BAB v Dinding Penahan Tanah

Menurut Hary CH, (2002) dinding penahan tanah adalah suatu bangunan konstruksi

yang digunakan untuk menahan tekanan tanah lateral yang ditimbulkan oleh tanah urug

atau tanah asli yang labil. Kestabilan dinding penahan tanah diperoleh terutama dari berat

sendiri struktur dan berat tanah yang berada di atas pelat pondasi. Besar dan distribusi

tekanan tanah pada dinding penahan tanah, sangat bergantung pada gerakan kearah lateral

tanah relative terhadap dinding.

Terdapat beberapa tipe dari dinding penahan tanah antara lain adalah sebagai berikut:

(1) dinding gravitasi,

(2) dinding semi gravitasi ,

(3) dinding kantilever,

(4) dinding counterfort,

(5) dinding krib, dan

(6) dinding tanah bertulang (reinforced earth wall) .

(1) Dinding gravitasi

Dinding gravitasi adalah dinding penahan yang dibuat dari beton tak bertulang atau

pasangan batu jika diperlukan tulangan beton hanya pada permukaan dinding yang

gunanya untuk mencegah retakan permukaan akibat perubahan temperatur, seperti pada

Gambar 5.1, dimensi dinding harus dibuat sedemikian hingga tidak terdapat tegangan tarik

pada badan dinding.

Gusneli Yanti. S.T., M.T | Design Pondasi I BAB V - 1

BAB VDINDING PENAHAN TANAH

Gambar 5.1 Dinding gravitasi

(2). Dinding semi gravitasi

Dinding semi gravitasi adalah dinding gravitasi yang berbentuk agak ramping.

Karena ramping, pada strukturnya diperlukan penulangan beton hanya pada bagian dinding

saja. Disini tulangan beton berfungsi sebagai pasak, dipasang untuk menghubungkan

bagian dinding dan pondasi, seperti pada Gambar 5.2

Gambar 5.2 Dinding semi gravitasi

(3). Dinding kantilever

Dinding kantilever adalah dinding yang terdiri dari kombinasi dari dinding dan

beton bertulang yang berbentuk huruf T. Ketebalan dari kedua bagian ini relatif tipis dan

secara penuh diberi tulangan untuk menahan momen dan gaya lintang yang bekerja

padanya., seperti pada Gambar 5.3. Bagian-bagian dinding kantilever terdiri dari : dinding,

pelat pondasi belakang dan pelat pondasi depan, pada setiap bagian dirancang seperti

merancang system kantilever.

Gambar 5.3 Dinding kantilever

(4). Dinding counterfort


Dinding counterfort adalah dinding yang terdiri dari dinding beton bertulang tipis,

yang dibagian dalam dinding pada jarak tertentu didukung oleh pelat /dinding pada jarak

tertentu didukung oleh pelat/ dinding vertikal yang disebut counterfort diisi dengan tanah

urug, seperti pada Gambar 5.4

Gambar 5.4 Dinding counterfort

(5). Dinding krib

Dinding krib adalah dinding yang terdiri dari balok-balok beton yang disusun

menjadi dinding penahan, seperti pada Gambar 5.5

Gambar 5.5 Dinding krib

(6). Dinding tanah bertulang (reinforced earth wall)

Dinding tanah bertulang atau dinding tanah diperkuat (reinforced earth wall)

adalah dinding yang terdiri dari dinding yang berupa timbunan tanah yang diperkuat


Diisi tanah

dengan bahan-bahan tertentu yang terbuat dari geosintetik maupun dari metal, seperti pada

Gambar 5.6

Gambar 5.6 Reinforced earth wall

5.1 Tekanan Tanah Lateral

Besarnya tekanan tanah pada dinding penahan tanah bergantung dari regangan lateral tanah

relatif terhadap dinding. Hitungan tekanan tanah lateral ini berdasarkan pada kondisi

regangannya. Analisis yang benar akan mendapatkan hasil rancangan yang baik, oleh

karena itu regangan lateral dan tekanan tanah pada dinding sangat erat hubungannya.

5.1.1 Tekanan tanah saat diam, aktif, dan pasif.

Dinding penahan tanah dengan permukaan tanah datar, dinding dan tanah urug di

belakangnya pada kondisi diam, tanah pada kedudukan ini masih dalam kondisi elastis.

