BAB IV ANALISA PERHITUNGAN STABILITAS DINDING PENAHAN

BAB IV

ANALISA PERHITUNGAN STABILITAS

DINDING PENAHAN

4.1 Pemilihan Tipe Dinding Penahan

Dalam penulisan skripsi ini penulis akan menganalisis dinding penahan tipe gravitasi yang terbuat dari beton yang dibungkus dengan menggunakan buis beton, sebagaimana tercantum dalam gambar di bawah, dalam hal ini dinding penahan tanah tersebut telah dikerjakan oleh Dinas Pekerjaan Umum Bidang Bina Marga Kabupaten Gresik.

Gambar 4.1. Tipikal Dinding Penahan Tipe Gravitasi Desa Tambak

Dinding penahan dibentuk dari susunan buis beton bertulang dengan mutu beton K225 ketebalan dinding 6,5 cm, bahan pengisi menggunakan pasangan beton siklop. Masing-masing buis beton dilengkapi dengan angker besi 25 mm ditambah perkuatan sloof beton bertulang 15/20 yang mengunci bagian atas dinding penahan buis beton. Pada kaki luar dinding penahan (sisi dalam sungai)

4.2 Perhitungan Pembebanan Pada Dinding Penahan

Analisa perhitungan gaya-gaya yang bekerja pada konstruksi dinding penahan meliputi ;

1. Gaya vertikal akibat berat sendiri dinding penahan tanah 2. Gaya luar yang bekerja pada dinding penahan tanah 3. Gaya akibat tekanan tanah aktif

4. Gaya akibat tekanan tanah pasif

Skema pembebanan pada konstruksi dinding penahan disajikan pada gambar berikut :

Gambar 4.2 Skema pembebanan pada konstruksi dinding penahan

Perhitungan gaya-gaya yang bekerja pada konstruksi dinding penahan disajikan sebagai berikut :

A

W2 3

W1

G1 G2

G3 G4

G5

q = 0.5 ton/m2

W2

a. Gaya Vertikal Akibat Berat Sendiri Dinding Penahan Tanah

Gaya vertikal akibat berat sendiri dinding penahan tanah diperhitungkan berdasarkan dimensi dan berat jenis dari konstruksi dinding penahan tanah. Konstruksi dinding penahan tanah terdiri dari :

- Buis beton, diameter sisi dalam 80 cm, dengan ketebalan dinding 6,50 cm dan mutu beton K225.

- Material pengisi buis beton dari beton sykloop. - Berat jenis diperhitungkan sebesar 2200 kg/m3.

Perhitungan beban gaya-gaya vertikal akibat berat sendiri konstruksi dinding penahan disajikan sebagai berikut :

- Beban buis beton dan material pengisi pada lapis 1 :

G1 = 1,00 m x (0,93x3) x 2,20 ton = 6,14 ton

G1 G2

G3 G4

G5

- Beban buis beton dan material pengisi pada lapis 3 :

G3 = 1,00 m x (0,93x1) x 2,20 ton = 2,05 ton

Jumlah = 12,28 ton

b. Gaya luar yang bekerja pada dinding penahan tanah

Selain akibat berat sendiri dinding penahan tanah, gaya vertikal juga diperhitungkan dari beban urugan tanah kembali yang berada di atas konstruksi dinding penahan tanah dan diasumsikan sebagai gaya luar.

Gaya luar lainnya yaitu beban vertikal akibat pengaruh beban hidup merata kendaraan ringan di atas tanah timbunan yang diasumsikan sebesar 0,50 ton/m2 dimana dalam hal ini beban hidup merata tersebut akan berpengaruh terhadap beban gaya horisontal akibat tekanan tanah aktif.

Data berat jenis tanah diperoleh dari hasil penyelidikan laboratorium sampel tanah dari lokasi studi dengan data-data sebagai berikut :

- Berat jenis tanah,t = 1,797 ton/m3 - Kohesi tanah, c = 0,152

- Sudut geser,  = 16o - Spesifik gravity, Gs = 2,663

Perhitungan beban gaya luar akibat beban tanah di atas konstruksi dinding penahan disajikan sebagai berikut :

- Beban tanah di atas buis beton pada lapis 2 :

G4 = 1,00 m x (0,93/2) m x 1.797 ton/m3 = 0,84 ton - Beban tanah di atas buis beton pada lapis 1 :

G4 = 2,00 m x (0,93/2) m x 1.797 ton/m3 = 1,67 ton

c. Gaya akibat tekanan tanah aktif

Tekanan tanah aktif diperhitungkan dari gaya horisontal yang timbul akibat beban urugan tanah kembali pada sisi dalam konstruksi dinding penahan tanah dimana tekanan tanah aktif tersebut diperhitungkan sebagai berikut :

Ka = tan2(45o-/2) = 0.568

Perhitungan gaya akibat tekanan tanah aktif pada konstruksi dinding penahan disajikan sebagai berikut :

- Tekanan tanah aktif akibat tanah urug di belakang dinding penahan : W1 = 0,5 x 3,00 m x 0,568 x 1.797 ton/m3 = 1,53 ton - Tekanan tanah aktif akibat beban luar :

