PERENCANAAN DESAIN DAN STABILITAS DINDING PENAHAN TANAH KANTILEVER
MENGGUNAKAN PROGRAM GEO 5
Adi Prasetya
NPM.10312184
Jurusan Teknik Sipil Gunadarma
ABSTRAK
Perkembangan teknologi saat ini mengalami kemajuan yang sangat pesat,
termasuk perkembangan teknologi dalam bidang geoteknik, banyak program
bantu yang telah diciptakan guna memudahkan dalam perencanaan desain dan
untuk meminimalisir kesalahan dalam perhitungan. Salah satu program yang
sering digunakan dalam bidang geoteknik adalah program Geo5, program ini
merupakan sederetan program yang diciptakan untuk mempermudah proses
perencanaan desain dinding penahan tanah. Kegunaan dari program Geo5 adalah
dapat memberikan informasi mengenai stabilitas dinding penahan tanah dalam
menahan bahaya guling, geser, dan keruntuhan daya dukung akibat tekanan
yang dihasilkan oleh tanah. Penelitian ini bertujuan untuk merencanakan
desain dinding penahan tanah yang aman terhadap bahaya guling, geser, dan
keruntuhan daya dukung yang dilakukan dengan metode manual kemudian diolah
dengan program Geo5. Penelitian dilakukan dengan menggunakan data
(sekunder) SPT dan DST test di daerah Jalan Piyungan Batas – Gunung Kidul.
Penelitian diawali dengan menganalisis data SPT test yang didapat dari
lereng di daerah tersebut, kemudian dilakukan perhitungan secara manual
menggunakan persamaan-persamaan yang ada dalam analisis dinding penahan.
Setelah itu data yang telah di analisis dimasukkan ke dalam program Geo5
dengan beberapa interpretasi untuk memudahkan dalam melakukan perhitungan.
Perhitungan dengan menggunakan program Geo5 dilakukan dengan memasukkan
data dimensi awal dinding penahan sebagaimana pada hitungan manual. Setelah
dilakukan perhitungan dilakukan didapatkan hasil bahwa hasil perhitungan
manual dan dan hasil perhitungan program Geo5 , sama-sama mendapatkan angka
aman yang telah ditetapkan untuk stabilitas dinding penahan tanah urug
kohesif. Perbedaan hasil perhitungan antara metode manual dengan
perhitungan program Geo5, karena persamaan ketika menghitung tekanan tanah
lateral berbeda. Pada perhitungan manual dilakukan dengan menggunakan
,metode Rankine dan program Geo5 menggunakan rumus Rankine yang telah
dimodifikasi (metode Mazindrani).
Kata kunci : dinding penahan tanah; stabilitas geser; stabilitas keruntuhan
daya dukung tanah; stabilitas penggulingan; program Geo5
Pendahuluan
Dewasa ini teknologi terus berkembang seiring kemajuan jaman.
Teknologi di bidang konstruksi bangunan juga mengalami perkembangan pesat,
termasuk teknologi dalam bidang geoteknik. Sudah jamak diketahui bersama
bahwa untuk mempercepat dalam perhitungan dan meminimalisir kesalahan pada
saat menghitung kestabilan dinding penahan tanah dengan menggunakan program
bantu Geo5. Geo5 merupakan sederetan program yang dibuat untuk memecahkan
berbagai macam permasalahan geoteknik. Tujuan dari perencanaan dinding
penahan tanah dengan menggunakan program Geo5 adalah merencanakan dimensi
dan stabilitas dinding penahan tanah terhadap bahaya pergeseran,
penggulingan dan keruntuhan daya dukung tnahdengan metode manual. Kemudian
diolah dengan menggunakan program Geo5. Penggunaan program Geo5 untuk
mencari nilai keamanan dari stabilitas dinding penahan tanah. Untuk
menghindari adanya perluasan pembahasan, maka dipakai batasan masalah dalam
perencanaan ini, yaitu perencanaan ini dilakukan di Jalan Piyungan – Batas
Gunung Kidul, penelitian ini menggunakan dinding penahan tanah jenis
dinding penahan beton bertulang dengan balok kantilever (Reinforced
concrete cantilever walls) yang menggunakan struktur dari beton, kontrol
stabilitas dinding penahan tanah terhadap gaya pergeseran, penggulingan,
serta terhadap keruntuhan kapasitas dukung tanah yang menggunakan persamaan
Vesic (1975).
