Stabilitas lereng dengan Program Plaxis

ANALISIS DINDING PENAHAN TANAH DAN
STABILITAS LERENG DENGAN STRUKTUR COUNTER WEIGHT
MENGGUNAKANPROGRAM PLAXIS 8.5
( Studi Kasus Pada Jembatan Lemah Ireng II Paket VI
Sta. 22+125, Proyek Jalan Tol Semarang - Solo)
Nama Mahasiswa
Nomor Mahasiswa
Jurusan
Dosen Pembimbing

: Didik Yulianto
: 08511001
: Teknik Sipil FTSP - UII
: Dr. Ir. Edy Purwanto, CES., DEA

ABSTRAK
Kegiatan pembangunan jalan tol merupakan bagian usaha pemenuhan peningkatan kebutuhan
akan prasarana jalan raya maka diharapkan mampu memecahkan permasalahan yang timbul pada ruas
jalan utama. Dengan mempertimbangkan kondisi dan topografis lahan maka pembangunan jalan tol
Semarang-Bawen, paket VI lemah ireng – Bawen Sta 22+125 melewati suatu daerah perbukitan
sehingga diperlukan suatu jembatan yang cukup besar dan panjang yaitu Jembatan Lemah Ireng II.

Kondisi lokasi tanah yang demikian maka bila bangunan Abutment A2 tidak dilakukan perlindungan
(protection) maka dalam kurun waktu yang berjalan ke depan akan mengakibatkan instabilitas dari
struktur Abutment A2 maka perlu dibangun dinding penahan tanah (DPT) untuk melindunginya. Pada
sisi kanan lereng Abutment A2 perlu dilakukan penimbunan tanah, timbunan tanah pada lereng yang
cukup curam tersebut dibuat Counter weight dengan kemiringan 1V : 1,5H. Tugas akhir ini bertujuan
untuk mengetahui stabilitas struktur DPT dari beton bertulang, mengetahui angka aman kondisi lereng
asli, mengetahui angka aman stabilitas struktur Counter Weight dengan dan tanpa beban gempa di sisi
kanan Abutment A2.
Analisis stabilitas DPT dihitung secara matematis dan untuk analisis stabilitas lereng
dianalisis dengan menggunakan program Plaxis 8.5 sebagai data sekunder yang digunakan dari PT.
Global Perfex Synergi.
Dari hasil analisis dinding penahan tanah dengan dimensi lebar 5,50 m dan tinggi 7,00 m
berdasarkan pada tinjauan ekternal didapat stabilitas terhadap gaya guling sebesar 4,574, stabilitas
terhadap gaya geser 2,288 ≥ dari SF 1,50 maka kondisi dari gaya guling dan geser aman. Untuk
stabilitas terhadap kuat dukung tanah maks 172.328 kN/m2 < ijin 557,905 kN/m2 (aman). min
66.661 kN/m2 > 0 (aman). Untuk tinjauan stabilitas internal terhadap pada potongan A-A’ didapat
tegangan desak desak 427,560 kN/m2 < desak beton 1500 kN/m2 (aman). tegangan geser 35,206
kN/m2 < geser beton 150 kN/m2 (aman). Tinjauan terhadap potongan B-C didapat tegangan desak
desak 1474,112 kN/m2 < desak beton 1500 kN/m2 (aman). tegangan tarik tarik -1213,051 kN/m2 <
tarik beton 300 kN/m2 (aman). Tegangan geser 78,660 kN/m2 < geser beton 150 kN/m2 (aman).

