Dowel Untuk Mengatasi Toe Kick-Off Pada Sheet Pile

Untuk penggalian yang tidak terlalu dalam, dimana tidak diperlukan kekakuan lentur yang besar, steel sheet pile maupun corrugated concrete sheet pile merupakan alternatif  struktur penahan tanah yang kompetitif baik dari segi biaya maupun kecepatan pelaksanaan.  Akan tetapi penggunaan steel sheet pile maupun corrugated concrete sheet pile sering kali dibatasi oleh ketidak mampuannya untuk dipancang menembus lapisan tanah keras. sebagai upaya untuk mendapatkan tahanan lateral yang cukup pada toe untuk mencegah terjadinya toe kick-off. Hal ini terutama terjadi pada kondisi ekstrem dimana lapisan soft clay di lapisi dibagian bawahnya (underlain) oleh lapisan dense sand.  Untuk mengamankan sheet pile dari toe kick-off, dapat digunakan steel dowel yang tertanam pada lapisan tanah keras seperti diilustrasikan pada Gbr-1. Toe kick-off juga dapat terjadi pada sistim struktur penahan tanah yang menstabilkan dinding saluran / sungai, yang suatu saat ingin diperbesar discharge capacity nya dengan memperdalam dasar saluran / sungai. Penggalian ini akan menyebabkan terjadinya toe kick-off, kecuali dilakukan tindakan pengamanan, misalnya dengan memasang dowel.

BLOG DOWEL_GBR-1

Gbr-1 : Salah satu kondisi dimana dowel diperlukan

Dowel dapat dibuat dari beton precast maupun steel, sekalipun steel dowel lebih praktis dan lebih sering digunakan. Dowel dapat dipasang dengan cara dipancang atau  dengan cara dimasukkan melalui predrilled hole,  yang selanjutnya digrouting. Pemboran biasanya dilakukan melalui  casing yang diikatkan pada sheet pile sebelum dipancang agar  dowel dapat diletakkan pada posisi rencana dengan akurat  Dalam kondisi tertentu, dowel bahkan bisa dipasang dengan menekan memakai backhoe.

Secara teoritis,  dowel ini tidak perlu dipasang terlalu jauh menonjol diatas lapisan tanah keras, tetapi untuk menjamin performance yang baik, dowel ini sebaiknya menonjol sampai rencana dasar galian.  Jika pemboran dilakukan menggunakan casing, maka ujung bawah casing diikatkan sedikit diatas  toe dari sheet pile, sedangkan ujung atasnya harus berada sedikit diatas level tanah dimana jika tanah digali sampai level tersebut, sheet pile stabil tanpa memerlukan dowel. Maksudnya agar sheet pile tetap stabil pada saat pemboran  dilakukan pada level tersebut. Alternatifnya, pemboran dilakukan dari ground surface, berarti casing harus menerus keatas sampai ground surface. Contoh  posisi casing relative terhadap sheet pile disajikan pada Gbr-2.

BLOG DOWEL_GBR 2

                                  Gbr-2: Penempatan Casing Pada Steel Sheet Pile  

Setelah penggalian mencapai level rencana galian, casing ini dapat dipotong  hingga sedikit diatas level rencana galian.  Selanjutnya untuk lebih menjamin   performance  dowel, dan jika dikehendaki, ujung-ujung atas  casing dapat diikat dengan perimeter beam.  Dalam hal ini grouting dilakukan sampai ujung atas casing.                         

Contoh Pemakaian Steel Dowel:                                                                                    Untuk menjaga stabilitas tebing suatu sungai, digunakan corrugated concrete sheet pile W 450 A produksu PT. PPI, dengan Cracking Moment 26.69 tm.  Dasar sungai terletak 6m dibawah permukaan tanah dan air sungai berada pada 1m diatas dasar sungai. Concrete sheet pile ini dipancang sampai kedalaman 10m dari permukaan tanah, disupport oleh 1 baris ground anchor pada kedalaman 2m.  Sistim penahan tanah ini telah stabil untuk beberapa tahun sampai suatu saat diputuskan untuk memperbesar daya tampung sungai dengan memperdalam dasar sungai 2m dari posisi awalnya. kondisi awal (sebelum penggalian dasar sungai 2m) sistim penahan tanah ini disajikan pada GBr-3.  Pada Gbr-4 disajikan hasil analisa berupa defleksi  dan diagram momen dinding sheet pile, yang menunjukkan bahwa sheet pile dalam kondisi stabil. Batas cracking moment terpenuhi dan tidak terjadi toe kick-off.

