ANALISA PERILAKU DINDING PENAHAN TANAH GRAVITASI (GRAVITY RETAINING WALLS) AKIBAT BEBAN DINAMIS.

(1)

ANALISA PERILAKU DINDING PENAHAN

TANAH GRAVITASI (

GRAVITY

RETAINING

WALLS

) AKIBAT BEBAN DINAMIS

TUGAS AKHIR

Diajukan sebagai syarat untuk menyelesaikan pendidikan Program Strata–I pada jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Andalas

Oleh

YOLLA FRANSISKA

0810921018

Pembimbing Utama

ABDUL HAKAM, Ph.D

Ko – Pembimbing:

HENDRI GUSTI PUTRA, MT

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANDALAS

(2)

ANALISA PERILAKU DINDING PENAHAN

TANAH GRAVITASI (

GRAVITY

RETAINING

WALLS

TUGAS AKHIR

Oleh

YOLLA FRANSISKA

0810921018

UNIVERSITAS ANDALAS

(3)

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

TANAH GRAVITASI (

GRAVITY

RETAINING

WALLS

Nama : Yolla Fransiska

No. BP : 0810921018

Disahkan Oleh:

Pembimbing Utama,

(4)

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

TANAH GRAVITASI (

GRAVITY

RETAINING

WALLS

Nama : Yolla Fransiska

No. BP : 0810921018

Disahkan Oleh:

Ko-Pembimbing,

(5)

TUGAS AKHIR

TANAH GRAVITASI (

GRAVITY

RETAINING

WALLS

Oleh

Yolla Fransiska

0810921018

Telah diuji dan dipertahankan dalam ujian

Sidang Tugas Akhir Jurusan Teknik Sipil-Fakultas Teknik

Universitas Andalas Padang pada tanggal

25 Oktober 2012

Tim Penguji:

1.

Abdul Hakam, Ph. D

………

2.

Hendri Gusti Putra, MT

………

3.

Rina Yuliet, MT

………

(6)

iv

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN

ABSTRAK i

KATA PENGANTAR ii

DAFTAR ISI iv

DAFTAR TABEL vii

DAFTAR GAMBAR ix

DAFTAR NOTASI xi

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang I-1 1.2. Tinjauan dan Manfaat I-3 1.3. Batasan Masalah I-3 1.4. Sistematika Penulisan I-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dinding Penahan Tanah (Retaining walls) II-1 2.2. Dinding Penahan Tanah Gravitasi (Gravity

Retaining walls) II-3

2.3. Stabilitas Struktur Dinding Penahan Tanah II-4 2.4. Beban Dinamis II-5 2.5. Beban Gempa pada Struktur Dinding Penahan

Tanah II-7

2.6. Teori Getaran II-11 2.6.1. Sistem Satu Derajat Kebebasan (Single

(7)

v

Redaman II-14 2.7. Tekanan Tanah Ke Samping II-18 2.8. Tekanan Tanah Aktif dan Pasif Menurut

Rankine II-19

2.8.1. Tekanan Tanah Aktif Menurut Rankine II-19 2.8.2. Tekanan Tanah Pasif Menurut Rankine II-20 2.9. Tekanan Tanah Aktif dan Pasif Menurut

Coulomb II-21

2.9.1. Tekanan Tanah Aktif Menurut Coulomb II-21 2.9.2. Tekanan Tanah Pasif Menurut Coulomb II-23 2.10. Program SAP2000 II-26

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Proses Penelitian III-1 3.2. Studi Kepustakaan III-2 3.3. Pengumpulan Data III-2 3.4. Pengolahan Data III-3 3.5. Analisa Perilaku Dinding Penahan Tanah

Gravitasi Akibat Beban Dinamis dengan

Menggunakan Program SAP2000 III-10 3.6. Hasil dan Pembahasan III-10 3.7. Saran dan Kesimpulan III-11

BAB IV PROSEDUR DAN HASIL KERJA

(8)

vi

4.3.1. Permodelan IV-27 4.3.2. Hasil Running Program IV-28

BAB V ANALISA DAN PEMBAHASAN

5.1. Stabilitas Eksternal V-2 5.2. Stabilitas Dinamis V-2

5.2.1. Stabilitas dinamis dengan sudut

keruntuhan α = 45 + /2 V-2 5.2.2. Stabilitas dinamis dengan sudut

keruntuhan α =  V-3 5.2.3. Stabilitas dinamis dengan Metode

Mononobe-Okabe V-3

5.2.4. Stabilitas Menyeluruh V-4 5.3. Simulasi Numerik dengan Program SAP2000 V-5

5.3.1. Tegangan Normal pada Tanah

dibelakang Dinding V-5 5.4. Analisa Tegangan Tanah dengan Menggunakan

Lingkaran Mohr V-8

5.5. Displacement atau Perpindahan V-10

BAB VI PENUTUP

6.1. Kesimpulan VI-1

6.2. Saran VI-2

(9)

