BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dinding penahan tanah adalah sebuah struktur yang didesain dan dibangun untuk
menahan tekanan lateral tanah ketika terdapat perubahan dalam elevasi tanah yang
melampaui sudut geser dalam tanah. Bangunan dinding penahan umumnya terbuat dari
bahan kayu, pasangan batu, beton hingga baja. Dinding penahan tanah merupakan komponen
struktur bangunan penting utama untuk jalan raya dan bangunan lingkungan lainnya yang
berhubungan dengan tanah berkontur atau tanah yang memiliki elevasi berbeda.
Dinding penahan tanah dapat dikatakan aman, apabila dinding penahan tanah tersebut
telah diperhitungkan faktor keamanannya, baik terhadap bahaya pergeseran, bahaya
penggulingan, penurunan daya dukung tanah, dan patahan. Pada dinding penahan,
perhitungan stabilitas merupakan salah satu aspek yang tidak boleh diabaikan maupun
dikesampingkan, karena stabilitas dinding penahan sangat mempengaruhi usia dinding
penahan itu sendiri, keamanan bangunan bendung, serta kondisi tanah disekitar dinding
penahan tanah tersebut.
Sekarang ini perkembangan dari sistem informasi dan teknologi terutama menyangkut
dalam hal perhitungan terhadap penerapan metoda sipil sudah sangat berkembang. Sistem
analisis perhitungan dinding penahan tanah ini dibuat untuk memudahkan dalam analisis
sehingga menghasilkan keakuratan dalam penyajian hasil perhitungan berdasarkan metoda
kalkulasi yang terdapat dalam sistem dan sesuai dengan literatur sipil yang telah ada, serta
untuk menyajikan hasil kalkulasi dengan cepat dan juga mengurangi terjadinya human error
terhadap kalkulasi. Aplikasi ini dapat menghasilkan laporan berdasarkan data masukan dan
data hasil perhitungan.

1.2 Rumusan Masalah

1.2.1 Apa saja jenis dinding penahan tanah
1.2.2 Bagaimana fungsi dari dinding penahan tanah?
1.2.3 Bagaimana gaya yang bekerja pada dinding penahan tanah?
1.2.4 Bagaimana tekanan yang bekerja pada dinding penahan tanah?
1.2.5 Bagaimana syarat perencanaan dinding penahan tanah?

1.3 Tujuan
1.3.1 mengetahui jenis-jenis dinding penahan tanah
1.3.2 Mengetahui fungsi dari dinding penahan tanah.
1.3.3 Mengetahui gaya=gaya yang bekerja pada dinding penahan tanah.
1.3.4 Mengetahui tekanan yang bekerja pada dinding penahan tanah.
1.3.5 Mengetahui syarat-syarat perencanaan dinding penahan tanah.
 BAB II
DASAR TEORI

2.1 Pengertian Dinding Penahan Tanah

Dinding penahan tanah merupakan salah satu struktur yang berfungsi untuk menjaga
kestabilan dari suatu timbunan tanah, sehingga timbunan tersebut tidak bergerak atau
longsor. Tingginya timbunan tanah dibelakang dinding penahan cenderung menimbulkan
geser dan momen guling pada struktur dinding penahan tanah. Struktur dinding penahan
cenderung menimbulkan geser dan momen guling pada struktur dinding penahan tanah.
Struktur dinding penahan tanah juga kerap ditemui pada bagian abutmen jembatan serta
sebagai struktur basement atau gedung bertingkat.
2.2 Kegunaan Dinding Penahan Tanah
Dinding penahan tanah sudah digunakan secara luas dalam hubungannya dengan
jalan raya, kereta api, jembatan, kanal dan lainnya. Alikasi yang umum menggunakan
dinding penahan tanah antara lain sebagai berikut
1. Jalan Raya atau rel kereta api yang berada di daerah lereng
2. Jalan raya atau rel kereta api yang ditinggikan untuk mendapatkan perbedaan elevasi.
3. Dinding penahan tanah yang menjadi batas pinggir kanal.
4. Dinding khusus yang disebut flood walls, yang digunakan untuk
mengurangi/menahan banjir dari sungai.
5. Dinding penahan (abutments) yang digunakan untuk menahan tanah pengisi
(Approach Fill) dalam membentuk suatu jembatan.
6. Dinding penahan yang digunakan untuk menahan tanah di sekitar bangunan atau
gedung-gedung.
7. Dinding penahan tanah yang digunakan sebagai tempat penyimpanan material seperti
pasir, biji besi, dan lain-lain.

