dinding kombinasi - Fakultas Teknik

PERENCANAAN DINDING PENAHAN KOMBINASI
SEBAGAI ALTERNATIF PENCEGAH LONGSOR
Faisal Estu Yulianto
Jurusan Teknik Sipil-Universitas Madura - Pamekasan
E mail : [email protected]
Abstrak : Perlindungan infrastruktur dari bahaya longsoran yang sering terjadi pada akhir
akhir ini merupakan hal penting agar prasarana tersebut dapat terus digunakan,
penggunaan dinding penahan merupakan salah satu cara dalam mengatasi permasalahan
kelongsoran. Penggunaan dinding penahan yang terletak pada daerah tepi sungai tidak
hanya mampu menahan gaya lateral sesuai fungsinya namun harus juga mampu menahan
gerusan air yang terjadi pada kaki dinding penahan sehingga kegagalan struktur dapat
dihindari. Penggunaan dinding penahan kombinasi merupakan metode alternatif dalam
memecahkan masalah tersebut, dimana dinding penahan yang terbuat dari pasangan batu
gunung dikombinasikan dengan material strouss pile dan balok beton dibagian bawahnya,
hal ini dilakukan agar kestabilan dapat terjaga secara keseluruhan
Kata kunci : Longsoran tepi sungai, dinding penahan kombinasi, stabilitas
Abstract : Infrastructure Protection from slide danger which often became of this time
represent the important matter so that the infrastructure can be non-stoped to be used,
use of retaining wall represent one of way of in overcoming slide problems. use of
Retaining Wall which lay at riverbank area dose not only able to arrest detain the style
lateral according to its function but have to also able to arrest detain the erotion irrigate
that happened foot/feet of retaining wall so that structure failure can be avoided the use
of Reatining Wall combination represent the alternative method in solving problem,
where made retaining wall from couple petrify the mount combined with the material of
strouss pile and its underside concrete log, this matter conducted stability to can be
awaked as a whole
Keyword : Siliding erotion, Reatining wall combination, stability
PENDAHULUAN
Pembangunan semua bidang yang merupakan program pemerintah dalam upaya
melakukan pemerataan kesejahteraan sosial diseluruh nusantara terus dilaksanankan tidak
terkecuali yang terjadi diwilayah Madura pada umumnya dan Kab. Pamekasan
khususnya, merupakan fakta nyata bahwa kesenjangan daerah utara dan selatan di
wilayah ini perlu segera ditindak lanjuti agar tujuan pembangunan nasional dapat tercapai
Salah satu upaya yang paling penting dalam usaha pemerataan tersebut adalah
pembangunan prasana jalan dan jembatan sebagai langkah awal dalam memberikan
kemudahan untuk mencapai daerah tersebut sehingga diharapkan dengan adanya
prasarana tersebut kegiatan lainnya dapat berjalan dengan baik. Topografi sebagian
wilayah ini adalah perbukitan (dengan banyak sungai) dan daerah pesisir yang
menyebabkan pembangunan jalan baru maupun jembatan terkendala oleh longsoran pada
daerah dimana jalan ataupun jembatan akan dibangun yang disebabkan tidak stabilnya
lereng dan pengaruh abrasi pantai maupun sungai sehingga diperlukan biaya yang besar
untuk segera merealisasikan pembangunan tersebut.
Perencanaan Dinding penahan yang bisa mengatasi masalah tersebut dalam
waktu yang lama (kuat secara struktur) merupakan tuntutan yang harus dilaksanakan
untuk melindungi prasana jalan dan jembatan dari kegagalan fungsinya, pembangunan
dinding penahan yang selama ini dilaksanakan terbuat dari pasangan batu gunung,
sehingga banyak dinding penahan tersebut yang mengalami keruntuhan terutama yang
berada pada daerah pesisir maupun dekat sungai (akibat abrasi), selain itu secara teknis
pembanguan dinding penahan pada daerah perbukitan dengan ketinggian tebing diatas
5.00 meter cukup menyulitkan dalam pelaksanaannya dengan biaya yang cukup besar.
