ANALISA GRAVITY WALL DAN CANTILIVER WALL DITINJAU DARI SEGI EKONOMIS TERHADAP TINGGI YANG VARIATIF Tugas Akhir Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi Syarat untuk menempuh ujian sarjana Teknik Sipil Disusun oleh: MHD. FAUZI VALEFY 040404067 SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa Allah SWT yang telah memberikan anugrah, berkat dan karunia-nya hingga terselesaikannya tugas akhir ini dengan judul Analisa Gravity Wall Dan Cantiliver Wall Ditinjau Dari Segi Ekonomis Terhadap Tinggi Yang Variatif. Tugas akhir ini disusun untuk diajukan sebagai syarat dalam ujian sarjana teknik sipil bidang studi struktur pada fakultas teknik Medan. Penulis menyadari bahwa isi dari tugas akhir ini masih banyak kekurangannya. Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman penulis. Untuk penyempurnaannya, saran dan kritik dari bapak dan ibu dosen serta rekan mahasiswa sangatlah penulis harapkan. Penulis juga menyadari bahwa tanpa bimbingan, bantuan dan dorongan dari berbagai pihak, tugas akhir ini tidak mungkin dapat diselesaikan dengan baik. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada ayahanda yang tercinta dan ibunda yang tersayang senantiasa yang dalam keadaan sulit telah memperjuangkan hingga penulis dapat menyelesaikan perkuliahan ini. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada : 1. Bapak Prof.Dr.Ing.Johannes Tarigan. Selaku dosen pembimbing dan juga selaku Ketua Departemen Teknik Sipil yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk memberikan bimbingan dalam menyelesaikan tugas akhir ini
2. Bapak Ir. Syahrizal, M.Sc. Selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil 3. Bapak Prof. DR. Ir. Roesyanto, M.Sc. Selaku Dosen Pembanding I yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk mengevaluasi tugas akhir ini. 4. Bapak Ir. Torang Sitorus, MT. Selaku Dosen Pembanding II yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk mengevaluasi tugas akhir ini. 5. Ibu Nursyamsi, ST. MT. Selaku Dosen Pembanding III yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk mengevaluasi tugas akhir ini. 6. Bapak/Ibu staf pengajar jurusan teknik sipil. 7. Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuan dan kemudahan dalam penyelesaian administrasi 8. Untuk sahabat-sahabat stambuk 04, buat doa, semangat dan dukungan kalian. May our friendship will be everlasting no matter where we are tomorrow 9. Seluruh rekan-rekan mahasiswa-mahasiswi jurusan teknik sipil. Akhir kata penulis mengharapkan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, Februari 2011 MHD. FAUZI VALEFY 04 0404 067
ABSTRAK Penulisan tugas akhir ini, merupakan penjabaran Retaining Wall (dinding penahan) merupakan struktur bangunan yang digunakan untuk menahan tanah atau memberikan kestabilan tanah atau bahan lain yang memiliki beda ketinggian dan tidak memperbolehkan tanah memiliki kemiringan longsor lebih dari kemiringan alaminya. Oleh karena itu konstruksi ini digunakan untuk menahan atau menopang suatu peninggian tanah. Untuk jenis Gravity dan Cantiliver, Penggunaan Gravity Wall dan Cantiliver Wall mempunyai berbagai kelebihan dan kelemahan pada sisi efektifitas dan nilai ekonomis terhadap tinggi yang variatif antara 1m sampai dengan 10m. Pada dasarnya konsep yang digunakan adalah membuat Retaining Wall dengan ekonomis. Adapun pembahasan dalam tugas akhir ini adalah menganalisa sejauh mana perbedaaan nilai ekonomis yang terjadi pada ke dua Retaining Wall terhadap ketinggian yang bervariasi sehingga kita dapat mencari ketinggian (h) berapa yang baik digunakan pada Gravity Wall dan Cantilever Wall sehingga hal ini dapat dijadikan pedoman kepada perencana untuk dapat mendesain Retaining Wall secara ekonomis. Setelah dilakukan analisa terhadap Gravity Wall dan Cantiliver Wall, diperoleh nilai keekonomisan dinding terhadap ketinggian. Ketinggian maksimum Gravity Wall terletak pada ketinggian 3 m, jika > 3 m maka dinding tidak ekonomis. Sedangkan Cantiliver Wall lebih ekonomis pada ketinggian > 3 m. Jika ketinggian < 3 m, maka dinding tidak ekonomis.
