DINDINGPENAHAN TANAH
DINDINGPENAHAN TANAH
A. Pendahuluan• Bangunan dinding penahan tanah berguna untuk
menahan tekanan tanah lateral yang ditimbulkan olehtanah urug atau tanah asli yang labil.
• Dinding penahan tanah banyak digunakan pada proyek-proyek :– jalan raya,– irigasi– pelabuhan ,– bangunan ruang bawah tanah (basement)– pangkal jembatan (abutment), dll
• Kestabilan dinding penahan tanahdiperoleh terutamadari :– berat sendiri struktur, dan– berat tanah yang berada di atas pelat fondasi.
• Besar dan distribusi tekanan tanah pada dindingpenahan tanah, sangat tergantung pada gerakan tanahlateral terhadap DPT.
• Bangunan dinding penahan tanah berguna untukmenahan tekanan tanah lateral yang ditimbulkan olehtanah urug atau tanah asli yang labil.
• Dinding penahan tanah banyak digunakan pada proyek-proyek :– jalan raya,– irigasi– pelabuhan ,– bangunan ruang bawah tanah (basement)– pangkal jembatan (abutment), dll
• Kestabilan dinding penahan tanahdiperoleh terutamadari :– berat sendiri struktur, dan– berat tanah yang berada di atas pelat fondasi.
• Besar dan distribusi tekanan tanah pada dindingpenahan tanah, sangat tergantung pada gerakan tanahlateral terhadap DPT.
B. Tipe tipe dinding penahan tanah :1. Dinding gravitasi,
Biasanya terbuat dari beton tak bertulang ataupasangan batu, sedikit tulangan diberikan padapermukaan dinding untuk mencegah retakanpermukaan.
2. Dinding semi gravitasiDinding grafitasi yang bentuknya agak ramping, krnrampingnya pada struktur ini dibutuhkan penulanganbeton, namun hanya pada bagian dinding saja.
Terdiri dari kombinasi dinding dan fondasi beton bertulang yangberbentuk T. Ketebalan DPT ini relatif tipis dan diberi tulangansecara penuh unutk menahan momen dan gaya lintang yangbekerja.
4. Dinding counterfort : dinding beton bertulang yang tipispada bagian dalam dinding pada jarak tertentudidukung oleh plat / dinding vertikal yang disebutcounterfort. Ruang di atas plat fondasi, diantaracounterfort diisi dengan tanah.
5. Dinding krib, dibuat dari balok-balok beton yangdisusun menjadi DPT.
6. DPT dengan perkuatan (reinforced earth wall) dindingyang berupa timbunan tanah yang diperkuat benganmaterial lain. (geosintetik atau metal, dll)
counterfourt
3. Dinding kantilever
Terdiri dari kombinasi dinding dan fondasi beton bertulang yangberbentuk T. Ketebalan DPT ini relatif tipis dan diberi tulangansecara penuh unutk menahan momen dan gaya lintang yangbekerja.
4. Dinding counterfort : dinding beton bertulang yang tipispada bagian dalam dinding pada jarak tertentudidukung oleh plat / dinding vertikal yang disebutcounterfort. Ruang di atas plat fondasi, diantaracounterfort diisi dengan tanah.
5. Dinding krib, dibuat dari balok-balok beton yangdisusun menjadi DPT.
6. DPT dengan perkuatan (reinforced earth wall) dindingyang berupa timbunan tanah yang diperkuat benganmaterial lain. (geosintetik atau metal, dll)
C. Tekanan tanah lateral
• Analisis tekanan tanah lateral antara laindigunakan untuk :– Perancangan dinding penahan tanah– Pangkal jembatan– Turap– Terowongan– Saluran bawah tanah, dsb.
• Tekanan tanah lateral adalah gaya yangditimbulkan oleh akibat dorongan tanah dibelakang struktur penahan tanah.
• Analisis tekanan tanah lateral antara laindigunakan untuk :– Perancangan dinding penahan tanah– Pangkal jembatan– Turap– Terowongan– Saluran bawah tanah, dsb.
• Tekanan tanah lateral adalah gaya yangditimbulkan oleh akibat dorongan tanah dibelakang struktur penahan tanah.
1. Tekanan Tanah Lateral Pada Saat Diam• Kondisi kesetimbangan di tempat yang dihasilkan dari
kedudukan tegangan-regangan tanpa adanyategangan geser yang terjadi didefinisikan sebagai KO.