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Percepatan Puncak Batuan dasar dan Percepatan Puncak Muka

Tanah untuk Masing-masing Wilayah Gempa Indonesia II-9

Tabel 2.2 Jenis-jenis Tanah dan Klasifikasinya II-9

Tabel 2.3 Spektrum Respons Gempa Rencana II-11

Tabel 4.1 Gaya Vertikal dan Momen Tahanan yang Bekerja IV-4

Tabel 4.2 Nilai Faktor Daya Dukung Terzaghi IV-5

Tabel 4.3 Stabilitas DindingpadaKondisi Statis IV-7

Tabel 4.4 Resume Beban-beban dan Gaya-gaya yang Bekerja

( = 45 + /2) IV-10

Tabel 4.5 Stabilitas Dindingdengan Sudut Keruntuhan α = 45 + /2 IV-13 Tabel 4.6 Resume Beban-beban Dan Gaya-gaya yang Bekerja

( = ) IV-15

Tabel 4.7 Stabilitas Dindingdengan Sudut Keruntuhan α =  IV-17 Tabel 4.8 Gaya Vertikal dan Momen Tahanan yang Bekerja IV-18

Tabel 4.9 Resume Beban-beban dan Gaya-gaya IV-20

Tabel 4.10 Stabilitas Dindingdengan Metode Mononobe-Okabe IV-22

Tabel 4.11 Perhitungan Stabilitas Menyeluruh dengan Metoda Slice IV-24

Tabel 4.12 Perhitungan Stabilitas Menyeluruh dengan Metode Slices IV-26

Tabel 4.13 Resume Hasil Perhitungan Angka Keamanan IV-27

Tabel 5.1 Resume Stabilitas Dinding pada Kondisi Statis V-2

Tabel 5.2 Resume Stabilitas Dinding dengan Sudut Keruntuhan

α = 45 + /2 V-2

Tabel 5.3 Resume Stabilitas Dinding dengan Sudut Keruntuhan α =  V-3 Tabel 5.4 Resume Stabilitas Dinding dengan Metode Mononobe-Okabe V-4

Tabel 5.5 Resume Stabilitas Menyeluruh (Over-all Stability) V-4

Tabel 5.6 Rekapitulasi Tegangan Normal Akibat Beban Gempa V-5

Tabel 5.7 Rekapitulasi Tegangan Geser Akibat Beban Gempa V-5

Tabel 5.8 Tegangan Normal Arah X (S11) V-5

Tabel 5.9 Tegangan Normal Arah Y (S22) V-6

Tabel 5.10 Tegangan Normal Arah Z (S33) V-7

(10)

viii

(11)

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Jenis-Jenis Dinding Penahan Tanah II-2

Gambar 2.2 Dinding Penahan Tanah Gravitasi II-3

Gambar 2.3 Wilayah Gempa Indonesia dengan Percepatan Puncak

Batuan Dasar dengan Perioda Ulang 500 Tahun II-8

Gambar 2.4 Respons Spektrum Gempa Rencana II-10

Gambar 2.5 Getaran Bebas Sistem Massa Pegas tanpa Redaman II-12

Gambar 2.6 Getaran Bebas dengan Redaman (a) Overdamped

(b) Redaman Kritis (c) Underdamped II-16

Gambar 2.7 Tekanan Tanah Aktif II-20

Gambar 2.8 Tekanan Tanah Pasif II-21

Gambar 2.9 Tekanan Tanah Aktif II-22

Gambar 2.10 Tekanan Tanah Pasif

Gambar 2.11 Asal Mula Persamaan Mononobe-Okabe II-24

Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian III-1

Gambar 3.2 Perencanaan Dimensi Dinding III-3

Gambar 3.3 Tekanan Tanah Aktif Rankine III-4

Gambar 3.4 Tekanan Tanah Pasif Rankine III-5

Gambar 3.5 Asal Mula Persamaan Mononobe-Okabe III-6

Gambar 3.6 Tekanan Tanah Pasif Coulomb III-8

Gambar 4.1 Contoh Kasus IV-1

Gambar 4.2 Gaya-gaya yang Bekerja IV-3

Gambar 4.3 Analisis Dinamis pada Sudut Keruntuhan  = 45 + /2 IV-8 Gambar 4.4 Analisis Dinamis pada Sudut Keruntuhan  =  IV-13 Gambar 4.5 Gaya-gaya yang Muncul Pada Saat Gempa IV-17