DAFTAR ISI Kata Pengantar... Abstrak... Daftar Isi... Daftar Notasi... Daftar Grafik... Daftar Tabel... Daftar Gambar... i iii iv vi ix x xi BAB I Pendahuluan... 1 I.1. Latar Belakang Masalah... 1 I.2. Permasalahan... 4 I.3. Maksud Dan Tujuan... 6 I.4. Pembatasan Masalah... 6 I.5. Metode Penulisan... 6 BAB II Tinjauan Pustaka... 9 II.1. Dasar-Dasar Teori... 9 II.1.1. Retaining Wall... 9 II.1.2. Fungsi Retaining Wall... 9 II.1.3. Jenis Retaining Wall... 10 II.2. Tekanan Tanah Lateral... 13 II.2.1. Tekanan Tanah Dalam Keadaan Diam... 14 II.2.2. Tekanan Tanah Aktif dan Pasif Menurut Coulomb... 16 II.2.3. Tekanan Tanah Aktif dan Pasif Menurut Renkine... 25 II.2.4. Pengaruh Muka Air Tanah... 33
II.2.5. Tekanan Tanah Akibat Beban Diatasnya... 33 II.2.6. Tekanan Tanah Akibat Gempa... 37 II.2.7. Pemilihan Pemakain Kondisi Renkine Atau Coulomb 41 BAB III Analisa Gravity Wall Dan Cantiliver Wall... 43 III.1. Umum... 43 III.2. Sifat Tanah... 43 III.3. Stabilitas Dinding Penahan Tanah... 44 III.3.1. Analisa Kestabilan Terhadap Guling... 44 III.3.2. Analisa Kestabilan Terhadap Geser... 45 III.3.3. Kapasitas Daya Dukung Tanah Pada Dasar Dinding Penahan... 45 III.3.4. Tegangan Tarik Pada Dinding... 49 III.4. Struktur Pada Dinding Penahan... 49 III.4.1. Beton Dan Beton Bertulang... 49 III.4.2. Kelas Dan Mutu Beton... 50 III.4.3. Baja Tulangan... 52 III.4.4. Sifat Dari Beton Bertulang... 54 BAB IV Aplikasi Analisa Gravity Wall Dan Cantiliver Wall... 56 IV.1. Gravity Wall... 56 IV.2. Cantiliver Wall... 66 BAB V Kesimpulan Dan Saran... 90 Daftar Pustaka... xii
DAFTAR NOTASI A As B c D e Ec F F R F D F S fc G H h Ko Ka Kp M net M n M u Mo = Luas Penampang = Luas Tulangan = Lebar Pondasi = Kohesi = Kedalaman = Eksentrisitas gaya terhadap sumbu = Modulus Elastisitas Beton = Gaya Normal = Gaya Geser = Gaya Tahanan = Faktor Keamanan Terhadap Geser = Kuat Tekan Beton = Modulus geser = Ketingian = Kedalaman = Koefisien Keadaan Diam = Koefisien Aktif = Koefisien Pasif = Momen Bersih = Kuat Momen Nominal Suatu Penampang = Momen Terfaktor pada penampang = Momen Guling
M R N N N c P Pa P p V Qizin q q c W V z α β 1 γ γd σ σa σh σv φ φ = Momen Penahan = Angka Penetrasi Baku = Angka Penetrasi baku setelah dikoreksi = Angka Penetrasi Kohesi = Tekanan = Gaya Aktif = Gaya Pasif = Volume = Kekuatan Tanah Izin = Kekuatan Tanah = Perlawanan Konus = Berat = Volume = Kedalaman = Sudut antara titik longsor = Faktor Reduksi = Berat Volume = Berat Volume Kering = Tegangan = Tegangan Aktif = Tegangan Horizontal = Tegangan Vertikal = Faktor Reduksi kekuatan = Sudut Geser Tanah
ρb ρmin ρmax = Rasio Penulangan Pada Keadaan Seimbang Regangan = Rasio Penulangan Minimum = Rasio Penulangan Maksimum
