II. Kuliah Retaining Wall

(1)

TIMBUNAN & KONSTRUKSI

PENAHAN TANAH

(RC09-1351)

RETAINING WALL

(2)

1. UMUM

FUNGSI DINDING PENAHAN TANAH : (GAMBAR A)  PENAHAN TANAH PADA TEBING  Jalan Raya

 Jalan kereta api

 KADE (BERTAMBATNYA KAPAL)  PELABUHAN

 ABUTMENT  JEMBATAN

 BASEMENT  GEDUNG

 TEROWONGAN  Jalan Raya, Jalan K.A, Jalan orang

 RESERVOIR  HIDRO/P.D.A.M.

TYPE DINDING/STRUKTUR PENAHAN TANAH : (GAMBAR B)  TYPE GRAVITASI, MENGANDALKAN BERAT SENDIRI

 TYPE BERSAYAP (CANTILEVER)

 TYPE BERTANGGA

 TYPE BERKURSI Variasi bentuk

 TYPE CONTREFORT

(3)

BAHAN STRUKTUR PENAHAN TANAH :

(GAMBAR B)



BETON TIDAK BERTULANG



BETON BERTULANG



BATU KALI + (1 PC : 3 PS)



BATU BATA + (1 PC : 3 PS)



D.L.L

STABILITAS DINDING PENAHAN TANAH



INTERNAL STABILITY : KEKUATAN MATERIAL



EXTERNAL STABILITY :

1. Guling (Overturning)

2. Geser (Horizontal Displacement)

3. Longsor (Sliding)

4. Daya dukung (Bearing Capacity)

5. Penurunan (Settlement)

(4)

GAMBAR A : TEMBOK/STRUKTUR PENAHAN TANAH SESUAI FUNGSINYA

(5)

GAMBAR A : TEMBOK/STRUKTUR PENAHAN TANAH SESUAI FUNGSINYA

(6)

GAMBAR B : BEBERAPA TYPE STRUKTUR PENAHAN TANAH DINDING BERSAYAP

(KANTILEVER)

DINDING (MUR) GRAVITAIRE

DINDING GRAVITASI DARI BATA

DINDING GRAVITASI BERTANGGA

(7)

GAMBAR B : BEBERAPA TYPE STRUKTUR PENAHAN TANAH

DINDING BERSAYAP DARI BETON BERTULANG

(8)

DIMENSI UMUM DINDING PENAHAN TANAH : (UNTUK PRE DESIGN)

GAMBAR C : DIMENSI UMUM

(9)

GAMBAR C : DIMENSI UMUM

(10)

GAMBAR D : GAYA-GAYA YANG BEKERJA PADA DINDING

2. ANALISA GAYA-GAYA YANG BEKERJA DAN

DAERAH PLASTIS DIBELAKANG DINDING

(11)

JIKA ADA AIR TANAH :

W

P = RESULTANT GAYA HIDROSTATIK  SISI DALAM

' W

P _{= RESULTANT GAYA HIDROSTATIK  SISI LUAR}

W

F = RESULTANT GAYA HIDRODINAMIK  SISI DALAM (JIKA AIRNYA MENGALIR)

GAYA-GAYA KHUSUS LAINNYA :



KARENA PERLETAKAN JEMBATAN



KARENA GAYA ANGKER DISISI DALAM



GAYA-GAYA TUMBUKAN (KAPAL) DARI SISI LUAR, DLL

q = SURCHARGE/BEBAN DIMUKA TANAH

W = BERAT SENDIRI STRUKTUR/DINDING PENAHAN TANAH

1

P



_{= RESULTANT GAYA-GAYA TANAH AKTIF PADA SISI DALAM} 2

P



_{= RESULTANT GAYA-GAYA AKIBAT SURCHARGE DIMUKA TANAH}

B



= RESULTANT GAYA-GAYA TANAH PASIF

R



= RESULTANT GAYA-GAYA REAKSI TANAH PADA LANDASAN

S



= RESULTANT GAYA-GAYA UP-LIFT (TEKANAN AIR KEATAS)

