air -turap

8/17/2019 Air -Turap

1/20

D3 JURUSAN TEKNIK SIPIL POLBAN

NininYuniar, SilmiAzmi Lestari, Perancangan Sheet Pile ….. 8

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Stabilitas Talud (Stabilitas Lereng)

Suatu tempat yang memiliki dua permukaan tanah yang memiliki

ketinggian yang berbeda dan dihubungkan oleh suatu permukaan disebut lereng

(Vidayanti, 2012). Lereng ini dapat terjadi secara alamiah atau buatan. Lereng

alamiah adalah lereng yang terjadi dan terbentuk secara alamiah seperti lereng

pada suatu bukit atau tebing-tebing sungai. Sedangkan lereng buatan adalah lereng

yang dibuat oleh manusia karena suatu kebutuhan, baik yang dibuat dalam tanah

asli melalui pemotongan tanah seperti untuk jalan raya, saluran air, ataupun lereng

yang dibuat dari tanah yang dipadatkan seperti tanggul, bendungan tanah

(Ruskandi & Thamrin, 2003).

Dengan adanya perbedaan ketinggian muka tanah, akan memungkinkan

terjadinya kelongsoran, karena tidak jarang, lereng yang ada tidak kuat menerima

beban yang bekerja pada bagian atasnya. Dalam Ruskandi & Thamrin (2003)

longsoran adalah suatu proses perpindahan massa tanah atau batuan dengan arah

miring dari kedudukan semula, terpisah dari arah yang mantap karena pengaruh

arah gravitasi. Sedangkan Vidayanti (2012) menyimpulkan longsoran yaitu

keruntuhan dari massa tanah yang terletak dibawah sebuah lereng.

Bidang longsor ini dapat berupa garis lingkaran atau kurva yang terbentuk

oleh mekanisme keruntuhan seperti yang terlihat pada Gambar 2.1. Bila suatu

longsoran terjadi berarti bahwa gaya dorong yang timbul telah melampaui gaya

perlawanan yang berasal dari kekuatan geser tanah di sepanjang bidang longsor.


2/20



Sumber:Mekanika Tanah 2Gambar 2.1 Kelongsoran Talud (Lereng)

Jika longsoran terjadi, sering kali berdampak kerugian, baik materiil

maupun moril, maka dari itu harus ada penanganan yang tepat. Penanganan yang

biasanya dilakukan salah satunya adalah dengan membangun konstruksi dinding

penahan tanah.

Dalam kasus ini, para insinyur sipil diharapkan mampu membuat

perhitungan stabilitas lereng guna memeriksa keamanan lereng alamiah, lereng

galian, dan lereng timbunan yang dipadatkan. Faktor yang perlu dilakukan dalam

pemeriksaan tersebut adalah menghitung dan membandingkan tegangan geser

yang terbentuk sepanjang permukaan retak yang paling mungkin dengan kekuatan

geser dari tanah yang bersangkutan. Proses ini dinamakan slope stability analysis

(analisa stabilitas lereng), yaitu diawali dengan menentukan angka keamananyang didefinisikan sebagai persamaan berikut.


3/20



Di mana :

= angka keamanan terhadap kekuatan tanah

= kekuatan geser rata-rata dari tanah

= tegangan geser rata-rata yang bekerja sepanjang bidang longsor

Pada umumnya, prosedur analisa stabilitas dapat dibagi dalam dua

kelompok besar, yaitu analisa stabilitas dengan cara prosedur massa ( mass procedure ) dan analisa stabilitas dengan cara metode irisan ( method of slices ).

Namun pada perancangan ini, penulis menggunakan metoda irisan.

2.1.1 Analisis Stabilitas dengan Cara Metode Irisan

Pada prosedur ini, tanah yang berada di atas bidang gelincir dibagi

menjadi beberapa irisan paralel tegak, dan lebar dari setiap irisan tidak harus

sama. Stabilitas dari setiap irisan dihitung secara terpisah. Metode ini lebih telitikarena tanah yang tidak homogen dan tekanan air pori juga dapat dihitung.

