SuaraSekitar Terkini Kumpulan Berita dan Informasi dari berbagai sumber yang terpercaya
Pada bulan Maret 2021, proyek konstruksi yang sudah berjalan lama di persimpangan jalan raya New Jersey terhenti ketika salah satu dinding penahan di sepanjang jalan itu runtuh. Proyek di Camden County ini, yang disebut Direct Connection, sudah terlambat 4 tahun dari jadwal, dan kegagalan ini membuatnya semakin mundur. Hingga tulisan ini dibuat, penyebab keruntuhan masih dalam penyelidikan, tetapi peristiwa tersebut menyoroti bagian yang tampaknya tidak berbahaya dari lingkungan yang dibangun. Saya suka bagian yang tidak berbahaya dari lingkungan yang dibangun, dan saya berjanji pada akhir ini Anda akan memperhatikan infrastruktur yang belum pernah Anda perhatikan sebelumnya. Mengapa kita membangun tembok untuk menahan tanah, apa saja cara berbeda untuk melakukannya, dan mengapa kadang-kadang runtuh? Saya Grady dan ini Teknik Praktis. Hari ini, kita berbicara tentang dinding penahan.
Lanskap alam tidak pernah cocok untuk konstruksi sebagaimana adanya. Bumi terlalu tidak rata. Sebelum segala sesuatunya dibangun, kita hampir selalu harus menaikkan atau menurunkan area tanah terlebih dahulu. Kami meratakan lokasi bangunan, kami menghaluskan jalur untuk jalan raya dan rel kereta api, dan kami membangun jalan landai hingga jembatan dan simpang susun yang dipisahkan oleh tingkatan. Anda mungkin memperhatikan bahwa pemotongan dan penimbunan ini biasanya terhubung ke tanah yang ada di lereng. Tanah yang gembur tidak akan berdiri sendiri secara vertikal. Itu hanya sifat bahan granular. Stabilitas suatu lereng dapat sangat bervariasi tergantung pada jenis tanah dan beban yang diperlukan untuk menahannya. Anda bisa mendapatkan banyak jenis tanah untuk menahan kemiringan vertikal sementara, dan itu dilakukan sepanjang waktu selama konstruksi, tetapi seiring waktu, tekanan internal akan menyebabkannya merosot dan mengendap menjadi konfigurasi yang lebih stabil. Untuk stabilitas jangka panjang, para insinyur jarang memercayai sesuatu yang lebih curam dari 25 derajat. Artinya, setiap kali Anda ingin menaikkan atau menurunkan bumi, Anda memerlukan kemiringan dua kali lebarnya tinggi, yang bisa menjadi masalah.
Jangan bilang mereka saya mengatakan ini, tetapi lereng agak membuang-buang ruang. Tergantung pada kecuramannya, tidak nyaman, atau sama sekali tidak mungkin untuk menggunakan area miring untuk membangun sesuatu, berjalan, mengemudi, atau bahkan sebagai ruang terbuka seperti taman. Di daerah perkotaan yang padat, real estat datang dengan harga premium, jadi tidak masuk akal untuk membuang-buang tanah berharga di lereng. Di mana ruang terbatas, seringkali masuk akal untuk menghindari kerugian ini dengan menggunakan dinding penahan untuk menopang tanah secara vertikal.
Ketika Anda melihat dinding penahan di alam liar, tugas menahan tanah belakang terlihat mudah. Tapi itu biasanya hanya benar karena sebagian besar struktur tembok tersembunyi dari pandangan. Dinding penahan pada dasarnya adalah bendungan, kecuali sebagai pengganti air, ia menahan tanah. Tanah tidak mengalir semudah air, tetapi dua kali lebih berat. Gaya yang diberikan pada dinding penahan dari tanah itu, yang disebut tekanan tanah lateral, bisa sangat besar. Tapi itu hanya dari berat tanah itu sendiri. Sertakan fakta bahwa kita sering menerapkan kekuatan tambahan dari bangunan, kendaraan, atau struktur lain, di atas timbunan di belakang dinding. Kami menyebutnya beban biaya tambahan, dan beban tersebut dapat meningkatkan gaya pada dinding penahan lebih jauh lagi. Akhirnya, air dapat mengalir melalui atau bahkan membeku di dalam tanah di belakang dinding penahan, memberikan tekanan yang lebih besar pada permukaannya.
Memperkirakan semua beban ini dan merancang dinding untuk menahannya dapat menjadi tantangan nyata bagi seorang insinyur sipil. Tidak seperti kebanyakan struktur yang bebannya vertikal dari gravitasi, sebagian besar gaya pada dinding penahan adalah horizontal. Ada banyak jenis dinding yang berbeda yang telah dikembangkan untuk menahan gaya menyamping yang mengejutkan ini. Mari kita telusuri beberapa desain yang berbeda.
