73776210 dinding penahan tanah

MENGHITUNGDINDING PENAHAN TANAH

PASANGAN BATU KALI

Tulisan ini diangkat kembali dengan peragaan softwareuntuk membantu praktisi dalam memahami

aspek-aspek yang perlu diperhatikandalam mendesain.

www.arnidaambar.com

Menghitung Dinding Penahan Tanah 2

Software peraga DPT Ver 1.2 oleh :

Geoteknik Plus!Penerbitan Buku dan Software Geoteknik.

E-mail : [email protected]

Penyusun Tutorial :

Hanggoro Tri CahyoArnida Ambar Cahyati

Tutorial dan software ini akan terus disempurnakan,kami mohon kesediaan Anda untuk ikut mengoreksi

dan menambahkan materi berdasarkan pengalaman Andadalam mendesain maupun melaksanakannya.

Kirimkan pertanyaan dan tanggapan Andake e-mail : [email protected]

KONVERSI SATUAN

Satuan gaya

1 kg = 9.81 N

Satuan berat volume

1 gr/cm3 = 1 t/m3 = 9.81 kN/m3

γair = 9.81 kN/m3

Satuan tekanan atau tegangan

1 kg/cm2 = 98.1 kPa = 98.1 kN/m2 = 10 t/m2

1 MPa = 1 N/mm2 = 9.81 kg/cm2

1 Pa = 1 N/m2


FUNGSI DINDING PENAHAN TANAH

Sesuai fungsinya untuk menahan gerakan tanah ke samping dengan memanfaatkanberat struktur pasangan batu kali, dinding penahan tanah pasangan batu kaliseringkali digunakan untuk melandaikan tebing agar tidak begitu curam, menahantimbunan tanah pada oprit pada jembatan, ataupun sebagai dinding untuknormalisasi sungai. Gambar berikut akan mengilustrasikan penggunaan dindingpenahan tanah pasangan batu kali yang sering digunakan.

Gambar 1. Aplikasi dinding penahan tanah.

galian

timbunan

timbunan

galian

timbunan


TIPS MENDESAIN

Beberapa hal yang perlu dipahami benar sebelum mendesain agar perhitunganmenghasilkan desain yang aman, mudah dilaksanakan dan ekonomis adalah :

a. Perhitungan tegangan tanah tidak dapat diharapkan menjadi lebih akuratdaripada nilai parameter tanah (γ,ϕ, dan c) yang telah diasumsikan untukmendesain, sehingga dalam pengambilan nilai parameter perlu pertimbanganyang baik dari nilai yang tersedia dari laporan penyelidikan tanah.

b. Kondisi tanah saat mendesain dapat berubah secara nyata dan nilai parametertanah yang telah diasumsikan dalam desain juga dapat berubah seiring denganwaktu.

c. Dalam praktek hampir semua bahan urugan berupa material kasar sehinggadiasumsikan parameter kohesi tanah urugan (c) = 0.

d. Untuk menjaga kondisi tanah urugan cukup kering (menjaga nilai γ, ϕ yangdigunakan dalam desain) dengan memaksa tekanan hidrosatis tidak melewatigaris bidang longsor Rankine, maka diperlukan adanya sistem drainase padadinding penahan tanah. Sistem drainase yang biasa digunakan adalah pipa draindiameter 1¼ inci dengan jarak pemasangan arah horisontal dan vertikal 90-120cm.

e. Tanah urugan lebih baik jika berupa tanah pasir/pasir berkrikil yang bersifatmudah menyerap air untuk dibuang melalui pipa drain dengan maksimum butirhalus 5%. Jika digunakan tanah urug yang berasal dari tanah asli lempugkepasiran/silt maka perlu pemasangan filter pada sisi dalam dinding penahantanah.

Gambar 2. Bidang lonsor Rankine

Bidang Longsor

45 + ϕ/2

Pipa drain Filter


Hal yang terutama membuat dinding penahan tanah menjadi tidak ekonomis adalahestimasi beban diatas tanah yang over-estimate, tidak adanya penyelidikan tanahyang memadahi serta asumsi tinggi muka air tanah (m.a.t) yang berlebihan untukmengantispasi resapan air hujan dalam desain.

Ilustrasi berikut akan menjelaskan sejauh mana m.a.t akan berpengaruh dalamdesain.

Gambar 3. Tekanan pada dinding penahan pada kondisi kering/basahdan pada kondisi jenuh air.

Jika nilai γsat ≈ 2.γw, maka perbandingan Pa pada saat jenuh dengan Pa pada saatkering/basah (Pasat/Padry) menjadi γw/γ ( 1 + 1/ka ).

Diberikan nilai γ w=9.81 KN/m3, γ=18.9 KN/m3 dan ϕ=32°.Maka ka = tg2 (45°-ϕ/2) = 0.307 dan Pasat/Padry = 2.2

Sehingga gaya yang bekerja di belakang dinding penahan saat jenuh dapat menjadi2.2 kali dari keadaan keringnya.

