gesekan antara dinding dan tanah. Sebaliknya, teori Coulomb mempertimbangkan gesekan dinding-tanah, yang lebih kompleks tetapi relevan untuk kasus tertentu. Dalam praktik, teori Rankine sering digunakan karena kemudahannya.

Untuk informasi lebih lanjut tentang teori ini, lihat [Wikipedia: Lateral Earth Pressure](https://en.wikipedia.org/wiki/Lateral_earth_pressure).

 

Tekanan Tanah Aktif

Definisi dan Kondisi

Tekanan tanah aktif terjadi ketika dinding penahan bergerak menjauh dari tanah, menyebabkan tanah berada dalam kondisi keseimbangan batas aktif. Gerakan ini biasanya kecil, sekitar 0,001 hingga 0,004 kali tinggi dinding untuk tanah granular, menurut [PDHonline](https://www.pdhonline.com/courses/c155/c155content.pdf).

Rumus Perhitungan

Menurut teori Rankine, koefisien tekanan tanah aktif (\(K_a\)) dihitung dengan:

\[
K_a = \tan^2\left(45^\circ – \frac{\phi}{2}\right)
\]
di mana \(\phi\) adalah sudut geser internal tanah.

Contoh: Untuk tanah dengan \(\phi = 30^\circ\):

\[
K_a = \tan^2\left(45^\circ – 15^\circ\right) = \tan^2(30^\circ) = \left(\frac{1}{\sqrt{3}}\right)^2 = \frac{1}{3} \approx 0.333
\]

Tekanan tanah aktif pada kedalaman \(z\) adalah:

\[
\sigma_a = K_a \cdot \gamma \cdot z
\]
di mana \(\gamma\) adalah berat jenis tanah.

Aplikasi Praktis

Tekanan tanah aktif digunakan untuk merancang dinding penahan gravitasi yang diizinkan bergerak sedikit. Misalnya, dinding penahan di lereng bukit sering dirancang dengan mempertimbangkan tekanan aktif untuk mengurangi beban desain.

 

Tekanan Tanah Pasif

Definisi dan Kondisi

Tekanan tanah pasif terjadi ketika dinding penahan mendorong tanah, menyebabkan tanah berada dalam kondisi keseimbangan batas pasif. Kondisi ini membutuhkan gerakan yang lebih besar dibandingkan tekanan aktif, sekitar 0,01 hingga 0,04 kali tinggi dinding untuk tanah granular.

Rumus Perhitungan

Menurut teori Rankine, koefisien tekanan tanah pasif (\(K_p\)) dihitung dengan:

\[
K_p = \tan^2\left(45^\circ + \frac{\phi}{2}\right)
\]

Contoh: Untuk tanah dengan \(\phi = 30^\circ\):

\[
K_p = \tan^2\left(45^\circ + 15^\circ\right) = \tan^2(60^\circ) = (\sqrt{3})^2 = 3
\]

Tekanan tanah pasif pada kedalaman \(z\) adalah:

\[
\sigma_p = K_p \cdot \gamma \cdot z
\]

Aplikasi Praktis

Tekanan tanah pasif biasanya digunakan untuk menghitung resistensi struktur terhadap gerakan, seperti pada pondasi tiang atau dinding penahan yang tertanam dalam tanah. Namun, dalam praktik, tekanan pasif jarang digunakan sebagai beban desain karena sulit dicapai sepenuhnya di lapangan.

 

Tekanan Tanah Diam (At-Rest)

Definisi dan Kondisi

Tekanan tanah diam terjadi ketika tidak ada gerakan lateral antara tanah dan struktur, seperti pada pondasi bangunan atau dinding bawah tanah yang kaku. Dalam kondisi ini, tekanan lateral bergantung pada tekanan vertikal dan sifat tanah.

Rumus Perhitungan

Koefisien tekanan tanah diam (\(K_0\)) dihitung menggunakan formula Jaky:

\[
K_0 = 1 – \sin\phi
\]

Contoh: Untuk tanah dengan \(\phi = 30^\circ\):

\[
K_0 = 1 – \sin 30^\circ = 1 – 0.5 = 0.5
\]

Tekanan tanah diam pada kedalaman \(z\) adalah:

\[
\sigma_0 = K_0 \cdot \gamma \cdot z
\]

Aplikasi Praktis

Tekanan tanah diam digunakan untuk struktur yang tidak mengalami deformasi lateral, seperti dinding basement atau pondasi gedung tinggi. Perhitungan ini penting untuk memastikan struktur dapat menahan tekanan tanah tanpa pergerakan.

