TUGAS LAPORAN MATERI DINDING PENAHAN TANAH (DPT): MATA KULIAH TEKNIK PONDASI

TUGAS LAPORAN

MATERI DINDING PENAHAN TANAH (DPT) MATA KULIAH TEKNIK PONDASI

Dikerjakan oleh :

MOHAMAD MASRUR FATKURROZI NIM. 211910301091

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK SIPIL JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JEMBER

2023

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam bidang teknik sipil tanah selalu berkaitan dengan semua bidang konstruksi teknik sipil khsusunya dalam bidang struktur, hidro, maupun transportasi. Oleh karena itu, tanah memegang peranan penting karena tanah merupakan dasar awal sebuah konstruksi. Tanah berfungsi sebagai penopang beban di atasnya baik beban dari bangunan maupun beban dari perkerasan dan berat kendaraan. Tidak jarang terdapat konstruksi yang terjadi kegagalan karena tanah yang tidak stabil, sehingga tidak mampu menahan beban di atasnya. Pada tanah juga sering terjadi longsor pada lereng-lereng atau tebing tanah yang disebabkan karena daya dukung tanah yang tidak stabil. Untuk kasus pada lereng-lereng tersebut dapat dilakukan perkuatan dengan menggunakan dinding penahan tanah.

Dinding penahan tanah juga digunakan pada konstruksi jalan, sungai dan konstruksi waduk atau bendungan. Peran dinding penahan tanah pada konstruksi sangatlah penting, sehingga dinding penahan tersebut harus mampu menahan gaya-gaya yang terjadi baik gaya internal maupun gaya eksternal.

Dinding penahan tanah pada proyek jalan tol berfungsi sebagai penahan tanah agar tidak longsor pada kanan dan kiri tebing. Dinding penahan tanah pada proyek jalan tol ini juga harus stabil dan mampu menahan semua gaya-gaya yang diterima.

Pada kasus ini terdapat proyek Jalan Tol Trans-Sumatra, Kayuagung-Pematang Panggang, membutuhkan perkuatan lereng. Hal ini disebabkan karena jalan akan dibangun pada daerah lereng bukit. Beberapa Lereng bukit perlu untuk digali untuk keperluan trase jalan, dan memerlukan perkuatan agar lereng bukit tidak mengalami kelongsoran. Sebagai konsultan perencana, kita diminta untuk mendesain perbaikan lereng yang sesuai. Berdasarkan hasil penyelidikan awal stabilitas lereng galian, bentuk garis kelongsoran SF = 1 yang dihasilkan bukan merupakan kelongsoran dalam. Sehingga desain perkuatan lereng dicoba dengan metode Dinding Penahan Tanah untuk menanggulangi permasalahan kelongsoran dikedepannya. oleh karena itu, diperlukan perhitungan agar bisa menanggulangi permasalahan tersebut dengan baik.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana cara mendesain sketsa dinding penahan tanah?

2. Berapa hasil perhitungan gaya lateral tanah pada perencanaan DPT proyek jalan tol tersebut?

3. Berapa hasil perhitungan stabilitas guling pada perencanaan DPT proyek jalan tol tersebut?

4. Berapa hasil perhitungan stabilitas geser pada perencanaan DPT proyek jalan tol tersebut?

5. Berapa hasil perhitungan stabilitas daya dukung tanah pada perencanaan DPT proyek jalan tol tersebut?

1.3 Tujuan

1. Dapat mendesain sketsa dari dinding penahan tanah yang telah dikerjakan 2. Dapat mengidentifikasi perhitungan gaya lateral tanah

3. Dapat mengidentifikasi stabilitas guling 4. Dapat mengidentifikasi stabilitas geser

5. Dapat mengidentifikasi stabilitas daya dukung tanah

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Dinding Penahan Tanah

Dinding penahan tanah adalah bangunan yang menyediakan dukungan lateral terhadap suatu massa tanah dan memperoleh kestabilannya terutama dari berat sendiri dan juga berat tanah yang terletak langsung di atasnya. Dinding penahan tanah merupakan satu kesatuan yang tak terpisahkan dari beberapa jenis fondasi (Peck dkk, 1973).