TekananTanahAktif

Urugan tanah dalamkedaan kering ataubasah, γ

TekananTanahAktif

TekananHidrostatis

Urugan tanah dalamkedaan jenuh air, γsat

Padry= ½.ka.H2.γ

Pasat= ½.ka.H2. (γsat-γw) + ½ H2. γw


LANGKAH PERHITUNGANNYA

Gambar 4. Diagram tekanan yang bekerja di belakang dinding

W1 W3

W2W5

W4W6

OA

r%

ϕ1, γ1, c=0

ϕ2, γ2

qB2B1 B1

B

25 cm

H

H1

H2

Tanah Urug

Pasir Urug 5 cm

Pas. Batu Kosong

Pas. Batu kaliγ=22 kN/m3

Pa5

Pa4

Pa2

Pa1

Pa3

50 cm

r%

q.ka γ1.H1.ka γ1’.H2.ka γw.H2

Tanah Urug

GAYA AKTIF YANG BEKERJADI BELAKANG DINDING


1. DATA UNTUK PERHITUNGAN

Pasangan Batu Kali [ pc : pasir = 1 : 4 ]Kemiringan dinding [r] minimum 5%.Lebar dinding penahan bagian atas [B2]= _____ m ≥ 0.3 m.Tinggi dinding penahan [H] = _____ m.Tegangan tekan ijin [σtekan] = 1500 kN/m2, Teg. tarik ijin [σtarik] = 300 kN/m2

Tegangan geser ijin [ τ ] = 150 kN/m2.

Tanah :Elevasi m.a.t [H1] = ____ m.Sudut geser tanah urug [ϕ1] = _____ °Berat volume tanah urug [γ1]= _____ kN/m3.Kohesi tanah asli [c2] = ____ kPaSudut geser tanah asli [ϕ2] = _____ °Berat volume tanah asli [γ2] = _____ kN/m3.

Beban yang Bekerja :Beban terbagi rata [q] = ______ kN/m2.

Asumsi desain:Pasangan batu kosong hanya digunakan untuk lantai kerja dengan prosespengerjaan sebagai berikut,1. Isilah galian lantai kerja tersebut dengan pasir urug terlebih dahulu,

kemudian pasanglah batu kali diatasnya.2. Tumbuk batu tersebut dengan pemadat, agar mencapai kepadatan yang

baik tambahkan air secukupnya.3. Bila ada batu-batu yang ambles (masuk kedalam tanah), tambahkan batu

kembali hingga permukaannya rata.4. Masukan pasir lagi kemudian genangi hingga jenuh.5. Bila air masuk diantara sela-sela batu, tambahkan pasir dan siram lagi

hingga layak untuk digunakan sebagai lantai kerja.

2. TINJAUAN STABILITAS TERHADAP GAYA-GAYA EKSTERNAL(Tinjauan per 1 meter panjang dinding penahan tanah)

Tekanan Tanah Aktif Berdasarkan Teori RankineKoefisien tekanan tanah aktif [ka] = tg2 (45° - ϕ1 /2)

Berat volume air [γw] = 9.81 kN/m3

H2 = H – H1

Pa1 = ½.H12.γ1.kaPa2 = H1.γ1.ka.H2


Pa3 = ½.H22.(γ1-γw).kaPa4 = ½.H22.γwPa5 = q.ka.HPa = Pa1 + Pa2 + Pa3 + Pa4 + Pa5

Berat Sendiri Pasangan Batu Kali dan Tanah Urug Teori Rankine

B1 = H.rW1 = W3 = ½.B1.H.γpas

W2 = B2.H.γpas

W4 = (H2.r).H1.γ1W5 = ½. (H2.r).H2.(γ1-γw)W6 = ½ (B1 – H2.r).H1.γ1W = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 + W6

Stabilitas Guling Terhadap Titik A

B = 2.B1 + B2

Untuk desain awal, Lancellotta (1995) menyarankan nilai B pada interval 0.3-0.4Hsedangkan Suryolelono (1993) menyarankan nilai B pada interval 0.5-0.7H.

Momen Aktif [Ma] = (1/3.H1+H2) Pa1 + (½.H2) Pa2 + (1/3.H2) Pa3 + (1/3.H2) Pa4

+ (½.H) Pa5

Momen Pasif [Mp] = (2/3.B1) W1 + (B1+½.B2) W2 + (B1+B2+1/3.B1) W3

+ (B-½(H2.r)) W4 + (B-1/3(H2.r)) W5

+ (B1+B2+2/3(B1-H2.r)) W6

Angka Keamanan Guling [SFGuling] = Mp/Ma ≥ 2


Stabilitas Terhadap Geser

Angka Keamanan Geser [SFGeser] = (c2.B + W.tg (2/3.ϕ2)) / Pa ≥ 1.5

Tekanan tanah pasif tidak diperhitungkan.