Ea
PhH
Turap
H/3σh = H.γ.KO
PhPh
• Ditinjau suatu turap yang dianggap tidak mempunyaivolume, sangat kokoh dan licin, dipancang pada tanahtak berkohesi (gambar 1a). Tanah di kiri dinding turapdigali perlahan-lahan sampai kondisinya seperti padagambar 1.b.
Turap
Gambar 1a Gambar 1b Gambar 1c
• Bersama-sama dengan penggalian ini, dikerjakan suatugaya horizontal Ph yang besarnya sama dengan gayahorizontal tanah sebelum penggalian.
• Tekanan gaya horizontal (Ph) pada dinding ini disebuttekanan tanah pada saat diam, yaitu tekanan tanah kearah lateral tanpa suatu pergeseran (regangan)
• Nilai banding antara tekanan horizontal dan tekananvertikal pada kedalam tersebut disebut koefisien tekanantanah pada saat diam atau KO
σh = H..KO atau
dengan σh’ = tekanan efektif arah horizontalσv’ = tekanan efektif arah vertikalz = kedalaman’ = berat volume efektifKO = 1 – sin (Jaky, 1944)
'h
v
hO z.γ
'σ'σ'σK
• Bersama-sama dengan penggalian ini, dikerjakan suatugaya horizontal Ph yang besarnya sama dengan gayahorizontal tanah sebelum penggalian.
• Tekanan gaya horizontal (Ph) pada dinding ini disebuttekanan tanah pada saat diam, yaitu tekanan tanah kearah lateral tanpa suatu pergeseran (regangan)
• Nilai banding antara tekanan horizontal dan tekananvertikal pada kedalam tersebut disebut koefisien tekanantanah pada saat diam atau KO
σh = H..KO atau
dengan σh’ = tekanan efektif arah horizontalσv’ = tekanan efektif arah vertikalz = kedalaman’ = berat volume efektifKO = 1 – sin (Jaky, 1944)
'h
v
hO z.γ
'σ'σ'σK
2. Tekanan tanah aktif dan tekanan tanah pasif
• Dari kiri bekerja tekanan tanah pasif (Ep = ½.h2..Kp)– Bersifat melawan tanah dorongan dinding– Bekerja jika dinding bergerak menahan tanah
• Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya Ea dan Ep– berat volume tanah ()– sudut gesek intern ()– sudut gesek antara dinding dan tanah ()– kohesi tanah ‘c’– kemiringan dinding dan muka tanah– beban
• Dari kanan bekerja tekanantanah aktif (Ea = ½.H2..Ka)– bersifat mendorong dinding– bekerja jika dinding bergerak
menjauhi tanahEa
Ep
H
H/3hh/3
H..Kah..Kp
• Dari kiri bekerja tekanan tanah pasif (Ep = ½.h2..Kp)– Bersifat melawan tanah dorongan dinding– Bekerja jika dinding bergerak menahan tanah
• Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya Ea dan Ep– berat volume tanah ()– sudut gesek intern ()– sudut gesek antara dinding dan tanah ()– kohesi tanah ‘c’– kemiringan dinding dan muka tanah– beban
TEORI RANKINE
• Teori Rankine (1857), dalam analisis tekanan tanah lateralmenggunakan asumsi1. Tanah dalam kondisi kesetimbangan plastis (setiap elemen tanah
dalam kondisi tepat akan runtuh)2. Tanah urug dibelakang dinding penahan tanah tak berkohesi ( c = 0)3. Gesekan antara dinding DPT dan tanah urug diabaikan (= 0)
A. Tekanan tanah lateral pada tanah non kohesif (c = 0)• Tanah urug dengan berat volume dan ketinggian H, maka tekanan
tanah aktif Ea total untuk dinding penahan tanah adalahEa = ½ H2..Ka
Titik tangkap gaya yang bekerja terletak pada H/3 dari dasardinding penahan tanah.
• Alas diagram segi tiga tekanan tanah aktifb = Ka..H , dengan Ka = koefisien tekanan tanah aktif Rankine
• Teori Rankine (1857), dalam analisis tekanan tanah lateralmenggunakan asumsi1. Tanah dalam kondisi kesetimbangan plastis (setiap elemen tanah
dalam kondisi tepat akan runtuh)2. Tanah urug dibelakang dinding penahan tanah tak berkohesi ( c = 0)3. Gesekan antara dinding DPT dan tanah urug diabaikan (= 0)
A. Tekanan tanah lateral pada tanah non kohesif (c = 0)• Tanah urug dengan berat volume dan ketinggian H, maka tekanan
tanah aktif Ea total untuk dinding penahan tanah adalahEa = ½ H2..Ka
Titik tangkap gaya yang bekerja terletak pada H/3 dari dasardinding penahan tanah.
