MENGHITUNG DINDING PENAHAN TANAH PASANGAN BATU KALI

MENGHITUNG

DINDING PENAHAN TANAH

PASANGAN BATU KALI

Tulisan ini diangkat kembali dengan peragaan software untuk membantu praktisi dalam memahami

aspek-aspek yang perlu diperhatikan dalam mendesain.

Software peraga DPT Ver 1.2 oleh : Geoteknik Plus!

Penerbitan Buku dan Software Geoteknik. E-mail : geoteknikplus@plasa.com

Penyusun Tutorial : Hanggoro Tri Cahyo Arnida Ambar Cahyati

Tutorial dan software ini akan terus disempurnakan, kami mohon kesediaan Anda untuk ikut mengoreksi dan menambahkan materi berdasarkan pengalaman Anda

dalam mendesain maupun melaksanakannya. Kirimkan pertanyaan dan tanggapan Anda

ke e-mail : arnidaambar@plasa.com

KONVERSI SATUAN Satuan gaya 1 kg = 9.81 N Satuan berat volume 1 gr/cm3 _{= 1 t/m}3 _{= 9.81 kN/m}3

γair = 9.81 kN/m3

Satuan tekanan atau tegangan 1 kg/cm2 _{= 98.1 kPa = 98.1 kN/m}2 _{= 10 t/m}2

1 MPa = 1 N/mm2 _{= 9.81 kg/cm}2 1 Pa = 1 N/m2

FUNGSI DINDING PENAHAN TANAH

Sesuai fungsinya untuk menahan gerakan tanah ke samping dengan memanfaatkan berat struktur pasangan batu kali, dinding penahan tanah pasangan batu kali seringkali digunakan untuk melandaikan tebing agar tidak begitu curam, menahan timbunan tanah pada oprit pada jembatan, ataupun sebagai dinding untuk normalisasi sungai. Gambar berikut akan mengilustrasikan penggunaan dinding penahan tanah pasangan batu kali yang sering digunakan.

Gambar 1. Aplikasi dinding penahan tanah.

galian

timbunan

timbunan

galian

TIPS MENDESAIN

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

a. Perhitungan tegangan tanah tidak dapat diharapkan menjadi lebih akurat daripada nilai parameter tanah (γ,ϕ, dan c) yang telah diasumsikan untuk mendesain, sehingga dalam pengambilan nilai parameter perlu pertimbangan yang baik dari nilai yang tersedia dari laporan penyelidikan tanah.

b. Kondisi tanah saat mendesain dapat berubah secara nyata dan nilai parameter tanah yang telah diasumsikan dalam desain juga dapat berubah seiring dengan waktu.

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

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

e. Tanah urugan lebih baik jika berupa tanah pasir/pasir berkrikil yang bersifat mudah menyerap air untuk dibuang melalui pipa drain dengan maksimum butir halus 5%. Jika digunakan tanah urug yang berasal dari tanah asli lempug kepasiran/silt maka perlu pemasangan filter pada sisi dalam dinding penahan tanah.

Gambar 2. Bidang lonsor Rankine Bidang Longsor 45 + ϕ/2

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

Ilustrasi berikut akan menjelaskan sejauh mana m.a.t akan berpengaruh dalam desain.

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

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

Diberikan nilai γ w=9.81 KN/m3_{, γ=18.9 KN/m}3 _{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 menjadi 2.2 kali dari keadaan keringnya.

Tekanan Tanah

Aktif

Urugan tanah dalam kedaan kering atau basah, γ Tekanan Tanah Aktif Tekanan Hidrostatis Urugan tanah dalam kedaan jenuh air, γsat

Padry= ½.ka.H2.

γ

LANGKAH PERHITUNGANNYA

Gambar 4. Diagram tekanan yang bekerja di belakang dinding

W1 W3 W2 W5 W4 W6 O A

r

%

ϕ

1

,

γ

1

, c=0

ϕ

2

,

γ

2

q

B2 B1 B1 B 25 cm H H1 H2 Tanah Urug Pasir Urug 5 cm Pas. Batu Kosong

Pas. Batu kali

γ=22 kN/m3 Pa5 Pa4 Pa2 Pa1 Pa3 50 cm

r

% q.ka

_γ

_1.H1.ka

_γ

_1’.H2.ka

_γ

_w.H2 Tanah Urug

GAYA AKTIF YANG BEKERJA DI 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] = ____ kPa Sudut 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 proses pengerjaan 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 Rankine

Koefisien tekanan tanah aktif [ka] = tg2 _{(45° -}

_ϕ

_{1 /2)} Berat volume air [γw] = 9.81 kN/m3

H2 = H – H1 Pa1 = ½.H12.γ1.ka Pa2 = H1.γ1.ka.H2

Pa3 = ½.H22.(γ1-γw).ka Pa4 = ½.H22.γw

Pa5 = q.ka.H

Pa = Pa1 + Pa2 + Pa3 + Pa4 + Pa5

Berat Sendiri Pasangan Batu Kali dan Tanah Urug Teori Rankine

B1 = H.r W1 = W3 = ½.B1.H.γpas W2 = B2.H.γpas W4 = (H2.r).H1.γ1 W5 = ½. (H2.r).H2.(γ1-γw) W6 = ½ (B1 – H2.r).H1.γ1 W = 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 0.3-0.4H sedangkan 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.

ϕ

2)) / 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.Nc Jika 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+ϕ

2/2), 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 – Ma

W Syarat : | e | ≤ 1/6.B

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

Jika pada lapisan tanah ditemukan lapisan kompresibel, maka diperlukan perhitungan penurunan konsolidasi yang dasarnya sama dengan perhitungan penurunan 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 ijin untuk bahan pasangan batu kali maka akan terjadi retak-retak / deformasi pada dinding penahan tanah.

Pengecekan stabilitas internal untuk z = ¼.H

Untuk mencari nilai Ma, Pa dan W pada pengecekan z = ¼.H sama seperti langkah diatas. Hanya mengubah nilai H menjadi z sehingga untuk persamaan di 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.r W1 = W3 = ½.B1.H.γpas W2 = B2.H.γpas W4 = (H2.r).H1.γ1 W5 = ½. (H2.r).H2.(γ1-γw) W6 = ½ (B1 – H2.r).H1.γ1 W = 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 – Ma

W 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.ka Pa2 = H1.γ1.ka.H2 Pa3 = ½.H22.(γ1-γw).ka Pa4 = ½.H22.γw Pa5 = q.ka.H Pa = 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 Tanah Longsor, KMTS UGM, Yogyakarta.