BAB II STUDI PUSTAKA - POLBANdigilib.polban.ac.id/files/disk1/166/jbptppolban-gdl... · 2018. 2....

DIV – Teknik Perawatan dan Perbaikan Gedung Jurusan Teknik Sipil – Politeknik Negeri Bandung

Zanira Ristiafaty Utami, Perancangan dan Metode Pelaksanaan.... 8

BAB II

STUDI PUSTAKA

2.1. Dinding Penahan Tanah

Bangunan dinding penahan tanah digunakan untuk menahan tekanan tanah lateral

yang ditimbulkan oleh tanah urug atau tanah asli yang labil. Bangunan ini banyak

digunakan pada proyek – proyek irigasi, jalan raya, pelabuhan, dan gedung yang

dibangun di perbukitan. Elemen – elemen fondasi, seperti bangunan ruang bawah

tanah (basement), pangkal jembatan (abutment), selain berfungsi sebagai bagian

bawah dari struktur, berfungsi juga sebagai penahan tanah disekitarnya.

Kestabilan dinding penahan tanah diperoleh terutama dari berat sendiri struktur dan

berat tanah yang berada di atas pelat fondasi. Besar dan distribusi tekanan tanah

pada dinding penahan tanah, sangat bergantung pada gerakan ke arah lateral tanah

relatif terhadap dinding.

2.1.1. Tipe Dinding Penahan Tanah

Tipe dinding penahan tanah ada 6, yaitu :

1. Dinding Gravitasi

Dinding gravitasi adalah dinding penahan yang dibuat dari beton tanpa

tulangan atau pasangan batu kali. Untuk kasus tertentu, sedikit tulangan

beton diberikan pada permukaan dinding untuk mencegah permukaan

dinding menjadi retak akibat perubahan temperatur. Dinding penahan

jenis ini digunakan apabila tanah asli dibelakang tembok cukup baik

dan tekanan tanah cukup kecil. Hal ini termasuk kedalam kategori

dimana kemiringannya lebih curam dari 1:1 dan dibedakan dari

pemasangan batu dengan kemiringan muka yang lebih kecil.



2. Dinding Semi Gravitasi

Sama dengan dinding gravitasi, dinding semi gravitasi juga materialnya

terbuat dari beton tanpa tulangan atau pasangan batu kali, hanya saja

dimensi dari dinding semi gravitasi ini lebih ramping dibandingkan

dengan dinding gravitasi. Namun karena ramping, pada strukturnya

diperlukan penulangan beton, tapi hanya pada bagian dinding saja.

Tulangan beton yang berfungsi sebagai pasak, dipasang untuk

menghubungkan bagian dinding dan fondasi. Tipe dinding ini sering

digunakan apabila dibutuhkan konstruksi penahan yang tidak terlalu

tinggi atau tanah fondasinya baik. Dinding tipe ini kurang ekonomis

apabila digunakan untuk dinding yang tinggi.

3. Dinding Kantilever

Dinding kantilever merupakan dinding yang terbuat dari material beton

bertulang, dengan terbagi atas 2 bagian, yaitu bagian dinding dan

bagian pelat. Dinding kantilever ini ketebalannya relatif tipis karena

terdapat tulangan di seluruh tubuh dinding kantilever ini yang berfungsi

sebagai menahan gaya lintang dan gaya momen yang bekerja. Dinding

ini menggunakan aksi konsol untuk menahan massa yang berada di

belakang dinding dari kemiringan yang terjadi. Masing – masing

berlaku sebagai balok kantilever dan kestabilan dari dinding didapatkan

dengan berat badannya sendiri dan berat tanah di atas tumit dan pelat

lantai. Dinding kantilever ini relatif ekonomis dan mudah pada saat

pelaksanaan.

4. Dinding Counterfort

Dinding counterfort yaitu tipe dinding penahan tanah yang hampir sama

dengan dinding kantilever. Hanya saja, dibagian belakang dinding

terdapat counterfort pada jarak tertentu yang berfungsi untuk



mengurangi lendutan pada dinding. Dinding tipe ini biasanya

digunakan untuk ketinggian yang lebih dari 6 meter. Ruang di atas pelat

fondasi diantara counterfort diisi dengan tanah urug. Dinding

counterfort terlihat seperti pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 DPT tipe Counterfort

5. Dinding Krib

Dinding krib (Gambar 2.2) merupakan tipe dinding penahan yang

terdiri dari tumpukkan balok – balok beton yang disusun secara

bersilang agar saling mengikat antara satu dengan yang lainnya.



Gambar 2.2 Dinding Krib

2.2. Penentuan Parameter Tanah

Dalam mendesain suatu konstruksi yang berhubungan dengan tanah, diperlukan

data tanah yang dapat mempresentasikan kondisi tanah di lapangan. Data yang

diperlukan dapat berupa pengujian langsung di lapangan ataupun pengujian

laboratorium. Pengambilan sampel tanah dan pengujian laboratorium tidak

dilakukan pada seluruh lokasi, melainkan hanya di beberapa titik saja yang

dianggap sudah dapat mewakili lokasi yang sebenarnya.

Kelengkapan data dalam penyelidikan lapangan menentukan akurasi dalam

perencanaan, tetapi tidak semua data dapat diperoleh dengan lengkap karena terkait

dengan masalah biaya pengambilan data atau kendala nonteknis yang terjadi di

lapangan. Oleh karena itu, perencana harus dapat mengambil asumsi yang

dipertanggungjawabkan dengan nilai kesalahan seminimal mungkin, karena

kesalahan dalam menentukan nilai parameter – parameter tanah dapat berakibat

fatal, pengambilan nilai parameter yang terlalu besar berakibat hasil analisis seolah

– olah stabil. Asumsi tersebut dapat diperoleh dari korelasi empiris yang telah



dilakukan oleh para ahli geoteknik dan mengacu pada pemahaman mekanika tanah

yang baik.