(12)

GAMBAR D : DAERAH PLASTIS DAN TEKANAN TANAH KE DINDING

DAERAH PLASTISITAS DIBELAKANG DINDING GRAVITASI

(13)

GAMBAR E : DAERAH PLASTIS DAN TEKANAN TANAH KE DINDING

KASUS DINDING BERTANGGA

(14)

GAMBAR F : DAERAH DALAM PLASTISITAS DI BELAKANG DINDING DAN TEKANAN TANAH YANG BEKERJA

(15)

BEBERAPA SKEMA PERHITUNGAN

GAMBAR F : DAERAH DALAM PLASTISITAS DI BELAKANG DINDING DAN TEKANAN TANAH YANG BEKERJA

(16)

4. STABILITAS DINDING PENAHAN TANAH

KONTROL EKSTERNAL STABILITAS DINDING/STRUKTUR PENAHAN TANAH, Perhitungan angka keamanan (F) :

1. KONTROL TERHADAP GESER (HORIZONTAL DEPLACEMENT). KEAMANAN TERHADAP GESER  F > 1,5

2. KONTROL TERHADAP GULING/ROTASI,  F > 1,5

3. KONTROL TERHADAP DAYA DUKUNG SEBAGAI PONDASI,  F > 3 4. KONTROL TERHADAP LONGSOR TOTAL (MAKRO),  F > 2

5. KONTROL TERHADAP PENURUNAN, NEGATIVE SKIN FRICTION DAN UP LIFT 6. KONTROL TERHADAP STABILITAS INTERN DALAM DINDING PENAHAN

(TERGANTUNG JENIS MATERIAL YANG DIGUNAKAN)

(17)

A. KEAMANAN TERHADAP GESER

GAMBAR G :

Titik O = CENTRAL DARI LANDASAN

R



= RESULTANTE GAYA-GAYA YANG BEKERJA MELALUI TITIK O.

N = KOMPOSISI VERTIKAL DARI

R



T = KOMPOSISI HORIZONTAL DARI

R



B = Lebar Pondasi/Landasan a = KARAKTERISTIK ADHESI

 = FAKTOR LEKATAN/HAMBATAN ANTARA TANAH DAN PONDASI

FAKTOR KEAMANAN TERHADAP GESER

F =

T

tg

N

B

a

.



.



17

(18)

 JIKA UNSUR TEKANAN TANAH PASIVE DIABAIKAN  F > 1,5 ,

BILA TIDAK MAKA F > 2. (Jika strukturnya sangat penting  F > 3)

 BEBERAPA PENELITI (TERZAGHI & PECK) MENGABAIKAN UNSUR ADHESI (a = 0), TETAPI TETAP MENGGUNAKAN UNSUR  SBB :

o Tanah pondasi dengan butiran besar,

tanpa lempung, tanpa lanau ...  = 300

o Tanah pondasi berbutir kasar, dengan

lanau atau lempung ...  = 250

o Kasus yang lain ...  = 200

 KEAMANAN TERHADAP GESER, ANTARA LAIN DAPAT DITINGKATKAN DENGAN MENAMBAH STRUKTUR ”BÊCHE” DIBELAKANG LANDASAN :

GAMBAR H :

(19)

GAMBAR I :

GESER, DAPAT JUGA TERJADI

DI DALAM DINDING ITU SENDIRI,

MISALNYA PADA BIDANG : MN

GESER DISINI TIDAK AKAN

TERJADI BILA :

T < f . N  F =

T

N

f .

f = koefisien gesekan antar

material didalam dinding

(umumnya f = 0,60)

(20)

B. KEAMANAN TERHADAP GULING

GAMBAR J : GAMBAR K :

(21)

Ada 2 (dua) metoda untuk mengontrol dinding terhadap kemungkinan mengguling :

1. Titik rotasi di A  MA = 0

Untuk kondisi tanah dibawah pondasi keras (batuan  1 = 0, atau NSPT > 50) Dalam hal ini, W2 = gaya penahan (Penstabilisir).