Dinding penahan tanah
Dinding penahan tanah/ turap adalah suatu konstruksi yang bertujuan
untuk menahan tanah agar tidak longsor dan meninggikan lereng alam suatu
tanah. Di lapangan dinding penahan tanah dapat ditemui pada saluran air di
samping jalan, pada pinggir sungai agar tebing sungai tidak longsor, pada
bendungan dan saluran irigasi dan dinding penahan bukit agar tidak longsor.
Bahan konstruksi untuk dinding penahan yaitu:
1. Dari kayu
2. Dari beton
3. Dari pasangan batu
4. Dari baja
Bentuk bentuk dinding penahan tanah:
1. Profil persegi
2. Profil jajaran genjang
3. Profil trapesium siku
4. Profil trapesium
5. Profil segitiga
untuk merencanakan sebuah dinding penahan tana perlu diperhatikan syarat
kestabilitasan dinding:
1. dinding tidak terjungkal
2. dinding tidak tergeser
3. dinding tidak amblas
4. dinding tidak pecah
Dinding penahan tanah merupakan komponen struktur bangunan penting
utama untuk jalan raya dan bangunan lingkungan lainnya yang berhubungan
tanah berkontur atau tanah yang memiliki elevasi berbeda. Secara singkat
dinding penahan merupakan dinding yang dibangun untuk menahan massa tanah
di atas struktur atau bangunan yang dibuat. Bangunan dinding penahan
umumnya terbuat dari bahan kayu, pasangan batu, beton hingga baja. Bahkan
kini sering dipakai produk bahan sintetis mirip kain tebal sebagai dinding
penahan tanah.
Klasifikasi dinding penahan
Berdasarkan bentuk dan penahanan terhadap tanah, dinding penahan dapat
klasifikasikan ke dalam tiga bentuk, yakni: (1) dinding gravity, (2)
dinding semi gravity dan (3) dinding non gravity. Dinding gravity merupakan
dinding penahan tanah yang mengandalkan berat bahan sebagai penahan tanah
umumnya berupa pasangan batu atau bronjong batu (gabion).
Dinding semi gravity selain mengandalkan berat sendiri, memanfaatkan
berat tanah tertahan untuk kestabilan struktur. Sedangkan dinding non
gravity mengandalkan konstruksi dan kekuatan bahan untuk kestabilan.
Tekanan tanah lateral
Untuk dapat memperkirakan dan menghitung kestabilan dinding penahan,
diperlukan menghitung tekanan ke arah samping (lateral). Karena massa tanah
berupa butiran, maka saat menerima tegangan normal (σn) baik akibat beban
yang diterima tanah maupun akibat berat kolom tanah di atas kedalaman atau
duga tanah yang kita tinjau, akan menyebabkan tekangan tanah ke arah tegak
lurus atau ke arah samping. Tegangan inilah yang disebut sebagai tegangan
tanah lateral (lateral earth pressure). Tengangan tanah akibat kolom tanah
tersebut merupakan besaran tegangan efektif (σeff) yang sebanding dengan
γeff x H. Pengetahuan tentang tegangan lateral ini diperlukan untuk
pendekatan perancangan kestabilan. Tekanan tanah lateral dibedakan menjadi
tekanan tanah lateral aktif dan tekanan lateral pasif. Tekanan lateral
aktif adalah tekanan lateral yang ditimbulkan tanah secara aktif pada
struktur yang kita selenggarakan. Sedangkan tekanan lateral pasif merupakan
tekanan yang timbul pada tanah saat menerima beban struktur yang kita
salurkan pada secara lateral.Besarnya tekanan tanah sangat dipengaruhi oleh
fisik tanah, sudut geser, dan kemiringan tanah terhadap bentuk struktur
dinding penahan.
Kestabilan dinding penahan tanah
Besaran tekanan lateral ini menjadi salah satu faktor utama yang
diperhitungkan untuk perancangan kestabilan dinding penahan tanah. Tekanan
lateral tersebut dapat menyebabkan dinding penahan terguling (overturning)
atau bergeser (slidding). Selain besaran tekanan lateral kestabilan dinding
penahan dipengaruhi pula oleh bentuk struktur dan faktor pelaksanaan
konsruksi. Buruknya pemadatan tanah tertahan di belakang dinding penahan
merupakan penyebab keruntuhan undermining.