2.2.1. Korelasi Berdasarkan Nilai NSPT

Selain dapat digunakan untuk menentukan jenis dan konsistensi tanah, nilai

NSPT juga dapat digunakan untuk menentukan parameter – parameter tanah

berdasarkan korelasi yang sudah dikemukakan oleh para peneliti. Adapun

korelasi berdasarkan nilai NSPT dapat dilakukan terhadap parameter –

parameter tanah seperti kohesi (𝑐), sudut geser dalam (𝜙), dan berat volume

tanah (𝛾).

Korelasi nilai NSPT terhadap nilai kohesi (𝑐)

Untuk menentukan nilai korelasi dengan nilai kohesi untuk tanah

kohesif, dapat ditentukan melalui grafik yang terlihat seperti pada

Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Hubungan antara kohesi dan nilai NSPT menurut Terzaghi, 1943



Selain itu, nilai pendekatan kohesi untuk tanah lempung menurut

AASHTO 1998 dalam Hardiyatmo (2006) yaitu seperti yang terlihat

pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Hubungan pendekatan antara 𝑐𝑢 dengan nilai NSPT untuk lempung (AASHTO,1998)

Korelasi nilai NSPT terhadap nilai sudut geser dalam (𝜙)

Hubungan antara nilai NSPT dengan sudut geser dalam untuk tanah

pasir menurut Das (1985:226) yaitu seperti yang terlihat pada Tabel

2.2.

Tabel 2.2. Korelasi nilai NSPT terhadap nilai sudut geser dalam

Korelasi nilai NSPT terhadap nilai berat volume tanah (𝛾)

Untuk menentukan nilai pendekatan berat volume tanah dari nilai

NSPT menurut Bowles (1985:183) yaitu seperti yang ter;ihat dalam

Tabel 2.3.

Sanglerat (1972)Reese et al. (1976)Stroud dan Butler (1975)Kulhawy dan Mayne (1990)

Nilai Pendekatan Kohesi kPa Peneliti

𝑐𝑢

𝑐𝑢

𝑐𝑢

𝑐𝑢

Kepadatan Sudut geserRelatif, Dr dalam, Ø

(%) (derajat)0 - 5 26 - 305 - 30 28 - 35

30 - 60 35 - 4260 - 65 38 - 46

10 - 3030 - 50

Angka penetrasistandar yang sudah

dikoreksi, N'600 - 55 - 10



Tabel 2.3. Korelasi Nilai NSPT dengan Nilai Berat Volume Tanah (𝛾)

Korelasi nilai NSPT terhadap nilai modulus elastisitas (E)

Mitchell dan Gardner (1975) dalam Hardiyatmo (2017:281)

mengusulkan bahwa nilai modulus elastisitas tanah dapat pula

dilakukan pendeketan dari data NSPT. Adapun nilai modulus

elastisitas yang diusulkan tersebut yaitu :

- Untuk pasir

𝐸 = 0 ( + ) 𝑥 8 0 𝑘 /𝑚2 [2.2-1]

- Untuk lempung

𝐸 = ( + ) 𝑥 8 0 𝑘 /𝑚2 [2.2-2]

2.2.2. Korelasi Berdasarkan Jenis Tanah

Berdasarkan jenis tanahnya, dapat juga dilakukan pendekatan – pendekatan

untuk mengetahui parameter tanah, misalnya nilai poisson ratio (𝑣).

Poisson Ratio

Nilai poisson ratio dapat diartikan sebagai ratio kompresi polos

terhadap regangan pemuaian lateral. Perkiraan nilai poisson ratio (𝜇)

menurut (Bowles, 1968) dalam Hardiyatmo (2017:280), nilai poisson

ratio berdasarkan jenis tanah yang umumnya banyak digunakan yaitu

terlihat seperti pada Tabel 2.5.



Tabel 2.4. Hubungan Antara Jenis Tanah dan Poisson Ratio

Sumber : Analisis dan Perancangan Fondasi Jilid 1

2.3. Tekanan Tanah Lateral

Tekanan tanah lateral adalah gaya yang ditimbulkan akibat dorongan tanah di

belakang struktur dinding penahan tanah. Untuk merancang dinding penahan tanah,

diperlukan pengetahuan mengenai tekanan tanah lateral. Besar dan distribusi

tekanan tanah pada dinding penahan tanah sangat bergantung pada regangan lateral

tanah relatif terhadap dinding. Dalam beberapa hal, hitungan tekanan tanah lateral

ini didasarkan pada kondisi regangannya. Jika analisis tidak sesuai dengan apa yang

sebenarnya terjadi, maka akan dapat mengakibatkan kesalahan dalam perancangan.

Analisis tekanan tanah lateral ditinjau pada kondisi keseimbangan plastis, yaitu

pada saat massa tanah pada kondisi tepat akan runtuh. Kedudukan keseimbangan

plastis ini hanya dapat dicapai bila terjadi deformasi yang cukup pada massa

tanahnya. Besar dan distribusi tekanan tanah adalah fungsi dari perubahan letak

(displacement) dan regangan (strain).

2.3.1. Tekanan Tanah Aktif

Tekanan tanah aktif yaitu tekanan tanah lateral minimum yang mengakibatkan

keruntuhan geser tanah oleh akibat gerakan dinding menjauhi tanah di

belakangnya seperti yang terlihat pada Gambar 2.4.