Dinding penahan paling dasar mengandalkan gravitasi untuk stabilitasnya, sering kali menggunakan pijakan di sepanjang dasarnya. Pondasi adalah elemen horizontal yang berfungsi sebagai dasar untuk mendistribusikan gaya dinding ke tanah. Kecenderungan pertama Anda mungkin untuk memperpanjang pijakan di bagian luar dinding untuk memperpanjang lengan tuas seperti cadik pada derek. Namun, sebenarnya lebih bermanfaat bagi pijakan untuk memanjang ke dalam ke tanah yang ditahan. Itu karena tanah di belakang dinding berada di atas pijakan, yang bertindak sebagai tuas untuk menjaga dinding tetap tegak melawan gaya lateral. Dinding penahan yang hanya mengandalkan beratnya sendiri dan berat tanah di atasnya untuk tetap stabil disebut dinding gravitasi (karena alasan yang jelas), dan yang menggunakan pijakan seperti ini disebut dinding kantilever.
Salah satu jenis dinding penahan tanah yang umum melibatkan pengikatan massa tanah bersama-sama untuk bertindak sebagai dindingnya sendiri, menahan tanah yang tidak diperkuat di luarnya dan ini sebenarnya adalah subjek dari salah satu pos teknik pertama. Ini dicapai selama operasi pengisian dengan memasukkan elemen penguat di antara lapisan tanah, sebuah teknik yang disebut tanah yang distabilkan secara mekanis. Elemen penguat dapat berupa strip baja atau kain yang terbuat dari serat plastik yang disebut geotekstil atau geogrid. Sungguh luar biasa seberapa baik tulangan ini dapat menahan tanah bersama-sama.
Dinding gravitasi dan tanah yang distabilkan secara mekanis adalah dinding penahan yang efektif saat Anda membangun atau keluar. Dengan kata lain, mereka dibangun dari bawah ke atas. Tapi, lereng yang digali seringkali perlu dipertahankan juga. Mungkin Anda sedang memotong jalur untuk jalan raya melalui lereng bukit atau membangun sebuah bangunan di daerah perkotaan yang padat mulai dari lantai bawah tanah. Dalam kasus ini, Anda perlu memasang dinding penahan sebelum atau selama penggalian dari atas ke bawah, dan ada beberapa cara untuk melakukannya. Sama seperti bala bantuan yang menyatukan massa tanah di tanah yang distabilkan secara mekanis, Anda juga dapat menyatukan tanah dari luar menggunakan teknik yang disebut pemaku tanah. Pertama, lubang miring dibor di muka lereng yang tidak stabil. Kemudian sebatang baja dimasukkan ke dalam lubang, biasanya dengan perangkat plastik yang disebut laba-laba agar tetap di tengah. Nat semen ditambahkan ke lubang untuk mengikat paku tanah ke tanah di sekitarnya.
Baik paku tanah dan paku tanah yang distabilkan secara mekanis biasanya digunakan pada proyek jalan raya, sehingga mudah untuk menemukannya jika Anda seorang pengemudi biasa. Tapi jangan memeriksa terlalu dekat sampai Anda berhenti dengan aman. Dinding-dinding ini sering kali berhadapan dengan beton, tetapi permukaannya jarang menopang banyak beban. Sebaliknya, tugas mereka adalah melindungi tanah yang terbuka dari erosi karena angin atau air. Dalam situasi sementara, permukaan terkadang terdiri dari shotcrete, sejenis beton yang dapat disemprotkan dari selang menggunakan udara bertekanan. Untuk instalasi permanen, para insinyur sering menggunakan panel beton yang saling mengunci dengan pola dekoratif. Panel ini tidak hanya terlihat cantik, tetapi juga memungkinkan beberapa gerakan dari waktu ke waktu dan air mengalir melalui sambungan.
Salah satu kelemahan paku tanah adalah tanah harus mengendap sedikit sebelum kekuatan masing-masing masuk. Paku juga harus ditempatkan berdekatan, membutuhkan banyak pengeboran. Dalam beberapa kasus, lebih masuk akal untuk menggunakan solusi aktif, biasanya disebut anchor atau tieback. Sama seperti paku tanah, jangkar dipasang di lubang bor dengan jarak yang teratur, tetapi biasanya Anda membutuhkan lebih sedikit. Juga tidak seperti paku tanah, mereka tidak di-grout sepanjang panjangnya. Sebagai gantinya, bagian dari jangkar dipasang di dalam selongsong yang diisi dengan minyak, sehingga Anda mendapatkan panjang yang terikat dan panjang yang tidak terikat. Itu karena, setelah nat sembuh, dongkrak hidrolik digunakan untuk mengencangkan masing-masing. Panjang jangkar yang tidak terikat bertindak seperti karet gelang untuk menyimpan gaya tegangan itu. Setelah jangkar dikunci, biasanya menggunakan mur yang dikombinasikan dengan ring berbentuk baji, tegangan pada panjang yang tidak terikat memberikan gaya pada permukaan dinding, menahan tanah ke belakang. Dinding berlabuh sering memiliki pelat, blok bantalan, atau balok yang disebut walers untuk mendistribusikan gaya tarik di sepanjang dinding.