Kestabilan geser dinding penahan
Untuk memberikan kekuatan yang cukup melawan geseran horisontal, dasar
dinding penahan harus memeiliki kedalaman minimum 3 ft (1m) di bawah muka
tanah. Untuk dinding permanen, kekuatan tersebut harus stabil tanpa adanya
struktur penahan pasif di bagian kaki dinding. Jika syarat kekuatan diatas
tak mencukupi, dapat ditambahkan pengunci geser di bawah telapak pondasi
atau tiang pancang untuk menahan geseran. Selain persyaratan kekuatan
tersebut, harus dipertimbangkan pula adanya kemungkinan bahaya erosi akibat
aliran maupun pengaruh hujan.
Longsoran
Longsoran adalah perpindahan massa tanah atau batu pada arah tegak,
mendatar atau miring dari kedudukan semula, gerakan tanah mencakup gerak
rayapan dan aliran maupun longsoran. Sehingga dari definisi gerakan tanah
dapat disimpulkan bahwa longsoran adalah bagian dari gerakan tanah.
(Widjojo dalam Pangular, 1985). Berdasarkan pergerakan massa runtuhnya,
longsor dapat dikelompokkan menjadi beberapa, yaitu: Runtuhan (falling);
merupakan jatuhnya bongkahan batu atau material yang terlepas dari lereng
yang terjal; Gelinciran (sliding); merupakan pergerakan massa ke arah bawah
dan keluar yang disebabkan oleh tegangan geser yang bekerja pada permukaan
runtuh melebihi tahanan geser yang dimiliki oleh material pada permukaan
runtuh; Gulingan ( toppling ); merupakan tergulingnnya beberapa blok – blok
batuan yang diakibatkan oleh momen guling yang bekerja pada blok – blok
batuan tersebut; Aliran ( flowing ); merupakan material yang bergerak ke
arah bawah lereng seperti suatu cairan.
Kegunaan dan manfaat program Geo 5 v.17
Program bantu ini dikhususkan untuk menghitung dan menganalisis
masalah- masalah yang berkaitan dengan pekerjaan tanah, misalnya pekerjaan
pemancangan, dinding penahan tanah (Retaining Wall), menganalisis penurunan
tanah (Settlement), menganalisis stabilitas lereng (Slope Stability), dan
lain sebagainnya. Geo 5 dapat menghitung dan menganalisis dalam waktu yang
singkat, akan tetapi akurat dan tepat. Geo 5 dapat menghitung dan
menganalisis stabilitas lereng, stabilitas dinding penahan tanah,
menganalisis keamanan dari dimensi dinding penahan tanah yang telah dibuat,
dan lain sebagainya.
Tekanan tanah aktif dan pasif
Konsep tekanan tanah aktif dan pasif sangat penting untuk masalah-
masalah stabilitas tanah, pemasangan batang-batang penguat pada galian.
Persamaan tekanan tanah aktif pada tanah pasir murni diberikan di bawah ini
:
Pa = Ka γ H2 kN/m
Di mana harga Ka Untuk tanah datar adalah :
Ka = = tan 2
Untuk tanah miring harga Ka adalah:
Ka =
Tekanan tanah aktif pada tanah berkohesi dihitung dengan cara sebagai
berikut: Kohesi adalah lekatan antara butirbutir, sehingga kohesi mempunyai
pengaruh mengarungi tekanan aktif tanah sebesar 2c
Pa = Ka γ H2 – 2c
Tekanan tanah pasif :
Pp1 = . γw . h12
Pp2 = . γw . h22 Kp + 2c
Kp = = tan2
Teori Rankine untuk tanah non-kohesi
Gaya horisontal yang menyebabkan keruntuhan ini merupakan tekanan
tanah aktif dan nilai banding tekanan horisontal dan vertikal pada kondisi
ini, merupakan koefisien tanah aktif (coefficient of active pressure) atau
Ka bila ditanyakan dalam persamaan umum (Hardiyatmo, 2007).