Penyebab utama kegagalan dinding penahan yang selama ini terjadi dapat
dikelompokkan menjadi dua hal yaitu pertama kegagalan pondasi dinding penahan akibat
gerusan pada bagian bawah struktur yang terjadi pada daerah pesisir pantai dan lereng
sungai (paling dominant) dan retaknya tubuh dinding penahan yang terjadi pada dinding
penahan yang berada di daerah perbukitan. Sehingga diperlukan suatu dinding penahan
yang kuat yang mampu menahan gaya-gaya yang bekerja pada struktur tersebut.
Dari penjelasan tersebut diketahui bahwa masalah yang terjadi pada dinding
penahan yang ada selama ini terletak pada bagian kaki (pondasi) dinding penahan dan
sepertiga tinggi tubuh dinding penahan (1/3H) dimana gaya maksimal bekerja yang
mengakibatkan terjadinya keruntuhan, untuk itu direncanakan suatu dinding kombinasi
dengan bagian bawah (dibawah 1/3H) terbuat dari material beton bertulang dengan
dukungan strouss pile (pondasi bor mini) dan bagian atasnya (diatas 1/3H) tetap
menggunakan pasangan batu gunung, seperti yang tampak pada gambar berikut.
Kolom Praktis
Pas. Batu Gunung
Pas. Batu Gunung
Poer Pondasi
Balok Beton
Strouss Pile
Gbr. 1. Tampak Depan Rencana Dinding Pondasi
Permukaan Tanah
Pas. Batu Gunung
Balok Beton
Poer Pondasi
Strouss Pile
Gbr. 2. Tampak Samping Rencana Dinding Pondasi
MAKSUD DAN TUJUAN
Penilitian ini dilakukan dengan maksud untuk mendapatkan suatu design dinding
penahan yang mampu menahan tekanan tanah lateral dan mampu bertahan terhadap daya
gerusan air (abrasi) pada bagian bawah dinding penahan sehingga tidak terjadi kerusakan
struktur bagian bawah yang mengakibatkan keruntuhan pada dinding penahan itu sendiri.
Tujuan yang ingin dicapai adalah terjaminnya keamanan terhadap longsoran
sebagai akibat gaya gaya yang bekerja sehingga struktur bangunan lainnya (jalan dan
jembatan) dapat bekerja dengan baik sesuai dengan fungsinya
BATASAN MASALAH
Untuk lebih memfokuskan penelitian terhadap design dari tubuh dinding penahan
maka penilitian ini dibatasi pada hal hal sebagai berikut :
1. Dinding penahan bermaterialkan pasangan batu gunung (diatas 1/3 H) yang
dikombinasikan dengan strouss pile dan balok beton bertulang (dibawah 1/3H)
2. Tidak membahas analisis longsoran karena diasumsikan tanah tersebut tidak stabil
(sesuai dengan kondisi real dilapangan)
3. Gaya geser antara pasangan batu gunung dan beton disatukan melalui besi beton
sebagai shear connector karena gaya geser antara kedua material tersebut tidak
dilakukan penelitian lanjutan.
4. Tidak membahas analisis ekonomi (anggaran biaya) dari pembuatan dinding
penahan tersebut
LANDASAN TEORI
1. Strouss Pile (Tiang Bor Mini)
Strouss pile tidak berbeda jauh dengan pondasi sumuran bahkan lebih tepat jika
dikatakan sebagai mininya pondasi tiang sumuran, sesuai dengan definisi sumuran bahwa
strouss pile mempunyai fungsi seperti halnya pondasi telapak, hanya perbandingan antara
kedalaman dan lebar penampang pondasi berbeda, jika strouss pile kedalamannya
biasanya ± 3,00 meter dan kekuatan daya dukungya mengandalkan perlekatan antara
tiang dengan tanah.
Karena penggunaannya sering dipakai pada pondasi dangkal maka ukuran strouss
pile relatif kecil, panjang strouss pile kurang lebih 3.00 meter dengan diameter berkisar
antara 20 cm – 40 cm, pembuatan strouss pile sama dengan pembuatan pondasi tiang
sumuran dengan kekuatan daya dukung tiang terletak pada perlekatan kulit dan tahanan
ujung tiang.