Gambar 2.1
2.3 Jenis – Jenis Dinding penahan Tanah
Berdasarkan cara untuk mencapai stabilitasnya, maka dinding penahan tanah dapat
digolongkan dalam beberapa jenis yaitu Dinding Gravitasi, Dinding Penahan Kantiliver,
Dinding Kontravort, Dinding Butters. Beberapa jenis dinding penahan tanah antara lain :
1. Dinding Gravitasi (Gravity Walls)
Struktur ini umumnya terbuat dari
beton polos atau dari batu belah.
Kekuatan dinding gravitasi
sepenuhnya tergantung dari berat
sendiri dinding ini. Pada umumnya
dinding gravitasi berbentuk
trapezium. Dimensi dinding
direncanakan sedemikian rupa
sehingga tidak menimbulkan
tegangan tarik akibat gaya yang
bekerja pada dinding (Gambar 2.2) Gambar 2.2

2. Dinding Kantilever (Cantilever Walls)

Gambar 2.3 Gambar 2.4

Dinding kantilever merupakan dinding penahan tanah beton bertulang yang paling
banyak digunakan karena keekonomisan dan kemudahan dalam pelaksanaannya. Dinding
jenis ini cocok digunakan untuk menahan timbunan tanah dengan ketinggian 2.5 – 6
meter. Dinding kantilever dapat dibedakan menjadi tiga bagian, yaitu bagian dinding
 vertical, ujung kaki depan (toe) serta tumis belakang (heel). Proporsi dimensi dari
dinding kantilever seperti gambar (Gambar 2.3 ; Gambar 2.4)

3. Dinding Kantilever dengan Rusuk (Counterfort Retaining Walls)

Gambar 2.5 Gambar 2.6

Dinding ini untuk tinggi timbunan tanah yang melebihi 6 meter, maka pada bagian dasar
dinding vertical akan timbul momen lentur yang cukup besar sehingga desain akan
menjadi tidak ekonomis. Salah satu solusi mengatasinya adalah dengan menambahkan
rusuk di belakang dinding vertical yang akan mengikta bagian dinding vertical dengan
bagian telapak dari dinding (Gambar 2.5 ; Gambar 2.6)

4. Dinding Type Buttress (Butters Walls)

Dinding buttress ini hamper sama dengan
dinding kontrafort, hanya bedanya bagian
kontrafort yang diletakkan didepan dinding.
Dalam hal ini, struktur kontrafort berfungsi
memikul tegangan tekan. Pada didning ini,
bagian tumit lebih pendek daripada bagian kaki.
Stabilitas konstruksinya diperoleh dari berat
sendiri dinding penahan tanah dan berat tanah
diatas tumit tapak. Dinding ini dibangun pada
sisi dinding di bawah yang tertekan untuk
memperkecil gaya irisan yang bekerja pada
dinding memanjang dan pelat lantai (Gambar 2.7) Gambar 2.7
2.4 Gaya pada Dinding Penahan Tanah
Gaya-gaya yang bekerja pada dinding penahan tanah lebih banyak didominasi oleh
berat sendiri dari dinding penahan tanah tersebut, berat sendiri timbunan tanah, serta tekanan
tanah di belakang maupun di depan dinding penahan tanah. Beban lain dapat muncul akibat
adanya beban luar tambahan yang diberikan diatas timbunan tanah di belakang dinding
penahan tanah. Beban gravitasi yang berasal dari berat sendiri dinding dan tanah dapat
ditentukan secara tepat dan benar. Namun besar dan arah dari tekanan tanah yang berada
didepan atau belakang konstruksi dinding penahan tanah sangat tergantung jenis dan kondisi
dari tanah tersebut. Sehingga besarnya tekanan tanah tidak dapat ditentukan secara benar-
benar akurat seperti halnya beban gravitasi.
Material tanah berbutir, seperti pasir, akan memiliki perilaku yang berbeda daripada
material tanah kohesif seperti lempung, maupun campuran antara keduanya. Karena
intensitas tekanan tanah pada suatu dinding penahan, cukup kompleks, maka biasanya dapat
diambil suatu penyederhanaan dengan mengasumsikan bahwa tekanan tanah terdistribusi
secara linier sepanjang tinggi dinding penahan tanah. Tekanan tanah dapat diasumsikan
sebagai suatu fungsi dari tinggi dinding, berat, dan jenis tanah.
Pada suatu konstruksi dinding penahan tanah yang berada pada kondisi diam
(Gambar 2.4), akan timbul suatu tekanan tanah aktif akibat adanya tanah dibelakang dinding
penahan tanah. Tekanan tanha aktif ini akan mampu mengakibatkan dinding bergeser atau
berguling, sebagai reaksi dari tekanan tanah aktif maka timbunan tanah didepan dinding
akan menimbulkan tekanan tanah pasif yang berlawanan arah terhadap tekan tanah aktif.