Tinjauan terhadap potongan C-C’ didapat tegangan desak desak 1048,161 kN/m2 < desak beton 1500
kN/m2 (aman). Tegangan geser
69,916 kN/m2 < geser beton 150 kN/m2 (aman). Selanjutnya hasil
analisis stabilitas lereng kondisi DPT berdiri di tanah asli dengan menggunakan program Plaxis 8.5,
hasil analisis stabilitas lereng tanpa gempa diperoleh angka aman sebesar 1,251 dan dengan gempa
sebesar 1,249 nilai ini tidak memenuhi syarat yang disepakati di lokasi proyek sebesar 1,30 maka
kondisi lereng ini rawan terjadi bahaya longsor. Pada kondisi DPT berdiri di lereng asli yang
diperbaiki dengan dua Counter Weight didapat hasil angka aman tanpa gempa sebesar 1,435 dan
dengan gempa sebesar 1,428 kemudian dengan di beri tiga Counter Weight maka didapat angka aman
tanpa gempa 1,439 dengan gempa 1,430, nilai ini telah memenuhi syarat yang disepakati di lokasi
proyek sebesar 1,30 dengan demikian kondisi lereng diperbaiki akan lebih baik untuk jangka panjang
dari bahaya longsor karna dapat melindungi struktur bangunan di atas lereng tersebut.
Kata Kunci: DPT, StabilitasLereng, Counter Weight, dan Program Plaxis8.5.

1

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Kegiatan

pembangunan
jalan
tol
merupakan bagian usaha pemenuhan
peningkatan kebutuhan akan prasarana
jalan raya sehingga diharapkan mampu
memecahkan permasalahan yang timbul
pada ruas jalan utama.
Dengan
mempertimbangkan
kondisi
dan
topografis lahan maka pembangunan jalan
tol Semarang-Bawen, paket VI lemah
ireng (Sta. 21+825 - Sta. 22+840)
melewati suatu
daerah perbukitan
sehingga diperlukan suatu jembatan yang
cukup besar dan panjang yaitu Jembatan
Lemah Ireng II. Untuk lebih jelasnya

dapat dilihat pada Gambar 1.1 sampa
dengan Gambar 1.3

Gambar 1.1 Lokasi Timbunan Tanah di
Sebelah Kanan Abutment A2.
(Sumber : PT. Global Perfex Synergi &
ASS, 2012)

Lokasi Penelitian

Gambar 1.2 Lokasi Jembatan Lemah
Ireng II Sta.22+125
(Sumber : Dokumentasi di Proyek, 2013)

Lereng Yang akan Diperbaiki

Gambar 1.3 Daerah Sisi Kanan Abutment
A2 yang akan Diperbaiki.
(Sumber : Dokumentasi di Proyek, 2013)
Dengan kondisi lokasi tanah yang

demikian maka bila bangunan abutment
A2
tidak
dilakukan
perlindungan
(protection) maka dalam kurun waktu
yang
berjalan
ke
depan
akan
mengakibatkan instabilitas dari struktur
abutment A2. Dengan demikian perlu
dibangun dinding penehan tanah (DPT)
untuk melindunginya (PT. Global Perfex
Synergi& ASS, 2012).
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana stabilitas struktur dinding
penahan tanah dari beton bertulang?,
2. Bagaimana angka aman untuk stabilitas

lereng dimana DPT berdiri pada
kondisi tanah asli dengan dan tanpa
beban gempa di sisi kanan Abutment
A2?,
3. Bagaimana angka aman untuk stabilitas
lereng apabila DPT berdiri di atas
lereng asli yang diperbaiki dengan dua
struktur Counter Weight dan tiga
struktur Counter Weight pada lereng
yang samadengan dan tanpa beban
gempadi sisi kanan Abutment A2?.
1.3 Tujuan
1. Mengetahuistabilitas struktur dinding
penahan tanahdari beton bertulang.
2. Mengetahui angka aman untuk
stabilitas lereng dimana DPT berdiri
pada kondisi tanah asli dengan dan
tanpa beban gempa di sisi kanan
Abutment A2.