Pada posisi ini tekanan tanah pada dinding akan berupa tekanan tanah saat diam (earth

pressure at rest) dan tekanan tanah lateral (horizontal) pada dinding, pada kedalaman

tertentu (z) dinyatakan oleh Persamaan 5.1

…………………………… (5.1)

Dengan :

Ko = koefisien tekanan tanah saat diam.

g = berat volume tanah (kN/m3)


Tulangan

Tekanan tanah saat diam, tekanan tanah aktif, dan tekanan tanah pasif dapat dilihat pada

Gambar 5.7 berikut

Gambar 5.7 Tekanan Tanah Lateral

(a) Tekanan tanah lateral saat diam

(b) Tekanan tanah aktif

(c) Tekanan Tanah pasif

(d) Hubungan regangan dan K pada pasir (Terzaghi,1948)

Tegangan dalam tanah yang dinyatakan oleh lingkaran Mhor seperti pada Gambar

5.8 saat tanah pada kondisi diam (disebut pada kondisi Ko) diwakili oleh lingkaran A, pada

waktu ini lingkaran A tidak menyinggung garis kegagalan OP (Gambar 5.8a). Apabila

dinding penahan tanah menjauhi tanah timbun dan gerakan tersebut diikuti oleh gerakan

tanah di belakang dinding, maka tekanan tanah lateral pada dinding akan ber angsur-angsur

berkurang yang diikuti dengan berkembang nya tahanan geser tanah secara penuh. Pada

suatu saat gerakan dinding selanjut nya mengakibat kan terjadi nya keruntuhan geser tanah Gusneli Yanti. S.T., M.T | Design Pondasi I BAB V - 5

dan tekanan tanah pada dinding menjadi konstan pada tekanan minimumnya. Tekanan

tanah lateral minimum, yang mengakibatkan keruntuhan geser tanah oleh akibat gerakan

dinding menjauhi tanah di belakang nya disebut tekanan tanah aktif (aktif earth pressure).

Gambar 5.8 Tekanan tanah lateral dan lingkaran Mohr yang mewakili

kedudukan tegangan didalam tanah.

(a) Tegangan–tegangan dalam kedudukan Rankine

(b) Orientasi garis-garis keruntuhan teori Rankine pada :

(i).Kedudukan aktif, (ii).Kedudukan pasif.

Tegangan utama minor s3 = sh dan Tegangan utama mayor s1 = sv

Kedudukan tegangan saat tanah pada kedudukan keseimbangan limit aktif terjadi

diwakili oleh lingkaran B yang menyinggung garis kegagalan OP. Jika tegangan vertikal

(sv) di titik tertentu di dalam tanah dinyatakan oleh Pers 5.2

(sv) = g.z ……………………….(5.2)

maka tekanan tanah lateral pada saat tanah runtuh seperti pada Persamaan 5.3 berikut

sh = Ka. sv = Ka. g.z.c ……………………….(5.3)

Dari lingkaran Mhor pada gambar dapat ditentukan pada Persamaan 5.4


… ……………………. (5.4)

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

sebagai akibat dinding penahan mendorong tanah, maka gaya yang dibutuh kan untuk

menyebabkan kontraksi tanah secara lateral sangat lebih besar dari pada besar nya tekanan

tanah menekan kedinding. Bertambahnya regangan karena bertambahnya beban dari

gerakan dinding, sampai suatu regangan tertentu maka tanah akan mengalami keruntuhan

geser akibat desakan dinding penahan, saat gaya lateral tanah mencapai nilai konstant

yaitu pada nilai maksimum nya.Tekanan tanah lateral maksimum mengakibat kan

keruntuhan geser tanah akibat gerakan dinding menekan tanah urug,disebut tekanan tanah

pasif (passive earth pressure).

5.1.2 Pengaruh regangan lateral

Tekanan tanah lateral pada dinding tergantung pada regangan yang terjadi pada

tanah atau gerakan dinding relatif terhadap tanah urug di belakangnya. Gambar 5.7 terlihat

hubungan antara regangan lateral/gerakan dinding dan koefisien tekanan tanah lateral (K)

pada tanah pasir hasil penelitian Terzaghi (1948), dan dapat diketahui Persamaan 5.5

K = s1/gz ……………………….(5.5)

Dimana :

g = berat volume tanah ,

z = kedalaman

Terlihat bahwa regangan lateral (gerakan dinding penahan) yang dibutuh kan untuk

mencapai kedudukan tekanan tanah aktif lebih kecil dibandingkan dengan gerakan dinding

penahan yang dibutuhkan, untuk mencapai kedudukan tekanan tanah pasif (Ka) lebih besar

untuk tanah pasir longgar dari pada tanah pasir padat, sedangkan untuk koefisien tekanan

tanah pasif (Kp) kebalikan nya.

Lambe dan Whitman (1969) menurut Hary CH, telah mengadakan penelitian

jenis tanah pasir dengan alat triaxial menunjukan bahwa tanah akan mencapai kedudukan

aktif pada regangan kira-kira 0.5 %,dan kedudukan pasif pada regangan kira-kira 2 %.