W2 = 0,5 x 3,00 m x 0,568 = 0,85 ton

Jumlah = 2,38 ton

A

W1

q = 0.5 ton/m2

d. Gaya akibat tekanan tanah pasif

Tekanan tanah pasif diperhitungkan dari gaya horisontal yang timbul akibat tahanan tanah dasar sungai pada kaki dinding penahan dimana tekanan tanah pasif tersebut diperhitungkan sebagai berikut :

Kp = tan2(45o+/2) = 1.761

Perhitungan gaya akibat tekanan tanah pasif pada konstruksi dinding penahan disajikan sebagai berikut :

- Tekanan tanah pasif di kaki dinding penahan :

W3 = 0,5 x 0,50 m x 1,761 x 1.797 ton/m3 = 0,79 ton A

Gaya-gaya yang bekerja pada konstruksi dinding penahan ditinjau terhadap titik guling A yang terletak di kaki dinding penahan pada sisi alur sungai. Perhitungan gaya-gaya yang bekerja pada konstruksi dinding penahan beserta momen yang terjadi disederhanakan pada tampilan tabel berikut :

Tabel 4.1. Perhitungan gaya-gaya yang bekerja pada dinding penahan

4.3 Analisa Stabilitas Dinding Penahan

Analisa stabilitas konstruksi dinding penahan ditinjau terhadap gaya geser, gaya guling dan daya dukung tanah dasar dengan perhitungan sebagai berikut :

a. Stabilitas terhadap gaya geser

Beban Uraian Gaya Lengan Momen (ton) (m) (ton.m) Gaya Horisontal

W1 0.5*0.568*1.797*3 1.53 1.00 1.53

W2 0.568*0.5*3 0.85 1.50 1.28

W3 -0.5*1.761*1.797*0.5 (0.79) 0.25 -0.20

∑H _{1.59 ∑MG 2.61}

Gaya Vertikal

G1 1*2.79*2.2 6.14 1.40 8.56

G2 1*1.86*2.2 4.09 1.40 5.71

G3 1*0.93*2.2 2.05 1.40 2.85

G4 0.5*0.93*1*1.797 0.84 2.09 1.75

G5 0.5*0.93*2*1.797 1.67 2.03 3.40

∑V _14.78 ∑MT 22.27 * momen ditinjau terhadap titik A

Ph = 15.92 kN

Fgs= 4.67

---> konstruksi aman terhadap

bahaya geser 

b. Stabilitas terhadap gaya guling

…

> 1,5

Mw= 196.99 kNm

Mgl= 26.11 kNm

Fg1= 8.53

---> konstruksi aman terhadap bahaya guling

c. Stabilitas terhadap daya dukung tanah

Perhitungan pada sample 2 Titik BT.1 diuraikan sebagai berikut : qu=c.Nc+.Df.Nq+ ½..B.N

dengan:

qu= daya dukung maksimum

B = lebar pondasi (lebar bagian bawah dindin penahan) = 2,79 m C = kohesi tanah, = 0,152

Df = kedalaman pondasi, = 1 m

Dari tabel Faktor-faktor daya dukung Terzaghi untuk kondisi keruntuhan geser umum (general shear failure) diperoleh nilai-nilai Nc; Nqdan N masing- masing adalah : 14,80 ; 5,60 dan 3,40.

Maka diperoleh tegangan tanah sebesar :

Dengan faktor keamanan (fs) ditetapkan sebesar 2,50 maka diperoleh tegangan tanah ijin :

= 20,84 / 2,5 = 8,33 ton/m2

Berdasarkan data hasil laboratorium pada Titik BT.I dengan angka keamanan 2.5 diperoleh daya dukung ijin tanah (ijin) sebesar = 8.33 ton/m2.

Tegangan persatuan luas yang terjadi pada tanah dasar akibat beban konstruksi dinding penahan adalah sebesar :

 = P / A

= 14.78 / (2.79 * 1)

= 5.04 ton / m2 < 8.33 ton / m2 daya dukung tanah ijin aman

- Beban buis beton dan material pengisi pada lapis 3 :

G3 = 1,00 m x (0,93x1) x 2,20 ton = 2,05 ton

Jumlah = 12,28 ton

b. Gaya luar yang bekerja pada dinding penahan tanah

Selain akibat berat sendiri dinding penahan tanah, gaya vertikal juga diperhitungkan dari beban urugan tanah kembali yang berada di atas konstruksi dinding penahan tanah dan diasumsikan sebagai gaya luar.

Gaya luar lainnya yaitu beban vertikal akibat pengaruh beban hidup merata kendaraan ringan di atas tanah timbunan yang diasumsikan sebesar 0,50 ton/m2 dimana dalam hal ini beban hidup merata tersebut akan berpengaruh terhadap beban gaya horisontal akibat tekanan tanah aktif.