BLOG DOWEL_GBR-3

Gbr-3: Kondisi Awal Sebelum Dasar Sungai Diperdalam 2M

Gbr-4: Defleksi dan Diagram Momen Kondisi Awal

Untuk menjaga stabilitas sheet pile akibat penggalian dasar sungai 2m, tersedia 2 alternatif solusi sbb: Allternatif -1: menambah ground anchor yang semula 1 baris menjadi 2 baris dan Alternatif -2: memasang steel dowel. 

Alternatif-1:                                                                                                                           Kepala anchor baris 2 diletakkan 0.5 m diatas permukaan air sungai atau pada kedalaman  4.5m dibawah permukaan tanah., seperti disajikan pada Gbr-5. Hasil analisa berupa diagram momen dan defleksi sheet pile disajikan pada Gbr-6 . Terlihat bahwa sekalipun ditambahkan ground anchor baris 2, tetap terjadi toe kick-off. Berarti alternatif-1 tidak bisa dipakai.

BLOG DOWEL_GBR 5

Gbr-5: Alternatif-1, Menambah 1 Baris Ground Anchor

Gbr-6: Defleksi dan Diagram Momen Alternatif-1 (Ter jadi Toe Kick-Off )     

Alternatif -2:                                                                                                                  Memasang steel dowel berupa profil baja WF 300 x 300 x 10 x 15, yang berdasarkan trial and error perlu dipancang sampai 13.5 m dibawah permukaan tanah. Pemilihan profil baja ini juga dilakukan dengan memperhatikan geometri concrete sheet pile dan batasan cracking moment pada concrete sheet pile. Perlu dicatat bahwa karena concrete sheet pile dan dowel tidak menyatu , maka pada kedalaman dimana terpasang concrete sheet pile dan steel dowel secara bersama-sama, tidak terbentuk momen inersia gabungan, tetapi hanya penjumlahan dari masing-masing momen inersia. Pembagian momen lentur hasil analis, berapa  yang ditahan concrete sheet pile dan berapa yang ditahan steel dowel ditentukan berdasarkan perbandingan masing-masing momen inersia.

Ujung atas dowel diletakkan pada 0.5 m diatas permukaan air sungai. Gbr-7.A menyajikan cross section sistim penahan tanah dengan steel dowel, dan Gbr-7.B menyajikan tampak atasnya.

BLOG DOWEL_GBR 7

Gbr-7: Alternatif-2, Memakai Steel Dowel

Gbr-8 menyajikan hasil analisa berupa defleksi sheet pile dan diagram momen. Hasil analisa menunjukkan bahwa cracking momen tidak dilampaui dan sheet pile dalam kondisi stabil, tidak terjadi toe kick-off. Jadi alternatif-2 dapat digunakan.

Sebenarnya dengan hanya memperhatikan diagram momen dapat diketahui apakah terbentuk jepitan pada ujung bawah atau tidak. Terbentuknya jepitan ditandai dengan berubahnya diagram momen di sekitar ujung bawah, dari positif ke negatif atau sebaliknya.

Gbr-8: Defleksi dan Diagram Momen Alternatif-2  (Tdk Ter jadi Toe Kick-Off)      

Mengingat telah terpasang capping beam diatas concrete sheet pile dan waler beam pada posisi ground anchor yang menyatukan concrete sheet pile, maka tidak diperlukan perimeter beam pada level atas steel dowel.

