BAB VIII DINDING PENAHAN TANAH

BAB VIII

DINDING

PENAHAN TANAH

A. Pendahuluan

• Bangunan dinding penahan tanah berguna untuk menahan tekanan tanah lateral yang ditimbulkan oleh tanah 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 terutama dari :

– berat sendiri struktur, dan

– berat tanah yang berada di atas pelat fondasi.

• Besar dan distribusi tekanan tanah pada dinding

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.

4. Dindingcounterfort :dinding beton bertulang yang tipis pada bagian dalam dinding pada jarak tertentu

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

counterfortdiisi 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)

counter fourt

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.

H/3

σh= H.γ.KO

Ea

Ph Ph

• 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.

H Turap

Gambar 1a Gambar 1b Gambar 1c

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

• Tekanan gaya horizontal (Ph) 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 disebutkoefisien tekanan tanah pada saat diamatau K_O

σh= H..KO atau

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

’ = berat volume efektif KO = 1 – sin(Jaky, 1944) ' h v h O _σσ _'' _z.γσ ' K  

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 Eadan 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 tekanan tanah aktif (Ea= ½.H2..Ka)

– bersifat mendorong dinding – bekerja jika dinding bergerak

menjauhi tanah Ea Ep H H/3 h h/3 H..Ka h..Kp

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(= 0) A. Tekanan tanah lateral pada tanah non kohesif (c = 0)

• Tanah urug dengan berat volumedan ketinggian H, maka tekanan tanah aktif Eatotal untuk dinding penahan tanah adalah

Ea= ½ H2..Ka

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

• Alas diagram segi tiga tekanan tanah aktif

b = Ka._{.H ,}dengan Ka= koefisien tekanan tanah aktif Rankine



2



2 a ₁1 _sinsin tg 45 45 K    _{  }   

• Dengan cara yang sama, besarnya tekanan tanah pasif menurut Rankine, merupakan diagram segi tiga dengan alasb = H._.Kp

• 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 H H/3 Ea= ½ H2..Ka c = 0 = 0  =0



45 /2



tg sin 1 sin 1 K 2 p _

_



 



 

dimana

= sudut kemiringan permukaan tanah urug dibelakang DPT Φ = sudut gesek dalam tanah

• Besarnya tekanan tanah aktif = luas diagram segi tiga Ea= ½.H2..Ka dgn alasb = H.. Ka

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

b = H._{. Kp}

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

Ep = ½.H2_..K

p dengan titik tangkap gaya1/3 H

Untuk permukaan tanah miring

  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 Ea= ½. H2..Ka 0 0 c0   2 2 2 2 p cos β cos β cos cos β cos β cos β cos K     

• 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             

B. Tekanan tanah lateral pada tanah kohesif c₀ diabaikan

Ea total

1. Tekanan tanah aktif

H Tanah dengan c; b1=H..Ka b22.c. Ka Ea1 Ea2

+

=

Hc h b1>b2

2. Tekanan tanah pasif



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             Tanah c; Ep1 b1=H..Kp H b1+b2 Ep2 ½.H 1_/ 3.H

+

=

p 2 2.c. K b 

3. Tekanan tanah lateral akibat beban terbagi rata

• 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_..K a+ H.q) tg2(45o-/2) = ½.H2_..K a+ H.q.Ka

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

A

B C

• Diagram tekanan tanah aktif total berupa trapesium gabungan dari Ea1(segi tiga oleh tanah) dan Ea2(segi 4 akibat beban terbagi rata).

Ea1= ½.H2..Ka Ea2= H.q.Ka b₁ = H..K_a b₂ = q.K_a q (kN/m2₎ H Ea1 Ea2 ½.H 1_/ 3.H b1=H..Ka b2=q.Ka b1+ b2

4. Tekanan tanah lateral akibat beban garis

• Diagram tekanan tanah aktif total seperti tergambar Ea1(segi tiga oleh tanah) dan Ea2(segi tiga akibat beban titik Q) Ea1 = ½.H2..Ka b1 = H2..Ka mk 2.Q.K mp b K Q. E a 2 a a2    Q Ea1 Ea2 b1=H..Ka b1=H..Ka Ea1 Ea2 mk b2=mp

5. Tekanan tanah lateral akibat pengaruh muka air tanah

• Apabila MAT = MT

Tekanan tanah aktif yang bekerja pada dinding penahan tanah : (a). Ea1= ½.H2.’.Ka ’ = berat vol. tanah terendam

b1= H.’.Ka

garis kerja gaya 1/3 H

(b). Ea2= ½.H2.w w= berat vol. air

b1= H2.w

garis kerja gaya 1/3 H

Ea1 Ea2

b1=H.’.Ka b2=H.w

(6) Dinding penahan tanah dengan muka air tanah tidak sama tinggi H1 H2 Ea1=½.(H2-H1)2.b.Ka Ea2=H2(H1.b).Ka Ea3=½.H12.’.Ka Ha= ½.H12.w _b ’ sat h1 h₂ Ep1 Ep2 Ep3 Hp

• Berat jenis tanah (G) ; angka pori (e) ; kadar air (w) ;

₁₌ sudut gesek intenal tanah di atas m.a.t

₂₌ sudut gesek intenal tanah di bawah m.a.t • Tekanan tanah aktif yang bekerja :

Ea1= akibat tekanan tanah di atas mat

Ea2= akibat beban terbagi merata ( tanah di atas m.a.t) Ea3= akibat tekanan tanah di bawah m.a.t

H_a= Tekanan hidrostis yang mendorong DPT • Tekanan tanah pasif

Ep1= akibat tekanan tanah di atas m.a.t

Ep2= akibat beban terbagi rata (tanah di atas m.a.t) E_p3= akibat tekanan tanah di bawah m.a.t

H_p= tekanan hidrostsatis yang menahan DPT

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

sebagai satu kesatuan yang masif dalam melawan gaya-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

E

_a h

V

a

A

kohesif h untuk tana 2 SF kohesif non h untuk tana 1,5 SF M M SF guling erhadap Tinjauan t V.a M konstruksi sendiri berat akibat guling Momen .h E M aktif gaya akibat guling Momen a p p a a       

• Keruntuhan terhadap bahaya geser

E

_a

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 halus) relatif fondasi (dasar tg f kasar) relatif fondasi (dasar tg f 2 ~ 1,5 E ) E ( V.f dorong Gaya lawan Gaya SF kohesif non tanah berupa fondasi Dasar a p 3 2 a p 3 2 3 2 a p                  

• Runtuhnya konstruksi akibat daya dukung tanah terlampaui

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 a campuranny atau pasir lempung, h Untuk tana              