• Alas diagram segi tiga tekanan tanah aktifb = Ka..H , dengan Ka = koefisien tekanan tanah aktif Rankine
22
a 4545tgsin1sin1K
• Dengan cara yang sama, besarnya tekanan tanah pasifmenurut Rankine, merupakan diagram segi tiga denganalas b = H..Kp
• Besarnya tekanan tanah pasif total = luas diagram segitiga tekanan tanah pasif
Ep = ½.H2..Kp dengan titik tangkap gaya 1/3 Hdimana
H
H/3Ea = ½ H2..Ka
c = 0 = 0
=0
• Dengan cara yang sama, besarnya tekanan tanah pasifmenurut Rankine, merupakan diagram segi tiga denganalas b = H..Kp
• Besarnya tekanan tanah pasif total = luas diagram segitiga tekanan tanah pasif
Ep = ½.H2..Kp dengan titik tangkap gaya 1/3 Hdimana
/245tgsin1sin1K 2
p
dimana = sudut kemiringan permukaan tanah urug dibelakang DPTΦ = sudut gesek dalam tanah
• Besarnya tekanan tanah aktif = luas diagram segi tigaEa = ½.H2..Ka dgn alas b = H.. Ka
• Dengan cara yang sama besarnya tekanan tanah pasif menurutRankine, merupakan diagram segi tiga dengan alas
b = H.. KpTekanan tanah pasif total = luas diagram segi tiga tekanan tanahpasif .
Ep = ½.H2..Kp dengan titik tangkap gaya 1/3 HUntuk permukaan tanah miring
22
22
acosβcosβcos
cosβcosβcosβcosK
• Apabila permukaan tanah urugmiring membentuk sudut (0)maka koefisien tekanan tanah aktifdinyatakan sbb :
H
b=H..Ka
Ea = ½. H2..Ka
00c0
dimana = sudut kemiringan permukaan tanah urug dibelakang DPTΦ = sudut gesek dalam tanah
• Besarnya tekanan tanah aktif = luas diagram segi tigaEa = ½.H2..Ka dgn alas b = H.. Ka
• Dengan cara yang sama besarnya tekanan tanah pasif menurutRankine, merupakan diagram segi tiga dengan alas
b = H.. KpTekanan tanah pasif total = luas diagram segi tiga tekanan tanahpasif .
Ep = ½.H2..Kp dengan titik tangkap gaya 1/3 HUntuk permukaan tanah miring
22
22
pcosβcosβcos
cosβcosβcosβcosK
B. Tekanan tanah lateral pada tanah kohesif c0diabaikan
Ea total
1. Tekanan tanah aktif
H
Tanahdengan c;
b1=H..Ka a2 K2.c.b
Ea1
Ea2+ = Hc
h
b1>b2
• Apabila tanah urug mempunyai kohesi, maka tekanan tanah aktif
22
a
ac
aaalas
21alas
aa2
21
totala
a2a1 totala
45tgK
Kγ.2.cH
K2.c..H.γKb
bbb.HK2.c.γ.K.HE
EEE
a2 K2.c.b
2. Tekanan tanah pasif
Tanahc;
Ep1
b1=H..Kp
H
b1+b2
Ep2
½.H 1/3.H
+=
p2 K2.c.b
22
p
pp
21
pp2
21
ptotal
p2p1ptotal
45tgK
K2.c..γH.Kb
bbb
.HK2.c..γ.KHE
EEEpasifanah tekanan tmakakohesi,mempunyaiurug tanahApabila
3. Tekanan tanah lateral akibat beban terbagi rata• Misal tumpukan barang
atau orang pada suatudermaga, berat lalulintas di jalan raya, dll
B Cq (kN/m2)
• Untuk lebar 1 m, berat segi tiga longsor ABC :W + Q = ½.H2..cotg + q BC
= ½.H2..cotg + q.H cotg • Dari segi tiga ABC didapat
Ea = (W+Q) tg ( - )Ea = ((½.H2..cotg ) + (q.H cotg )).tg( - )
= (½.H2..Ka + H.q) tg2(45o - /2)= ½.H2..Ka + H.q.Ka
A
q (kN/m2)
HEa1
Ea2
½.H1/3.H
• Diagram tekanan tanah aktif total berupa trapesiumgabungan dari Ea1(segi tiga oleh tanah) dan Ea2 (segi 4akibat beban terbagi rata).Ea1 = ½.H2..Ka Ea2 = H.q.Ka
b1 = H..Ka b2 = q.Ka
b1=H..Ka b2=q.Ka b1 + b2
