Dinding Penahan Tanah

DINDING

DINDING

PENAHAN TANAH

PENAHAN TANAH

A.

A. Pe

Pend

ndah

ahul

ulua

uan

n

•• BaBangngununan dan dinindiding peng penanahahan tann tanah bah bererguguna una untntukuk menahan tekanan tanah lateral yang ditimbulkan

menahan tekanan tanah lateral yang ditimbulkan oleholeh tanah urug atau tanah asli yang labil.

tanah urug atau tanah asli yang labil.

•• DinDindinding peg penahnahan tan tanaanah bh banyanyak ak digdigunaunakan kan padpada pra proyeoyek- k-proyek :

proyek :

 –

 – jalan raya,jalan raya,  –

 – irigasiirigasi  –

 – elabuhanelabuhan  –

 – bangunan bangunan ruang bawaruang bawah tanah h tanah ((basement basement ))  –

 – pangkal pangkal jembatan jembatan ((abutment abutment ), dll), dll

•• KesKestabtabilailan dn dindinding ing penpenahaahan tn tanaanahdihdiperperoleh oleh terterutautamama dari :

dari :

 –

 – berat senberat sendiri struktur, diri struktur, dandan  –

 – berat taberat tanah yang nah yang berada dberada di atas peli atas pelat fondasi.at fondasi.

•• BesBesar ar dan dan disdistritribusbusi tei tekankanan an tantanah ah padpada da dindindinging

penahan tanah, sangat tergantung pada gerakan tanah penahan tanah, sangat tergantung pada gerakan tanah lateral terhadap DPT.

B. Tipe tipe dinding penahan tanah :

1. Dinding gravitasi,

Biasanya terbuat dari beton tak bertulang atau pasangan batu, sedikit tulangan diberikan pada permukaan dinding untuk mencegah retakan permukaan.

2. Dinding semi gravitasi

Dinding grafitasi yang bentuknya agak ramping, krn rampingnya pada struktur ini dibutuhkan penulangan beton, namun hanya pada bagian dinding saja.

Terdiri dari kombinasi dinding dan fondasi beton bertulang yang berbentuk T. Ketebalan DPT ini relatif tipis dan diberi tulangan secara penuh unutk menahan momen dan gaya lintang yang bekerja.

counter  fourt 3. Dinding kantilever 

. n ng coun er or : n ng e on er u ang yang p s pada bagian dalam dinding pada jarak tertentu

didukung oleh plat / dinding vertikal yang disebut counterfort. Ruang di atas plat fondasi, diantara counterfort diisi dengan tanah.

5. Dinding krib, dibuat dari balok-balok beton yang disusun menjadi DPT.

6. DPT dengan perkuatan (reinforced earth wall) dinding yang berupa timbunan tanah yang diperkuat bengan material lain. (geosintetik atau metal, dll)

C. Tekanan tanah lateral

• Analisis tekanan tanah lateral antara lain

digunakan untuk :

 – Perancangan dinding penahan tanah

 – Pangkal jembatan

 – Turap

 – Terowongan

 – Saluran bawah tanah, dsb.

• Tekanan tanah lateral adalah gaya yang

ditimbulkan oleh akibat dorongan tanah di

belakang struktur penahan tanah.

1. Tekanan Tanah Lateral Pada Saat Diam

• Kondisi kesetimbangan di tempat yang dihasilkan dari kedudukan tegangan-regangan tanpa adanya

tegangan geser yang terjadi didefinisikan sebagai K_O.

Ea H Turap H/3 σ_h = H.γ.K _O P_h h

• Ditinjau suatu turap yang dianggap tidak mempunyai volume, sangat kokoh dan licin, dipancang pada tanah tak berkohesi (gambar 1a). Tanah di kiri dinding turap digali perlahan-lahan sampai kondisinya seperti pada gambar 1.b.

Turap

• Bersama-sama dengan penggalian ini, dikerjakan suatu gaya horizontal P_h yang besarnya sama dengan gaya horizontal tanah sebelum penggalian.

• Tekanan gaya horizontal (P_h) pada dinding ini disebut tekanan tanah pada saat diam, yaitu tekanan tanah ke arah lateral tanpa suatu pergeseran (regangan)

• Nilai banding antara tekanan horizontal dan tekanan

vertikal pada kedalam tersebut disebut koefisien tekanan tanah pada saat diam atau K_O

σ_h = H..K_O atau

dengan σ_h’ = tekanan efektif arah horizontal σ_v’ = tekanan efektif arah vertikal z = kedalaman

’ = berat volume efektif  K_O = 1 – sin  (Jaky, 1944) ' h v h O z.γ ' σ ' σ ' σ K   

2. Tekanan tanah aktif dan tekanan tanah pasif 

• Dari kanan bekerja tekanan tanah aktif (E_a = ½.H2_..K

a)

