Dinding Penahan Tanah (Retaining Wall)

8.3.2.1 Dinding Penahan Tanah (Retaining Wall)

8.3.2.1.1 Deskripsi

Dinding penahan tanah adalah dinding pengaman gerusan yang terbuat dari pasangan batu kali dengan campuran semen atau beton. Dinding pengaman ini bersifat tetap.

8.3.2.1.2 Dasar-Dasar Desain

Jenis-jenis dinding penahan tanah (retaining wall) adalah gravity wall, semi- gravity wall dan cantilever wall. Gravity Wall adalah dinding penahan tanah dengan mengandalkan gaya gravitasi sebagai gaya penahan beban. Dinding ini tidak terdapat tegangan tarik. Semi-gravity Walls memerlukan baja untuk mengurangi massa beton. Cantilever Wall berbentuk dinding T dan bertindak sebagai kantilever. Biasanya terbuat dari beton bertulang.

Dalam mendesain dinding pengaman tipe ini, yang harus diperhatikan adalah stabilitas dinding. Dinding harus stabil terhadap gaya guling (overturning), gaya gelincir (sliding) dan daya dukung.

1) Gaya Guling

Gaya guling dapat menyebabkan dinding penahan tanah terguling apabila tidak dapat menahan gaya akibat beban. Beban yang dapat menyebabkan dinding penahan tanah ini terguling adalah tekanan tanah horizontal. Sedangkan yang menahan agar dinding tidak terguling adalah gaya berat, tekanan aktif dan berat tanah timbunan. Agar lebih jelas dapat melihat gambar pada contoh perencanaan dinding penahan tanah.

Kestabilan dinding penahan tanah adalah perbandingan antara jumlah gaya yang membuat dengan gaya penahan guling. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :

M r SF

(8.28) M o

dimana: M r : momen yang menahan dinding agar tidak guling M o : momen yang membuat dinding terguling.

2) Gaya Gelincir (Sliding)

Gaya gelincir dapat menyebabkan dinding penahan tanah tergelincir hingga jatuh. Gaya gelincir ditentukan oleh tekanan tanah horizontal akibat tanah di Gaya gelincir dapat menyebabkan dinding penahan tanah tergelincir hingga jatuh. Gaya gelincir ditentukan oleh tekanan tanah horizontal akibat tanah di

Dinding dapat dikatakan aman apabila angka keamanan melebihi yang disayaratkan. Angka keamanan :

Re sisting SF

forces (8.29) driving

3. Daya Dukung

Daya dukung tanah diperlukan untuk menahan beban akibat berat dinding penahan tanah. Besarnya daya dukung ini dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

A B dimana:

V = jumlah gaya vertikal yang bekerja

A = luas penampang kaki dinding

e = eksentrisitas yang dihitung dengan V . x

M dan

e X . (8.30a)

B = lebar dinding pengaman.

8.3.2.1.3 Prosedur Desain

Prosedur desaindapat dilihat pada flowchart sebagai berikut :

MULAI

Pengumpulan data lapangan :

1. Potongan Melintang 2. Perubahan penampang melintang 3. Data tanah

Tentukan parameter hidraulik sungai seperti : debit r encana, kekas ar an dasar s ungai, kecepatan dan kedalaman rata-rata

Tentukan jenis dan dimensi retaining w all

Tentukan kedalaman tapak dan pondasi

Cek stabilitas

? Tidak

Ya

Tentukan jenis dan ukuran pengaman kaki

SELESAI

Gambar 8-27. Flow chart perencanaan retaining wall

Langkah 1 : Perhitungan parameter hidraulik/kapasitas saluran

Langkah ini akan mendapatkan nilai-nilai parameter hidraulis yang digunakan untuk perhitungan dinding penahan tanah. Penentuan nilai parameter ini melalui catatan-catatan hidraulis yang ada maupun survei di lapangan.

Berdasarkan catatan debit, lebar dasar, kemiringan dasar dan tebing untuk saluran/sungai tersebut di atas, maka dengan menggunakan persamaan Manning (koefisien Manning diambil 0,025) diperoleh tinggi aliran dan kecepatan rata-rata.

Langkah 2 : Penentuan tipe Retaining Wall (dinding penahan tanah)

Tentukan bentuk dan jenis retaining wall yang akan digunakan. Tentukan juga dimensi dari retaining wall. Apabila bentuk retaining wall ini tidak dapat memenuhi persyaratan kekuatan, maka ukuran dimensinya dapat diubah sehingga diperoleh hasil yang kuat dan ekonomis.