(a)


4/20



(b)

Sumber:Dokumentasi PribadiGambar 2.2. (a) Analisis Stablitas Talud Metode Irisan

(b) Perbesaran Potongan ke-n

Persamaan yang didapat dari metoda irisan berdasarkan Gambar 2.2

diantaranya adalah;

Kemudian perhitungan irisan ke-n adalah sbb.


5/20



Bila c = 0, maka

Maka untuk semua irisan atau elemen:

2.2 Tekanan Tanah Lateral

Tekanan tanah lateral merupakan suatu parameter perancangan yang

utama di dalam permasalahan teknik pondasi. Konstruksi penahan tanah sepertidinding penahan, dinding bangunan bawah tanah ( basement ) dan dinding turap

merupakan contoh perancangan dalam teknik pondasi. Konstruksi penahan tanah

tersebut biasanya digunakan untuk menahan massa tanah dengan talud vertikal.

Agar dapat merencanakan konstruksi penahan tanah dengan benar, dalam kasus

ini adalah konstruksi sheet pile , perlu mengetahui gaya horizontal yang bekerja

antara konstruksi penahan dan massa tanah yang ditahan. Gaya horizontal tadi

disebabkan oleh tekanan tanah arah horizontal.

2.2.1 Tekanan Tanah Aktif dan Pasif

Tekanan tanah aktif menurut Hardiyatmo (2012) adalah tekanan lateral

minimum yang mengakibatkan keruntuhan geser tanah oleh akibat gerakan

dinding menjauhi tanah di belakangnya ( active earth pressure ). Sedangkan


6/20



Ariestadi (2008) menyimpulkan, tekanan tanah aktif adalah tekanan lateral yang

ditimbulkan tanah secara aktif pada struktur yang diselenggarakan.

Untuk menggambarkan bagaimana tekanan tanah aktif terjadi maka

diambil suatu dinding yang kaku untuk menahan konstruksi seperti yang terlihat

pada Gambar 2.3 di halaman selanjutya. Tanah isian di belakang dinding dianggap

tanah berbutir kasar (tanah tidak berkohesi).

Sumber : Teknik PondasiGambar 2.3 Dinding Berotasi Terhadap Titik A

ke Kiri (Tekanan Aktif)

Dari Gambar 2.3 di atas, terlihat bahwa dinding berotasi terhadap titik A

ke kiri, dengan perkataan lain dinding tersebut menjauhi tanah isian. Apabila

dinding bergerak maju dari tanah isiannya, maka tanah mempunyai

kecenderungan bergerak maju sampai suatu pergerakan tertentu yang cukup, maka

tanah akan longsor sepanjang permukaan AC’C, dimana permukaan longsor

merupakan lengkung ( curve ), apabila dianggap lurus menjadi garis lurus AC yang


7/20



membentuk sudut dengan arah horizontal, dimana adalah sudut geser

dalam.

Sedangkan tekanan tanah pasif menurut Hardiyatmo (2012) adalah tekanan

lateral maksimum yang mengakibatkan keruntuhan geser tanah akibat gerakan

dinding menekan tanah urug ( passive earth pressure ). Sedangkan Ariestadi (2008)

menyimpulkan, tekanan tanah pasif adalah tekanan yang timbul pada tanah saat

menerima beban struktur yang disalurkan secara lateral.Berbeda dengan terjadinya tekanan tanah aktif, pada tekanan pasif dinding

berotasi terhadap titik A ke kanan atau dinding mendekati tanah isian seperti pada

Gambar 2.4.

Sumber : Teknik PondasiGambar 2.4 Dinding Berotasi Terhadap Titik A ke Kanan

(Tekanan Pasif)

Pada kondisi ini, tekanan tanah yang bekerja pada dinding akan bertambah

dari kondisi seimbang ( at rest condition ) sampai suatu harga maksimum. Bidang

longsor yang terjadi sesungguhnya berbentuk garis lengkung yaitu garis AC’C,


8/20



tetapi dianggap lurus sebagai garis AC. Garis AC akan membentuk sudut

.

