Pendahuluan: Tantangan Efisiensi Ruang dalam Proyek Lereng
Seiring meningkatnya pembangunan infrastruktur, kebutuhan akan metode perkuatan lereng yang hemat ruang dan biaya menjadi prioritas. Salah satu teknik populer di Brasil adalah soil nailing, khususnya pada kondisi tanah galian vertikal atau miring. Dalam artikel ini, Querelli, Souza, dan Cepeda (2022) membahas efektivitas clavo vertikal (vertical nails) dalam mengurangi perpindahan horizontal melalui pemodelan numerik berbasis Finite Element Method (FEM), dan membandingkannya dengan konfigurasi dinding konvensional.
1. Konteks Historis dan Perkembangan Soil Nailing di Brazil
- Pertama kali digunakan pada proyek terowongan air SABESP (1970-an) dan lereng Jalan Imigrantes.
- Populer karena biaya relatif rendah, kemudahan pelaksanaan, dan fleksibilitas.
- Diatur dalam standar nasional terbaru ABNT NBR 16920-2, mendukung pendekatan desain berbasis pengalaman nasional.
- Metode clavo vertikal masih baru, namun mulai banyak digunakan untuk mengontrol displacement awal pada tahap penggalian.
2. Studi Lapangan dan Temuan Empiris
- Proyek dinding setinggi 8 meter memanfaatkan clavo vertikal panjang 8 m dan diameter ϕ75 mm.
- Hasil monitoring menunjukkan:
- Clavo vertikal tidak mengurangi gaya aksial utama, tapi membantu stabilitas lokal dan penggalian bertahap.
- Studi lain menggunakan 3 baris clavo vertikal pada jarak 2 meter dari dinding, kemiringan 0°–20° terhadap vertikal.
- Rata-rata pengurangan displacement horizontal hingga 20% di bagian atas dan 10% di bagian bawah lereng.
3. Simulasi Numerik dan Metodologi Penelitian
3.1 Model Dinding Soil Nailing
Dinding soil nailing yang dianalisis memiliki tinggi 17,5 meter dengan material tanah berupa sandy silt yang memiliki parameter kekuatan geser berupa kohesi 15 kN/m² dan sudut geser dalam (φ) 30°. Tanah tersebut memiliki berat jenis 17,5 kN/m³ serta modulus elastisitas (E) sebesar 6500 kPa, menunjukkan karakteristik tanah dengan kekakuan sedang yang cocok untuk penerapan sistem soil nailing. Parameter ini menjadi dasar penting dalam simulasi stabilitas dinding dan analisis kinerja soil nailing secara keseluruhan.
3.2 Tiga Skenario yang Disimulasikan
- Case I – Dinding konvensional tanpa clavo vertikal.
- Case II – Dinding dengan 3 baris clavo vertikal.
- Case III – Dinding dengan kemiringan lereng (face inclined) tanpa clavo vertikal.
3.3 Spesifikasi Clavo
Sistem clavo ini terdiri dari empat grup dengan variasi panjang dan diameter baja, dimana Grup 1 menggunakan clavo sepanjang 23,7 m dengan 2 batang baja diameter 20 cm, Grup 2 sepanjang 17,7 m dengan konfigurasi baja yang sama, Grup 3 sepanjang 11,7 m menggunakan 1 batang baja diameter 25 cm, dan Grup 4 sepanjang 8,7 m dengan 2 batang baja diameter 16 cm, dimana seluruh grup memiliki spasi 1,0 m dan kemiringan 10° untuk optimalisasi daya dukung dan stabilitas struktur.
3.4 Software & Metode
- Menggunakan RS2 untuk analisis 2D-FEM.
- Model tanah: Mohr-Coulomb, elastis-plastik sempurna.
- Analisis bertahap sesuai fase konstruksi penggalian dan aktivasi clavo.
4. Hasil Simulasi: Dampak Clavo Vertikal dan Kemiringan Lereng
Berdasarkan hasil simulasi, penggunaan clavo vertikal memberikan pengurangan yang relatif kecil terhadap perpindahan horizontal maksimum, yaitu dari 197 mm menjadi 195 mm. Meskipun pengurangan ini terlihat minor secara numerik, analisis lebih mendalam menunjukkan bahwa clavo vertikal berpengaruh signifikan dalam mengubah distribusi perpindahan sepanjang dinding, dengan konsentrasi displacement yang lebih merata. Di sisi lain, lereng miring terbukti lebih efektif dengan mengurangi perpindahan horizontal hingga 176 mm, menunjukkan bahwa geometri lereng memainkan peran krusial dalam stabilitas struktur. Hasil simulasi juga mengungkapkan bahwa pada kondisi tanpa clavo vertikal atau dengan lereng vertikal, distribusi perpindahan cenderung terkonsentrasi di bagian tengah dan bawah dinding, yang mengindikasikan area kritis yang memerlukan perhatian khusus dalam desain.
5. Analisis Kritis dan Perbandingan Strategi
Keuntungan Clavo Vertikal
- Meningkatkan stabilitas lokal dan mendukung proses penggalian aman.
- Dapat memperkuat area wajah lereng dan mengurangi lentur berlebih pada clavo horizontal.
Keterbatasan
- Tidak signifikan dalam mengurangi maksimum displacement.
- Implementasi clavo vertikal lebih kompleks dan berbiaya lebih tinggi.
Alternatif yang Efektif
- Kemiringan lereng terbukti memberikan pengurangan displacement lebih besar dan lebih ekonomis.
- Dapat dikombinasikan dengan pelapis seperti shotcrete atau penutup vegetatif untuk menghindari erosi.
6. Implikasi Industri dan Rekomendasi Praktis
- Pemilihan antara clavo vertikal atau kemiringan lereng harus mempertimbangkan:
- Target pengurangan displacement.
- Biaya proyek dan akses alat berat.
- Kondisi geoteknik lokal dan kedalaman galian.
- Pemodelan numerik berbasis FEM menjadi alat utama untuk:
- Memprediksi deformasi aktual.
- Mengoptimalkan jumlah dan lokasi clavo vertikal.
- Standarisasi penggunaan clavo vertikal masih perlu didorong dalam pedoman desain nasional.
Kesimpulan
Teknik soil nailing tetap menjadi solusi unggulan dalam perkuatan lereng dan dinding penahan tanah di Brasil. Kajian ini membuktikan bahwa:
- Clavo vertikal membantu stabilitas lokal, meskipun tidak signifikan dalam menurunkan displacement maksimum.
- Kemiringan lereng lebih efektif dan ekonomis untuk mengurangi pergeseran horizontal.
- Simulasi berbasis FEM memberikan wawasan kuantitatif penting untuk desain yang lebih adaptif dan hemat biaya.
Untuk masa depan, diperlukan pengembangan lebih lanjut terkait standar desain clavo vertikal serta studi lapangan berskala besar untuk validasi model numerik.
Sumber : Querelli, A.; Souza, T. de J.; Cepeda, A.A. Soil nailing wall with vertical nails to displacement reduction: Brazilian practice. DYNA, 89(223), pp. 61–66, 2022.