Agar kualitas tiang sumuran baik perlu diperhatikan hal – hal sebagai berikut :
1. Kualitas pondasi akan rendah jika dipengaruhi air tanah dibandingkan dengan tiang
beton pracetak
2. Adukan beton dikawatirkan akan tercampur dengan runtuhan tanah sehingga
diperluan pengawasan yang ketat.
3. Kadang terjadi endapan Lumpur pada dasar tiang sehingga akan berpengaruh
terhadap daya dukung ujung tiang.
Dasar perhitungan untuk strouss pile tidak jauh berbeda dengan perhitungan
kapasitas tiang yang digunakan pada pondasi tiang sumuran, namun yang sering
digunakan dalam perencanaan adalah hasil penyelidikan oleh geotechnical Institute Of
Naples (1961) yang dimodifikasi oleh Departemen Pekerjaan Umum Indonesia, untuk
kapasitas tiang tunggal, digunakan :
Qtiang =
Dengan :
Qtiang
qc
Kel.tiang
JHP
3 dan 5
qcxA kel.tiangxJHP
x
3
5
: Kapasitas Tiang Tunggal ( Kg)
: Nilai Penetrasi Konus (Kg/cm2)
: Keliling Tiang Bor (cm)
: jumlah Hambatan Pelekat (Kg/cm2)
: Angka Keamanan
2. Balok Beton Betulang
Balok adalah elemen kaku horizontal memikul beban yang bekerja secara merata
dari panjangnya dan menstransfer beban tersebut ke kolom vertikal yang menumpunya
karena balok melentur sebagai akibat dari beban yang bekerja secara merata tersebut
maka balok sering disebut memikul beban secara melentur (Daniel L Schodek, Struktur
1991, hal 239) seperti tampak pada Gambar 2.3.1.
beban
kolom
Balok
Gambar 3. Lentur yang terjadi akibat beban diatasnya
Balok dapat mengalami lentur dan sewaktu – waktu akan terjadi tegangan geser
yang akan menimbulkan retak miring. Perilaku balok beton bertulang pada keadaan
runtuh karena geser sangat berbeda pada keruntuhan karena lentur. Balok tersebut
langsung hancur tanpa adanya peringatan terlebih dahulu” (Sumber, Edward G Nawi,
Beton bertulang Suatu Pendekatan Dasar, Bandung Hal 147,1998). Dalam pelaksanaan
dilapangan pengerjaan balok dapat langsung dicor dengan plat (disebut Monolit) dan ada
juga di cor tidak monolit.
Dimensi balok bergantung pada panjang bentang antar tumpuan (kolom),
semakin panjang bentang maka semakin tinggi kualitas sutau balok, luas tulangan
ditentukan oleh momen (Mn) yang bekerja pada balok intu sendiri, tulangan pada balok
terbagi atas tulangan tarik (tul. utama) dan tulangan tekan serta sengkang yang berfungsi
melawan geser pada balok.
Secara garis besar perencaan balok yang mengalami beban lentur adalah sebagai
berikut :
1. Hitung nilai Mu dari hasil statika sehingga Mn dapat diketahui
2. Nilai Rn perlu ditentukan dari persamaan
Mu
yang selanjutnya dicari nilai ρ yang
φb.d 2
akan dipakai untuk mengetahui luas tulangan yang dipakai dengan persamaan ρ perlu
=ω
fc'
fy
Luas tulangan yang dipakai dapat ditentukan melaluipersamaan As = ρ.b .d
dimana : ω
= Faktor Lentur
fc’ = Kuat tekan beton
fy
= Tegangan lelaeh baja
ρ
= Rasio penulangan
Rn = Perbandingan momen ultimit dengan penampang
Balok tentunya tidak akan mengalami lentur saja, tetapi juga gaya geser yang
menyebabkan keruntuhan geser yang umumnya bersifat getas, sehingga SKSNI T – 151991 pasal 3.4.5 mensyaratkan perlunya tulangan geser minimum jika:
½ .φ. Vc < Vu < φ Vc
dimana : φ
= faktor reduksi
Vc = kuat geser nominal beton
Vu
= gaya geser pada penampang
3. Dinding Penahan Tanah
Bangunan dinding penahan tanah digunakan untuk menahan tekanan tanah lateral
yang ditimbulkan oleh tanah urug atau tanah asli yang labil. Kestabilan dinding penahan
tanah diperoleh terutama dari berat sendiri struktur dan berat tanah yang berada diatas
pelat pondasi (kaki dinding penahan). Besar dari distribusi tekanan tanah pada dinding
penahan tanah, sangat bergantung pada gerakan kearah lateral tanah relatif terhadap
dinding penahan.