4. Tekanan tanah lateral akibat beban garisQ
Ea1
Ea2
Ea1
Ea2mk
b2=mp
• Diagram tekanan tanah aktif total seperti tergambarEa1(segi tiga oleh tanah) dan Ea2 (segi tiga akibat bebantitik Q)Ea1 = ½.H2..Ka
b1 = H2..Kamk
2.Q.Kmpb
KQ.E
a2
aa2
b1=H..Ka b1=H..Ka
5. Tekanan tanah lateral akibat pengaruh muka air tanah
Ea1 Ea2
b1=H.’.Ka b2=H.w
• Apabila MAT = MTTekanan tanah aktif yang bekerja pada dinding penahan tanah :(a). Ea1 = ½.H2.’.Ka ’ = berat vol. tanah terendam
b1 = H.’.Kagaris kerja gaya 1/3 H
(b). Ea2 = ½.H2.w w = berat vol. airb1= H2.wgaris kerja gaya 1/3 H
b1=H.’.Ka b2=H.w
(6) Dinding penahan tanah dengan muka air tanah tidaksama tinggi
H2
Ea1=½.(H2-H1)2.b.Kab
H1
H2Ea2=H2(H1.b).Ka
Ea3=½.H12.’.Ka
Ha= ½.H12.w
’sat
h1 h2
Ep1
Ep2
Ep3Hp
• Berat jenis tanah (G) ; angka pori (e) ; kadar air (w) ;1 = sudut gesek intenal tanah di atas m.a.t2 = sudut gesek intenal tanah di bawah m.a.t
• Tekanan tanah aktif yang bekerja :Ea1 = akibat tekanan tanah di atas matEa2 = akibat beban terbagi merata ( tanah di atas m.a.t)Ea3 = akibat tekanan tanah di bawah m.a.tHa = Tekanan hidrostis yang mendorong DPT
• Tekanan tanah pasifEp1 = akibat tekanan tanah di atas m.a.tEp2 = akibat beban terbagi rata (tanah di atas m.a.t)Ep3 = akibat tekanan tanah di bawah m.a.tHp = tekanan hidrostsatis yang menahan DPT
• Berat jenis tanah (G) ; angka pori (e) ; kadar air (w) ;1 = sudut gesek intenal tanah di atas m.a.t2 = sudut gesek intenal tanah di bawah m.a.t
• Tekanan tanah aktif yang bekerja :Ea1 = akibat tekanan tanah di atas matEa2 = akibat beban terbagi merata ( tanah di atas m.a.t)Ea3 = akibat tekanan tanah di bawah m.a.tHa = Tekanan hidrostis yang mendorong DPT
• Tekanan tanah pasifEp1 = akibat tekanan tanah di atas m.a.tEp2 = akibat beban terbagi rata (tanah di atas m.a.t)Ep3 = akibat tekanan tanah di bawah m.a.tHp = tekanan hidrostsatis yang menahan DPT
ANALISIS KONSTRUKSI PENAHAN TANAH
• Analisis konstruksi penahan tanah umumnya digunakanuntuk menentukan dimensi penahan tanah agar stabilterhadap gaya-gaya yang bekerja
• Analisis stabilitas dilakukan secara eksternal dan internal• Dalam analisis stabilitas eksternal, konstruksi dianggap
sebagai satu kesatuan yang masif dalam melawan gaya-gaya yang bekerja. Tinjauan dilakukan terhadapstabilitas guling, geser dan runtuhnya konstruksi akibatdaya dukung tanah terlampaui.
• Analisis stabilitas terhadap gaya-gaya internal yangbekerja, umumnya berhubungan dengan kekuatanstruktur, yang dalam ini adalah pecahnya konstruksi danpatahnya kaki dan tumit.
• Analisis konstruksi penahan tanah umumnya digunakanuntuk menentukan dimensi penahan tanah agar stabilterhadap gaya-gaya yang bekerja
• Analisis stabilitas dilakukan secara eksternal dan internal• Dalam analisis stabilitas eksternal, konstruksi dianggap
sebagai satu kesatuan yang masif dalam melawan gaya-gaya yang bekerja. Tinjauan dilakukan terhadapstabilitas guling, geser dan runtuhnya konstruksi akibatdaya dukung tanah terlampaui.