Perhitungan tekanan tanah aktif maupun tekanan tanah pasif pada

penulisan laporan Tugas Akhir ini dilakukan berdasarkan teori dari Rankine.

Maka persamaan untuk koefisien tekanan tanah aktif ( dan koefisien tanah

pasif ( yang digunakan menurut Rankine adalah sebagai berikut.

Persamaan diatas berlaku dalam teori Coulomb, jika dinding turap yang

dipancang tegak, permukaan dinding yang menahan tanah di belakangnya tidak

memiliki kemiringan, dan licin ( .

2.3 Dinding Penahan Tanah

Bangunan dinding penahan tanah digunakan untuk menahan tekanan tanah

lateral yang ditimbulkan oleh tanah urug atau tanah asli yang labil. Bangunan ini

banyak digunakan pada proyek-proyek seperti irigasi, jalan raya, pelabuhan dll.

Elemen-elemen pondasi seperti bangunan ruang bawah tanah ( basement ), pangkal

jembatan ( abutment ), selain berfungsi sebagai bagian bawah dari struktur,

berfungsi juga sebagai penahan tanah di sekitarnya. Kestabilan dinding penahan

tanah diperoleh terutama dari berat sendiri struktur dan berat tanah yang berada

diatas pelat pondasi. Besar dan distribusi tekanan tanah pada dinding penahan

tanah, sangat bergantung pada gerakan ke arah lateral tanah relative terhadap

dinding (Hardiyatmo, 2006).


9/20



2.3.1 Dinding Turap ( Sheet Pile )

Dalam konstruksi dinding penahan tanah, dikenal konstruksi dinding

penahan tanah kaku ( grafity walls dan counterfort walls ) dan kontruksi dinding

penahan lentur. Dinding penahan tanah lentur biasa disebut konstruksi dinding

turap ( sheet pile walls ).

Yuswandono (2011) mendefinisikan dinding turap adalah dinding vertikal

relatif tipis yang berfungsi untuk menahan tanah dan juga untuk menahan air ke

dalam lubang galian.

Dibawah ini adalah contoh-contoh pengaplikasian dinding turap dalam

konstruksi sipil.

a. Dinding penahan tanah, misalnya pada tebing jalan raya atau tebing

sungai.

b. Dinding dermaga.

c. Dinding penahan galian, misalnya pada pembuatan pondasi langsung,

pondasi menerus, pembuatan basement dll.

Berdasarkan material yang digunakan, dikenal beberapa jenis dinding

turap, seperti turap kayu, turap beton dan turap baja. Dikarenakan dalam laporan

Tugas Akhir ini jenis dinding turap yang di desain adalah berbahan beton, maka

selanjutnya akan dibahas tentang definisi turap beton.

a. Turap beton

Dinding turap beton biasanya digunakan pada bangunan permanen

atau pada detail-detail konstruksi yang agak sulit. Keuntungan turap beton

adalah dinding bisa dibuat di tempat sehingga mempercepat waktu

pelaksanaan, sedangkan kerugiannya yaitu sulitnya pelaksanaan

dilapangan karena sering terjadi kebocoran-kebocoran. Contoh dari turap

beton ini dapat dilihat pada Gambar 2.5 di bawah.


10/20



Sumber : Rekayasa Pondasi 2Gambar 2.5 Jenis Turap Beton

Selain dibedakan dari jenis materinya, dinding turap juga terbagi

berdasarkan tipenya, yaitu dinding turap kantilever dan dinding turap diangker.

Dalam Tugas Akhir ini penulis mendesain dinding turap berjenis kantilever.

a.