Langkah 3 : Penentuan tapak pondasi berdasarkan gerusan dasar yang terjadi

Menurut Liu, formula untuk perhitungan gerusan dapat ditulis :

h 1 : kedalaman di hilir

h s : kedalaman penggerusan

F r : bilangan froude.

Langkah 4 : Perhitungan Stabilitas Retaining Wall

Dari desain awal pada langkah 2 telah dibuat bentuk awal dari retaining wall, maka akan dihitung stabilitasnya. Bila tidak stabil, maka kembali ke langkah 2.

a. Guling (overturning)

Yang mempengaruhi gaya guling secara keseluruhan adalah sebagai berikut :. Tekanan tanah aktif;

a 1 / 2 H Ka (8.32) Tekanan tanah horizontal; P h =P a cos

Tekanan tanah vertikal; P v =P a sin

(8.34) Berat tanah timbun; W = jumlah berat tanah yang menimbun retaining wall

Kemudian hitung momen guling Momen guling (P h ) = Jumlah gaya terjadi pada retaining wall x jarak antara titik

acuan guling dengan resultan (jumlah gaya yang terjadi).

Angka keamanan guling

SF

Bila SF > SF persyaratan , maka retaining wall aman

b. Gelincir (Sliding)

Koefisien geser;

f tan (8.35)

3 Gaya geser;

V . f (8.36) Tekanan tanah pasif;

Menurut Bowles (1968), K p diperoleh dari hubungan kemiringan tanah timbun ( ).

1 P 2 p f H kp (8.37)

2 Angka keaman untuk gelincir dengan persamaan (8.29)

c. Perhitungan Titik Resultan Tapak Dinding (location of the resultant on the footing)

Untuk menentukan lokasi (titik) ini dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut.

dengan:

V : jumlah gaya vertikal yang bekerja M : selisih momen tahanan dengan momen guling Titik eksentrisitas dihitung dengan rumus (8.30a)

d. Daya Dukung

Untukl menguji daya dukung yang dapat ditahan oleh tanah dasar, maka dihitung dengan persamaan 8.30.

Langkah 5 : Penguatan kaki struktur

Agar kaki struktur aman terhadap gerusan maka perlu digunakan perkuatan kaki (Toe Apron) pada struktur retaining wall. Bahannya bisa digunakan dari quarrystone atau riprap. Perencanaan riprap dapat dilihat pada detail perhitungan riprap.

Bila digunakan quarrystone, maka parameter yang dihitung adalah seperti berikut ini.

Lebar Toe Apron (Bt), dapat dihitung : Bt = 2H,

(8.38) Bila digunakan dari quarrystone ;

W min

3 3 ; N S 1 , 8 . (8.39)

N S ( SG 1 )

8.3.2.1.4 Spesifikasi Material

Material yang digunakan tergantung dari jenis retaining wall yang digunakan. Material yang biasa digunakan untuk retaining wall adalah pasangan batu kali yang direkatkan dengan semen maupun beton bertulang.

8.3.2.1.5 Contoh Perencanaan retaining wall

Pengamanan tebing saluran/sungai yang sekaligus merupakan bagian dari badan jalan dapat ditempuh dengan beberapa cara, antara lain dengan menggunakan retaining wall. Dalam contoh ini tinggi tebing yang harus diamankan 3,50 m. Sedangkan catatan debit untuk saluran/sungai tersebut

sebesar 40.81 m 3 /dt, dan lebar dasar 25 m. Kemiringan tebing saluran mendekati 1V:1H, dan kemiringan dasar saluran sekitar 0.0001. Data lain adalah: -

Sudut geser tanah ( ) = 36 0 -

Berat jenis tanah dasar ( 3

a ) = 20 kg/m

- 3 Berat jenis tanah timbun (

f ) = 2100 kg/m

- 2 Daya dukung tanah izin (q

a ) = 3,2 kg/cm

Rencanakan retaining wall, agar tebing saluran (sekaligus menjadi tebing jalan) aman terhadap keruntuhan/gerusan.

Penyelesaian: Langkah 1 : Perhitungan parameter hidraulik/kapasitas saluran

Berdasarkan catatan debit, lebar dasar, kemiringan dasar dan tebing untuk saluran/sungai tersebut di atas, maka dengan menggunakan persamaan Manning (koefisien Manning diambil 0.025) diperoleh tinggi aliran 2,30 m dan kecepatan rata-rata 0,65 m/dt. Dengan demikian tinggi tebing (3,50 m) yang akan diamankan, secara hidrolis lebih dari cukup untuk menampung/mengalirkan debit aliran yang ada.