Satu jenis terakhir dari dinding penahan menggunakan tiang pancang. Ini adalah anggota vertikal yang didorong atau dibor ke dalam tanah. Poros beton dipasang dengan rig bor raksasa seperti tiang pagar besar. Ketika mereka ditempatkan dalam satu baris menyentuh satu sama lain, mereka disebut tumpukan tangen. Kadang-kadang mereka tumpang tindih, yang disebut tumpukan garis potong, untuk membuatnya lebih kedap air. Dalam hal ini, tiang pancang primer dipasang tanpa tulangan baja, dan sebelum terlalu keras, tiang pancang sekunder dibor sebagian melalui tiang pancang primer. Tiang pancang sekunder memiliki baja tulangan untuk memberikan sebagian besar ketahanan terhadap tekanan tanah. Sebagai alternatif, Anda dapat menggunakan bentuk baja yang saling terkait yang disebut tiang pancang. Ini didorong ke bumi menggunakan palu besar atau rig getaran. Dinding tiang tergantung pada tahanan dari tanah di bawahnya terhadap kantilever ke atas secara vertikal dan menahan tekanan tanah lateral. Semakin dalam Anda pergi, semakin banyak perlawanan yang dapat Anda capai. Dinding tiang pancang sering digunakan untuk penggalian sementara selama proyek konstruksi karena dinding dapat dipasang terlebih dahulu sebelum penggalian dimulai, memastikan bahwa permukaan yang digali memiliki dukungan untuk keseluruhan konstruksi.
Semua ini jenis dinding penahan bekerja dengan sempurna jika dirancang dengan benar, tetapi dinding penahan gagal, dan ada beberapa alasan mengapa. Salah satu alasannya hanya di bawah desain untuk tekanan tanah lateral. Tidaklah intuitif berapa banyak kekuatan yang dapat diterapkan tanah ke dinding, terutama karena lereng sering menahan diri selama konstruksi. Tekanan tanah di balik dinding dapat terbentuk secara bertahap sehingga kegagalan bahkan tidak dimulai sampai bertahun-tahun kemudian. Banyak dinding penahan dibangun tanpa keterlibatan insinyur, dan mudah untuk meremehkan beban jika Anda tidak terbiasa dengan mekanika tanah. Sebagian besar kota mengharuskan sesuatu yang lebih tinggi dari sekitar 4 kaki atau 1,5 meter dirancang oleh seorang insinyur profesional.
Seperti yang saya sebutkan, beban tanah bukan satu-satunya gaya yang diterapkan pada dinding. Beberapa gagal ketika beban biaya tambahan yang tidak terduga diperkenalkan seperti bangunan yang lebih besar atau kendaraan berat yang mengemudi terlalu dekat ke tepi. Jika Anda pernah meletakkan sesuatu yang berat di dekat dinding penahan, apakah itu membangun kolam renang baru atau mengoperasikan derek, biasanya yang terbaik adalah meminta tinjauan teknisi terlebih dahulu.
Air adalah tantangan lain dengan dinding penahan. Tekanan air tidak hanya menambah tekanan bumi, di beberapa iklim dapat membeku. Ketika air membeku, ia mengembang dengan kekuatan yang hampir mustahil untuk ditahan, dan Anda tidak ingin itu terjadi pada permukaan dinding. Sebagian besar dinding besar dibangun dengan sistem drainase untuk mencegah air menumpuk. Perhatikan lubang di muka dinding yang dapat mengeluarkan air, yang disebut weepholes, atau pipa yang mengumpulkan dan membawa air.
Akhirnya, tanah dapat bergeser ke belakang dinding, bahkan benar-benar melewati dinding sama sekali. Untuk dinding penahan tinggi dengan tanah yang buruk, beberapa tingkatan, atau banyak air tanah, para insinyur melakukan analisis stabilitas global sebagai bagian dari desain. Ini melibatkan penggunaan perangkat lunak komputer yang dapat membandingkan beban dan kekuatan di sepanjang sejumlah besar bidang geser potensial untuk memastikan bahwa dinding tidak akan runtuh.
Lihat sekeliling dan Anda akan melihat dinding penahan di mana-mana menahan lereng sehingga kita semua memiliki sedikit lebih banyak ruang di lingkungan buatan kita. Mereka mungkin hanya terlihat seperti wajah yang cukup konkret di luar, tetapi sekarang Anda tahu pekerjaan penting yang mereka lakukan dan beberapa teknik yang memungkinkannya.