Dinding penahan tanah adalah suatu bangunan yang dibangun untuk mencegah material agar tidak longsor menurut kemiringan alamnya dimana kestabilannya dipengaruhi oleh kondisi topografinya. Jika dilakukan pekerjaan tanah seperti penanggulan atau pemotongan tanah, terutama bila jalan dibangun berbatasan dengan sungai atau danau maka konstruksi penahan itu dibangun untuk melindungi kemiringan tanah dan melengkapi kemiringan dengan pondasi yang kokoh. Selain itu dinding penahan tanah juga digunakan untuk menahan timbunan tanah serta tekanan-tekanan akibat beban-beban lain seperti beban merata, beban garis, tekanan air dan beban gempa. Bangunan dinding biasa digunakan untuk menopang tanah, batubara , timbunan bahan tambang dan air. Kegunaan dari dinding penahan tanah antara lain adalah sebagai berikut:

1. Digunakan pada daerah potongan (cut), daerah urugan (fill), maupun kombinasinya, 2. Digunakan pada daerah yang perlu ditinggikan atau memerlukan elevasi yang lebih tinggi untuk kepentingan pembuatan jalan, begitu pula bila memerlukan daerah yang lebih rendah,

3. Memperluas dataran apabila tanahnya merupakan lereng (landscaping), 4. Sebagai dinding saluran (canals) dan pintu air (locks),

5. Untuk menahan erosi,

6. Untuk menahan air tampungan (flood walls), dan 7. Sebagai pangkalan jembatan (bridge abutment).

2.2 Stabilitas Dinding Penahan Tanah

Gaya-gaya yang bekerja pada dinding penahan tanah meliputi : 1. Berat sendiri dinding penahan tanah (W),

2. Gaya tekanan tanah aktif total tanah urug (Pa),

3. Gaya tekanan tanah pasif total di depan dinding (Pp), 4. Tekanan air pori di dalam tanah (Pw), dan

5. Reaksi tanah dasar (R).

Analisis stabilitas dinding penahan tanah ditinjau terhadap hal-hal berikut ini.

1. Faktor aman terhadap penggeseran dan penggulingan harus mencukupi.

2. Tekanan yang terjadi pada tanah dasar fondasi harus tidak boleh melebihi kapasitas dukung tanah.

3. Stabilitas lereng secara keseluruhan harus memenuhi syarat.

2.2.1 Stabilitas Terhadap Penggeseran

Gaya-gaya yang menggeser dinding penahan tanah akan ditahan oleh gesekan antara tanah dengan pondasi dan tekanan tanah pasif bila di depan dinding penahan tanah terdapat tanah timbunan.

2.2.2 Stabilitas Terhadap Penggulingan

Tekanan tanah lateral yang diakibatkan oleh tanah urug di belakang dinding penahan cenderung menggulingkan dinding penahan dengan pusat rotasi pada ujung kaki depan pelat pondasi. Momen penggulingan ini dilawan oleh momen akibat berat sendiri dinding penahan tanah dan momen akibat berat tanah di atas pelat pondasi.

2.2.3 Stabilitas Daya Dukung Tanah

Karenan resultan beban-beban yang terjadi pada dinding penahan tanah merupakan beban miring dan eksentris, maka kapasitas dukung ultimit pada dinding penahan tanah dihitung dengan menggunakan persamaan Hansen (1970) dan Vesic (1975) untuk beban miring dan eksentris.

2.3 Tekanan Lateral Tanah

Analisis tekanan tanah lateral digunakan untuk perancangan dinding penahan tanah dan struktur penahan tanah lainnya. Tekanan tanah lateral adalah gaya yang ditimbulkan oleh akibat dorongan tanah di belakang struktur penahan tanah. Besarnya tekanan lateral sangat dipengaruhi oleh perubahan letak (displacement) dari dinding penahan dan sifat- sifat tanahnya.

BAB III PERHITUNGAN

Proyek Jalan Tol Trans-Sumatra, Kayuagung-Pematang Panggang, membutuhkan perkuatan lereng. Hal ini disebabkan karena jalan akan dibangun pada daerah lereng bukit. Beberapa Lereng bukit perlu untuk digali untuk keperluan trase jalan, dan memerlukan perkuatan agar lereng bukit tidak mengalami kelongsoran. Sebagai konsultan perencana, kita diminta untuk mendesain perbaikan lereng yang sesuai. Berdasarkan hasil penyelidikan awal stabilitas lereng galian, bentuk garis kelongsoran SF = 1 yang dihasilkan bukan merupakan kelongsoran dalam. Sehingga desain perkuatan lereng dicoba dengan metode Dinding Penahan Tanah untuk menanggulangi permasalahan kelongsoran dikedepannya. Sebagai Engineering Junior, Anda diminta untuk mendesain DPT tersebut yang memenuhi kriteria Guling (SF = 2), Geser (SF = 1,5), dan Daya Dukungnya (SF = 3). Mengenai kriteria stabilitas lereng, akan dikerjakan oleh Engineering Senior dengan menggunakan program bantu Geoslope setelah desain anda memenuhi.