Gambar 2.8
 Tekanan tanah aktif dan pasif keduanya diasumsikan terdistribusi secara linier
sebagai fungsi dari ketinggian dinding. Untuk jenis tanah yang kering, berbutir dan non-
kohesif asumsi ini cukup tepat digunakan. Namun untuk jenis tanah kohesif atau pasir jenuh
distribusi tekanan akan lebih tepat apabila diasumsikan sebagai suatu fungsi nonlinier. Oleh
karena itu pada kebanyakan kasus lebih disarankan untuk mengisi timbunan di belakang
dinding dengan menggunakan material tanah berbutir, yang juga memiliki kemampuan
untuk mengalirkan air pada sisi di belakang dinding penahan tanah.
Tekanan tanah aktif dan pasif dapat dihitung dengan menggunakan persamaan
Pa = Cawh Ca = Koefosien tekanan tanah aktif ;

Pp = Cpwh Cp = Koefisien tekanan tanah pasif

2.5 Tekanan Tanah Aktif dan Pasif

Dalam ilmu mekanika tanah dikenal teori Rankie (1857) untuk menghitung tekanan tanah
aktif dan pasif. Teori rankie mengasumsikan bahwa dinding penahan pada kondisi vertical, tidak
ada gesekan antara tanah dan dinding, tanah homogen, tak termampatkan dan isotropic. Selain
itu tanah adalah lepas dan berada pada keadaan diam (at rest). Tekanan tanah aktif di kedalaman
h pada suatu dinding penahan tanah dengan urugan tanah datar di belakang dinding, menurut
teori Rankie adalah sebagai berikut
1 - sin ø
Pa = Ca Wh = wh
1 + sin ø
Dengan
1 - sin ø
Ca
1 + sin ø
Dimana ø = sudut geser dalam dari tanah (diperoleh dari hasil penyelidikan laboratorium)
Resultan gaya akibat tekan tanah aktif adalah
wh² 1 - sin ø wh²
Ha = = Ca
2 1 + sin ø 2
Resultan gaya Ha’ bekerja pada jarak H/3 dari tepi bawah dinding penahan tanah. (Gambar 2.8)
Apabila permukaan atas dari timbunan tanah di belakang dinding penahan tanah, membentuk
kemiringan bersudut δ terhadap bidang horizontal (Gambar 2.9), maka nilai Ca dapat dihitung
sebagai berikut :
cos δ - √cos² - cos² ø
Ca = cos δ
cos δ + √cos² - cos² ø
Tabel 2.1 Nilai Ca untuk berbagai nilai ø danδ
δ Ø (Sudut Geser Dalam)
28 30 32 34 36 38 40

2.5 Pemeriksaan terhadap geser

Semua gaya dalam arah horizontal cenderung mendorong struktur dinding penahan tanah
bergerak pada arah horizontal. Dinding penahan tanah harus memiliki lebar telapak yang
cukup ,agar timbul gaya gesekan antara dasar dinding dengan tanah untuk menahan gerakan
akibat beban-beban horizontal. Besarnya gaya gesekan yang timbul pada dasar dinding
tergantung pada berat konstruksi dinding penahan tanah serta koefisien gesekan yang dimiliki
oleh tanah. Koefisien gesekan ini juga bergantung pada jenis tanah dasar dinding namun
berkisar dari 0,3 hingga 0,6.