 – bersifat mendorong dinding  – bekerja jika dinding bergerak

menjauhi tanah E_a E_p H H/3 h h/3 H..K_a h..K_p

• Dari kiri bekerja tekanan tanah pasif (E_p= ½.h2_..K p)

 – Bersifat melawan tanah dorongan dinding  – Bekerja jika dinding bergerak menahan tanah

• Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya E_a dan E_p

 – 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 lateral menggunakan asumsi

1. 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 (

. e anan ana a era pa a ana non o es c =

• Tanah urug dengan berat volume  dan ketinggian H, maka tekanan tanah aktif E_a total untuk dinding penahan tanah adalah

E_a = ½ H2 _.K a

Titik tangkap gaya yang bekerja terletak pada H/3 dari dasar  dinding penahan tanah.

• Alas diagram segi tiga tekanan tanah aktif 

dengan K_a = koefisien tekanan tanah aktif Rankine



₂



2 a tg 45 45 sin 1 sin 1 K        _{  }    = 0) . b = Ka. .H ,

• H H/3 E_a = ½ H2_..K a c = 0  = 0  =0 ,

menurut Rankine, merupakan diagram segi tiga dengan alas

• Besarnya tekanan tanah pasif total = luas diagram segi tiga tekanan tanah pasif 

E_p = ½.H2 _.K

p dengan titik tangkap gaya 1/3 H dimana



45

/2



tg

sin

1

sin

1

K 

 _p 2      

_

_

_







b = H. . .K_p

dimana

 = sudut kemiringan permukaan tanah urug dibelakang DPT =     2 2 2 2 a cos β cos β cos cos β cos β cos β cos K      

• Apabila permukaan tanah urug miring membentuk sudut  (0) maka koefisien tekanan tanah aktif  dinyatakan sbb : H   b=H..Ka E_a = ½. H2_..K a 0 0 c0

• Besarnya tekanan tanah aktif = luas diagram segi tiga

E_a = ½.H2_{. .K}

a dgn alas b = H.

• Dengan cara yang sama besarnya tekanan tanah pasif menurut Rankine, merupakan diagram segi tiga dengan alas

b = H.

Tekanan tanah pasif total = luas diagram segi tiga tekanan tanah pasif .

Ep = ½.H2_{. dengan titik tangkap gaya 1/3 H}

Untuk permukaan tanah miring

    2 2 2 2  p cos β cos β cos cos β cos β cos β cos K       . K_a . K_p .K_p

B. Tekanan tanah lateral pada tanah kohesif c 0

diabaikan

E_{a total}

1. Tekanan tanah aktif 

H Tanah dengan c;  b₁=H..K_{a  b}  _{2.c. K}  E_a1 E_a2

+

=

Hc h b₁>b₂

• Apabila tanah urug mempunyai kohesi, maka tekanan tanah aktif 



2



2 a a c a a alas 2 1 alas a a 2 2 1 total a a2 a1 total a 45 tg K  K  γ. 2.c H K  2.c. .H.γ K   b  b  b  b .H K  2.c. γ .K  .H E E E E              

2. Tekanan tanah pasif  Tanah c;  E_p1 b₁=H..K_p H b₁+b₂ E_p2 ½.H ₁ /₃.H

+

=

 p 2 2.c. K   b 



₂



2  p  p  p 2 1  p  p 2 2 1  ptotal  p2  p1  ptotal 45 tg K  K  2.c. .γ H.K   b  b  b  b .H K  2.c. .γ .K  H E E E E  pasif  anah tekanan t maka kohesi, mempunyai urug tanah Apabila  























3. Tekanan tanah lateral akibat beban terbagi rata

• Misal tumpukan barang atau orang pada suatu dermaga, berat lalu lintas di jalan raya, dll

B C

q (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 E_a = (W+Q) tg ( - ) E_a = ((½.H2_{..cotg ) + (q.H cotg )).tg( - )} = (½.H2_..K a + H.q) tg2(45o - /2) = ½.H2_..K a + H.q.Ka  A

q (kN/m2₎ H E_a1 E_a2 ½.H 1_/ 3.H

• Diagram tekanan tanah aktif total berupa trapesium

gabungan dari E_a1(segi tiga oleh tanah) dan E_a2 (segi 4 akibat beban terbagi rata).