2. Titik rotasi di O (centre pondasi)  MO = 0 (tanah sangat lunak NSPT < 4) Hal ini merupakan kasus terbanyak, dimana 1 0.

Untuk ini, W2 menjadi gaya penggerak, bersama-sama P. Sedangkan gaya W1 (berat tanah) merupakan faktor penstabilisir agar tidak mengguling.

(22)

 Dalam kasus tanah compressible, dimensi pondasi dan dinding Harus dibuat agar Resultante gaya R melampaui sesedekat

Mungkin dengan titik O. Jika e = 0  dinding akan

turun tanpa mengguling. Umumnya, kita tidak perlu mengontrol stabilitas terhadap guling, jika R posisinya masih

berada dalam

3

1 _{bagian di central (O) dasar pondasi}

(Gambar K).  +

6

B _{dari titik O.}

 Resultant R , arah, besar dan posisinya dapat dicari

Dengan metoda grafis (KUTUB/MEKTEK) atau analitis.

 Keamanan terhadap guling : F =



moment penggerak penahan moment > 1,5 (F = Angka keamanan)

22

(23)

C. STABILITAS TERHADAP KELONGSORAN

GAMBAR L : Type-type kelongsoran

(24)

GAMBAR M : Type-type kelongsoran

 Kontrol kelongsoran tanah secara macro, secara detail dapat dilihat pada mata kuliah kestabilan lereng,

dengan metoda yang ada : FELLENIUS, BISHOP, PERTURBATION, dll. Dalam kasus tertentu, keamanan terhadap longsor ini

dapat diatur dengan menempatkan dinding penahan tanah diatas tiang pondasi.

(25)



METODE FELLENIUS :









₂

sin

cos

/

1 .

.

cos

1 1 ' 2 '











n i i i n i i i i i

w

tg

b

u

w

b

c

F















_

_

2 sin

/

.

1 cos

1 .

1 1 ' ' '













n i i n i i i i i i

w

F

tg

b

u

w

b

c

F









• MOTODA BISHOP : (1954)

(lihat Gambar N & O)

• PRINSIP :

₂

O

.

penggerak

moment

O

.

perlawanan

momen







F

25

(26)

RUPTURE CIRCULAIRE :

Gambar N : Méthode de Bishop (1954)

(27)

Gambar O : Méthode de Bishop. Forces agissant sur la tranche I (Gaya-gaya yang bekerja pada pias i)

BISHOP  vi = 0

0

1 1







v



_i

v



_i_

v



_i_

FELLENIUS :



v

i

= 0



i

= 0

27

(28)

E. KONTROL TERHADAP PENURUNAN

GAMBAR P :

Bila struktur turun

lebih besar dari pada

tanah atau urugannya.

untuk ini :



< 0 ,

dengan















Bila urugan/tanah

turun lebih besar

dari strukturnya.

(Kasus terbanyak)

untuk ini :



> 0

(29)

,

(B.M.DAS)

• Penurunan elastis :

S

_i

=



. B .

E

2

1 



_{. I}

P

I

P

=

























_















_

1 ln

1

1 ln

1

2 1 1 1 2 1 1

m



dimana :

m

1

=

pondasi

lebar

pondasi

panjang

Penurunan struktur pondasi/dinding disini harus ditinjau

terhadap :



penurunan segera (elastis)



penurunan akibat konsolidasi tanah

(Perhitungan detailnya ada di MEKTAN)

(30)

Keterangan : S

i

= penurunan elastis



= tegangan akibat surcharge

B

= lebar atau diameter pondasi



= angka POISSON (0,25 s/d 0,50)

E

= modulus YOUNG

I

P

= factor pengaruh

Angka POISSON  tanah incompressible = 0,5

tanah normal = 0,33

Perumusan diatas adalah untuk tebal tanah



.

Masih banyak metoda perhitungan untuk penurunan

elastis ini (mis : BIAREZ) yang tergantung dari :



Bentuk & dimensi pondasi.