 

Nilai Khas Koefisien Tekanan Tanah

Berikut adalah tabel nilai khas koefisien tekanan tanah untuk berbagai sudut geser internal, berdasarkan teori Rankine dan formula Jaky:

Sudut Geser Internal (\(\phi\)) (derajat) \(K_a\) \(K_p\) \(K_0\)
25 0.434 2.305 0.558
30 0.333 3.000 0.500
35 0.260 3.846 0.439
40 0.207 4.828 0.378

 

Perhitungan dan Contoh Kasus

Untuk memahami penerapan tekanan tanah, mari kita lihat contoh kasus sebuah dinding penahan setinggi 5 meter, dengan tanah berat jenis 18 kN/m³ dan sudut geser internal \(\phi = 30^\circ\).

Tekanan Tanah Aktif

\[
K_a = 0.333
\]
\[
\sigma_a(z) = 0.333 \times 18 \times z = 6z \, \text{kN/m}^2
\]
Tekanan total pada dasar dinding:
\[
P_a = \frac{1}{2} \times 6 \times 5^2 = 75 \, \text{kN/m}
\]

Tekanan Tanah Pasif

\[
K_p = 3
\]
\[
\sigma_p(z) = 3 \times 18 \times z = 54z \, \text{kN/m}^2
\]
Tekanan total pada dasar dinding:
\[
P_p = \frac{1}{2} \times 54 \times 5^2 = 675 \, \text{kN/m}
\]

Tekanan Tanah Diam

\[
K_0 = 0.5
\]
\[
\sigma_0(z) = 0.5 \times 18 \times z = 9z \, \text{kN/m}^2
\]
Tekanan total pada dasar dinding:
\[
P_0 = \frac{1}{2} \times 9 \times 5^2 = 112.5 \, \text{kN/m}
\]

Contoh ini menunjukkan bahwa tekanan pasif jauh lebih besar daripada tekanan aktif, yang mencerminkan resistensi tanah terhadap dorongan struktur.

 

Aplikasi dalam Perencanaan Geoteknik

Pemilihan jenis tekanan tanah yang tepat sangat penting dalam desain geoteknik. Berikut adalah panduan praktis:

  • Tekanan Tanah Aktif: Digunakan untuk dinding penahan yang diizinkan bergerak sedikit, seperti dinding gravitasi atau kantilever. Ini adalah beban utama dalam desain dinding penahan.
  • Tekanan Tanah Pasif: Digunakan untuk menghitung resistensi terhadap gerakan, seperti pada pondasi tiang atau dinding penahan yang tertanam. Namun, nilai penuh tekanan pasif jarang digunakan karena memerlukan gerakan besar.
  • Tekanan Tanah Diam: Digunakan untuk struktur kaku tanpa gerakan lateral, seperti dinding basement atau pondasi gedung tinggi.

Untuk kasus khusus, seperti tanah kohesif atau kondisi seismik, perhitungan mungkin memerlukan pendekatan tambahan, seperti yang dijelaskan dalam [MDPI: Generalized Coefficients](https://www.mdpi.com/2076-3417/9/24/5291).

 

Ilustrasi

Untuk memperkaya artikel ini, berikut adalah prompt untuk ilustrasi dalam gaya Studio Ghibli yang menampilkan kucing oranye:

  • “Kucing oranye duduk di atas dinding penahan di tengah lanskap hijau yang rimbun, dalam gaya Studio Ghibli.”
  • “Kucing oranye dengan penuh rasa ingin tahu melihat sampel tanah di laboratorium, dengan latar belakang whimsical gaya Studio Ghibli.”

 

Kesimpulan

Pemahaman tentang tekanan tanah aktif, pasif, dan diam dalam perencanaan geoteknik adalah fondasi penting dalam teknik sipil. Dengan menggunakan teori seperti Rankine dan Coulomb, insinyur dapat menghitung tekanan tanah secara akurat untuk merancang struktur yang aman dan efisien. Artikel ini telah menyediakan panduan praktis, lengkap dengan rumus, contoh, dan tabel untuk membantu mahasiswa dan praktisi memahami konsep ini.

 

Referensi

0 Comments

Submit a Comment

Lihat Juga Artikel Lainnya