Dengan berdasarkan sifat-sifat tanah, hitungan estimasi tekanan tanah terhadap
dinding penahan dapat dilakukan, yang perlu diperhatikan dalam perencanaan dinding
penahan adalah pengaruh tekanan rembesan terhadap stabilitas dinding penahan akibat
filtrasi air pada tanah dibelakang dinding penahan.
Analisis stabilitas dinding penahan tanah ditinjau terhadap beberapa hal yaitu :
a. Stabilitas terhadap geseran
Fk. Geser =
(Wt + Pv) tan ϕ + c.B + Pp
≥2
Ph
b. Stabilitas terhadap guling
Fk. Guling =
Wt .x + Pp.c + Pv.b
≥2
Ph.d
Gambar 4. Gaya yang bekerja pada dinding penahan
Dimana :
Pa
= Tekanan tanah aktif
Pp
= Tekanan tanah pasif
Pv
= Tekanan vertikal
Wt = Berat konstruksi
B
= Lebar Pondasi
c
= Kohesi tanah
φ
= sudut geser
PEMBAHASAN
Perencanaan dinding penahan kombinasi sesuai dengan gambar 1 dan gambar 2
yang merupakan studi kasus kegagalan dinding penahan pada daerah tepi sungai akibat
gerusan air pada bagian bawah seperti yang tampak pada gambar berikut.
Gambar 5. Longsoran akibat gerusan air
Pemilihan lokasi sesuai dengan maksud dan tujuan dari penelitian ini dimana tinggi
lereng 6.50 meter dari permukaan air surut terendah dan disebelah kiri (4 meter) dari
longsoran terdapat jembatan serta mempunyai jarak 8 meter dari tepi sungai terhadap
pemukiman warga.
1. Asumsi - asumsi
Asumsi-asumsi digunakan sebagai pendekatan terhadap perencanaan, hal ini
disebabkan kurang legkapnya data teknik dan terbatasnya waktu untuk penelitian, asumsi
yang digunakan, yaitu :
a. Tanah aktif merupakan tanah granular (c=0) hal ini dimaksudkan untuk menghasilkan
nilai Tekanan tanah aktif (Pa) maksimal.
b. Berat dinding penahan yang merupakan beban yang bekerja pada balok diasumsikan
maksimal 50% dari seluruh berat dinding penahan (sesuai dengan lebar balok).