Pasir halus (angka pori, e = 0,4 - 0,7)Batu (agak tergantung dari macamnya)Loess

µ0,4 - 0,50,1 - 0,30,2 - 0,30,3 - 0,350,2 - 0,4

0,150,25

0,1 - 0,40,1 - 0,3

Pasir kasar (angka pori, e = 0,4 - 0,7)Pasir padatLanauLempung berpasirLempung JenuhJenis tanah

Jenis Tanah



Gambar 2.4. Tekanan Tanah Aktif

Sumber : Hardiyatmo, 2017

Tekanan tanah aktif lateral saat runtuh adalah :

𝜎ℎ 𝐾𝑎 𝑥 𝜎𝑣 𝐾𝑎 𝛾 𝑧 [2.3-1]

Untuk koefisien tekanan tanah aktif, dapat ditentukan dengan :

𝐾𝑎 𝜎ℎ (𝑎𝑘𝑡𝑖𝑓)

𝜎𝑣

𝜎3

𝜎1

1−𝑠𝑖𝑛𝜑

1+𝑠𝑖𝑛𝜑 𝑡𝑎𝑛2(

𝜑

2 ) [2.3-2]

dimana :

𝜎ℎ = Gaya horizontal

𝜎𝑣 = Gaya vertikal

𝐾𝑎 = Koefisien tekanan tanah aktif

𝛾 = Berat volume tanah

𝑧 = kedalaman

𝜑 = sudut geser

Tekanan tanah aktif maupun pasif dapat dihitung dengan teori Rankine ataupun

teori Coulumb. Dalam analisis tekanan tanah lateral, teori Rankine dilakukan

dengan asumsi – asumsi berikut ini :

Tanah dalam kondisi keseimbangan plastis, yaitu dimana sembarang

elemen dalam keadaan tepat akan runtuh.



Gesekan antara dinding dan tanah urug diabaikan, atau permukaan

dinding

dianggap licin sempurna (𝛿 0)

Perhitungan tekanan tanah aktif dapat dihitung akibat berat sendiri tanah, beban

merata, dan beban akibat kohesi jika dinding penahan tanah dibangun di tanah

yang kohesif.

Akibat berat tanah sendiri

Tekanan tanah aktif (𝑃𝑎) untuk dinding penahan tanah setinggi H dengan

permukaan tanah urug horizontal dapat dinyatakan oleh persamaan :

𝑃𝑎 0 𝐻2 𝛾 𝐾𝑎 [2.3-3]

dengan :

H = tinggi dinding penahan tanah, m

𝛾 = berat volume tanah urug, 𝑘 𝑚3⁄

𝐾𝑎 = persamaan [2.3-2]

Dengan titik tangkap gaya pada 𝐻/3 dari dasar dinding penahan seperti yang

terlihat pada diagram tekanan tanah aktif akibat berat tanah sendiri (Gambar

2.5).

Gambar 2.5 Diagram Tekanan untuk Permukaan Tanah Urug Horizontal



Untuk tanah urug yang memiliki permukaan tanah urug miring di belakang

dinding penahan tanah dengan dinding di belakang tanah licin terlihat seperti

pada Gambar 2.6. Tekanan tanah pada dinding dengan permukaan tanah urug

miring dapat ditentukan dengan memperhatikan keseimbangan tanah yang

akan longsor.

Gambar 2.6 Diagram Tekanan untuk Permukaan Tanah Urug Miring

Perbedaan perhitungan tekanan tanah aktif akibat berat sendiri tanah untuk

permukaan tanah urug horizontal dan permukaan tanah urug miring hanya

yaitu terletak pada perhitungan koefisien tekanan tanah aktifnya. Perhitungan

koefisien tekanan tanah aktif untuk permukaan tanah urug miring seperti pada

persamaan berikut ini :

𝐾𝑎 = cos 𝛽 cos𝛽− √cos2𝛽−cos2𝜑

cos𝛽+ √cos2𝛽−cos2𝜑 [2.3-4]

dengan :

𝛽 = sudut kemiringan permukaan tanah urug terhadap horizontal

𝜑 = sudut gesek dalam tanah



Akibat Beban merata

Menurut Hardiyatmo (2010:470), beban terbagi rata (𝑞) di atas tanah urug

dapat dianggap sebagai beban tanah setebal ℎ𝑠, dengan berat volume (𝛾)

tertentu. Jadi, perhitungan tekanan tanah aktif akibat beban terbagi rata yaitu

seperti pada persamaan berikut :

𝑃𝑎′ 𝑞 𝐾𝑎 𝐻 [2.3-5]

dengan :

H = tinggi dinding penahan tanah, m

𝑞 = berat terbagi rata, 𝑘 𝑚2⁄

𝐾𝑎 = koefisien tekanan tanah aktif

Diagram tekanan tanah aktif akibat beban terbagi merata terlihat seperti pada

Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Diagram Tekanan Tanah Aktif Akibat Beban Merata



Akibat Tanah Kohesif

Jika tanah urug memiliki nilai kohesi (𝑐) dan sudut geser dalam (∅), maka

pada teori Rankine, tekanan tanah aktif dinyatakan oleh persamaan :

𝑃𝑎 𝑐 𝐻 √𝐾𝑎 [2.3-6]

dengan,

𝑐 = kohesi

𝐻 = kedalaman


Dalam persamaan tersebut, terlihat bahwa terdapat kemungkinan nilai tekanan

tanah aktif negatif. Nilai negatif ini berarti terdapat gaya tarik yang bekerja

pada tanah. Jika tekanan aktif tarik diabaikan, maka tekanan tanah aktif akibat

kohesi dinyatakan dalam persamaan :

𝑃𝑎 𝑐 𝐻 √𝐾𝑎 + 2 𝑐2

𝛾 [2.3-7]

dengan,

𝑐 = kohesi

𝐻 = kedalaman


𝛾 = berat volume tanah

Diagram tekanan tanah aktif akibat kohesi terlihat seperti pada Gambar 2.8.



Gambar 2.8 Diagram Tekanan Tanah Aktif Akibat Kohesi

Akibat Tekanan Air Pori (𝑷𝒘)

Jika tanah di belakang dinding penahan tanah ditemukan muka air tanah, maka

dapat dihitung tekanan akibat air pori (𝑃𝑤) dengan menggunakan persamaan

sebagai berikut :

𝑃𝑤 0 𝐻2 𝛾𝑤 [2.3-8]

dengan :

𝐻 = kedalaman

𝛾𝑤 = berat volume air = 9 8 𝑘 𝑚3⁄

2.3.2. Tekanan Tanah Pasif

Jika regangan lateral yang terjadi pada kondisi tekan, yaitu bila tanah tertekan

sebagai akibat dinding penahan mendorong tanah seperti yang terlihat pada

Gambar 2.9.