Gambar 1. Skema pembangunan

Terdapat dua dinding penahan tanah yang perlu untuk didesain pada sisi kanan dan kiri jalan tol.

Data tanah dan dimensi terangkum pada tabel berikut ini:

Tabel 1. Data

DATA DIMILIKI SATUAN DPT 1 DPT 2

TINGGI LERENG GALIAN m 5 6,1

Rencan a DPT 1

Lereng alami Rencana Galian

Jalan

Rencan a DPT 2

Jalan Tol 6/2D 20 meter Tanah 1:

Pasir Berbatu

Tanah 2:

Lempung

DATA TANAH 1

BERAT VOLUME kN/m3 17,9 16

SUDUT GESER ° 31 39

KOHESI kPa 0 0

KEMIRINGAN LERENG ° 11 11

DATA TANAH 2

BERAT VOLUME kN/m3 18 18,9

SUDUT GESER ° 19 10

KOHESI kPa 41 31

3.1 Perhitungan DPT 1 Diketahui :

𝛾1 =17.9 𝛾2 =18, Ө1 =31 Ө2 =19 c'1 =0 c'2 =41

α =11

H =5,5 X1 =0,6

X2 =1,5 X3 =1,5 X4 =2,5 X5 =0,8 D =1,3

Menghitung H’

𝐻^′= 𝐻₁+ 𝐻₂+ 𝑋5 𝐻₁ = 2,5 tan 11°

𝐻₁ = 0,4859 𝑚 Maka H’

𝐻^′= 𝐻₁+ 𝐻₂+ 𝑋5 𝐻^′= 0,4859 + 5,5 + 0,8 𝐻^′= 6,7859 𝑚

Mencari Pa, Pv dan Ph

Ka didapat dari grafik = 0,3383

Melakukan perhitungan tekanan aktif dengan rumus:

𝑃_𝑎 =1

2𝛾𝐻²𝐾_𝑎− 2𝑐𝐻√𝐾_𝑎 Keterangan:

γ = berat volume tanah (kN m3) H = Tinggi (m)

K_a = Koefisien Tekanan Aktif c = kohesi tanah (kPa) 𝑃𝑎 =1

2. 17,9. 6,7859². 0,2593 𝑃𝑎 = 139,4268 𝑘𝑁/𝑚²

Melakukan perhitungan tekanan vertical:

𝑃_𝑣 = 𝑃_𝑎sin (𝛼) Keterangan:

P_a = Tekanan aktifkN m2 α = kemiringan tanah

𝑃_𝑣 = 𝑃_𝑎sin (𝛼)

𝑃_𝑣 = 139,4268 × sin (11) 𝑃_𝑣 = 26,6039

𝑃_ℎ = (𝐻^𝐼

3) = 𝑃_𝑎cos 𝛼 𝑃_ℎ = 𝑃_𝑎cos 𝛼

𝑃_ℎ = 139,42685 × cos(11) 𝑃_ℎ = 136,8652

Faktor Keselamatan

no. Luas weight/unit length Moment arm from point C Moment

m^2 kN/m m kN-m/m

1 3,3 77,814 2,7 210,098

2 2,475 58,3605 2,1 122,557

3 4,4 103,752 2,75 285,318

4 13,75 246,125 4,25 1046,03

5 0,60744 10,87314854 6,6333 72,1252

Pv = 26,60389884 5,5 1736,13

∑ 𝑣 = (𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎) ∑ 𝑀_𝑅 = (𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎)

∑ 𝑣 = 523,5285 ∑ 𝑀_𝑅 = 1736,13

Mencari nilai Mo 𝑀𝑜 = 𝑃ℎ × (𝐻′

3) Keterangan :

Σ𝑀_𝑜 = 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛 𝑏𝑒𝑘𝑒𝑟𝑗𝑎 𝐻^′ = 𝑘𝑒𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖𝑎𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

𝑀𝑜 = 𝑃ℎ × (𝐻′

3)

𝑀𝑜 = 136,8651 × (6,7859 3 ) 𝑀𝑜 = 309,5868

Stabilitas Guling 𝐹𝑠 =Σ𝑀_𝑅

Σ𝑀_𝑜 Keterangan :

Σ𝑀_𝑅 = 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛 𝑚𝑒𝑛𝑎ℎ𝑎𝑛 Σ𝑀_𝑜 = 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛 𝑏𝑒𝑘𝑒𝑟𝑗𝑎

𝐹𝑠 =Σ𝑀_𝑅 Σ𝑀_𝑜 𝐹𝑠 = 1736,13

309,5868 𝐹𝑠 = 5,6 > 2 … (𝑂𝐾)