Dinding Turap KantileverYang dinamakan dengan dinding turap kantilever adalah dinding

penahan tanah yang tidak menggunakan jangkar ( anchore ). Dinding turap

kantilever diperoleh dengan memancangkan turap tersebut pada suatu

kedalaman tertentu. Kestabilan dari dinding ini merupakan hasil mobilisasi

tekanan tanah lateral pasif sebagai antisipasi dari tekanan-tekanan yang

bekerja pada dinding tersebut, antara lain tekanan tanah aktif dan tekanan

residu air (Pradoto, 1985).

Tekanan tanah aktif berusaha untuk mendorong dinding turap

( sheetpile ) menjauh dari tanah timbunannya ( back fill ). Tekanan pasif di

depan dan di belakang dinding turap berusaha menahan pergerakan. Kedua

gaya inilah yang diperhitungkan dalam perancangan dinding turap


11/20


12/20



Tahap pertama yang dilakukan untuk menghitung D pada metode

penyederhanaan ini sama seperti metode lainnya, yaitu menentukan nilai koefisien

tanah aktif dan koefisien tanah pasif . Setelah nilai dan didapat,

tahap selanjutnya adalah menghitung nilai gaya tekanan tanah aktif dan nilai

gaya tekanan tanah pasif. Besarnya nilai masing-masing gaya tekanan tanah aktif

dipengaruhi oleh tegangan akibat berat sendiri , tegangan akibat beban dari

luar ,tegangan akibat beban air dan tegangan akibat kohesi tanahnya .

Sedangkan gaya tekanan tanah pasif dipengaruhi oleh tegangan akibat berat

sendiri , tegangan akibat beban air dan tegangan akibat kohesi

tanahnya .

Tegangan tanah akibat beban sendiri dapat dihitung dengan

mengunakan rumus seperti di bawah.

(untuk tegangan tanah aktif)

(untuk tegangan tanah pasif)

Untuk menghitung tegangan akibat beban dari luar dapat digunakan

persamaan;

(untuktegangan tanah aktif)

Persamaan yang digunakan untuk menghitung tegangan akibat beban air

adalah;



13/20




Sedangkan nilai tegangan tanah akibat kohesi tanah didapat dengan

menggunakan persamaan berikut.



Gaya-gaya tekanan tanah aktif dan tekanan tanah pasif dapat dihitung

dengan mengalikan jumlah tegangan-tegangan tanah dengan tinggi masing-

masing lapisan tanah, dilihat juga bentuk luasan bidang datarnya, apakah

berbentuk persegi atau segitiga.

(untuk jumlah tegangan tanah aktif)

(untuk jumlah tegangan tanah pasif)

(untuk gaya tekanan tanah aktif berbentuk pesegi)

(untuk gaya tekanan tanah aktif berbentuk segitiga)

(untuk gaya tekanan tanah pasif berbentuk pesegi)

(untuk gaya tekanan tanah pasif berbentuk segitiga)

Gambar di bawah berikut adalah contoh dari diagram tegangan yang

didapat dari hasil perhitungan.


14/20



Sumber : Dokumentasi PribadiGambar 2.7 Diagram Tegangan pada Dinding Turap dengan Metode Penyederhanaan

Kedalaman pemancangan sheet pile (D) didapat dengan menghitung

jumlah momen tekanan tanah aktif dikurangi jumlah momen tekanan tanah

pasif .

(untuk jumlah momen tekanan tanah aktif)

(untuk jumlah momen tekanan tanah pasif)

Dimana:

= jarak dari titik tinjau momen ke titik berat luasan


15/20




Maka,

Dengan cara coba-coba ( trial and error ), maka didapatkan nilai kedalaman

pemancangan sheet pile (D). Dengan memperhitungkan keamanan, maka

kedalaman pemancangan menjadi .Setelah nilai kedalaman pemancangan (D) didapatkan, maka langkah

selanjutnya adalah menghitung momen maksimum . Untuk menghitung

nilai momen maksimum, maka kedalaman titik rotasi harus dicari terlebih

dahulu.

