BAB VIII DINDING PENAHAN TANAH

BAB VIII
DINDING
PENAHAN TANAH

A. Pendahuluan
• Bangunan dinding penahan tanah berguna untuk
menahan tekanan tanah lateral yang ditimbulkan oleh
tanah urug atau tanah asli yang labil.
• Dinding penahan tanah banyak digunakan pada proyekproyek :
–
–
–
–
–

jalan raya,
irigasi
pelabuhan ,
bangunan ruang bawah tanah (basement)
pangkal jembatan (abutment), dll

• Kestabilan dinding penahan tanahdiperoleh terutama
dari :
– berat sendiri struktur, dan
– berat tanah yang berada di atas pelat fondasi.

• Besar dan distribusi tekanan tanah pada dinding
penahan tanah, sangat tergantung pada gerakan tanah
lateral terhadap DPT.

1

B. Tipe tipe dinding penahan tanah :
1.

Dinding gravitasi,
Biasanya terbuat dari beton tak bertulang atau
pasangan batu, sedikit tulangan diberikan pada
permukaan dinding untuk mencegah retakan
permukaan.

2.

Dinding semi gravitasi
Dinding grafitasi yang bentuknya agak ramping, krn
rampingnya pada struktur ini dibutuhkan penulangan
beton, namun hanya pada bagian dinding saja.

3.

Dinding kantilever
counter
fourt

Terdiri dari kombinasi dinding dan fondasi beton bertulang yang
berbentuk T. Ketebalan DPT ini relatif tipis dan diberi tulangan
secara penuh unutk menahan momen dan gaya lintang yang
bekerja.

4.

5.
6.

Dinding counterfort : dinding beton bertulang yang tipis
pada bagian dalam dinding pada jarak tertentu
didukung oleh plat / dinding vertikal yang disebut
counterfort. Ruang di atas plat fondasi, diantara
counterfort diisi dengan tanah.
Dinding krib, dibuat dari balok-balok beton yang
disusun menjadi DPT.
DPT dengan perkuatan (reinforced earth wall) dinding
yang berupa timbunan tanah yang diperkuat bengan
material lain. (geosintetik atau metal, dll)

2

C. Tekanan tanah lateral

• Analisis tekanan tanah lateral antara lain
digunakan untuk :

– Perancangan dinding penahan tanah
– Pangkal jembatan
– Turap
– Terowongan
– Saluran bawah tanah, dsb.

• Tekanan tanah lateral adalah gaya yang
ditimbulkan oleh akibat dorongan tanah di
belakang struktur penahan tanah.

1. Tekanan Tanah Lateral Pada Saat Diam
•
Kondisi kesetimbangan di tempat yang dihasilkan dari
kedudukan tegangan-regangan tanpa adanya
tegangan geser yang terjadi didefinisikan sebagai K O.

Turap
Ea

H

Turap

Ph

Ph

H/3

σh = H.γ.KO
Gambar 1a

•

Gambar 1b

Gambar 1c

Ditinjau suatu turap yang dianggap tidak mempunyai
volume, sangat kokoh dan licin, dipancang pada tanah
tak berkohesi (gambar 1a). Tanah di kiri dinding turap

digali perlahan-lahan sampai kondisinya seperti pada
gambar 1.b.

3

• Bersama-sama dengan penggalian ini, dikerjakan suatu
gaya horizontal Ph yang besarnya sama dengan gaya
horizontal tanah sebelum penggalian.
• Tekanan gaya horizontal (Ph) pada dinding ini disebut
tekanan tanah pada saat diam, yaitu tekanan tanah ke
arah lateral tanpa suatu pergeseran (regangan)
• Nilai banding antara tekanan horizontal dan tekanan
vertikal pada kedalam tersebut disebut koefisien tekanan
tanah pada saat diam atau KO
σh = H..KO atau
dengan

KO 

σh ' σh '


σ v ' z.γ '

σh’ = tekanan efektif arah horizontal
σv’ = tekanan efektif arah vertikal
z = kedalaman
’ = berat volume efektif
KO = 1 – sin  (Jaky, 1944)

2. Tekanan tanah aktif dan tekanan tanah pasif
•
H
Ea
h

Ep

H/3

Dari kanan bekerja tekanan

tanah aktif (Ea = ½.H2..Ka)
– bersifat mendorong dinding
– bekerja jika dinding bergerak
menjauhi tanah

h/3
h..Kp

•

H..Ka

Dari kiri bekerja tekanan tanah pasif (Ep = ½.h2..Kp)
– Bersifat melawan tanah dorongan dinding
– Bekerja jika dinding bergerak menahan tanah