2

3. Mengetahui angka aman untuk
stabilitas lereng apabila DPT berdiri di
atas lereng asli yang diperbaiki denga
dua struktur Counter Weightdan tiga
struktur Counter Weightpada lereng
yang samadengan dan tanpa beban
gempadi sisi kananAbutmentA2.
1.4 Manfaat Tugas Akhir
1. Memberikan bahan pertimbangan
bahan pertimbangan atas hasil analisis
stabilitas struktur dinding penahan
tanah dari beton bertulang.
2. Menambah pengetahuan bagi penulis
dan pembaca mengenai stabilitas
lereng dengan program Plaxis 8.5.
3. Memberikan Mengetahui manfaat dari
memperbaiki lereng dengan dua
struktur Counter Weight dengan tiga

struktur Counter Weight pada lereng
yang sama dengan program Plaxis 8.5.
1.5 Batasan Masalah
1. Lokasi penelitian adalah Jembatan
Lemah Ireng II Paket VI Sta.22+125,
Proyek Jalan Tol Semarang-Solo,
2. Data geoteknik yang digunakan adalah
hasil penyelidikan tanah di lokasi
proyek Jembatan Lemah Ireng II Paket
VI Sta.22+125, Proyek Jalan Tol
Semarang-Solo,
3. Dinding
penahan
tanah
yang
direncanakan mempunyai dimensi dan
bentuk sesuai dengan desain aslinya,
4. Mutu beton dinding penahan tanah fc’
30 Mpa,
5. Analisis terhadap stabilitas lereng pada

strukturCounter
Weight
di
sisi
kananabutment
A2 menggunakan
program Plaxis 8.5,
6. Kemiringan lereng pada struktur
Counter Weightdibuat1V:1,5H,
7. Elevasi muka air tanah di dalam
program Plaxis dianggap berada di
dasar lereng (di dasar geometri),
8. Waktu interval gempa untuk wilayah
Semarang diambil dari referensi tesis
Ismanti, 2012,

9. Beban gempa tidak diperhitungkan
dalam menganalisis DPT hanya
diperhitungkandalam
menganalisis

stabilitas lerengnya,
10. Untuk pekerjaan drainase tidak
dianalisis.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1Dasar-Dasar Perkuatan Tanah
a. Konsep Tegangan - Regangan
Salah satu fungsi yang terpenting
dalam studi Mekanika Tanah adalah
perkiraan mengenai besarnya ‘tegangan’
akibat suatu beban atau pembebanan yang
akan menghasilkan deformasi
yang
berlebihan
disebut
‘Tegangan
Runtuh’,dapat dilihat pada Gambar 2.1
(Purwanto, 2012).
Beban

Tegangan ( )
Regangan ( )

Deformasi

Gambar 2.1 Tegangan dan Regangan
(Sumber : Purwanto, 2012)
b.

Masa Tanah
Tanah merupakan material berbutir
halus, keruntuhan yang terjadi terutama
disebabkan
oleh
terguling
dan
tergelincirnya butiran-butiran dan bukan
karena oleh tarikan atau tekanan antar
butir-butir tanah. Oleh karena itu sifat
keruntuhan:Kuat Geser Tanah
Kekuatan geser tanah terdiri dari dua
parameter yaitu:
1. bagian yang bersifat kohesi C yang
tergantung dari jenisnya, dan
2. bagian yang mempunyai sifat
gesekan/frictional (σ) yang bekerja
pada bidang geser.
Parameter kuat geser tanah yaitu sudut
gesek dalam (∅) dan kohesi tanah ( )
dapat diperoleh dengan uji geser langsung.
Menurut
Coulomb
(1776)
dalam
Hardiyatmo (1992), kuat geser tanah
didefinisikan
= +
∅

3

Keterangan:
= kuat geser tanah(kN/m2),
σ = Tegangan total pada bidang
geser(kN/m2),
c = Kohesi tanah (kN/m2), dan
∅ = Sudut geser dalam tanah (derajat)

1. Stabilitas Terhadap Geser
Gaya yang menggeser dinding penahan
tanah akan ditahan oleh:
a. Gesekan antara tanah dengan dasar
pondasi dinding penahan tanah.
b. Tekanan tanah pasif bila didepan
dinding penahan tersebut terdapat
timbunan.
Faktor aman (SFgeser) didefinisikan
sebagai berikut :
∑