Struktur lapisan & jenis tanah

MEKTAN

(31)

• Penurunan akibat konsolidasi primer :

a. Untuk lempung NORMALLY CONSOLIDATED (NC) :

Bila



0

’ >



c

’  S

C

=

_













_



' 0 0

1 .

log

1 .



e

H

C

_C

Bila



0

’ =



c

’  S

C

=

_













_



' 0

1 .

log

1 .

C C

e

H

C



b. Untuk lempung OVER CONSOLIDATED (OC) :

Bila



0

’ +







c

’  S

C

=

_

















' 0 ' 0 0

.

log

1 .



e

H

C

_S

Bila



0

’ +







c

’  S

C

=

_

















' ' 0 0 ' 0 ' 0

.

log

1 .

.

log

1 .

c C C S

e

H

C

e

H

C



31

(32)

dimana : SC = penurunan akibat konsolidasi primer CC = compression index

CS = swelling index

H = tebal lapisan lempung e0 = angka pori awal



0’ = tegangan tanah efective (akibat



’).



= tegangan yang terjadi akibat surcharge.



C’ = tegangan prakonsolidasi efevtive.

dari OEDOMETRE test

t =

V dr V

C

H

T

.

2

c. Lamanya penurunan Natural (t) :

dimana : TV = factor waktu

Hdr = panjang aliran air rata-rata yang

harus ditempuh selama proses konsolidasi CV = koefisien konsolidasi vertikal

(33)

F. KONTROL TERHADAP UPLIFT & NEGATIVE FRICTION :



Kontrol terhadap gaya/tegangan UPLIFT (=



w

.

h

),

telah ditunjukkan pada MEKTAN, baik untuk kasus

HIDROSTATIS maupun HIDRODYNAMIK.



NEGATIVE SKIN FRICTION  di BAB PONDASI DALAM

F_n

(34)

G. INTERNAL STABILITY DINDING :

x x’

STABILITAS DIDALAM MATERIAL DINDING, PRINSIPNYA : 



yang terjadi <



ijin bahan.

 Pada beton tidak bertulang, Tegangan tarik yang timbul < 50 KPa

(catatan : 1 bar = 100 KPa = 100 KN/m2 = 1,02 Kg/cm2)

 Untuk ketahanan material terhadap ”compression”, jarang menemukan tegangan yang timbul > 0,5 MPa. Padahal beton umumnya mampu menerima tegangan tekan hingga 6 MPa.

 Section yang paling kritis umumnya pada

garis x-x’ yaitu pada hubungan antara tubuh dinding dengan pondasinya.

x

x’

(35)

H. KONTROL BEARING CAPACITY :

q

_l

= ½.



.B.N

_

+ C.NC + (



.D +

q

0) Nq ... Menerus atau

q

_l

= (1 0,2. L B _).



_. 2 B _.N



+ (1+ 0,2. L B _).C.N C + (



.D +

q

0) Nq ... Setempat



terjadi <

SF

q

_l

35

(36)

5. TANAH BERTULANG :

GAMBAR Q : La TERRE ARMEE

 Lihat juga gambar

A5 & A6 didepan !

 Tanah bertulang (laterre armée) mulai dikembangkan oleh :

VIDAL (1965).

(37)

VIDAL (1965).

(38)

VIDAL (1965).

(39)

 Keuntungannya : bila struktur dinding > 3 m tingginya,

maka tanah bertulang ini lebih MURAH.

SENSITIFITAS terhadap settlement tanah pondasi, kecil.

Sesuai untuk tanah ”compressible” (lanau, lempung), tanpa harus menambah pondasi dalam.

Dapat merupakan : auto drainage dan auto stable.

Pelaksanaan pemasangan sederhana & cepat.

Persyaratan granulometri material tanah :





butiran < 80 m, harus < 15 %.





butiran > 10 cm, harus < 25 %.





butiran max = 25 cm.

 Jangan 100 % tanahnya berupa tanah kohesive.