Gambar 4.6 Analisa Stabilitas Menyeluruh dengan Metoda Slices IV-23 Gambar 4.7 Analisa Stabilitas Menyeluruh dengan Metoda Slices IV-25

Gambar 4.8 Permodelan Struktur dengan SAP2000 IV-28

Gambar 4.9. Deformasi Akibat Beban Gempa IV-29

Gambar 4.10. Tegangan Arah X (s11) IV-29

Gambar 4.11. Tegangan Arah Y (s22) IV-30

(12)

x

Gambar 4.13. Tegangan Arah XY (s12) IV-31

Gambar 4.14. Tegangan Arah XZ (s13) pada Dinding Penahan IV-31

Gambar 4.15. Tegangan Arah YZ (s23) pada Dinding Penahan IV-32

Gambar 5.1. Grafik Tegangan Normal Arah X (S11) V-6

Gambar 5.2. Grafik Tegangan Normal Arah Y (S22) V-7

Gambar 5.3. Grafik Tegangan Normal Arah Z (S33) V-8

Gambar 5.4. Check Tegangan dengan Menggunakan Lingkaran Mohr V-9

(13)

xi

DAFTAR NOTASI

B = lebar dinding c = kohesi

 = berat jenis tanah

 = sudut geser tanah g = percepatan grafitasi

Fe = gaya akibat gempa pada dinding FS = faktor keamanan

H = kedalaman/tinggi dinding D = kedalaman/tinggi tanah pasif Ka = koefisien tekanan aktif tanah Kp = koefisien tekanan pasif tanah

Kae = koefisien tekanan aktif tanah saat gempa Kpe = koefisien tekanan pasif tanah saat gempa Pa = tekanan aktif per satuan panjang

Pp = tekanan pasif per satuan panjang Pae = tekanan aktif tanah saat gempa Ppe = tekanan pasif tanah saat gempa Mo = momen penyebab guling MR = momen penahan guling

Nc, Nq, N = faktor kapasitas daya dukung W = berat dinding

(14)

i

Abstrak

Dinding penahan tanah adalah suatu bangunan yang dibangun untuk mencegah keruntuhan tanah yang curam atau lereng yang dibangun ditempat dimana kemantapannya tidak dapat dijamin oleh lereng tanah itu sendiri. Gempa merupakan salah satu peristiwa alam yang menyebabkan terjadinya keruntuhan tanah. Untuk itu, diperlukan analisa dan kajian terhadap dinding penahan itu sendiri untuk mengurangi resiko seperti keruntuhan akibat beban gempa. Diharapkan nantinya dapat mengurangi resiko yang ada dan meningkatkan faktor keamanan sesuai kebutuhan.

Tujuan penulisan ini adalah untuk menganalisa perilaku dinding penahan tanah gravitasi dalam kondisi statis dan dinamis. Metoda yang digunakan dalam penulisan ini adalah metoda analitik dengan menggunakan persamaan Rankine, Mononobe-Okabe, dan Terzaghi. Tahap awal dilakukan dalam kondisi statis dengan menggunakan metode perhitungan stabilitas dinding yang biasa digunakan. Kemudian perhitungan dilanjutkan dengan menganalisa stabilitas dinamis dinding penahan dengan dua variasi sudut keruntuhan, yaitu  = 45 + /2 dan  = . Selanjutnya dengan menggunakan metode Mononobe-Okabe, terakhir analiisa dilkukan dengan menggunakan program SAP2000.

Hasil yang didapat menunjukkan bahwa dinding pada kondisi statis faktor keamanan terhadap guling 11,66, geser 10,58, dan daya dukung 6,45. Pada kondisi dinamis dengan sudut keruntuhan  = 45 + /2 faktor keamanan terhadap guling 3,26, geser 1,83, dan daya dukung 5,66. Sudut keruntuhan  =  faktor keamanan terhadap guling 4,87, geser 1,26, dan daya dukung tidak dilanjutkan perhitungannya, sedangkan dengan metode Mononobe-Okabe faktor keamanan terhadap guling 1,5, geser 0,53, dan daya dukung tidak dilanjutkan perhitungannya. Dan faktor keamanan terhadap stabilitas menyeluruh didasar dinding adalah 1,59, dikaki dinding adalah 0,95. Displacement puncak adalah 0.155 cm dan displacement dasar adalah 0.142 cm. Untuk meningkatkan stabilitas dinding agar aman terhadap guling, geser, dan daya dukung, salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan menambah atau memperbesar dimensinya.