Tahapan menghitung nilai kedalaman titik rotasi sama seperti mencari

kedalaman pemancangan sheet pile (D), yaitu mencari tegangan tanah akibat berat

sendiri , tegangan akibat beban dari luar , tegangan akibat beban air

dan tegangan akibat kohesi tanahnya . Setelah nilai tegangan didapat, maka

tahap selanjunya adalah menghitung gaya tekanan tanah aktif dan gaya

tekanan tanah pasif dengan meninjau titik sejauh “x” (jika dalam persamaan

sebelumnya adalah dikalikan D, untuk sekarang diganti menjadi x). Nilai

kedalaman titik rotasi dihitung dengan jumlah gaya tekanan tanah aktif

dikurangi jumlah gaya tekanan tanah pasif .

Setelah mendapatkan nilai kedalaman titik rotasi, maka nilai momen

maksimum dapat dihitung dengan meninjau titik sejauh “x”.


16/20



(untuk jumlah momen tekanan tanah aktif)

(untuk jumlah momen tekanan tanah pasif)

Dimana:



Maka,

Jika nilai momen maksimum telah didapat, maka dimensi sheet pile dapat

ditentukan.

2.5 Perhitungan Desain Turap dengan Hidrolis

Selain dengan cara statika, kedalaman pemancangan juga dapat diketahui

dengan cara hidrolis. Karena sebelumnya telah diperhitungkan secara statika dan

didapatkan nilainya, maka nilai pemacangan tersebut kemudian di cek

keamanannya terhadap bahaya penggelembungan di daerah hilir dinding sheet

pile .

Gaya rembesan per satuan volume tanah dapat dihitung untuk memeriksa

kemungkinan keruntuhan suatu turap ( sheet pile ) di mana rembesan dalam tanah

mungkin dapat menyebabkan penggelembungan ( heave ) pada daerah hilir

(Das,__).

Gambar 2.8 pada halaman selanjutnya merupakan kondisi pemisalan

dimana air sungai dan air dalam tanah memiliki beda tinggi yang ekstrim. Kondisi

ini dikhawatirkan akan menyebabkan terjadinya penggelembungan di daerah hilir

dinding sheet pile .


17/20



Sumber: Dokumen Pribadi Gambar 2.8 Penggelembungan pada Tanah yangDisebabkan oleh Rembesan di Sekeliling Turap

Faktor keamanan untuk mencegah terjadinya penggelembungan dapatdituliskan pada persamaan berikut.

Di mana :

FS = faktor keamanan

gradasi hidraulis ada

gradasi hidraulis kritis


18/20



Sedangkan menurut Terzhagi, penggelembungan pada tanah pada

umumnya terjadi pada daerah sejauh D/2 dari sheet pile dimana D adalah

kedalaman pemancangan sheet pile. Oleh karena itu, kestabilan tanah di daerah

luasan D x D/2 di depan sheet pile perlu diselidiki seperti yang ditunjukan oleh

gambar 2.9 (a).

Sumber: Dokumen PribadiGambar 2.9 (a) Pemeriksaan Terhadap Penggelembungan yang

Terjadi pada Bagian Hilir Sheet Pile (b) Pembesaran Daerah Penggelembungan

Faktor keamanan untuk mencegah tejadinya penggelembungan dapat

dituliskan sebagai berikut.

Dimana :

faktor keamanan


19/20



berat tanah basah di daerah penggelembungan per satuan lebar sheet pile

gaya angkat disebabkan oleh rembesan pada taah dengan volume yang sama

Dengan nilai

Dimana:

gradien hidrolik rata-rata kelompok tanah

Sumber: Dokumen Pribadi Gambar 2.10 PendekatanTinggi Energi Dorong

Dari gambar 2.10 di atas, dapat dihitung tinggi energi dorong rata-rata

seperti pada persamaan di bawah ini.


20/20



Pada titik b, tingi energi dorong

Pada titik c, tingi energi dorong

Tinggi kehilangan energi rata-rata di dalam prisma tanah yang ditinjau adalah

dan gradien hidrolik rata-rata adalah;

Jadi faktor keamanan:

air -turap

Documents