Data berat jenis tanah diperoleh dari hasil penyelidikan laboratorium sampel tanah dari lokasi studi dengan data-data sebagai berikut :

- Berat jenis tanah,t = 1,797 ton/m3

- Kohesi tanah, c = 0,152

- Sudut geser,  = 16o

- Spesifik gravity, Gs = 2,663

Perhitungan beban gaya luar akibat beban tanah di atas konstruksi dinding penahan disajikan sebagai berikut :

- Beban tanah di atas buis beton pada lapis 2 :

G4 = 1,00 m x (0,93/2) m x 1.797 ton/m3 = 0,84 ton - Beban tanah di atas buis beton pada lapis 1 :

G4 = 2,00 m x (0,93/2) m x 1.797 ton/m3 = 1,67 ton

c. Gaya akibat tekanan tanah aktif

Tekanan tanah aktif diperhitungkan dari gaya horisontal yang timbul akibat beban urugan tanah kembali pada sisi dalam konstruksi dinding penahan tanah dimana tekanan tanah aktif tersebut diperhitungkan sebagai berikut :

Ka = tan2(45o-/2) = 0.568

Perhitungan gaya akibat tekanan tanah aktif pada konstruksi dinding penahan disajikan sebagai berikut :

- Tekanan tanah aktif akibat tanah urug di belakang dinding penahan : W1 = 0,5 x 3,00 m x 0,568 x 1.797 ton/m3 = 1,53 ton - Tekanan tanah aktif akibat beban luar :

W2 = 0,5 x 3,00 m x 0,568 = 0,85 ton

A

W1

q = 0.5 ton/m2

d. Gaya akibat tekanan tanah pasif

Tekanan tanah pasif diperhitungkan dari gaya horisontal yang timbul akibat tahanan tanah dasar sungai pada kaki dinding penahan dimana tekanan tanah pasif tersebut diperhitungkan sebagai berikut :

Kp = tan2(45o+/2) = 1.761

Perhitungan gaya akibat tekanan tanah pasif pada konstruksi dinding penahan disajikan sebagai berikut :

- Tekanan tanah pasif di kaki dinding penahan :

W3 = 0,5 x 0,50 m x 1,761 x 1.797 ton/m3 = 0,79 ton

A

Gaya-gaya yang bekerja pada konstruksi dinding penahan ditinjau terhadap titik guling A yang terletak di kaki dinding penahan pada sisi alur sungai. Perhitungan gaya-gaya yang bekerja pada konstruksi dinding penahan beserta momen yang terjadi disederhanakan pada tampilan tabel berikut :

Tabel 4.1. Perhitungan gaya-gaya yang bekerja pada dinding penahan

4.3 Analisa Stabilitas Dinding Penahan

Analisa stabilitas konstruksi dinding penahan ditinjau terhadap gaya geser, gaya guling dan daya dukung tanah dasar dengan perhitungan sebagai berikut :

a. Stabilitas terhadap gaya geser

Beban Uraian Gaya Lengan Momen

(ton) (m) (ton.m)

Gaya Horisontal

W1 0.5*0.568*1.797*3 1.53 1.00 1.53

W2 0.568*0.5*3 0.85 1.50 1.28

W3 -0.5*1.761*1.797*0.5 (0.79) 0.25 -0.20

∑H _{1.59 ∑MG 2.61} Gaya Vertikal

G1 1*2.79*2.2 6.14 1.40 8.56

G2 1*1.86*2.2 4.09 1.40 5.71

G3 1*0.93*2.2 2.05 1.40 2.85

G4 0.5*0.93*1*1.797 0.84 2.09 1.75

G5 0.5*0.93*2*1.797 1.67 2.03 3.40

∑V _14.78 ∑MT 22.27

* momen ditinjau terhadap titik A

Ph = 15.92 kN

Fgs= 4.67

---> konstruksi aman terhadap

bahaya geser 

b. Stabilitas terhadap gaya guling

…

> 1,5

Mw= 196.99 kNm

Mgl= 26.11 kNm

Fg1= 8.53

---> konstruksi aman terhadap bahaya guling

c. Stabilitas terhadap daya dukung tanah

Perhitungan pada sample 2 Titik BT.1 diuraikan sebagai berikut : qu=c.Nc+.Df.Nq+ ½..B.N

dengan:

qu= daya dukung maksimum

B = lebar pondasi (lebar bagian bawah dindin penahan) = 2,79 m C = kohesi tanah, = 0,152

Df = kedalaman pondasi, = 1 m

Dari tabel Faktor-faktor daya dukung Terzaghi untuk kondisi keruntuhan geser umum (general shear failure) diperoleh nilai-nilai Nc; Nqdan N masing- masing adalah : 14,80 ; 5,60 dan 3,40.

Maka diperoleh tegangan tanah sebesar :

Dengan faktor keamanan (fs) ditetapkan sebesar 2,50 maka diperoleh tegangan tanah ijin :

= 20,84 / 2,5 = 8,33 ton/m2

Berdasarkan data hasil laboratorium pada Titik BT.I dengan angka keamanan 2.5 diperoleh daya dukung ijin tanah (ijin) sebesar = 8.33 ton/m2.

Tegangan persatuan luas yang terjadi pada tanah dasar akibat beban konstruksi dinding penahan adalah sebesar :

 = P / A

= 14.78 / (2.79 * 1)

= 5.04 ton / m2 < 8.33 ton / m2