Dengan :
ԋ = koefisien gesek tanah
R= jumlahsemua beban gravitasi( W1, W2 dan W3 dalam gambar 14.5)
Hp=resultan gaya akibat tekanan tanah pasif

Sebagai tambahan, dari tinjauan terhadap bahaya geser harus ditentukan suatu faktor
keamanan
𝐹 𝜇𝑅 + 𝐻𝑝
𝐹𝐾 = = ≥ 1,5
𝐻𝑎 𝐻𝑎1 + 𝐻𝑎2
Nilai FK tidak boleh kurang dari 1,5 apabila tekanan tanah pasif Hp diabaikan dan tidak
boleh kurang dari 2,0 apabila Hp diperhitungkan.
2.6 Pemeriksaan terhadap guling

Komponen-komponen gaya horizontal yang muncul akibat tekanan tanah aktif cenderung
untuk menggulingkan dinding penahan tanah terhadap titik O .Gaya horizontal akibat tekanan
tanah aktif akan menimbulkan momen guling M0 yang besarnya adalah
ℎ ℎ
Mo = Ha1 ( ) + 𝐻𝑎2 ( )
2 3

Momen guling ini akan diimbangi oleh berat sendiri dinding penahan tanah serta berat
dari tanah timbunan sendiri yang akan menimbulkan momen penahan Mb yang
besarnya adalah:
ℎ′
𝑀𝑏 = 𝑊1(𝑥1) + 𝑊2(𝑥2) + 𝑊3(𝑥3) + 𝐻𝑝 ( )
3
Nilai faktor keamanan terhadap guling dihitung
𝑀𝑏
𝐹𝐾 = ≥ 2,0
𝑀𝑜
3 Tekanan pada tanah
Gaya horizontal dan vertical yang bekerja pada dinding penahan tanah akan
menghasilkan resultan gaya R yang eksentris terhadap titik tengah telapak dinding.
Dalam mendesain ukuran/dimensi dari dinding penahan tanah sebaiknya gaya resultan
tadi terletak didaerah kern karena dari telapak dinding agar tidak timbul tegangan
tarik pada tanah. Artinya lokasi gaya resultan harus terletak pada 1/3 tengah telapak
dinding. Apabila resultan gaya terletak pada 1/3 tengah telapak dinding, maka
tegangan tanah disetiap titik dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan yang
sama seperti persamaan untuk menganalisis kolm dengan beban eksentris, yaitu
𝑅𝑣 𝑅𝑣 × 𝑒 × 𝑐
𝑞=− ±
𝐴 𝐼
Dengan
q =tegangan yang timbul pada tanah
Rv = kompoonen gaya vertical dari gaya resultan R
e = eksentrisitas beban dihitung dari titik tengah telapak dinding
A = luas dari jalur tanah selebar 1,0 m dengan panajang sama dengan lebar telapak
dinding
 I =momen inersiadari luasan A
c= jarak titik yang ditinjau terhadap titik tengahtelapak dinding
Tegangan, q, yang terjadi pada tanah akibat beban-beban dinding penahan tanah, harus lebih
kecil daripada tegangan izin tanah. Persamaan 14.14 hanya tepat apabila resultan gaya jatuh
pada kern telapak dinding.
Persamaan 14.14 dapat diubah menjadi persamaan 14.15 berikut, dengan L adalah
lebartelapak dinding penahan tanah:
𝐿
𝑅𝑣 𝑅𝑣 × 𝑒 × (2) 𝑅𝑣 6𝑒
𝑞=− ± 3 =− (1 ± )
𝐿 𝐿 𝐿 𝐿
12
Jika resultan gaya jatuh diluar daerah kern telapak dinding. Persamaan 14.15 tidak dapat
digunakan lagi.