• Analisis stabilitas terhadap gaya-gaya internal yangbekerja, umumnya berhubungan dengan kekuatanstruktur, yang dalam ini adalah pecahnya konstruksi danpatahnya kaki dan tumit.
STABILITAS TERHADAP GAYA EKSTERNAL
• Keruntuhan akibatbahaya guling
kohesifhuntuk tana2SFkohesifnonhuntuk tana1,5SF
MM
SFgulingerhadapTinjauan t
V.aMkonstruksisendiriberatakibatgulingMomen
.hEMaktifgayaakibatgulingMomen
a
p
p
aa
Ea
h
VaA
kohesifhuntuk tana2SFkohesifnonhuntuk tana1,5SF
MM
SFgulingerhadapTinjauan t
V.aMkonstruksisendiriberatakibatgulingMomen
.hEMaktifgayaakibatgulingMomen
a
p
p
aa
• Keruntuhan terhadap bahaya geser
Ea
2~1,5E
)E(c.bV.fdorongGayalawanGayaSF
campuran tanahberupafondasiDasar0,75).c~(0,5 tanahkohesic
2~1,5E
)E(c.bdorongGayalawanGayaSF
kohesif tanahberupafondasiDasarhalus)relatiffondasi(dasar tgf
kasar)relatiffondasi(dasar tgf
2~1,5E
)E(V.fdorongGayalawanGayaSF
kohesifnon tanahberupafondasiDasar
a
p32
a
p32
32
a
p
Vb
2~1,5E
)E(c.bV.fdorongGayalawanGayaSF
campuran tanahberupafondasiDasar0,75).c~(0,5 tanahkohesic
2~1,5E
)E(c.bdorongGayalawanGayaSF
kohesif tanahberupafondasiDasarhalus)relatiffondasi(dasar tgf
kasar)relatiffondasi(dasar tgf
2~1,5E
)E(V.fdorongGayalawanGayaSF
kohesifnon tanahberupafondasiDasar
a
p32
a
p32
32
a
p
• Runtuhnya konstruksi akibat daya dukung tanahterlampaui
tanah2bmaks
min
tanahmaks
min
σe3
2Vσ
0σbatuan)(cadas,kerashUntuk tana
σb
6.e1b.1Vσ
0σacampurannyataupasirlempung,hUntuk tana
V
tanah2bmaks
min
tanahmaks
min
σe3
2Vσ
0σbatuan)(cadas,kerashUntuk tana
σb
6.e1b.1Vσ
0σacampurannyataupasirlempung,hUntuk tana
SOAL 1
• Dinding penahan tanah dengankarakteristik sbb : = 30c = 0tanah = 18 kN/m3
pasangan batu = 20 kN/m3
all = 150 kN/m2
• Ditinjau analisis stabilitasdinding terhadap guling, geserdan keruntuhan daya dukungtanah !
H = 2 m
• Dinding penahan tanah dengankarakteristik sbb : = 30c = 0tanah = 18 kN/m3
pasangan batu = 20 kN/m3
all = 150 kN/m2
• Ditinjau analisis stabilitasdinding terhadap guling, geserdan keruntuhan daya dukungtanah !0,75 m 0,5 m
0,5 m
SOAL 2
• Dinding penahan tanah dengankarakteristik sbb : = 30c = 10 kN/m2
tanah = 18 kN/m3
pasangan batu = 20 kN/m3
all = 150 kN/m2
• Ditinjau analisis stabilitasdinding terhadap guling, geserdan keruntuhan daya dukungtanah !
H = 2 m
q = 2,5 kN/m2
• Dinding penahan tanah dengankarakteristik sbb : = 30c = 10 kN/m2
tanah = 18 kN/m3
pasangan batu = 20 kN/m3
all = 150 kN/m2
• Ditinjau analisis stabilitasdinding terhadap guling, geserdan keruntuhan daya dukungtanah !
0,75 m 0,5 m
0,5 m
Soal• Hitung dan gambarkan diagram : gaya dan garis kerja
tekanan tanah aktif pada DPT seperti tergambar :
3
1= 801 = 16 kN/m3
c1 = 10 kN/m2
3 3
3
2= 302 = 18 kN/m3
c2 = 20 kN/m2
3= 253’= 9 kN/m3
c3 = 20 kN/m2
3 = 253’ = 9 kN/m3
c3 = 20 kN/m2