•

Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya Ea dan Ep
–

–
–
–
–
–

berat volume tanah ()
sudut gesek intern ()
sudut gesek antara dinding dan tanah ()
kohesi tanah ‘c’
kemiringan dinding dan muka tanah
beban

4

TEORI RANKINE
•

Teori Rankine (1857), dalam analisis tekanan tanah lateral
menggunakan asumsi

1. Tanah dalam kondisi kesetimbangan plastis (setiap elemen tanah
dalam kondisi tepat akan runtuh)
2. Tanah urug dibelakang dinding penahan tanah tak berkohesi ( c = 0)
3. Gesekan antara dinding DPT dan tanah urug diabaikan (= 0)

A. Tekanan tanah lateral pada tanah non kohesif (c = 0)
• Tanah urug dengan berat volume  dan ketinggian H, maka tekanan
tanah aktif Ea total untuk dinding penahan tanah adalah
Ea = ½ H2..Ka
Titik tangkap gaya yang bekerja terletak pada H/3 dari dasar
dinding penahan tanah.
• Alas diagram segi tiga tekanan tanah aktif
b = Ka..H , dengan Ka = koefisien tekanan tanah aktif Rankine

Ka 

H

1  sin 
 tg 2 45 45  2

1  sin 



=0



c=0
=0


Ea = ½ H2..Ka
H/3

• Dengan cara yang sama, besarnya tekanan tanah pasif
menurut Rankine, merupakan diagram segi tiga dengan
alas b = H..Kp
• Besarnya tekanan tanah pasif total = luas diagram segi
tiga tekanan tanah pasif
Ep = ½.H2..Kp dengan titik tangkap gaya 1/3 H
dimana
1  sin 

Kp 

1  sin 

 tg 2 45  /2 

5



•

0
0
c0

Apabila permukaan tanah urug
miring membentuk sudut  (0)
maka koefisien tekanan tanah aktif
dinyatakan sbb :

Ea = ½. H2..Ka

H

K a  cos β
b=H..Ka

cos β  cos 2β  cos 2
cos β  cos 2β  cos 2


dimana
 = sudut kemiringan permukaan tanah urug dibelakang DPT
Φ = sudut gesek dalam tanah

•
•

Besarnya tekanan tanah aktif = luas diagram segi tiga
Ea = ½.H2..Ka
dgn alas b = H.. Ka
Dengan cara yang sama besarnya tekanan tanah pasif menurut
Rankine, merupakan diagram segi tiga dengan alas
b = H.. Kp
Tekanan tanah pasif total = luas diagram segi tiga tekanan tanah
pasif .
Ep = ½.H2..Kp dengan titik tangkap gaya 1/3 H
Untuk permukaan tanah miring
cos β  cos 2β  cos 2
K p  cos β
cos β  cos 2β  cos 2

B. Tekanan tanah lateral pada tanah kohesif c0
1. Tekanan tanah aktif
Tanah
dengan c; 
H

diabaikan
b1>b2

+

Ea2

Ea1
b1=H..Ka
•

Hc

=
h

Ea total

b 2  2.c. K a

Apabila tanah urug mempunyai kohesi, maka tekanan tanah aktif
E a total  E a1  E a2
E a total  12 .H 2 .K a γ  2.c. K a .H
b alas  b1  b 2
b alas  K a .H.γ  2.c. K a
Hc 

2.c
γ. K a



K a  tg 2 45  2



6

2. Tekanan tanah pasif

=

+

Ep2

Ep1

½.H

1/

Tanah
c; 
H

3.H

b 2  2.c. K p b1=H..Kp

b1+b2

Apabila tanah urug mempunyai kohesi, maka tekanan tanah pasif
E ptotal  E p1  E p2
E ptotal  12 H 2 .K p .γ  2.c. K p .H
b  b1  b 2
b  H.K p .γ  2.c. K p



K p  tg 2 45  2



3. Tekanan tanah lateral akibat beban terbagi rata
q (kN/m2)
B

C

•

Misal tumpukan barang
atau orang pada suatu
dermaga, berat lalu
lintas di jalan raya, dll

A

•

•

Untuk lebar 1 m, berat segi tiga longsor ABC :
W+Q
= ½.H2..cotg  + q BC
= ½.H2..cotg  + q.H cotg 
Dari segi tiga ABC didapat
Ea = (W+Q) tg ( - )
Ea = ((½.H2..cotg ) + (q.H cotg )).tg( - )
= (½.H2..Ka + H.q) tg2(45o - /2)
= ½.H2..Ka + H.q.Ka

7

q (kN/m2)

Ea2

H
Ea1
1/

½.H

3.H

b1=H..Ka

b2=q.Ka

b1 + b 2

• Diagram tekanan tanah aktif total berupa trapesium
gabungan dari Ea1(segi tiga oleh tanah) dan Ea2 (segi 4
akibat beban terbagi rata).
Ea1 = ½.H2..Ka
Ea2 = H.q.Ka
b1 = H..Ka
b2 = q.Ka