Stabilitas Terhadap Kapasitas Dukung Tanah [σσult] dan Penurunan

Jika H1 ≤ H maka m.a.t tepat di atas atau di dasar dinding penahan tanah.σult = ½.(γ2-γw).B.Nγ + c2.Nc

Jika H1 > H dan (H1-H) < B maka m.a.t di bawah dinding penahan tanah.

σult = ½.[ 1/B [ γ2.(H1-H)+(γ2-γw).(B-(H1-H)) ]].B.Nγ + c2.NcJika H1 > H dan (H1-H) > B maka m.a.t tidak berpengaruh pada σult.

σult = ½.γ2.B.Nγ + c2.Nc

dengan faktor kapasitas dukung Terzaghi,

Nq = eπ.tgϕ2.tg2(45+ϕ2/2), π = 22/7

Nγ = (Nq - 1) tg 1.4ϕ2

Nc = (Nq - 1)/tgϕ2

Eksentrisitas terhadap titik O,

(½.B2+B1-(H2.r)/3) W5 + (½.B2+B1-½.(H2.r)) W4

e = + (½.B2+2/3(B1-H2.r)) W6 – MaW

Syarat : | e | ≤ 1/6.B

σterjadi = W/B ( 1 + 6.e/B )


Angka Keamanan Kapasitas Dukung [SFKap.] = σult / σterjadi ≥ 2

Jika pada lapisan tanah ditemukan lapisan kompresibel, maka diperlukanperhitungan penurunan konsolidasi yang dasarnya sama dengan perhitunganpenurunan konsolidasi untuk pondasi plat menerus (continuous footing).

Stabilitas Keseluruhan (Overall Stability)

Pengecekan stabilitas keseluruhan dapat menggunakan perhitungan stabilitas lereng.

3. TINJAUAN STABILITAS TERHADAP GAYA-GAYA INTERNAL

Untuk mutu bahan pasangan batu kali [ pc : pasir = 1 : 4 ],Tegangan tekan ijin [σtekan] = 1500 kN/m2

Teg. tarik ijin [σtarik] = 300 kN/m2

Tegangan geser ijin [ τ ] = 150 kN/m2.Jika tegangan yang terjadi pada dinding penahan tanah melebihi tegangan ijinuntuk bahan pasangan batu kali maka akan terjadi retak-retak / deformasipada dinding penahan tanah.


Pengecekan stabilitas internal untuk z = ¼.H

Untuk mencari nilai Ma, Pa dan W pada pengecekan z = ¼.H sama sepertilangkah diatas. Hanya mengubah nilai H menjadi z sehingga untuk persamaandi bawah ini nilai H = z.H2 = H – H1.

Chek Terhadap Tegangan Tarik dan Tekan Ijin :Momen Aktif [Ma] = (1/3.H1+H2) Pa1 + (½.H2) Pa2 + (1/3.H2) Pa3

+ (1/3.H2) Pa4 + (½.H) Pa5

Berat sendiri dinding penahan tanah [W]B1 = H.rW1 = W3 = ½.B1.H.γpas

W2 = B2.H.γpas

W4 = (H2.r).H1.γ1W5 = ½. (H2.r).H2.(γ1-γw)W6 = ½ (B1 – H2.r).H1.γ1W = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 + W6

Eksentrisitas terhadap titik O,

(½.B2+B1-(H2.r)/3) W5 + (½.B2+B1-½.(H2.r)) W4

e = + (½.B2+2/3(B1-H2.r)) W6 – MaW

B = 2.B1 + B2

σmax = W/B ( 1 + 6.|e|/B ) ≤ σtekan

σmin = W/B ( 1 - 6.|e|/B ) ≤ σtarik

z = ¼.H

z

O


Chek Terhadap Tegangan Geser Ijin :

Tekanan tanah aktif [Pa]Pa1 = ½.H12.γ1.kaPa2 = H1.γ1.ka.H2

Pa3 = ½.H22.(γ1-γw).kaPa4 = ½.H22.γwPa5 = q.ka.HPa = Pa1 + Pa2 + Pa3 + Pa4 + Pa5

τ = 2/3 (Pa /B) ≤ τ

Pengecekan stabilitas internal hingga z = H

Langkah perhitungan sama dengan pengecekan untuk stabilitas internal pada z= ¼.H diatas, hanya mengganti nilai z-nya saja.

Daftar Pustaka

Teng, Wayne C., 1979, Foundation Design, Prentice-Hall of India Private Limited,New Delhi.

Suryolelono, K.B, 2000, Geosintetik Geoteknik, Nafiri, Yogyakarta.Suryolelono, K.B, 1993, Teknik Fondasi Bagian 1, Nafiri, Yogyakarta.Lancellotta, R., 1995, Geotechnical Engineering, A.A.Balkema, Rotterdam.Karnawati, D., 2001, Tanah Longsor di Indonesia ; Penyebab dan Upaya

Mitigasinya, Studium Generale Pencegahan dan Penanganan Bahaya TanahLongsor, KMTS UGM, Yogyakarta.

73776210 dinding penahan tanah

Documents