4 Persyaratan desain dinding penahan tanah

Untuk melakukan proses desain struktur dinding penahan tanah, maka seorang
perencana dapat mengacu pada peraturan SNI 2847:2013 khususnya dalam bab 14
tentang Dinding Struktural.
Beberapa persyaratandesain dinding structural yang dapat digunakan antara lain
adalah:
1. Pasal 14.5.3.Ketebalan minimum dinding penahan adalah 1/25 kali tinggi atau
panjang dinding yang ditopang secara lateral (diambil yang terkecil), namun tidak
kurang dari 100 mm.
2. Pasal 14.3.2. Rasio minimum tulungan vertical terhadap luas bruto penampag
beton, ρp harus diambil:
a. 0,0012 untuk tulangan ulir dengan diameter tidak lebih dari D16 dan fy tidak
kurangdari 420 Mpa
b. 0,0015 untuk tulangan ulir lainnya, atau
c. 0,0012 untuk jaring kawat baja las yang berdiameter tidak lebih dari 16
3. Pasal 14.3.3. Rasio minimum tulangan horizontal terhadap luas bruto penampang
beton, ρp harus diambil:
a. 0,0020 untuk tulanga ulir dengan diameter tidak lebih dari D16 dan fy tidak
kurang dari 420 Mpa,
b. 0,0025 untuk tulangan ulir lainnya, atau
c. 0,0020 untuk jaring kawat baja las yang berdiameter tidak lebih dari 16.
 4. Pasal 14.3.4. Apabila ketebalan dinding melebihi 250 mm, tulangan horizontal
dan vertical harus diletakkan dalam 2 lapis sejajar dengan ketentuan sebagai
berikut:
a. Untuk dinding sisi luar, maka sekurang-kurangnya setengah dari luas
tulangan, As (namun tidak lebih dari 2/3As ) harus memiliki selimut beton
minimum 50 mm atau 1/3 ketebalan dinding,
b. Sisa tulangan yang ada ditempatkan pada sisi dalam dinding dengan selimut
beton minimal 20 mm namun tidak kurang dari 1/3 ketebalan dinding.
5. Pasal 14.3.5.Jarak maksimum antara tulangan vertical dan horizontal diambil dari
nilai terkecil antara 450 mm atau 3 kali ketebalan dinding.
6. Tulangan minimum dari telapak dinding penahan dapat diambil mrngacu pada
SNI 2847:2013 Pasal 7.12.2.1. yang menyatakan bahwa perlu disediakan tulangan
susut dan suhu sebesar 0,0018bh(untuk tulangan denga fy=420Mpa) atau
sebesar0,0020bh(untuk tulangan fy =280 dan 350 Mpa),persyaratan tulangan
minimum untuk lentur pada balok dapat juga digunakan yaitu
√𝑓′𝑐 1,4
𝐴𝑠 = 𝑏𝑑 ≥ 𝑏𝑑
4𝑓𝑦 𝑓𝑦

2.6 Konsep Perencanaan Dinding Penahan

Tanah Berdasarkan survey lapangan yang telah dilakukan pada lokasi yang akan
di bangun dinding penahan tanah ini, serta dengan mempertimbangkan tingkat kesulitan
dalam pelaksanaan, disusun beberapa konsep perencanaan turap antara lain:
a. Dinding penahan tanah yang direncanakan tidak mengganggu atau merusak aliran air
sungai (tidak mengganggu luas penanampang basah sungai)
b. Dinding penahan tanah berfungsi sebagai dinding yag dapat menahan kelongsoran
tebing sungai dan melindungi tebing sungai terhadap gerusan air.
c. Dinding penahan tanah dapat menahan tekanan tanah aktif serta tekanan air dan
beban beban lainya yang bekerja pada dinding penahan tanah
d. Dinding penahan tanah direncanakan memiliki ketahanan jangka panjang pada
lingkungan pada siklus basah, kering dan lembab
e. Dinding penahan tanah memiliki tekanan tanah lateral tanah aktif dan air, serta
memiliki gaya aksial dan lateral yang bekerja pada dinding penahan tanah.
2.7 Urutan Perencanaan Dinding Penahan Tanah
a. Menetapkan jenis dinding penahan tanah yang paling sesuai
b. Memperikirakan ukuran/dimensi dinding penahan tanah yang diperlukan
c. Hitung gaya-gaya yang bekerja di atas dasar fondasi dinding penahan.
d. Tentukan letak resultan gaya-gaya yang bekerja. Letak dari resultan tersebut
digunakan untuk mengetahui kestabilan dinding penahan terhadap bahaya
penggulingan.
e. Mengontrol stabilitas dinding penahan tanah terhadap
 Bahaya guling
 Bahaya geser, dan
 Bahaya kelongsoran daya dukung
f. Merencanakan struktur atau konstruksi sehingga konstruksi dinding penahan tanah
mampu memikul segala beban atau muatan yang dipikul.
 BAB III