Dengan memakai konsep dowel, detail penyelesaianl dapat dikembangkan lebih lanjut untuk menyelesaikan permasalah toe kick-off secara lebih ekonomis dan praktis.

–ooOOoo–

                                          

About irawan firmansyah

Civil Engineer majoring in Geotechnical Engineering
This entry was posted in Anything About Geotechics and tagged , , . Bookmark the permalink.

7 Responses to Dowel Untuk Mengatasi Toe Kick-Off Pada Sheet Pile

  1. rendyka says:

    Terima kasih banyak atas sharenya Pak..

  2. AnninHudaya_Stadin says:

    @p.Irawan, tulisan lain dari bapak yang yang menarik…

    Btw, apabila deformasi “toe kick off” tersebut masih memenuhi syarat, katakanlah 100mm sebagaimana konsesus TPKB… apakah masih diperlukan langkah solusi seperti itu…?

    TerimaKasih atas pencerahan yang akan diberikan…

    SalamGeoteknik…

    AnninHudaya_Stadin.

    • Pak Annin,
      Sebenarnya yang dimaksud dengan toe kick off itu adalah toe tidak berada dalam keadaan stabil, bahasa lainnya tahanan pasif dibawah dasar galian tidak cukup utk menjaga kesetimbangan ddg penahan tanah. Paling mudah adalah dengan mengamati bentuk defleksi dinding, dimana dinding berputar sebagai rigid body. Bagian bawah mengalami defleksi lbh besar dari bagian atas.

      Sekalipun saya setuju utk memberikan kesempatan toe bergerak, tetapi bentuk defleksi menunjukkan dinding stabil (atas dan bawah bergerak, dinding melengkung cembung kearah galian), dan saya biasanya membatasi defleksi pada toe tdk lbh dari 10 mm. Kalau lebih maka toe saya perdalam.

      Salam,

  3. AnninHudaya_Stadin says:

    SalamGeoteknik…

    AnninHudaya_Stadin

  4. AnninHudaya_Stadin says:

    Yth.pIrawan, saya sedang ditanya TPKB soal efek “immediate rebound settlement” yg terjadi pd galian basement sedalam 14m, krn sy gunakan q netto saat lakukan analisa penurunan konsolidasi.
    Teoritis saat dilakukan penggalian(unloading), tentunya memang akan terjadi “heave” atau deformasi kearah atas atau “elastic/immediate rebound settlement” tersebut.

    Lantas sy sdh coba hitung pakai rumus sederhana yang saya dapatkan dari internet dan mendapatkan rebound keatas 18cm s/d 26 cm dipinggir ,sedangkan dengan bantuan Settle3D(…menggunakan teori Terzhagi…) didapatkan consolidation settllementnya 13cm,

    Pemeriksa membilang bahwa rebound settlement tersebut cukup besar dan kalau dikombinasikan dengan immediate dan consolidation settlement bisa mengakibatkan kerusakan structural pada struktur bangunan. Harap diperiksa apakah kombinasi setttlemnt(rebound dan consolidation) tersebut bisa ditahan struktur bangunan , dan bila perlu dicari jalan keluarnya.

    Setelah saya hitung dengan bantuan Plaxis, maka didapat nilai maksimum rebound settlement tersebut sekitar 8cm…
    Kemudian saya coba jelaskan, bahwa sesuai dengan namanya maka rebound settlemnet tersebut terjadi sesaat, sehingga begitu galian mencapai dasar galian, maka tegangan yang terjadi pada permukaan akan menjadi nol dan settlement tersebut sudah selesai.

    Pemeriksa memberi komentar lanjutan bahwa rebound(swelling) memang betul akan terjadi saat galian. Tetapi saat basement dan struktur atas akan dibangun , akan terjadi immediate dan consolidation settlement akibat tambahan beban dan titik awalnya adalah dari titik rebound tadi.
    Jadi bila dilakukan analisa settlement dengan NET LOAD (artinya berat bangunan dikurangi berat tanah galian) , maka sebenarnya bila settlement yang terjadi dari titik rebound(setelah digali) tidak diperhitungkan, maka besaran net settlement tadi kurang aman, apalagi kalau pembangunannya dilakukan dengan continuous basement tanpa ada siar pengecoran.