2. Design Dinding Penahan Kombinasi (Bagian Atas)
Perencanaan dinding akan dimulai pada bagian atasnya (diatas 1/3H) dengan
material pasangan batu gunung, data yang didapat dari adalah sebagai berikut :
Tinggi lereng
: 2/3 H = 2/3 x 6.50 = 4.40 meter
Jenis Tanah : pasir dengan kohesi tanah c = 0, sudut geser dalam Ø = 330, Dan berat
volume tanah (γ) 1500 kg/m3,Diagram tegangan ditunjukkan pada gambar dibawah ini :
3. Kontrol Stabilitas Dinding Penahan
Pa = ½.Ka.γb.h2 ; Ka = Tg2.(45-Ø/2) = Tg2.(45-33/2) = 0,294
= ½.0,294.1500.4,402 = 4268,9 kg/m
a. Stabilitas terhadap Geseran (FGs)
Fk Geser =
(Wt + Pv) tan ϕ + c.B + Pp
≥2
Ph
Wt (berat tubuh Dinding penahan) = γDinding x Luas penampang dinding
= 2200 kg/m3 x 5,03 = 11066 kg/m
Pv (bearat tanah yang membebani kaki dinding penahan)
= γpasir x Luas penampang dinding
= 1500 x 2,74 = 24110 kg/m
Pp = 0 ; c = 0 ; B = 2,2 ; Ph = Pa = 4268,9 kg/m
Maka, Fk Geser =
(11066 + 24110) tan 33 + 0.2,2 + 0
≥2
4268,9
Fk geser = (35176 tan 33) / 4268,9 ; harus ≥ 2
= 22843,5 / 4268,9 = 5,5 ≥ 2
Jadi Dinding penahan mampu menahan gaya geser akibat tekanan tanah
b. Stabilitas terhadap guling
Fk. Guling =
Wt .x + Pp.c + Pv.b
≥2
Ph.d
Momen guling ditinjau pada ujung kaki pondasi bagian depan.
Dinding penahan terbuat dari pasangan batu gunung dengan berat volume (γDP) =
2200 kg/m3, sehingga : Wt.x=(2200x0,5x1.05x3,65x1,5)
+(2200x0,4x3,65x0,35)+(2200x0,75x2,2x1,1) = 11440,8 kg/m
Pp (tekanan tanah pasif) = 0; Pv ( berat tanah pada ujung kaki) = γtanahxluas area =
1500x0,75x3,65 = 4106,3 kg/m dengan lengan momen (b) = 0,35.
Ph (tekanan horisontal) = tekanan tanah aktif (Pa) = 4268,9 kg/m, dengan lengan
momen (d) = 1/3 H total = 1/3x4,40 = 1,47m
Maka , Fk. Guling =
11440,8 + 0 + 1437,2
≥ 2 (tidak boleh kurang dari 2)
6257,3
= 2,05 > 2 (memenuhi syarat)
4. Perencanaan Balok Beton
Pada pelaksanaan dilapangan direncanakan jarak antar storuss maksimal 4.00 (gbr. 1)
dengan demikian panjang balok maksimal 4.00 m, dimensi balok (tinggi & lebar)
adalah : h (tinggi) = 1/12x400 = 33,3 cm(syarat minimal) dipergunakan h = 35 cm;
lebar (b) balok = 1/2xh=1/2x35 = 17,5 cm dipergunkan b=18 cm.
a. Pembebanan
Beban yang bekerja adalah berat dinding penahan dan berat balok sendiri,
diasumsikan diatas dinding penahan tidak pengunaan untuk hal lain.
Berat sendiri balok = 2400x0,35x0,18=151,8 kg/m
Berar dinding penahan=0,5x11066=5533 kg/m (berat dinding penahan tanah yang
membebani balok 50% sebagian menumpu pada tanah, gbr.2), jadi berat total Wu
= 1,2x(151,8+5533) = 6821,2 kg/m
b. Perhitungan Momen dan Gaya geser
B
C
4m
D
4m
E
4m
F
4m
G
4m
H
4m
I
4m
J
4m
K
4m
Momen tumpuan BC, CB = Koefisien x W x L2
= 1/11 x 6821,2 x 42 = 9921,8 kgm
Momen lapangan BC
= 1/16 x 6821,2 x 42 = 6821,2 kgm
9921,8 kgm
W= 6821,2 kg/m
B
9921,8 kgm
C
4m
VBka
VCki
ΣMC = 0
VBka . L - ½ . w. L2 – MA + MB = 0
VBka . 4 - ½ . (6821,2). 42 – 9921,8 + 9921,8 = 0
VBka = /4 = 8.664,92 kg