Ka =
Kp =
Stabilitas dinding penahan terhadap penggulingan
Kestabilan struktur terhadap kemungkinan terguling dihitung dengan
persamaan berikut :
SFguling = 2
Stabilitas dinding penahan terhadap penggeseran
Gaya perlawanan yang terjadi berupa lekatan antara tanah dasar pondasi
dengan alas pondasi dinding penahan tanah. Untuk jenis tanah campuran
(lempung pasir) maka besarnya,
SF =
SF 2 digunakan untuk jenis tanh kohesif, misal tanah lempung
Stabilitas dinding penahan terhadap keruntuhan kapasitas dukung tanah
Persamaan ini digunakan untuk menghitung kapasitas dukung ultimit pada
beban miring dan eksentris, yaitu :
qu = dciccNc + dqiqDq.γ.Nq + dγiγ.0,5.BγNγ
Faktor kemiringan beban menggunakan rumus :
iq = 0
ic = iq – (1 – iq) / Nc tgϕ
Dengan catatan : Nctgϕ = Nq – 1
Dan faktor kapasitas dukung menggunakan rumus :
Nq = tg2 (45'+ )
Nc =
Nγ = 1,5 ( Nq – 1 ) tgϕ'
Faktor aman terhadap keruntuhan kapasitas dukung didentifikasi sebagai :
F = 3 q
Metode Penelitian
Pada perencanaan kali ini permasalahan yang diangkat adalah
merencanakan dimensi dari dinding penahan tanah dengan mengambil data SPT-
Test dan DST di daerah jalan Piyungan – Batas Gunung Kidul.. Tahapan
penelitian seperti yang tergambarkan pada bagan alir dibawah ini :
Gambar 1. Bagan alir tahapan penelitian
Hasil dan pembahasan
Data tanah lokasi penelitian
Tabel 1. Data Tanah Pada Bor Hole I
Jenis Bor Hole I
Berat volume (γ) 1,548 ton/m3
Berat Jenis (Gs) 2,66
Kohesi (c) 1,630 ton/m2
Sudut Gesek Dalam (ϕ) 30.44
Kadar Air Rata-rata 44,22%
Penentuan dimensi awal dinding penahan
Gambar 2. Dimensi Awal Dinding Penahan
Perhitungan stabilitas dinding penahan tanah secara manual
Stabilitas dinding penahan tanah ini didasarkan pada buku analisis dan
perancangan fondasi ( Hardiatmo, 2010 ). Stabilitas terhadap pergeseran :
Faktor keamanan terhadap geseran F (sliding) :
Fgs = =
= = 2,475 > 2 (Aman)
Stabilitas terhadap penggulingan :
Fgl = = = = 3,945 > 2 (Aman)
Stabilitas terhadap keruntuhan kapsitas daya dukung :
Kapasitas dukung ultimit
qult = dc.ic.c.Nc + dq.iq.Po.Nq + dγ.iγ.0,5.γ.B.Nγ
= 99,97721 ton/m2
Tekanan fondasi ke tanah dasar terbagi rata
q' = = = = 20,514 ton/m2
Faktor aman terhadap daya dukung tanah
F = = = 4,874 > 3 (Aman)
Jadi asumsi dimensi awal dari dinding penahan tanah, sudah aman
terhadap stabilitas pergeseran ( Sliding ), penggulingan ( Overturning ),
dan daya dukung tanah ( Bearing Capacity ).