Gambar 2.9. Tekanan Tanah Pasif

Sumber : Hardiyatmo, 2017

Tekanan tanah pasif yaitu tekanan tanah lateral maksimum yang

mengakibatkan keruntuhan geser akibat gerakan dinding menekan tanah.

Tekanan tanah pasif lateral pada kondisi runtuh yaitu :

𝜎ℎ 𝐾𝑝 𝜎𝑣 𝐾𝑝 𝛾 𝑧 [2.3-9]

Untuk tekanan tanah pasif, dapat ditentukan bahwa :

𝐾𝑝 𝜎ℎ (𝑝𝑎𝑠𝑖𝑓)

𝜎𝑣

𝜎1

𝜎3

1+𝑠𝑖𝑛𝜑

1−𝑠𝑖𝑛𝜑 𝑡𝑎𝑛2( +

𝜑

2 ) [2.3-10]

dimana :

𝜎ℎ = Gaya horizontal

𝜎𝑣 = Gaya vertikal

𝐾𝑝 = Koefisien tekanan tanah pasif

𝛾 = Berat volume tanah

𝑧 = kedalaman

𝜑 = sudut geser

Sama dengan tekanan tanah aktif, tekanan tanah pasif juga dapat dihitung akibat

beban merata, berat tanah sendiri, dan akibat adanya kohesi.



Akibat berat tanah sendiri

Tekanan tanah pasif (𝑃𝑝) untuk dinding penahan tanah setinggi H dengan

permukaan tanah urug horizontal dapat dinyatakan oleh persamaan :

𝑃𝑝 0 𝐻2 𝛾 𝐾𝑝 [2.3-11]

dengan :

H = tinggi dinding yang tertimbun tanah, m

𝛾 = berat volume tanah urug, 𝑘 𝑚3⁄

𝐾𝑝 = persamaan [2.3-10]

Akibat Beban merata

Untuk perhitungan tekanan tanah pasif akibat beban merata, digunakan persamaan

sebagai berikut ini :

𝑃𝑝′ 𝑞 𝐾𝑝 𝐻 [2.3-12]

dengan :

H = tinggi dinding yang tertimbun tanah, m

𝑞 = berat terbagi rata, 𝑘 𝑚2⁄

𝐾𝑝 = koefisien tekanan tanah pasif

Akibat Tanah Kohesif

Jika tanah urug memiliki nilai kohesi (𝑐) dan sudut geser dalam (∅), maka pada

teori Rankine, tekanan tanah pasif dinyatakan oleh persamaan :

𝑃𝑝 𝑐 𝐻 √𝐾𝑝 [2.3-13]

dengan,

𝑐 = kohesi

𝐻 = kedalaman

𝐾𝑝 = Koefisien tekanan tanah pasif



2.4. Stabilitas Dinding Penahan Tanah

Tekanan tanah dan gaya – gaya yang bekerja pada dinding penahan tanah sangat

mempengaruhi stabilitas dinding penahan tanah itu sendiri. Adapun gaya – gaya

yang bekerja pada dinding penahan tanah tersebut yaitu meliputi :

1) Berat sendiri (𝑊)

2) Gaya tekanan tanah aktif total tanah urug (𝑃𝑎)

3) Gaya tekanan tanah pasif total di depan dinding (𝑃𝑝)

4) Tekanan air pori di dalam tanah (𝑃𝑤)

5) Reaksi tanah dasar (𝑅)

Gaya – gaya yang bekerja tersebut terlihat seperti pada Gambar 2.10

Gambar 2.10 Gaya – gaya yang Bekerja pada Dinding Penahan Tanah

Analisis stabilitas dinding penahan tanah Menurut Hardiyatmo (2017:484) ditinjau

terhadap hal – hal sebagai berikut ini:

1) Harus mencukupi faktor aman terhadap penggeseran dan penggulingan.

2) Tekanan yang terjadi pada tanah dasar fondasi harus tidak boleh melebihi

daya dukung tanah yang diijinkan.

3) Syarat stabilitas lereng harus dipenuhi secara keseluruhan.

4) Jika tanah dasar mudah mampat, penurunan tak seragam yang terjadi tidak

boleh berlebihan.



2.4.1. Stabilitas Terhadap Guling

Tekanan tanah lateral yang terjadi yaitu diakibatkan oleh tanah urug di

belakang dinding penahan. Tekanan tanah lateral yang dapat disebut juga

sebagai momen penggulingan cenderung dapat menggulingkan dinding dengan

pusat rotasi pada ujung kaki depan pelat fondasi pada dinding penahan tanah.

Untuk menahan momen penggulingan, dapat dilawan oleh momen akibat berat

sendiri dinding penahan dan momen akibat berat tanah di atas pelat fondasi.

Faktor aman terhadap penggulingan (𝐹𝑔𝑙), didefinisikan sebagai :

𝐹𝑔𝑙 ∑𝑀𝑤

∑𝑀𝑔𝑙 [2.4-1]

dengan,

∑𝑀𝑤 = 𝑊𝑏1

∑𝑀𝑔𝑙 = ∑𝑃𝑎ℎ ℎ1 + ∑𝑃𝑎𝑣 𝐵

∑𝑀𝑤 = Momen yang melawan penggulingan (kNm)

∑𝑀𝑔𝑙 = Momen yang mengakibatkan penggulingan (kNm)

𝑊 = berat tanah di atas pelat fondasi + berat sendiri dinding

penahan (kN)

𝐵 = lebar kaki dinding penahan (m)

∑𝑃𝑎ℎ = jumlah gaya – gaya horizontal (kN)

∑𝑃𝑎𝑣 = jumlah gaya – gaya vertikal (kN)

Faktor aman terhadap penggulingan (𝐹𝑔𝑙) bergantung pada jenis tanah,

yaitu:

𝐹𝑔𝑙 ≥ untuk tanah dasar granuler

𝐹𝑔𝑙 ≥ untuk tanah dasar kohesif

Tahanan tanah pasif, oleh tanah yang berada di depan kaki dinding depan

sering diabaikan dalam hitungan stabilitas. Jika tahanan tanah pasif yang

ditimbulkan oleh penngunci pada dasar fondasi diperhitungkan, maka



nilainya harus direduksi untuk mengantisipasi pengaruh – pengaruh erosi,

iklim dan retakan akibat tegangan – tegangan tarik tanah dasar yang kohesif.