ΣV = 0
VBka + VCki = w. L
8.664,92 + VCki = 4.332,46 x 4
VCki = 4.332,46x 4 - 8.664,92 = 8.664,92 kg
c. Penulangan
Tulangan Lapangan
Momen lapangan sebesar = 9921,8 kgm; Dimensi balok h=35 cm dan b=18 cm,
mutu baja=240 MPa, mutu beton=17,5 MPa
Rn =
68,21.10 6
= 5,2
0,8.180.300 2
W = 0,85(1- 1 −
ρ = 0,466 x
2,353.5,2
) = 0,466
17,5
17,5
= 0,03398>0,0044 (ρmin)
240
As = 0,03398x175x180 = 1070 mm2
Dipakai tulangan 5-Ø16
Tulangan Tumpuan
Momen lapangan sebesar = 9921,8 kgm; Dimensi balok h=35 cm dan b=18 cm,
mutu baja=240 MPa, mutu beton=17,5 MPa
99,21.10 6
Rn =
= 7,65
0,8.180.300 2
W = 0,85(1- 1 −
2,353 x7,65
) = 0,706
17,5
ρ = 0,706 x
17,5
= 0,05148>0,0044 (ρmin)
240
As = 0,05148x175x180 = 315 mm2
Dipakai tulangan 8-Ø16
Tulang untuk sengkang
Vu=8864,92 kg, Dimensi balok h=35 cm dan b=18 cm, mutu baja=240 MPa,
mutu beton=17,5 MPa
Vc=
1
8864,92
17,5 x180x300.10-3=37,65 kN=3765 kg; Vn=
=14774,9 kg
6
0,6
Vs=14774,9-3765=11010 kg; diameter senkang Ø-8 Av=100,5 mm2.
S (jarak sengkang) = 6 cm; Vsa =
1x 2400 x30
= 12120>11010...ok!
6
HASIL PERHITUNGAN
Dari hasil perhitungan diketahui bawha tinggi total dinding penahan 4,5 meter dan
balok pendukung 0,35 meter (total 4,8 meter) sedangkan air surut terendah berada pada
elevasi 6,50 meter dari permukaan tanah, sehingga diperlukan dinding penahan tambahan
dan balok pendukungnya untuk menghindari longsoran pada bagian bawah sepeti pada
gambar 6 berikut.
4.50
Dinding Penahan Pasangan Batu Gunung
0.35
1.50
Pas. Batu Gunung
kolom struktur
0.35
0.30
Muka air sungai terendah
4.00
Gambar 6. dinding Penahan Kombinasi
KESIMPULAN
Dari hasil penjelasan dan pembahasan terhadap kasus keruntuhan didning
penahan pada sungai di Kab. Pamekasan dapat disimpulkan hal hal berikut, yaitu :
1. Kegagalan dinding penahan diakibatkan adanya gerusan air pada kaki dinding
penahan (pondasi) sehingga keruntuhan terjadi.
2. Penggunaan dinding pondasi dengan variasi blok beton dan pondasi strouss
merupakan salah satu pemecahan sehingga didapatkan dinding pondasi yang mampu
menahan tekanan arah lateral dan gerusan air.
3. dari hasil perhitungan didapatkan tinggi dinding penahan 4,50 m dam balok 0,35 m
(total tinggi 4,85 m) sedangkan air surut terendah dan ketinggian tebing yang harus
dilindungi 6,50 meter.
4. Diperlukan dinding penahan tambahan dan balok pendukungnya untuk mencapai
ketinggian 6,50 m dan kolom struktur untuk menahan balok pendukung dinding
penahan.
DAFTAR PUSTAKA
Hary Christady Hardiyanto. 1994. Teknik Pondasi II. Beta Offset Jogyakarta
Ir. Sardjono. HS. 1991. Pondasi Tiang Pancang Jilid I. Cetakan Kedua. Sinar Wijaya.
Gideon Kusuma. W. C. Vis, 1993. Dasar Dasar Perencanaan Beton Bertulang.
Erlangga. Jakarta.
Indra Cahya. 1999. Beton Bertulang. Fakultas Teknik Universitas Brawijaya, Malang
Hary Christady Hardiyanto. 1994. Mekanika Tanah I. Beta Offset Jogyakarta
Hary Christady Hardiyanto. 1994. Mekanika Tanah II. Beta Offset Jogyakarta