Bila gerakan dinding penahan berupa translasi, nilai-nilai tipikal mulai bekerjanya tekanan

tanah aktif ditunjukkan dalam Tabel 5.1


Tabel 5.1 Macam tanah dan translasi saat tanah dalam kondisi aktif

Macam tanah Translasi yang dibutuh kan(H= tinggi dinding penahan)

Tanah tak kohesif, padat

Tanah tak kohesif, tak padat

Tanah kohesif, kaku

Tanah kohesif, lunak

0,001 sampai 0,002 H

0,002 sampai 0,004 H

0,01 sampai 0,02 H

0,02 sampai 0,05 HSumber : Bowles

Keruntuhan tanah akibat guling (rotasi terhadap kaki),regangan dalam tanah lebih

besar atau sama dengan regangan minimum nya diagram tekanan tanah aktif nya berbentuk

segitiga.

5.2 HITUNGAN STABILITAS DINDING PENAHAN TANAH

Gaya yang bekerja pada dinding penahan

1. Berat sendiri DPT (w)

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

3. Gaya tekanan tanah pasif total tanah urug (Pp)

4. Tekanan air pori

5. Reaksi tanah dasar

Dalam analisis stabilitas DPT perlu ditinjau hal sbb:

1. Faktor aman terhadap geser dan guling yang mencukupi

2. Tekanan yang tejadi pada dasar pondasi tidak boleh melebihi tekanan yang di

ijinkan

3. Stabilitas lereng secara keseluruhan harus memenuhi syarat

5.2.1 Stabilitas terhadap penggeseran

Gaya-gaya yang menggeser dinding penahan tanah akan ditahan oleh :

1. gesekan antara tanah dengan dasar pondasi

2. tekanan tanah pasif bila di depan dinding penahan terdapat tanah timbunan

Faktor aman terhadap penggeseran didefinisikan sebagai (persamaan 5.6)

> 1,5 …..(5.6)


Faktor aman terhadap pergeseran dasar pondasi Fgs minimum daimbil 1,5. Bowles (1997)

menyarankan

Fgs 1,5 untuk tanah dasar granuler

Fgs 2 untuk tanah dasar kohesif

- Untuk tanah granuler (c = 0)

dengan b ≤

- Untuk tanah kohesif ( = 0)

- Untuk tanah kohesif c- ( >0 dan c > 0)

Dimana :

Rh = tahanan dinding penahan tanah terhadap penggeseranW = berat total dinding penahan dan tanah diatas pelatb = sudut gesek antara tanah dan dasar pondasi biasanya, diambil 1/3 – (2/3) ca = ad x c = adhesi antara tanah dan dasar dindingc = kohesi tanah dasarad = faktor adhesiB = lebar pondasiPh = jumlah gaya-gaya horizontalf = tg b = koefisien gesek antara tanah dasar dan dasar pondasi

Pada Tabel 5.2 ditunjukkan nilai-nilai f dari berbagai macam jenis tanah dasar

Tabel 5.2 Koef gesek (f) antara dasar pondasi dan tanah dasar (AREA, 1958)

Jenis tanah dasar pondasi f = tg

Tanah granuler kasar tak mengandung lanau atau lempung

Tanah granuler kasar mengandung lanau

Tanah lanau tak berkohesi

Batu keras permukaan kasar

0,55

0,45

0,35

0,60

Jika dasar pondasi sangat kasar, seperti beton yang dicor langsung ketanah maka

koefisien gesek f = tg b = tg , dengan adalah sudut gesek dalam tanah dasar. Jika

dinding panahan tanah harus didukung oleh pondasi tiang maka semua beban harus

dianggap didukung oleh tiang, karena itu tahanan gesek dan adhesi pada dasar pondasi

harus diperhitungkan.


5.2.2 Stabilitas terhadap Penggulingan

Tekanan tanah latertal yang diakibatkan oleh tanah urug di belakang dinding penahan,

cenderung menggulingkan dinding dengan pusat rotasi pada ujung kaki depan pelat

pondasi. Momen penggulingan ini dilawan oleh momen akibat berat sendiri dinding

penahan dan momen akibat berat tanah di atas pelat pondasi.

Faktor aman akibat terhadap penggulingan (Fgl) didefinisikan sebagai (pers 5.7)

……..(5.7)

Dimana :

Mw = Wb1

Mgl = Pah. h1 + Pav. B

Mw = Momen yang melawan penggulingan (kN.m)

Mgl = Momen yang mengakibatkan penggulingan (kN.m)

W = Berat tanah diatas pelat pondasi + 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 tergantung pada jenis tanahnya , yaitu :

Fgl 1,5 untuk tanah dasar granuler

Fgl 2 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

pengunci pada dasar pondasi diperhitungkan maka nilainya harus direduksi untuk

mengantisipasi pengaruh-pengaruh erosi, iklim dan retakan akibat tegangan-tegangan tarik

tanah dasar yang kohesif.