(15)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Tanah merupakan sebuah materi yang banyak jenisnya dengan perilaku-perilaku yang tergantung pada kondisi di sekitarnya dan kondisi tanah itu sendiri. Tanah dapat bergerak secara horisontal (lateral) maupun vertikal (penurunan) yang bergantung pada pembebanan yang ada pada tanah itu sendiri. Ada jenis tanah yang mudah longsor bila dilakukan penggalian akibat adanya tegangan lateral tanah. Ada jenis tanah lunak seperti tanah pada daerah pantai yang mudah terjadi penurunan akibat dilakukan pembebanan. Untuk mencegah terjadinya kelongsoran diperlukan dinding penahan tanah agar dapat menahan tanah yang dapat menyebabkan kerusakan struktur bangunan disekitarnya.

(16)

I-2

tanah tersebut terhadap keruntuhan yang terjadi. Selain longsor, gempa juga merupakan salah satu peristiwa alam yang menyebabkan terjadinya keruntuhan tanah.

Gempa adalah getaran atau guncangan yang terjadi di permukaan bumi akibat pelepasan energi dari dalam secara tiba-tiba yang menciptakan gelombang seismik. Pada beberapa tempat di dalam bumi terjadi akumulasi energi. Bila massa batuan/tanah atau struktur yang ada di kulit bumi tidak sanggup lagi menahan akumulasi energi tersebut maka massa batuan/tanah atau struktur tersebut akan meledak yang kemudian menyebarkan getaran dan gelombang ke segala arah sampai tercipta suatu keseimbangan baru. Getaran yang ditimbulkan oleh gempa tidak hanya merusak bangunan tetapi juga merubah topografi/bentuk bumi. Daerah-daerah berlereng curam yang dalam kondisi kritis menjadi tempat-tempat berbahaya ketika terjadi gempa.

Kerusakan akibat gempa bumi menimbulkan gejala langsung maupun tidak langsung. Kerusakan struktur tanah sebagai akibat langsung dari beban gempa adalah seperti menurunnya daya dukung tanah di bawah pondasi, keruntuhan pada dinding penahan tanah, keruntuhan pada abutmen jembatan. Sedangkan akibat tidak langsungnya adalah seperti kerusakan bangunan akibat getaran yang ditransmisikan dari tanah ke struktur.

(17)

I-3

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisa perilaku dinding penahan tanah gravitasi dengan menggunakan program SAP2000.

Manfaat dari penelitian ini adalah untuk perencanaan dinding penahan tanah gravitasi dan mengetahui perilakunya terhadap beban dinamis.

1.3. Batasan Masalah

Batasan masalah yang akan dibahas dalam penulisan Tugas Akhir ini mencakup:

1.

Dimensi ditetapkan sesuai dengan model dinding penahan tanah yang ada dilapangan.

2.

Analisa dilakukan hanya untuk dinding penahan tanah gravitasi (gravity retaining walls)

3.

Tanah diasumsikan homogen

4.

Muka air tanah dianggap tidak ada

5.

Data tanah yang digunakan dari lokasi Kec. Camat Kuranji.

1.4. Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini akan dibagi dalam enam bab yang terbagi dalam subbab-subbab yang berisikan penjelasan dan pembahasan materi tugas akhir. Bab-bab tersebut terdiri dari:

Bab I Pendahuluan

(18)

I-4

Bab II Tinjauan Pustaka

Bab ini berisikan materi-materi pendukung termasuk penelitian-penelitan yang pernah dilakukan sebelumnya serta pembahasan mengenai program SAP 2000 versi 11.

Bab III Metodologi Penelitian

Bab metodologi penelitian ini berisikan penjelasan langkah-langkah yang diambil dalam perhitungan termasuk penentuan parameter-parameter tanah maupun parameter-parameter dinamis.

Bab IV Data dan Hasil Perhitungan

Bab ini berisi data-data yang diperlukan dalam perhitungan serta hasil dari perhitungan.

Bab V Analisa dan Pembahasa

Bab ini membahas hasil perhitungan dan analisis dari program SAP2000.

Bab VI Kesimpulan