SFgeser = ∑

Keterangan:
∑Rh = Jumlah dari gaya-gaya horizontal
yang mencegah strukturbergeser.
∑ph = Jumlah dari gaya-gaya horizontal
yang menyebabkan struktur
bergeser.
Faktor aman terhadap geser dasar
fondasi
SFgeser≥ 1.5 untuk tanah dasar granuler
SFgeser2 untuk tanah dasar kohesif
2.

Stabilitas Terhadap Guling
Faktor aman akibat terhadap guling
(SFguling), didefinisikan sebagai berikut:
∑

SFguling =∑

Keterangan:
∑ = momen yang menyebabkan
struktur terguling dengan
∑ = momen yang mencegah struktur
terguling
Faktor aman terhadap penggulingan
(Fguling) begantung pada jenis tanah, yaitu:
SFguling ≥ 1.5 untuk tanah dasar granuler
SFguling ≥ 2 untuk tanah dasar kohesif
3.
a.

Daya Dukung Tanah
Persamaan Terzaghi
qu = cNc +Df Nq + 0,5 B N

Keterangan:
c = kohesi tanah (kN/m2 )
Df = kedalaman fondasi (m)
= berat volume tanah (kN/m3)
B= lebar fondasi DPT (m)
Nc,Nq , danN = faktor –faktor kapasitas
dukung Terzaqhi
Untuk qall
qall = qu/SF
SF = faktor aman terhadap keruntuhan
tanah dasar minimum dipakai SF= 3.
4. Stabilitas Internal
1. Tinjauan Terhadap Tampak Badan
Dinding Penahan Tanah
a. Tegangan Desak,
∑
∑
+
≤ desak
b.
=
..

c. Tegangan Tarik, seperti
∑
∑

=
−
..

d. Tegangan Geser,
≤ geser
= .
.

≤ desak

.

Keterangan:
∑
= berat total struktur pada
penampang potongan I-I (kN.m)
∑
= momen total struktur pada
penampang potongan I-I (kN.m)
b .
= lebar struktur yang
ditinjau pada potongan I-I (kN.m)
L
= panjang struktur yang
ditinjau selebar I m (m)
W
= berat tanah pada struktur
yang ditinjau (kN)
2. Tinjauan Terhadap Tampang Pada
Kaki Depan dan Belakang
a. Tegangan Ekstrim (tarik/tekan),
∑
≤
ekstrim = ±
tarik/tekan bahan
b. Tegangan geser yang terjadi,
3
= .
≤ geser
2 b
.. L
Keterangan:
∑
=momen total struktur pada
penampang potongan II-II (kN.m)
b
=
. lebar struktur yang ditinjau pada
potongan II-II (kN.m)

4

L

= panjang struktur yang ditinjau
selebar I m (m)
W= berat tanah pada struktur yang
ditinjau (kN)
5.

Teori Analisis Stabilitas Lereng
Faktor aman didefiniskan sebagai nilai
banding antara gaya yang menahan dan
gaya yang mengerakkan,
=

Keterangan:
= tahanan geser maksimum yang dapat
dikerahkan oleh tanah (kN/m2)
= tegengan geser yang terjadi akibat
gaya berat tanah yang akan longsor
(kN/m2 )
SF = faktor aman.
Menurut teori Mohr-Coulumb,
tahanan geser maksimum kuat geser tanah
( ) yang dapat dimobilisasi oleh tanah, di
sepanjang bidang longsornya,
= + g
Keterangan:
= tahanan geser (kN/m2)
c = kohesi (kN/m2)
= tegangan normal pada bidang runtuh
(kN/m2 )
= sudut gesek dalam tanah (derajat)
Nilai- nilai c dan adalah paremater kuat
geser tanah sepanjang bidang lonsor.
BAB III
METODE PENELITIAN