2.4.2. Stabilitas Terhadap Geser

Menurut Hardiyatmo (2017:485), gaya – gaya yang menggeser dinding

penahan tanah akan ditahan oleh gesekkan antar tanah dengan fondasi, dan

tekanan tanah pasif bila di depan dinding penahan tanah terdapat tanah

timbunan.

Faktor aman terhadap penggeseran (𝐹𝑔𝑠), didefinisikan sebagai :

𝐹𝑔𝑠 ∑𝑅ℎ

∑𝑃ℎ ≥ [2.4-2]

- Untuk tanah granuler (c = 0):

∑𝑅ℎ = 𝑊 𝑓

= 𝑊 𝑡𝑔 𝛿𝑏 ; 𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 𝛿𝑏 ≤ 𝜑 [2.4-3]

- Untuk tanah kohesif (𝜑 0):

∑𝑅ℎ = 𝑐𝑎 𝐵 [2.4-4]

- Untuk tanah c – 𝜑 (𝜑 > 0 dan c > 0) :

∑𝑅ℎ = 𝑐𝑎 𝐵 + 𝑊 𝑡𝑔 𝛿𝑏 [2.4-5]

dengan,

∑𝑅ℎ = tahanan dinding penahan tanah terhadap penggeseran

𝑊 = berat total dinding penahan di atas pelat fondasi (kN)

𝛿𝑏 = sudut gesek antara tanah dan dasar fondasi, biasanya

diambil 1/3 - (2/3) 𝜑

𝑐𝑎 = 𝑎𝑑 𝑥 𝑐 adhesi antara tanah dan dasar dinding (kN/m2)

c = kohesi tanah dasar (kN/m2)

𝑎𝑑 = faktor adhesi



B = lebar fondasi (m)

∑𝑃ℎ = jumlah gaya – gaya horizontal (kN)

F = 𝑡𝑔 𝛿𝑏 = koefisien gesek antara tanah dasar dan tanah

fondasi.

Faktor aman terhadap penggeseran dasar fondasi (𝐹𝑔𝑠) minimum, diambil

1,5. Disarankan :

𝐹𝑔𝑠 ≥ untuk tanah dasar granuler

𝐹𝑔𝑠 ≥ untuk tanah dasar kohesif

Menurut Hardiyatmo (2017:486), perlu dilakukan perhatian terhadap dinding

penahan tanah jika konstruksi dinding penahan tanah tersebut terletak pada

tanah lanau atau lempung. Sebelum fondasi di cor, dasar fondasi lebih baik

segera digali sedalam 10 cm, kemudian ditimbun dengan tanah pasir kasar atau

pasir campur kerikil yang dipadatkan setebal 10 cm. Koefisien geser antara

pasir dengan tanah dibawahnya (𝑓) dapat diambil 0,35. Jika kuat geser tak

terdrainase (undrained strength) dari lapisan lunaknya lebih kecil dari tahanan

geser dasar fondasi dan tanah dibawahnya dianggap sama dengan nilai kohesi

tanah (c), dan sudut gesek dalam (𝜑) dianggap sama dengan nol. Tanah dengan

jenis lempung kaku atau keras, tanah dasar harus dibuat kasar sebelum

dilakukan pengecoran. Hal ini dilakukan untuk meyakinkan berkembangnya

adhesi secara penuh. Dalam penggunaan nilai kohesi (c), pengurangan kohesi

akibat penggalian, atau gangguan waktu pelaksanaan harus diperhitungkan.

Jika dinding penahan tanah harus didukung oleh fondasi tiang, semua beban

harus dianggap didukung oleh fondasi tiang, oleh karena itu tahanan gesek dan

adhesi pada dasar fondasi harus tidak diperhitungkan. Jika faktor aman

terhadap penggeseran 𝐹𝑔𝑠 = 1,5 sulit dicapai, maka lebih baik dipakai pengunci

atau dipakai perkuatan berupa fondasi tiang.



2.4.3. Stabilitas Daya Dukung Tanah

Menurut Hardiyatmo (2017:110) analisis daya dukung mempelajari

kemampuan tanah dalam mendukung beban fondasi dari struktur yang terletak

di atasnya. Daya dukung menyatakan tahanan geser tanah untuk melawan

penurunan akibat pembebanan, yaitu tahanan geser yang dapat dikerahkan oleh

tanah di sepanjang bidang – bidang gesernya. Terdapat perbedaan pada

perhitungan daya dukung tanah untuk fondasi dangkal atau fondasi memanjang

dan fondasi dalam atau fondasi tiang.

Dalam memperhitungkan daya dukung fondasi tiang tunggal, ada beberapa

metode perhitungan yang digunakan, diantaranya yaitu metode statik dimana

fondasi masih dalam tahap perencanaan. Menurut Djuwadi (2010:7) dalam

Buku Bahan Ajar Rekayasa Fondasi, akurasi hasil perhitungan daya dukung

menggunakan metode statik ini masih sangat kasar karena tergantung dari

tingkat akurasi data tanah yang sering kali berbeda dengan kondisi aktual.

Formula metode ini sangat tergantung dari data tanah yang tersedia. Pada

umumnya, perhitungan metode statik ini dibedakan berdasarkan data tanah

yang tersedia seperti perhitungan berdasarkan data tes laboratorium,

perhitungan berdasarkan data NSPT, dan perhitungan berdasarkan data sondir.