5.2.3 Stabilias terhadap Keruntuhan Kapasitas Dukung Tanah

Beberapa persamaan kapasitas daya dukung tanah telah digunakan untuk menghitung

stabilitas DPT seperti persamaan kapasitas dukung Terzaghi (1943) , Meyerhoft (1951,

1963) dan Hansen (1961)


Faktor aman terhadap keruntuhan kapasitas dukung didefinisikan sebagai (persamaan 7.8)

3 (7.8)

Tekanan struktur pada tanah dasar pondasi dapat dihitung denga persamaan berikut :

1. bila dipakai cara lebar efektif pondasi (asumsi Meyerhof)

(5.9)

Dengan V = beban vertikal total dan B’ = B - 2e

2. bila distribusi tekanan kontak antara tanah dasar fondasi dianggap linier (cara ini dulu

dipakai bila dalam hitungan kapasitas dukung digunakan persamaan Terzaghi ) :

bila e ≤ B/6 (5.10)

bila e > B/6 (5.11)

Dalam perancangan lebar pondasi dinding penahan (B) sebaiknya dibuat sedemikian

hingga e < (B/6), bila hal ini dimaksudkan agar efisiensi pondasi maksimum dan perbedaan

tekanan pondasi pada ujung-ujung kaki dinding tidak besar (untuk mengurangi resiko

keruntuhan dinding akibat penggulingan).

Contoh Soal 5.1

Potongan melintang pangkal jembatan (abutmen) seperti Gambar C7.1 dengan lebar dasar

pondasi B = 4 m, gaya vertikal pada tumpuan Qv = 50 kN/m dan gaya horizontal Qh = 10

kN/m. Tanah urug pasir mempunyai =30, c = 0 kPa dan berat volume gb = 19 kN/m3,

sedangkan tanah dasar pondasi berupa pasir dengan = 40o, c = 0 kPa, kapasitas dukung

ijin qa = 200 kN/m2. diketahui dasar pondasi dengan dinding sangat kasar dan diatas tanah

urug terdapat beban terbagi rata permanen q = 10 kN/m2, maka selidikilah stabilitas

pangkal jembatan tersebut.


Penyelasaian

Tekanan tanah lateral pada dinding

Ka = tg2 (45 - /2) = tg2 (45 - 30/2) = 0,33

Momen Pa1 dan Pa2 terhadap titik O = 5/3x 78,38 +5/2x16,67 = 172,308 kNm

No Gaya vertikal(kN/m)

Jarak dari O(m)

Momen ke O (kNm)

1234567Qvq

0,4 x 1,3 x 25 = 130,5x0,4x0,3x25 = 1,50,5 x 3,2 x25 = 400,8 x 4,0 x 25 = 800,5 x 0,4 x 0,3 x 19 = 1,142,6 x 0,4 x 19 = 19,762,1 x 4,2 x 19 = 167,58 5010 x 2,1 = 21

1,71,631,252,01,771,702,951,252,95

22,12,45

50,00160,00

2,0233,59

494,3662,5061,95

W = 398,98 Mw = 888,97

Momen akibat Qh = 4 x 10 = 40 kNm

Momen guling = 172,308 + 40 = 212,308 kN.m

(1) Stabilitas terhadap geser


5

3

2

1Qh

0.4 m 0,5 m

0,8

0,3 m

0,3m

1,0 m

4,2 m

q = 10 kN/m2

Qv

1,0 m 2,5 m

tanah urug

tanah dasar

Pa2

Pa1

1,67

2,5 m

4

7

> 1.5

3,20 > 1.5 OK

Maka struktur aman terhadap geser

b. Stabilitas terhadap guling

> 1.5

4,20 > 1.5

Maka struktur aman terhadap guling

c. Stabilitas terhadap daya dukung tanah

M = 888,97 – 40 – 172,308 = 676,66 kN.m

V = 398,98 kN/m

m

m < 4/6 = 0,67

a. Dengan cara distribusi trapesium, tekanan pondasi ke tanah dasar

= 144,63 kN/m2 < qa = 200 kN/m2 (OK!)

= 54,86 kN/m2 > 0 (OK!)

b. Dengan cara distribusi Meyerhof

kN/m2 < qa = 200 kN/m2 (OK!)

Dari hasil perhitungan, pangkal jembatan memenuhi syarat stabilitas


BAB v Dinding Penahan Tanah

Documents

Transcript of BAB v Dinding Penahan Tanah