BAB IV
STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN

4.1 Anaslisis Struktur Dinding Penahan
Tanah pada Abutment A2
A. Tanah Timbunan/Tanah Urug
1. Berat volume tanah urugan (γb)
= 18 kN/m3
2. Kohesi tanah urugan (c)
= 0 (Tanah Granuler)
3. Sudut geser tanah Φ = 300
B. Tanah asli
1. Berat volume tanah asli (γb)
= 18 kN/m3
2. Kohesi tanah asli (c)
=2
3. Sudut geser tanah asli Φ = 250
4.2 Data Teknis Dinding Penahan Tanah
Gambar stuktur potongan melintang
seperti pada Gambar 4.1
q = 0 ,6 .  b

0 .4 0 m

T im b u n a n
T a n a h U ru g

 b = 1 8 k N /m ³

5 .2 0 m
5 .7 0 m

C = 0

 = 30
7 .0 0 m

T im b u n a n
T an ah ur ug

1 .8 0 m
1 .3 0 m

1 .0 0 m

A

L C = 0 .1 0 m
P a s .B t K o s o n g = 0 .2 0 m

0 .9 0 m

1 .0 0 m

3.60 m
5 .5 0 m

Gambar 4.1
Potongan
Dinding Penahan Tanah

Melintang

Data perencanaan dinding penahan
tanah sebagai berikut :
a. DPT terbuat dari Beton bertulang
b. DPT adalah jenis tipe Gravitasi dan
Cantilever Wall
c. Tinggi = 7,00 m, Lebar = 5,50 m
d. Beban lalu lintas dan pekerasan
diasumsikan diganti oleh tinggi
ekivalen ws= 0,6 m
e. Berat volume beton γc = 25 kN/m3
f. PPI 1983 :
1. desak pasangan = 1500 kN/m2
2. tarik pasangan = 300 kN/m2
3. geser pasangan = 150 kN/m2

5

Potongan Melintang bidang gambar
seperti pada Gambar 4.2
b1

6
Timbunantanah urug

b=18kN/m3

 =30

h1=5.20 m
h5=5.70m

7

H= 7.00m
Pa1

2
4

Pp
h..Kp

58,663

4

13,5

3,10

41,85

5

27

3,70

99,9

6

30,78

0,40

12,312

7

369,36

3,70

1366,632

8

16,2

4,30

69,66

q

38.88

3,70

143,856

-

-

0,60

52,488

-

∑M=1972,186

8

3

A

0,95

C =0

1

h2=1.80 m
h3=1.30 m

61,75

q= 0,6.b

0.40 m

Timbunan
Tanah urug

3

5

2c.vKp
LC=0.10m
Pas.Bt Kosong=0.20m

q.Ka h..Ka

0.90 m 1.00 m
b2
b3

∑V=657,22

Pa2

h4=1.00m

Pp

87.48

b4= 3.60m

∑V= 744,7

B = 5.50 m

Gambar 4.2Diagram Tekanan Tanah Aktif
dan Pasif

Koefisien tekanan tanah aktif dan pasif:
1. Untuk tanah asli
Ka = tg2(450 – φ/2)
= tg2(450 – 25/2) = 0,4059
Kp = tg2(450 +φ/2) =tg2(450 + 25/2)
= 2,4639
2. Untuk tanah Timbunan
Ka= tg2(45 0 – φ/2)
= tg2(450 – 30/2) = 0,333
Kp = tg2(450 +φ/2) =tg2(450 +30/2)
= 3,0
Tabel 4.1 Tekanan Tanah Aktif
Pa
(KN)

Jarak
ke A
(m)

Momen
aktif ke A
(kNm)