4. Tekanan tanah lateral akibat beban garis
Q

Ea2

b2=mp

Ea2
mk

Ea1

Ea1

b1=H..Ka

b1=H..Ka

• Diagram tekanan tanah aktif total seperti tergambar
Ea1(segi tiga oleh tanah) dan Ea2 (segi tiga akibat beban
titik Q)
E a2  Q. K a
Ea1 = ½.H2..Ka
2.Q.K a
b1 = H2..Ka
b  mp 
2

mk

8

5. Tekanan tanah lateral akibat pengaruh muka air tanah

Ea1

Ea2

b1=H.’.Ka b2=H.w

•

Apabila MAT = MT
Tekanan tanah aktif yang bekerja pada dinding penahan tanah :
(a). Ea1 = ½.H2.’.Ka ’ = berat vol. tanah terendam
b1 = H.’.Ka
garis kerja gaya 1/3 H
(b). Ea2 = ½.H2.w
w = berat vol. air
b1= H2.w
garis kerja gaya 1/3 H

(6) Dinding penahan tanah dengan muka air tanah tidak
sama tinggi

b

Ea1=½.(H2-H1)2.b.Ka

H2
H1
Ep1
Ep2
Hp

h1 h2

sat
’

Ea2=H2(H1.b).Ka
Ea3=½.H12.’.Ka
Ha= ½.H12.w

Ep3

9

• Berat jenis tanah (G) ; angka pori (e) ; kadar air (w) ;
1 = sudut gesek intenal tanah di atas m.a.t
2 = sudut gesek intenal tanah di bawah m.a.t
• Tekanan tanah aktif yang bekerja :
Ea1 = akibat tekanan tanah di atas mat
Ea2 = akibat beban terbagi merata ( tanah di atas m.a.t)
Ea3 = akibat tekanan tanah di bawah m.a.t
Ha = Tekanan hidrostis yang mendorong DPT
• Tekanan tanah pasif
Ep1 = akibat tekanan tanah di atas m.a.t
Ep2 = akibat beban terbagi rata (tanah di atas m.a.t)
Ep3 = akibat tekanan tanah di bawah m.a.t
Hp = tekanan hidrostsatis yang menahan DPT

ANALISIS KONSTRUKSI PENAHAN TANAH
• Analisis konstruksi penahan tanah umumnya digunakan
untuk menentukan dimensi penahan tanah agar stabil
terhadap gaya-gaya yang bekerja
• Analisis stabilitas dilakukan secara eksternal dan internal
• Dalam analisis stabilitas eksternal, konstruksi dianggap
sebagai satu kesatuan yang masif dalam melawan gayagaya yang bekerja. Tinjauan dilakukan terhadap
stabilitas guling, geser dan runtuhnya konstruksi akibat
daya dukung tanah terlampaui.
• Analisis stabilitas terhadap gaya-gaya internal yang
bekerja, umumnya berhubungan dengan kekuatan
struktur, yang dalam ini adalah pecahnya konstruksi dan
patahnya kaki dan tumit.

10

STABILITAS TERHADAP GAYA EKSTERNAL
• Keruntuhan akibat
bahaya guling

Momen guling akibat gaya aktif
M a  E a .h
Momen guling akibat berat sendiri konstruksi
M p  V.a
Tinjauan terhadap guling

SF 

M p
M a

SF  1,5 untuk tanah non kohesif
SF  2 untuk tanah kohesif

Ea
h

A

a

V

• Keruntuhan terhadap bahaya geser
Dasar fondasi berupa tanah non kohesif
Gaya lawan V.f ( E p )
SF 

 1,5 ~ 2
Gaya dorong
Ea
f  tg  (dasar fondasi relatif kasar)

Ea f  tg

2
3

 (dasar fondasi relatif halus)

Dasar fondasi berupa tanah kohesif

V
b

SF 

2
c.b ( E p )
Gaya lawan
 3
 1,5 ~ 2
Gaya dorong
Ea

c  kohesi tanah (0,5 ~ 0,75).c
Dasar fondasi berupa tanah campuran
SF 

Gaya lawan V.f  23 c.b ( E p )

 1,5 ~ 2
Gaya dorong
Ea

11

• Runtuhnya konstruksi akibat daya dukung tanah
terlampaui

V

Untuk tanah lempung, pasir atau campurannya
σ min  0
V  6.e 
1 
  σ tanah
b.1 
b 
Untuk tanah keras (cadas, batuan)
σ min  0
σ maks 

σ maks 

2V
 σ tanah
3 b2  e 

12