Perhitungan Berdasarkan Data Tes Laboratorium

Dalam memperhitungkan daya dukung tiang tunggal berdasarkan data tes

laboratorium, dibutuhkan data – data berikut ini :

- Kohesi (𝑐)

- Sudut geser dalam (∅)

- Berat isi tanah (𝛾)

Daya dukung fondasi tiang tunggal terdiri dari dua komponen, yaitu komponen

skin resistance dan komponen end bearing. Daya dukung batas fondasi tiang

tunggal didefinisikan dengan persamaan berikut:



𝑄𝑢 = 𝑄𝑠 + 𝑄𝑏 [2.4-7]

dimana :

𝑄𝑢 = daya dukung batas (ultimate) dari sebuah fondasi, Ton

𝑄𝑠 = daya dukung akibat adhesi tanah dengan tiang, Ton

𝑄𝑏 = daya dukung akibat dasar tiang, Ton

Selanjutnya masing – masing komponen dapat dijabarkan dengan parameter

kontrol dengan menggunakan persamaan berikut:

𝑄𝑠 = 𝐴𝑠 (∝1 𝑐 + 𝐾0 𝛾′𝑧 tan 𝛿) [2.4-8]

dimana :

𝐴𝑠 = Keliling x Panjang tiang, m2

∝𝟏 = Faktor adhesi yang besarnya 0,35 – 0,40.

Menurut Skemton dalam Djuwadi (2010 : 8) untuk bored pile,

faktor ini harus direduksi sebesar 20 – 30%.

𝑐 = Kohesi tanah

𝐾0 = Koefisien tekanan tanah lateral dalam kondisi diam

= sin∅

𝛾′ = Berat volume tanah efektif

𝛿 = Sudut gesekan efektif antara tiang dengan tanah berasarkan jenis

material dengan jenis tanah (Tabel 2.6)

∅ = Sudut geser dalam tanah

Untuk komponen end bearing (𝑄𝑏) dapat dihitung dengan persamaan berikut:

𝑄𝑏 = 𝐴𝑏 (𝑐 𝑐 + 𝑞 𝑞 + 1

2 𝛾 𝐵 𝛾) [2.4-9]

dimana :

𝐴𝑏 = Luas dasar fondasi, m2

𝑐 = Kohesi tanah

𝑞 = Tekanan tanah efektif

𝐵 = Diameter tiang, m



𝑐 𝑞 𝛾 = Faktor daya dukung tanah (Tabel 2.6)

Hubungan antara jenis material, jenis tanah, dan sudut gesekan efektif antara

tiang dengan tanah (𝛿) dapat dilihat seperti pada Tabel 2.5. sedangkan faktor

daya dukung tanah menurut Meyerhoff dapat dilihat pada Tabel 2.6.

Tabel 2.5. Hubungan Jenis Material, Jenis Tanah, dan 𝛿

Sumber : Bahan Ajar Rekayasa Fondasi

Jenis Material Jenis Tanah (derajat)Beton coran atau pasangan Batuan 35batu kali Kerikil, pasir keras 29 - 31

Pasir sedang, kerikil bercampur lanau/lempung 24 - 29Pasir halus, pasir sedang/kasar bercampurlempung/lanauLanau berpasir 17 - 19Lempung keras 22 - 26Lempung medium, lempung berlanau 17 - 19

Beton pracetak Kerikil bercampur pasir 22 - 26Pasir atau pasir bercampur lanau dan kerikil 17 - 22Pasir berlanau 17Lanau berpasir 14

Baja Kerikil atau kerikil berpasir 22Pasir atau campuran pasir-kerikil-lanau 17Pasir berlanau, campuran kerikil-pasir-lanau-lempungLanau berpasir 11

Kayu Tanah 14 - 16

19 - 24

14

𝛿



Tabel 2.6. Faktor Daya Dukung Tanah

Sumber : Analisis dan Perancangan Fondasi I

Perhitungan Berdasarkan Data NSPT

Jika data yang tersedia merupakan data NSPT, maka perhitungan daya dukung

fondasi tiang tunggal dilakukan menggunakan data tersebut. Terdapat dua

metode perhitungan berdasarkan data NSPT, yaitu metode konvensional dan

metode Meyerhoff (1976).

Ø (derajat) Nc Nq Nϒ

19 13,93 5,80 2,420 14,83 6,40 2,8721 15,81 7,07 3,4222 16,88 7,82 4,0723 18,05 8,66 4,8224 19,32 9,60 5,7225 20,72 10,66 6,7726 22,25 11,85 8,0027 23,94 13,20 9,4628 25,80 14,72 11,1929 27,86 16,44 13,2430 30,14 18,40 15,6731 32,67 20,63 18,5632 35,49 23,18 22,0233 38,64 26,09 26,1734 42,16 29,44 31,1535 46,12 33,30 37,1536 50,59 37,75 44,4337 55,63 42,92 53,2738 61,35 48,93 64,0739 67,87 55,96 77,3340 75,31 64,20 93,6941 83,86 73,90 113,9942 93,71 85,73 139,3243 105,11 99,01 171,1444 118,37 115,31 211,4145 133,87 134,87 262,74

Meyerhoff



1. Metode Konvensional

Menurut Djuwadi (2010:13), metode konvensional dihitung berdasarkan

persamaan berikut:

𝑄𝑠 = 𝐴𝑠 𝑥 0 0 [𝑡𝑜𝑛 𝑚⁄ ] [2.4-10]

𝑄𝑏 = 𝐴𝑏 𝑥 𝑝𝑏 [2.4-11]

Sehingga, nilai 𝑄𝑢 yaitu:

𝑄𝑢 = 𝑄𝑠 + 𝑄𝑏

= 𝐴𝑠 𝑥 0 0 + 𝐴𝑏 𝑥 𝑝𝑏 [2.4-12]

dimana :

𝑄𝑠 = Daya dukung akibat adhesi tanah dengan tiang, ton

𝑄𝑏 = Daya dukung akibat dasar tiang, ton

𝑄𝑢 = Daya dukung ultimate, ton

= Nilai NSPT

𝑝𝑏 = Tergantung dari jenis tanah seperti yang terlihat pada Tabel 2.8

Menurut Djuwadi (2010) dalam Buku Bahan Ajar Rekayasa Fondasi , hubungan

nilai pb dengan jenis tanahnya terlihat seperti pada Tabel 2.7 berikut.