PERHITUNGAN

Contoh Soal
Gambar C.14.1 menunjukkan suatu struktur dinding penahan tanah jenis gravitasi, yang
terbuat dari beton. Berat tanah timbunan diketahui sebesar 17 KN/m3, dengan sudut gesek
dalam φ= 35°, dan koefisien gesek ntara beton dan tanah adalah μ = 0,5. Tegangan izin pada
tanah,σall = 120 KN/m2. Mutu beton fc’ = 25 MPa.

Penyelesaian :
1. Dengan menggunakan teori Rankine, hitung nilai Ca :
1  sin  1  sin 35
Ca = = = 0,271
1  sin  1  sin 35
 Resultan gaya akibat tekanan tanah aktif adalah :
Ca wh2 0, 271x17 x3,32
Ha =   25,1kN
2 2
Gaya Ha bekerja pada jarak 3,3/3 = 1,1 m dari dasar dinding penahan tanah. Karena
tinggi timbunan didepan dinding penahan hanya 600 mm, maka dalamperjitngan ini
tekanan tanah pasif akan diabaikan.
2. Momen guling M0 = 25,1 x 1,1 = 27,61 KN.m
3. Hitung besarnya momen penahan, Mb, dihitung terhadap ujung kaki dinding penahan
tanah (titik 0)

Komponen Berat (KN) Lengan (m) Momen (KN.m)

W1 3,0x0,3x24 = 21,60 0,45 9,72
W2 0,5x3,0x0,7x24 = 25,20 0,83 20,92
W3 1,6x0,3x24 = 11,52 0,80 9,22
W4 0,5x3x0,7x17 = 17,85 1,07 19,10
W5 3,0x0,3x17 = 15,30 1,45 22,19
SW = R = 91,47 Mb=∑M=81,15

4. Hitung faktor keamanan terhadap guling

𝑀𝑏 81,15
FKguling = 𝑀Ø = 27,61 = 2,94 > 2,0

5. Pada dasar dinding penahan tanah, timbul gaya gesek yang besarnya adalah F = μR =
0,5(91,47) = 45,735 kN, Sehingga faktor keamanan terhadap geser adalah

F 45,735
FKgeser = Hα = = 1,82 > 1,5
25,1

6. Hitung tekanan tanah dibawah telapak dinding penahan tanah.

a. Jarak resultan gaya dari titik O adalah

𝑀𝑏−𝑀𝑒 81,15−27,61
x= = = 0,585 m
𝑅 97,47

Eksentrisitas yang terjadi terhadap titik tengah telapak dinding adalah

e = (1,60/2) – 0,585 = 0,215m. Resultan gaya bekerja pada daerah 1/3 dari lebar
telapak dinding.
b. Tegangan pada tanah pada ujung kaki (toc) dan tumit (heel) dari dinding
penahan tanah
 𝐿
𝑅 𝑅𝑥𝑒𝑥( ) 𝑅𝑣 6e
2
q =𝐿 ± =- (1 ± )
𝐿3 /12 L L
91,47 6(0,215)
qtoc = - (1+ ) = -103,26 kN/m2
1,6 1,6
91,47 6(0,215)
qheel = - (1˗ ) = -11,08 kN/m2
1,6 1,6

Pada titik A, tegangan diperoleh melalui inerpolasi, sehimgga

1,3
qA = - (11,08 + 1,6 (103,26 – 11,08)) = -85,98 kN/m2

7. Hitung tegangan lentur pada beton di titik A, blok tegangan persegi dan segitiga
seperti pada gambar C.14.1.b :

1 1 2
MA = 2 (85,98)(0,3)2 + 2 (17,28)(0,3)( 3 x 3) = 4,3875 kN.m