Stabilitas Geser

𝑃𝑝 = (1

2. 𝐾𝑝. 𝛾2. 𝐷²) + 2. 𝑐^′2. (√𝐾𝑝. 𝐷) D = 1,3

B = 5,5 (X2 + X3 + X4) 𝐾𝑝 = tan²( 45 + (𝜃2

2)) 𝐾𝑝 = 1,63825

𝑃𝑝 = (1

2. 1,63825.18,1. 3,3²) + 2.49. (√1,63825. 3,3) 𝑃𝑝 = 142,621

𝐹𝑠 𝑔𝑒𝑠𝑒𝑟 =(∑ 𝑉). tan(𝑘_1.. 𝜃^′2) + 𝐵𝑘2𝑐^′2 + 𝑃𝑝 𝑃𝑎. 𝑐𝑜𝑠𝛼

𝐹𝑠 𝑔𝑒𝑠𝑒𝑟 = 2,94503

2,94503 > 1,5 (𝑂𝐾)

Perhitungan stabilitas daya dukung tanah

Mencari nilai eksentrisitas (e) 𝑒 = 𝐵

2−∑ 𝑀𝑟 − ∑ 𝑀𝑜

∑ 𝑉 𝑒 = (𝑥2 + 𝑥3 + 𝑥4)

2 −1736,13 − 309,5868 523,5285 𝑒 = 0,02514 <𝐵

6

0,02514 < 0,9167 … (𝑂𝐾)

Perhitungan stabilitas daya dukung tanah qtoe = ^∑𝑉

𝐵 (1 +^6𝐸

𝐵)

= 97,7975 q = 𝛾₂𝐷

= 18*1,3

= 23,4 B’ =B - 2e

=5,4497 Fed =1 +0,4*(^𝐷

𝐵^′)

=1+0,4*(^1,3

𝐵′)

= 1,1007 Fyd =1

𝜓 = tan⁻¹(𝑃𝑎 cos 𝑎

∑𝑣 ) = 14,6508

Fci = Fqi = (1 − ^𝜓0

90^𝑜) =0,7009 Fyi = (1 −^𝜓0

∅^𝑜) =0,0524 Nc =13,93 Nq =5,8 Ny =5,68

𝑞𝑢 = 𝑐₂𝑁_𝑐𝐹_𝑐𝑑𝐹_𝑐𝑖+ 𝑞𝑁_𝑞𝐹_𝑞𝑑𝐹_𝑞𝑖 +1

2𝛾₂𝐵′𝑁_𝛾𝑁_𝛾𝑑𝑁_𝛾𝑖 𝑞𝑢 = 550,7335

𝑞𝑢

𝑞𝑡𝑜𝑒 =550,7335

97,7975 = 5,63137 > 3 … (𝑂𝐾)

3.2 Perhitungan DPT 2 Diketahui :

𝛾1 =16 𝛾2 =18,9 Ө1 =39 Ө2 =10 c'1 =0 c'2 =31

α =11

H =7

X1 =0,5 X2 =1,3 X3 =2 X4 =3 X5 =1 D =1,9

Menghitung H’

𝐻^′= 𝐻₁+ 𝐻₂+ 𝑋5 𝐻₁ = 3 tan 11°

𝐻₁ = 0,5831 𝑚 Maka H’

𝐻^′= 𝐻₁+ 𝐻₂+ 𝑋5 𝐻^′= 0,5831 + 7 + 1 𝐻^′= 8,5831 𝑚 Mencari Pa, Pv dan Ph

Ka didapat dari grafik = 0,2371

Melakukan perhitungan tekanan aktif dengan rumus:

𝑃_𝑎 =1

2𝛾𝐻²𝐾_𝑎− 2𝑐𝐻√𝐾_𝑎 Keterangan:

γ = berat volume tanah (kN m3) H = Tinggi (m)

K_a = Koefisien Tekanan Aktif c = kohesi tanah (kPa) 𝑃𝑎 =1

2. 16. 8,5831². 0,2371 𝑃𝑎 = 139,7378 𝑘𝑁/𝑚²

Melakukan perhitungan tekanan vertical:

𝑃_𝑣 = 𝑃_𝑎sin (𝛼) Keterangan:

P_a = Tekanan aktifkN m2 α = kemiringan tanah

𝑃_𝑣 = 𝑃_𝑎sin (𝛼)