    Sy cukup bingung dan baru pertama kali mendapat pertanyaan sept.itu.

    Apa pendapat/pencerahan dari p.Irawan ?.

    Salam,

    AnninHudaya

    • P Annin, Saya belum pernah ditanya masalah rebound. Menurut pendapat saya rebound itu sama seperti elastic / immediate settlement, karena terjadi hanya dalam waktu yg singkat, jadi tdk sampai terjadi konsolidasi. Begitu ground slab (pada tower biasanya 2.5 – 3m) selesai dicor, pengurangan tegangan jauh berkurang.

      Saya rasa ada yg salah dalam parameter yg dipakai karena nilainya sangat besar. Pengurangan teganagan akibat galian 14 m kalau saya ambil gama = 16 kN/m3, sama dengan 224 kPa. Sebagai perbandingan. immediate settl utk salah satu proyek saya, dengan beban 400 kPa = 4,4 cm.

      Hal lain yg ingin saya komentari adalah adanya rebound ditepi. Selama memakai retaining str utk stabilisasi galian, rebound relatif nol, karena ada friksi antara dinding dan tanah, sehingga bentuknya seperti piring terbalik.

      Saya pribadi percaya bahwa settl akibat beban nett bukan beban total, karena penggalian dan pembebanan practically terjadi secara menerus.

      Salam, IF

  5. AnninHudaya_Stadin says:

    Yth.pIrawan, saya sedang ditanya TPKB soal efek “immediate rebound settlement” yg terjadi pd galian basement sedalam 14m, krn sy gunakan q netto saat lakukan analisa penurunan konsolidasi.
    Teoritis saat dilakukan penggalian(unloading), tentunya memang akan terjadi “heave” atau deformasi kearah atas atau “elastic/immediate rebound settlement” tersebut.

    Lantas sy sdh coba hitung pakai rumus sederhana yang saya dapatkan dari internet dan mendapatkan rebound keatas 18cm s/d 26 cm dipinggir ,sedangkan dengan bantuan Settle3D(…menggunakan teori Terzhagi…) didapatkan consolidation settllementnya 13cm,

    Pemeriksa membilang bahwa rebound settlement tersebut cukup besar dan kalau dikombinasikan dengan immediate dan consolidation settlement bisa mengakibatkan kerusakan structural pada struktur bangunan. Harap diperiksa apakah kombinasi setttlemnt(rebound dan consolidation) tersebut bisa ditahan struktur bangunan , dan bila perlu dicari jalan keluarnya.

    Setelah saya hitung dengan bantuan Plaxis, maka didapat nilai maksimum rebound settlement tersebut sekitar 8cm…
    Kemudian saya coba jelaskan, bahwa sesuai dengan namanya maka rebound settlemnet tersebut terjadi sesaat, sehingga begitu galian mencapai dasar galian, maka tegangan yang terjadi pada permukaan akan menjadi nol dan settlement tersebut sudah selesai.

    Pemeriksa memberi komentar lanjutan bahwa rebound(swelling) memang betul akan terjadi saat galian. Tetapi saat basement dan struktur atas akan dibangun , akan terjadi immediate dan consolidation settlement akibat tambahan beban dan titik awalnya adalah dari titik rebound tadi.
    Jadi bila dilakukan analisa settlement dengan NET LOAD (artinya berat bangunan dikurangi berat tanah galian) , maka sebenarnya bila settlement yang terjadi dari titik rebound(setelah digali) tidak diperhitungkan, maka besaran net settlement tadi kurang aman, apalagi kalau pembangunannya dilakukan dengan continuous basement tanpa ada siar pengecoran.

    Sy cukup bingung dan baru pertama kali mendapat pertanyaan sept.itu.

    Apa pendapat/pencerahan dari p.Irawan ?.

    Salam,

    AnninHudaya

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s