Perhitungan dengan program Geo 5
Setelah dimensi dari dinding penahan tanah di Input ke dalam program
Geo5 seperti langakah – langkah pada bagan alir di atas, maka program Geo5
mendapatkan Output sebagai berikut :
1. Pemeriksaan untuk stabilitas penggulingan
Resisting moment Mres = 3094,90 kNm/m
Overturning moment Movr = 1523,42 kNm/m
Safety factor = 2.03 > 2
Wall for overturning is SATISFACTORY ( Aman )
2. Pemeriksaan untuk stabilitas pergeseran
Resisting horizontal force Hres = 518,76 kNm/m
Active horizontal force Hact = 218,98 kNm/m
Safety factor = 2.37 > 2
Wall for slip is SATISFACTORY ( Aman )
3. Pemeriksaan terhadap eksentrisitas pelat fondasi
Max. eccentricity of normal force e = 1857,8 mm
Maximum allowable eccentricity ealw = 2574,0 mm
Eccentricity of the normal force is SATISFACTORY ( Aman )
4. Pemeriksaan terhadap keruntuhan kapasitas daya dukung tanah
Max. stress at fotting bottom σ = 188,40 kPa
Bearing capacity of foundation soil Rd = 999,70 kPa
Safety factor = 5,31 > 2
Bearing capacity of foundation soil is SATISFACTORY ( Aman )
Dari hasil perhitungan di atas dapat di dapatkan hasil perhitungan
stabilitas manual dan program Geo5, sebagai berikut :
Tabel 2. Perbandingan hasil perhitungan manual dan program Geo 5
Stabilitas Manual Program Geo 5 Faktor Aman
Keterangan
Penggulingan 3,945 2,03 2
Aman
Pergeseran 2,475 2,37 2 Aman
Daya dukung tanah 4,874 5,31 2-3
Aman
Setelah memperhatikan hasil dalam tabel di atas, diketahui bahwa hasil
akhir dari perhitungan stabilitasdinding penahan tanah dengan dimensi yang
sama. Perhitungan manual dengan hasil perhitungapn program Geo5, sama –
sama memperoleh angka aman yang telah ditetapkan untuk perhitungan
stabilitas dinding penahan tanah dengan tanah urug kohesif. Akan tetapi
angka aman yang diperoleh dari kedua perhitungan stabilitas tersebut
berbeda. Perbedaan tersebut terjadi karena pada perhitungan manual, tekanan
tanah lateral menggunakan metode Rankine sedangkan untuk perhitungan dengan
program Geo5 perhitungan tekanan tanah lateralnya menggunakan metode
Rankine yang telah dimodifikasi, yaitu metode Mazdrani. Metode Mazdrani
ketika menghitung koefisien tekanan tanah aktif maupun pasif langsung
memasukkan nilai kohesi tanah, sedangkan untuk metode Rankine ketika
menghitung tekanan tanah aktif maupun pasif hanya memasukkan sudut gesek
dalam tanah dan kemiringan tanah.
Kesimpulan
Meskipun angka aman yang dihasilkan melalui program Geo 5 dengan
perhitungan manual berbeda, perhitungan stabilitas dinding penahan tanah
dengan menggunakan dimensi awal yang direncanakan menunjukkan bahwa untuk
ketiga tinjauan stabilitas penggulingan, penggeseran, dan keruntuhan
kapasitas dukung tanah menghasilkan nilai angka aman yang melebihi yang
disyaratkan, yang berarti dimensi dinding penahan bisa dipakai. Perbedaan
yang terjadi disebabkan perhitungan stabilitas dinding penahan untuk
program Geo 5 dan manualmenggunakan persamaan yang berbeda. Program Geo 5
memudahkan perencana dalam mendesain dinding penahan tanah dan analisis
bangunan geoteknik yang lain.
Daftar Pustaka
Hakam,Abdul.et al.2011.Studi Stabilitas Dinding Penahan Tanah Kantilever
Pada Ruas Jalan Silaing Padang Bukittinggi Km 64+500.Bukit Tinggi : Jurnal
Rekayasa Sipil
Star,Anastasia.et al.2011.Program Desain Penulangan Dinding Penahan Tanah
(Retaining Wall) Menggunakan Perangkat Lunak Visual Basic.Net 2008.Kupang :
Univ. Nusa Cendana
Budi Listyawan, Anto.et al.2013.Desain Dinding Penahan Tanah Dengan
Menggunakan Program Geo 5.Surakarta : Universitas Muhammadiyah Surakarta
DAS, M. Braja. (1994). "Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis".Jakarta :
Erlangga
Sudarmanto, (1996), Dinding Penahan Tanah, "Konstruksi Beton 2"
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/26326/3/Chapter%2011.pdf
http://captainpiezocone.blogspot.com/2012/02/dinding-penahan-tanah-dan-
tekanan-tanah.html. 2012. "Dinding Penahan Tanah Dan Tekanan Lateral".
Diakses Tanggal 13 Mei 2014
http://civilies.blogspot.com/2013/10/macam-macam-pondasi.html.2013."Macam-
macam Pondasi".Diakses taanggal 13 Mei 2014
-----------------------
Kesimpulan
Pembahasan
Analisis dinding penahan tanah dengan program Geo 5 V.17
Analisis dinding penahan tanah dengan metode manual
Pengambilan data tanah lereng
Mulai