(40)

Armature : dapat berupa plat baja. Dimensi & jumlahnya

tergantung perhitungan. Bentuknya dapat polos

atau bergerigi asal mempunyai koefisien gesekan

yang cukup terhadap tanah. Armature dari

plastik atau alumunium juga sering dipakai

IDE DASAR :

GAMBAR R :

(41)

 Agar tidak ada pergeseran/kelongsoran antara material tanah dan armature, maka gaya dari akibat kontak antara butiran dan armature harus membentuk sudut  terhadap garis

normal (n), dimana :

tg  < tg 

dengan tg  : koefisien gesekan antara tanah & armature.

 Jika diketahui sebuah elemen dari armature, b x dl x 1, maka : dT = 2 .



. b . dl  dT = 2 .



. tg  . b . dl

bila tg < tg  dan F = koefisien keamanan, maka :

F tg dl b dT





. .  . 2 





tg F b dl dT _ 2. . …………. (1)

41

(42)

HASIL EKSPERIMENTAL :

 TM = traksi maksimum  titik-titik TM terletak dekat dengan dinding.

 ZONA ACTIVE = tegangan tangensial (



) kearah dinding, disini tanah bertendensi membebani armature.

 ZONE RESISTANCE :



kearah dalam, disini tanah bertendensi memegang/menahan armature.

a. Menghitung gaya/tegangan tarik dalam armature (Gambar AF.2)

TM =



H . H + (



1 



2).



dengan :



H = Ka .



v , Ka = koeff tekanan tanah active.

jadi : TM = Ka .



v . H 



(



2 



1) …………. (2)



1 ,



2  berkaitan dengan tegangan geser rata-rata.



v  tegangan normal yang bekerja pada armature.

PENDEMENSIAN INTERNAL :

(Gambar Q & R : Repartisi traksi disepanjang armature).

(43)



M

0

= 0 



3

1 . z . F

_a

+ W . e = 0

e =

z

L

z

K

z

_a

.

2

1 .

.

3

1

2



=

L

K

z

_a

.

6

2

Menurut MEYERHOF  Repartisi tegangan dibawah landasan adalah UNIFORM dengan panjang fictive L’ = L – 2.e

Dari Gambar Q & R :  Fa = ½ . Ka .



. z2 (



= 0).

 W =



. L . z

Bila titik O adalah pusat dari landasan, maka :

(44)

jadi  V = 0 



v . (L – 2.e) = W sehingga :



v = ₂ . . 3 1 1        L z K_a Z  akhirnya : TM = Ka .



. z . H . ₂ . 3 1 1 1        L z K_a …………. (3)

Catatan : dari rumus (2) unsur Ka .



v . H lebih penting

dari pada unsur



(



2 



1) karena :

 Ka membesar akibat pemadatan





2 



1 mengecil  diabaikan

(45)

b. Menghitung panjang armature : GAMBAR S :

T

M

= m



a l V

dl

tg

b

0

.

2 



m = jumlah armature setiap m’ dari dinding arah vertical.

 Bila dipakai  



tg

 , maka yang dihitung

l

a (panjang minimal)

Bila



 _{< tg}__{, maka yang dihitung L}

a  Kita mempunyai : TM = 2m . b . tg .



v .

l

a



v =



. z 

l

a = z tg m b T_M . . . . 2  

Nilai max dari TM, pada z = H

(46)

dari (3)  berarti TM = Ka .



. H . H

Jadi finalnya : La >

l

a , dengan F > 2

l

a =  tg m b H K_a . . . 2 .

rumus ini berlaku bila



v =



. z = constant.

 Panjang total armature seharusnya L =



+ La , namun hingga

kini panjang



masih dalam penelitian. Jadi pengalaman menunjukkan bila

l

a sudah terpenuhi, maka kestabilan

secara total sudah cukup aman.

…………. (4)

CATATAN : Tegangan ijin didalam armature dikaitkan dengan

koefisien keamanan, adalah :  alumunium :  = 12 ₂

mmdaN (batas elastis 25 mmdaN ; batas rupture 33 2 mmdaN ) 2

 baja :  = 13 s/d 16 ₂

mmdaN (batas elastis 30 mmdaN dan rupture 41 2 mmdaN ). 2