Langkah 2 : Penentuan tipe Retaining Wall (dinding penahan tanah)

Retaining wall direncanakan untuk tipe gravitasi. Adapun bentuk dan dimensi retaining wall yang akan digunakan seperti gambar 8-28.

Dari gambar di atas dapat ditulis :

H = 5 m.

a 1 = H/12 = 5/12 0,40 m.

b = 0,6 x 5 = 3 m.

C = H/7 = 5/7 0,70 m.

D = C = 0,70 m

d 1 =d 2 = 0,40 m.

d 3 = 0,70 - 0,40 = 0,30 m q 2

a = 3,2 kg/cm

Gambar 8-28. Desain Retaining Wall

Langkah 3 : Penentuan tapak pondasi berdasarkan gerusan dasar yang terjadi

Menurut Liu, formula untuk perhitungan gerusan dapat ditulis :

0 , h 40

a 0 , 33

disini a diambil 6 meter, dan kecepatan aliran 0,65 m/dt (dari langkah 1)

F r 1 0 , 14

h S = 0,84 m Berdasarkan kedalam gerusan yang terjadi, maka tapak pondasi retaining wall

direncanakan sedalam 1,5 meter.

Langkah 4 : Perhitungan Stabilitas Retaining Wall

Untuk kemiringan tanah timbun ( ) diambil 10 0 terhadap horizontal.

a. Guling (overturning)

0 Dari tabel 6.3 (Bowles, 1968) untuk ( ) = 10 0 dan ( ) = 36 diperoleh K

a = 0,316. Tekanan tanah aktif;

a 1 / 2 H Ka 1 ( 2 , 1 )( 5 ) . 0 , 316 8 , 295 t / m 2

Tekanan tanah tanah horizontal;

P h 8 , 295 Cos 10 0 8 , 169 t / m 2

Tekanan tanah vertikal;

10 P 2

8 , 295 Sin 10 1 , 44 t / m

Berat tanah timbun;

( 2 , 10 ) 6 , 28 t

Tabel 8-6. Perhitungan Stabilitas dinding No

Berat (t)

lengan (m)

momen (t/m)

6,93 P v

Momen guling (P h ) = (8,169) x (2,13) = 17,40 t/m

Angka keamanan guling (SF) =

2 , 41 1 , 5 ( ok )

b. Gelincir (Sliding)

Koefisien geser;

f tan

tan 2 ( 36 ) 0 , 444

Gaya geser;

F R = 23,55 (0,444) = 10,36 t Tekanan tanah pasif; Menurut tabel 6.2 (Bowles, 1968) untuk ( ) = 10 0 diperoleh K

p = 3,25.

1 f H kp 1 ( 2 , 1 )( 1 , 5 ) ( 3 , 25 ) 7 , 68 t

Angka keamanan untuk gelincir;

10 , 36 7 , 68 FS

2 , 21 1 , 5 ( ok )

Untuk menentukan lokasi (titik) ini dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut.

V . x M dimana:

V : jumlah gaya vertikal yang bekerja M : selisih momen tahanan dengan momen guling

Berarti titik berat berada pada pusat massa (ok).

d. Daya Dukung

Untukl menguji daya dukung yang dapat ditahan oleh tanah dasar, maka dihitung:

1 15 , 07 t / m

max

2 1 2 , 507 kg / cm 3 , 2 kg / cm

ok

q m in

( 0 , 08 ) 0 , 63 t / m

Retaining wall cukup aman, baik terhadap guling, geser dan daya dukung pondasi. Namun sebaliknya pondasi diperkuat dengan pemasangan cerucuk dengan diameter 15 cm dan panjang 4 m.

Langkah 5 : Pengaman kaki dari bahaya gerusan

Untuk aman terhadap gerusan pada kaki retaining wall, maka perlu digunakan penguat pada struktur tersebut. Tipe penguat ini dapat digunakan dari riprap (rock riprap) atau quarry stone.

Penentuan ukuran rock riprap

Ukuran rock riprap dapat dihitung dengan rumus;

50 K

S s 1 gy

dimana; K = 0,89, karena tipe retaining wall berupa spill through s S = 2,65

g 2 9 . 81 m / det , maka dari persamaan (2), diperoleh;

2 . 3 2 . 65 1 9 . 81 x 2 . 3

50 D = 0,024 m. Diambil D 50 = 3 cm.

Perhitungan detailnya dapat dilihat pada contoh perhitungan riprap.

Penentuan ukuran quarrystone

Bila digunakan quarrystone, maka lebar Toe Apron (Bt), dapat dihitung : Bt = 2H,

Bt = 2 x 2,30 m = 4,60m. Berat quarrystone ;

W min

N S ( SG 1 )

= 1,23 ton