Tabel 2.7. Hubungan Nilai pb dengan Jenis Tanah

Sumber : Bahan Ajar Rekayasa Fondasi

2. Metode Meyerhoff (1976)

Perhitungan daya dukung ultimate (𝑄𝑢) untuk metode Meyerhoff dapat

dihitung menggunakan persamaan berikut:

𝑄𝑠 = 𝐴𝑠 𝑥 𝑓𝑠 [2.4-13]

𝑄𝑏 = 𝐴𝑏 𝑥 𝑓𝑏 [2.4-14]

Ton/ft² Ton/m² Ton/ft² Ton/m²Pasir 4 N 40 N 60 + 2 (N-15) 600 + 20 (N-15)Lanau 2,5 N 25 N 37,5 + 1,25 (N-15) 375 + 10 (N-15)

Lempung 2 N 20 N 30 + (N-15) 300 + 10 (N-15)

N < 15 N > 15Jenis Tanah



Sehinga, nilai 𝑄𝑢 yaitu:

𝑄𝑢 = 𝑄𝑠 + 𝑄𝑏

= 𝐴𝑠 𝑥 𝑓𝑠 + 𝐴𝑏 𝑥 𝑓𝑏 [2.4-15]

Nilai 𝑓𝑏 untuk jenis tanah pasir dan kerikil yaitu seperti persamaan berikut:

𝑓𝑏 = 0 60′ (𝐿

𝑑) 𝜎𝑟 ≤

′60 𝜎𝑟 [2.4-16]

Sedangkan nilai 𝑓𝑏 untuk jenis tanah lanau tidak plastis yaitu seperti persamaan

berikut:

𝑓𝑏 = 0 60′ (𝐿

𝑑) 𝜎𝑟 ≤ 3

′60 𝜎𝑟 [2.4-17]

Menurut Meyerhoff dalam Hardiyatmo (2011), untuk menghitung tahanan

ujung tiang, harus memperhatikan faktor kedalaman. Persamaan yang diusulkan

yaitu sebagai berikut:

Tiang perpindahan besar pada tanah tidak kohesif

𝑓𝑠 = 150 60′ 𝜎𝑟 [2.4-18]

Tiang perpindahan besar pada tanah kohesif

𝑓𝑠 = 1100 60′ 𝜎𝑟 [2.4-19]

dimana :

𝑓𝑏 = tahanan ujung satuan tiang (𝑘 𝑚2⁄ )

𝑓𝑠 = tahanan gesek satuan tiang (𝑘 𝑚2⁄ )

𝜎𝑟 = tegangan referensi = 100 𝑘 𝑚2⁄

60 = NSPT dikoreksi terhadap pengaruh prosedur lapangan

60′ = NSPT dikoreksi terhadap pengaruh lapangan dan tekanan

overburden

60 = 60′ = jika nilai NSPT > 15, maka

60 = 60′ = + 0 𝑥 ( ) [2.4-20]

𝐿 = kedalaman penetrasi tiang (m)



𝑑 = diameter tiang (m)

𝐴𝑏 = Luas penampang tiang (m2)

𝐴𝑠 = Luas gesek tiang (m2)

Daya dukung Tiang Kelompok

Pondasi tiang kelompok tidak selalu memiliki efisiensi sebesar 100%.

Besarnya efisiensi tiang kelompok (eg) tergantung dari jarak tiang (s) dan

diameter tiang (D). Menurut Bowles (1988) dalam Febriansya (2016:23)

besarnya efisiensi kelompok tiang dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan Metode Converse-Labbre sebagai berikut:

eg = ∅ (𝑛−1)𝑚+(𝑚−1)𝑛90 𝑚 𝑛

[2.4-21]

dimana :

eg = efisiensi pile group

m = jumlah baris

n = jumlah kolom

∅ = arc tan 𝐷𝑠

Daya dukung pondasi kelompok dapat didefinisikan dengan persamaan

berikut:

𝑄𝑝𝑔 = 𝑒𝑔 𝑥 𝐽 𝑥 𝑄𝑢 [2.4-22]

dimana :

𝐽 = Jumlah tiang dalam 1 pile cap

𝑄𝑝𝑔 = Daya dukung izin pondasi kelompok, ton

𝑄𝑢 = Daya dukung ultimate 1 pondasi tiang, ton

Faktor Keamanan

Menurut Hardiyatmo (2005), faktor keamanan digunakan untuk mendapatkan

nilai daya dukung ijin tiang dan fondasi dari faktor aman. Adapun kegunaan

lain dari faktor keamanan tiang, yaitu:



1. Untuk memberikan keamanan terhadap ketidakpastian dari nilai kuat geser

dan kompersibilitas yang mewakili kondisi lapisan tanah.

2. Untuk meyakinkan bahwa penurunan tidak seragam di antara tiang – tiang

masih dalam batas – batas toleransi.

3. Untuk meyakinkan bahwa beban tiang cukup aman dalam mendukung

beban yang bekerja.

4. Untuk meyakinkan bahwa penurunan total yang terjadi pada tiang tunggal

atau kelompok tiang masih dalam batas – batas toleransi.

5. Untuk mengantisipasi adanya ketidakpastian metode hitungan yang

digunakan.

Dalam Hardiyatmo (2005), Reese dan O’Neill (1989) menyarankan nilai – nilai

faktor aman seperti yang terlihat pada Tabel 2.8 sebagai berikut.

Tabel 2.8. Nilai Faktor Keamanan yang Disarankan Reese dan O’Neill (1989)

Namun, pada umumnya faktor keamanan yang sering digunakan dalam analisis

statis yaitu berkisar antara 2 – 4, dan kebanyakan nilai yang digunakan yaitu 3

sebagai faktor keamanan.