Pa1

25,2

3,5

88,2

Pa2

147

2,33

343

No
1
2

∑ Pa=172,2

∑Ma=431,2

a. Tekanan tanah pasif akibat berat tanah
(bagian di sebelah kiri dinding yang
ditunjukan pada Gambar 5.6)
Pp = ½ .(h2)2. γ. Kp + 2. c.√Kp.h2
= 87,48 kN
b. Gaya vertikal dan momen terhadap
kaki depan titik – A
Tabel 4.2 Gaya Vertikal dan Gaya Momen
terhadap Kaki Depan (titik A)
No

Berat Wi
(KN)

Jarak dari
A
(m)

Momen ke A
(kNm)

1

57

1,10

62,7

2

42,75

1,50

64,125

4.3Analisis Stabilitas Struktur
1) Stabilitas Terhadapa Gaya Ekternal
a. Stabilitas terhadap Gaya Guling.
SF






Mw
Mgl

 1 ,5

Keterangan :
∑Mw =Momen yang melawan guling
∑Mgl =Momen mengakibatkan guling
∑Mp = 1972,186 kNm.
∑Ma = 431,2 kNm.
SF 




Mw
Mgl



1972 ,186
431 , 2

 4 , 574 .kNm

> 1,5 Aman

b.

Stabilitas terhadap Gaya Geser
Tekanan tanah aktif = Pa1+Pa2
∑Pa = 172,2kN
Gaya perlawanan : F = ∑V. tgφ + Ep
∑V= 657,22 kN
Ep = Pp = 87,48 kN
Φ = 250
F= 657,22. tg (250) + 87,48 kN
= 393,947 kN
 Rh  1 , 5
SF 
 Ph
Keterangan :
∑Rh = F = Tahanan dinding penahan
∑Ph = ∑Pa = Jumlah gaya horizontal
 Rh  393,947
SF 
 2 , 288  1 , 5
172 , 2
 Ph
> 1,5 Aman

c.

Stabilitas terhadap Daya Dukung
Tanah (DDT)

6



X 

=

Mtotal



(

V

,



(  Ma 



, )

,



Mp )

V

Tabel 4.3 Momen Aktif terhadap Titik A

= 2,492 m
,

Eksentrisitas=e = x − = 2,492 −
= −0,258 m 0 Aman
2) Stabilitas Terhadap Gaya Internal
A. Tinjauanterhadap potongan A-A’
Potongan A-A’ beserta diagram
tekanan tanah lateral pada Gambar 4.4
b1

0.40 m

q= 0,6. b

3
Pa1

3,0 0 m
1
h1 = 5.20 m
h5 = 5.70 m

A

Pa2
2

A'

H = 7.00 m

N0

Tekanan Tanah
Aktif (kN)

Jarak ke
A (m)

Momen ke
A (kN.m)

1

10,8

1,50

16,2

2

27

1,00

27

ΣPa = 37,8

q.K a h. .Ka

ΣMa= 43,2

2. Momen Pasif terhadap Titik A pada
potongan A – A’
Tabel 4.4MomenPasif terhadap Titik A
Berat
(kN)

No

Jarak ke A
(m)

Momen ke A
(KNm)

1

30

0,20

6,0

2

11,842

0,505

5,983

3

8,526

0,084

0,718

ΣV=50,368

ΣMp=12,701

Eksentrisitas pada titik A
 Mtotal  (  Ma   Mp )
X 
V
V
=

2. Tegangan vertikal min didasar pondasi
min (1

1. Momen Aktif terhadap titik A pada
potongan A-A’.

(43,2 − 12,701)
= 0,606 m
50,368

b = 0,4 + 0,316 = 0,716 m
,
Eksentrisitas=e = x − = 0,60 −
= 0,248m >b/6=0,108 m.

3. Tinjauan stabilitas terhadap tegangan
Desak :
V
 Ma   Mp  50 ,368  43, 2  12 ,701 
 

dsk

b. 1

1 / 6.( b ) 2 .1

0,716 .1

1 / 6.( 0,716 ) 2 .1

 427 ,5260 kN / m   desak beton
2

= 427,526 kN/m2