𝑃_𝑣 = 139,4268 × sin (11) 𝑃_𝑣 = 26,6039

𝑃_ℎ = (𝐻^𝐼

3) = 𝑃_𝑎cos 𝛼 𝑃_ℎ = 𝑃_𝑎cos 𝛼

𝑃_ℎ = 139,7378 × cos(11) 𝑃_ℎ = 137,1736

Faktor Keselamatan

no. Luas weight/unit length Moment arm from point C Moment

m^2 kN/m m kN-m/m

1 3,5 82,53 3,05 251,717

2 2,8 66,024 2,533333333 167,261

3 6,3 148,554 3,15 467,945

4 21 336 4,8 1612,8

5 0,87471 13,99538226 7,4667 104,499

Pv = 26,66323697 6,3 2604,22

∑ 𝑣 = (𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎) ∑ 𝑀_𝑅 = (𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎)

∑ 𝑣 = 673,7666 ∑ 𝑀_𝑅 = 2604,22

Mencari nilai Mo 𝑀𝑜 = 𝑃ℎ × (𝐻′

3) Keterangan :

Σ𝑀_𝑜 = 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛 𝑏𝑒𝑘𝑒𝑟𝑗𝑎 𝐻^′ = 𝑘𝑒𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖𝑎𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

𝑀𝑜 = 𝑃ℎ × (𝐻′

3)

𝑀𝑜 = 137,1705 × (8,5831 3 ) 𝑀𝑜 = 392,4511

Stabilitas Guling 𝐹𝑠 =Σ𝑀_𝑅

Σ𝑀_𝑜 Keterangan :

Σ𝑀_𝑅 = 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛 𝑚𝑒𝑛𝑎ℎ𝑎𝑛 Σ𝑀_𝑜 = 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛 𝑏𝑒𝑘𝑒𝑟𝑗𝑎 𝐹𝑠 =Σ𝑀_𝑅

Σ𝑀_𝑜 𝐹𝑠 = 2604,22

392,4511

𝐹𝑠 = 6,63 > 2 … (𝑂𝐾)

Stabilitas Geser

𝑃𝑝 = (1

2. 𝐾𝑝. 𝛾2. 𝐷²) + 2. 𝑐^′2. (√𝐾𝑝. 𝐷) D = 1,9

B = 6,3 (X2 + X3 + X4) 𝐾𝑝 = tan²( 45 + (𝜃2

2)) 𝐾𝑝 = 1,42028

𝑃𝑝 = (1

2. 1,42028.18,9. 1,9²) + 2.31. (√1,42028. 1,9) 𝑃𝑝 = 149,997

𝐹𝑠 𝑔𝑒𝑠𝑒𝑟 =(∑ 𝑉). tan(𝑘_1.. 𝜃^′2) + 𝐵𝑘2𝑐^′2 + 𝑃𝑝 𝑃𝑎. 𝑐𝑜𝑠𝛼

𝐹𝑠 𝑔𝑒𝑠𝑒𝑟 = 2,5687

2,94503 > 1,5 (𝑂𝐾)

Perhitungan stabilitas daya dukung tanah

Mencari nilai eksentrisitas (e) 𝑒 = 𝐵

2−∑ 𝑀𝑟 − ∑ 𝑀𝑜

∑ 𝑉 𝑒 = (𝑥2 + 𝑥3 + 𝑥4)

2 −2604,22 − 392,4511 673,7666 𝑒 = −0,1327 <𝐵

6

−0,1327 < 1,05 … (𝑂𝐾)

Perhitungan stabilitas daya dukung tanah qtoe = ^∑𝑉

𝐵 (1 +^6𝐸

𝐵)

= 93,4315 q = 𝛾₂𝐷

= 18,9*1,9

= 35,91 B’ =B - 2e

=6,5654 Fed =1 +0,4*(^𝐷

𝐵^′)

=1+0,4*(^1,9

𝐵′)

= 1,1170 Fyd =1

𝜓 = tan⁻¹(𝑃𝑎 cos 𝑎

∑𝑣 ) = 11,5074

Fci = Fqi = (1 − ^𝜓0

90^𝑜) =0,7606 Fyi = (1 −^𝜓0

∅^𝑜) =0,0227 Nc =8,35 Nq =2,47 Ny =1,22

𝑞𝑢 = 𝑐₂𝑁_𝑐𝐹_𝑐𝑑𝐹_𝑐𝑖+ 𝑞𝑁_𝑞𝐹_𝑞𝑑𝐹_𝑞𝑖 +1

2𝛾₂𝐵′𝑁_𝛾𝑁_𝛾𝑑𝑁_𝛾𝑖 𝑞𝑢 = 293,8166

𝑞𝑢

𝑞𝑡𝑜𝑒 =293,8166

93,4315 = 3,1447 > 3 … (𝑂𝐾)