2.4.4. Stabilitas Global

Selain keruntuhan yang diakibatkan oleh guling, geser, dan daya dukung tanah,

mode keruntuhan yang harus diperiksa adalah keruntuhan secara global. Ada

dua kemungkinan tipe keruntuhan global yang terjadi, yaitu keruntuhan geser

dangkal (shallow shear failure) dan keruntuhan geser dalam (deep shear

failure) yang terlihat seperti pada Gambar 2.10. Analisis secara global ini dapat

dilakukan dengan menggunakan teori stabilitas lereng. Analisa kestabilan

lereng ditujukan untuk mendapatkan angka faktor keamanan dari suatu bentuk

Klasifikasi Struktur Kontrol Baik Kontrol Normal Kontrol Jelek Kontrol Sangat Jelek

Monumental 2,3 3 3,5 4Permanen 2 2,5 2,8 3,4Sementara 1,4 2,0 2,3 2,8

Faktor Aman



lereng tertentu. dengan diketahuinya faktor keamanan, dapat memudahkan

pekerjaan pembentukkan atau perkuatan lereng untuk memastikan apakah

lereng yang telah dibentuk mempunyai resiko longsor atau cukup stabil.

(a) Keruntuhan Geser Dangkal

(b) Keruntuhan Geser Dalam

Gambar 2.10 Stabilitas Secara Global

Untuk mempermudah melakukan analisis keruntuhan secara global, dapat

digunakan alat bantuan berupa software atau perangkat lunak PLAXIS.

PLAXIS merupakan program yang diperuntukan untuk analisis deformasi dan

stabilitas pada bidang geoteknik dengan basis metode elemen hingga yang



mampu melakukan pemodelan yang dapat mendekati perilaku sebenarnya.

Pemodelan tanah pada program ini terbatas pada teori Mohr-Coulumb. Untuk

mengoperasikan program ini, harus memiliki basis dalam memahami sifat

mekanik tanah. Parameter tanah yang digunakan dalam program PLAXIS yaitu

diantaranya :

1. Berat volume tanah kering (𝛾𝑑)

2. Berat volume tanah basah (𝛾𝑏)

3. Permeabilitas arah horizontal (𝑘𝑥)

4. Permeabilitas arah vertikal (𝑘𝑦)

5. Modulus young (𝐸𝑟𝑒𝑓)

6. Poisson’s ratio (𝑣)

7. Kohesi (𝑐)

8. Sudut geser dalam (∅)

9. Sudut dilatasi (𝜓)

Software ini menggunakan elemen segitiga dengan pilihan 6 node atau 15 node.

Pada analisis ini digunakan elemen segitiga dengan 15 node agar hasil analisis lebih

akurasi dan dapat diandalkan.

2.5. Perancangan dan Analisis Struktural

Menurut Hardiyatmo (2017:493), cara menentukan dimensi dinding penahan tanah

yaitu dilakukan dengan menggunakan cara coba – coba hingga dinding penahan

tanah tersebut memenuhi syarat kestabilannya.

2.5.1. Penentuan Dimensi Dinding Penahan Tanah

Langkah pertama dalam merencanakan dinding penahan tanah yaitu

menentukan dimensinya. Adapun persyaratan untuk dimensi dinding penahan

tanah pada setiap tipenya terlihat seperti pada Gambar 2.1.



a. Dinding Gravitasi

b. Dinding Kantilever



c. Dinding Counterfort

Gambar 2.11 Penentuan Dimensi Dinding Penahan Tanah

Dinding pelat dasar dinding kantilever (Gambar 2.11b) dibuat sedemikian

hingga eksentrisitas resultan beban terletak pada e < (B/6). Jika resultan beban

jatuh di luar daerah tersebut, tekanan fondasi menjadi terlalu besar dan hanya

sebagian luasan fondasi yang mendukung beban. Tebal puncak dinding

minimum kira – kira 0,2 m. Hal ini, kecuali untuk memudahkan pengecoran

beton, juga untuk keperluan estetika.

Dinding counterfort (Gambar 2.11c) umumnya digunakan jika tinggi dinding

penahan tanah (H) lebih besar dari 6 m. Jarak counterfort ditentukan dengan

cara coba – coba dan yang paling ekonomis berkisar antara 0,4 – 0,7H. Tebal

puncak dinding dapat dibuat sekitar 0,2 – 0,3 m.

2.5.2. Gaya yang Terjadi pada Dinding Penahan Tanah

Gaya – gaya yang bekerja pada dinding penahan umumnya diambil permeter

lebar. Gaya – gaya yang terjadi pada dinding counterfort dianalisis berdasarkan

teori pelat. Umumnya, hitungan perancangan didasarkan pada metoda yang

disederhanakan, sehingga hasil hitungan mungkin akan memberikan bentuk

konstruksi dengan dimensi yang relatif berlebihan. Dalam hitungan, berat



dinding counterfort sering kali diabaikan. Permukaan pelat di depan dinding

dianggap sebagai pelat menerus yang didukung oleh beberapa dukungan

dengan bentang yang bergantung pada jarak counterfortnya.

2.5.3. Preliminary Design

Secara umum, langkah – langkah hitungan perancangan struktur dinding

penahan tanah dapat dilakukan sebagai berikut :

1. Pilih tipe dinding penahan tanah.

2. Tentukan dimensi dinding penahan tanah, dari mulai tinggi hingga tebal

dan lebar pelat pondasi.

3. Dengan parameter tanah yang telah diketahui, hitung gaya vertikal dan

gaya horizontal yang bekerja pada dinding penahan tanah tersebut.

4. Tentukan letak resultan gaya – gaya yang bekerja.

5. Analisis stabilitas terhadap bahaya penggulingan dan bahaya penggeseran.

6. Perhitungan resultan gaya – gaya yang bekerja pada dinding penahan

tanah.

7. Tentukan momen yang bekerja pada dinding penahan tanah.

8. Desain tulangan dinding penahan tanah.

9. Desain sambungan pada dinding penahan tanah.

BAB II STUDI PUSTAKA - POLBANdigilib.polban.ac.id/files/disk1/166/jbptppolban-gdl... · 2018. 2....

Documents

Transcript of BAB II STUDI PUSTAKA - POLBANdigilib.polban.ac.id/files/disk1/166/jbptppolban-gdl... · 2018. 2....