E_a1 = ½.H2_..K

a Ea2 = H.q.Ka

b₁ = H..K_a b₂ = q.K_a

4. Tekanan tanah lateral akibat beban garis Q E_a1 E_a2 E_a1 E_a2 mk b₂=mp

• Diagram tekanan tanah aktif total seperti tergambar 

E_a1(segi tiga oleh tanah) dan E_a2 (segi tiga akibat beban titik Q) E_a1 = ½.H2_..K a b₁ = H2_..K a mk  2.Q.K  mp  b K  Q. E a 2 a a2    b₁=H..K_a b₁=H..K_a

5. Tekanan tanah lateral akibat pengaruh muka air tanah

E_a1 E_a2

• Apabila MAT = MT

Tekanan tanah aktif yang bekerja pada dinding penahan tanah : (a). E_a1= ½.H2_.’.K

a ’ = berat vol. tanah terendam

b₁= H.’.K_a

garis kerja gaya 1/3 H (b). E_a2 = ½.H2_.

w w = berat vol. air 

b₁= H2_. w

garis kerja gaya 1/3 H

(6) Dinding penahan tanah dengan muka air tanah tidak sama tinggi H E_a1=½.(H₂-H₁)2_. b.Ka _b H₁ E_a2=H₂(H₁._b).K_a E_a3=½.H₁2_.’.K a H_a= ½.H₁2_. w ’ _sat h_{1 h} 2 E_p1 E_p2 E_p3 H_p

• Berat jenis tanah (G) ; angka pori (e) ; kadar air (w) ; = sudut gesek intenal tanah di atas m.a.t

= sudut gesek intenal tanah di bawah m.a.t • Tekanan tanah aktif yang bekerja :

E_a1 = akibat tekanan tanah di atas mat

E_a2 = akibat beban terbagi merata ( tanah di atas m.a.t) =

1 2

a . .

H_a = Tekanan hidrostis yang mendorong DPT • Tekanan tanah pasif 

E_p1 = akibat tekanan tanah di atas m.a.t

E_p2 = akibat beban terbagi rata (tanah di atas m.a.t) E_p3 = akibat tekanan tanah di bawah m.a.t

ANALISIS KONSTRUKSI PENAHAN TANAH

• Analisis konstruksi penahan tanah umumnya digunakan untuk menentukan dimensi penahan tanah agar stabil terhadap gaya-gaya yang bekerja

• Analisis stabilitas dilakukan secara eksternal dan internal • Dalam analisis stabilitas eksternal, konstruksi dianggap

-gaya yang bekerja. Tinjauan dilakukan terhadap

stabilitas guling, geser dan runtuhnya konstruksi akibat daya dukung tanah terlampaui.

• Analisis stabilitas terhadap gaya-gaya internal yang bekerja, umumnya berhubungan dengan kekuatan

struktur, yang dalam ini adalah pecahnya konstruksi dan patahnya kaki dan tumit.

STABILITAS TERHADAP GAYA EKSTERNAL • Keruntuhan akibat bahaya guling M V.a M konstruksi sendiri  berat akibat guling Momen .h E M aktif  gaya akibat guling Momen  p  p a a    

E

_a h

V

a

A

kohesif  h untuk tana 2 SF kohesif  non h untuk tana 1,5 SF M_a   

• Keruntuhan terhadap bahaya geser 

E

_af  tg (dasar fondasirelatif halus) kasar) relatif  fondasi (dasar  tg f  2 ~ 1,5 E ) E ( V.f  dorong Gaya lawan Gaya SF kohesif  non tanah  berupa fondasi Dasar  3 2 a  p          

V

b 2 ~ 1,5 E ) E ( c.b V.f  dorong Gaya lawan Gaya SF campuran tanah  berupa fondasi Dasar  0,75).c ~ (0,5 tanah kohesi c 2 ~ 1,5 E ) E ( c.b dorong Gaya lawan Gaya SF kohesif  tanah  berupa fondasi Dasar  a  p 3 2 a  p 3 2          

• Runtuhnya konstruksi akibat daya dukung tanah terlampaui a campuranny atau  pasir  lempung, h Untuk tana

V





tanah 2  b maks min tanah maks min σ e 3 2V σ 0 σ  batuan) (cadas, keras h Untuk tana σ  b 6.e 1  b.1 V σ 0 σ                  

SOAL 1

• Dinding penahan tanah dengan karakteristik sbb :  = 30 c = 0 _tanah = 18 kN/m3 H = 2 m _{pasangan batu} = 20 kN/m3 _all = 150 kN/m2

• Ditinjau analisis stabilitas

dinding terhadap guling, geser  dan keruntuhan daya dukung tanah !

0,75 m 0,5 m 0,5 m

SOAL 2

• Dinding penahan tanah dengan karakteristik sbb :  = 30 c = 10 kN/m2 _tanah = 18 kN/m3 H = 2 m q = 2,5 kN/m2 _{pasangan batu} = 20 kN/m3 _all = 150 kN/m2

• Ditinjau analisis stabilitas

dinding terhadap guling, geser  dan keruntuhan daya dukung tanah !

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= 80 ₁= 16 kN/m3 c1 = 10 kN/m2 3 3 3 2= 30 ₂= 18 kN/m3 c2= 20 kN/m2 3= 25 ₃’= 9 kN/m3 c3= 20 kN/m2 3= 25 _3’= 9 kN/m3 c3 = 20 kN/m2