DAFTAR GRAFIK Grafik. IV. 1 : Ketinggian Gravity Wall Terhadap Volume... 65 Grafik. IV. 2 : Ketinggian Cantiliver Wall Terhadap Volume... 82 Grafik. IV. 3 : Perbandingan Gravity Wall Dan Cantiliver Wall Terhadap Volume... 88 Grafik. IV. 4 : Perbandingan Gravity Wall Dan Cantiliver Wall Terhadap Biaya... 89
DAFTAR TABEL Tabel.I.1 : Perbandingan Gravity Wall dan Cantiliver Wall Secara Umum... 3 Tabel.II.1 : Menentukan Teori Berdasarkan Tekanan Tanah... 14 Tabel.II.2 : Nilai Ka Berdasarkan Persamaan Coulomb... 20 Tabel.II.3 : Nilai Kp Berdasarkan Persamaan Coulomb... 24 Tabel.II.4 : Nilai Ka Berdasarkan Persamaan Renkine... 29 Tabel.II.5 : Nilai Kp Berdasarkan Persamaan Renkine... 32 Tabel.III.1 : Nilai Faktor Daya Dukung... 48 Tabel.III.2 : Nilai Karekteristik Beton... 52 Tabel.III.3 : Nilai Tegangan Baja... 53 Tabel.III.4 : Nilai Mutu Beton Terhadap Elastisitas Beton... 55 Tabel.IV.1 : Nilai Momen Guling Pada Gravity Wall... 60 Tabel.IV.2 : Nilai Momen Resultan Pada Gravity Wall... 60 Tabel.IV.3 : Dimensi Gravity Wall Terhadap Ketinggian... 65 Tabel.IV.4 : Nilai Momen Guling Pada Cantiliver Wall... 69 Tabel.IV.5 : Nilai Momen Resultan Pada Cantiliver Wall... 70 Tabel.IV.6 : Dimensi Cantiliver Wall Terhadap Ketinggian... 82 Tabel.IV.7 : Biaya Gravity Wall Terhadap Ketinggian... 84 Tabel.IV.8 : Biaya Cantiliver Wall Terhadap Ketinggian... 87 Tabel.IV.9 : Selisih Biaya Gravity Wall Terhadap Cantiliver Wall... 87 Tabel.V.I : Perbandingan Volume Gravity Wall Dan Cantiliver Wall Terhadap Biaya... 90
DAFTAR GAMBAR Gambar.I.1 : Gravity Wall... 2 Gambar.I.2 : Cantiliver Wall... 3 Gambar.I.3 : Gravity Wall... 5 Gambar.I.4 : Cantiliver Wall... 5 Gambar.II.1 : Sket Potongan Melintang Gravity Wall... 10 Gambar.II.2 : Sket Potongan Melintang Semi Cantiliver Wall... 11 Gambar.II.3 : Sket Potongan Melintang Counterfort Wall... 12 Gambar.II.4 : Sket Potongan Melintang Buttress Wall... 12 Gambar.II.5 : Tekanan Tanah Dalam Keadaan Diam... 15 Gambar.II.6 : Distribusi Tekanan Tanah Dalam Keadaan Diam... 16 Gambar.II.7a : Tekanan Tanah Aktif Menurut Coulomb... 17 Gambar.II.7b : Polygon Gaya... 18 Gambar.II.8a : Tekanan Tanah Pasif Menurut Coulomb... 23 Gambar.II.8b : Polygon Gaya... 23 Gambar.II.9 : Tegangan Awal Tanah... 26 Gambar.II.10 : Bidang Keruntuhan Pada Tanah Menurut Renkine... 27 Gambar.II.11 : Bidang Geser... 29 Gambar.II.12 : Distribusi Tekanan Tanah... 29 Gambar.II.13 : Tegangan Awal Tanah... 30 Gambar.II.14 : Bidang Keruntuhan Pada Tanah Menurut Renkine... 31 Gambar.II.15 : Bidang Geser... 32 Gambar.II.16 : Distribusi Tekanan Tanah... 32 Gambar.II.17 : Beban Titik... 34
Gambar.II.18 : Beban Garis... 35 Gambar.II.19 : Beban Strip... 36 Gambar.II.20 : Peta Zona Gempa Indonesia... 38 Gambar.II.21 : Zona Wilayah Gempa Berdasarkan Koefisien Gempa Dasar Dan Waktu Getar... 40 Gambar.II.22 : Cantiliver Wall... 41 Gambar.II.23 : Gravity Wall... 42 Gambar.III.1 : Tulangan Baja... 53 Gambar.IV.1 : Pemodelan Gravity Wall Dengan Parameter Tanah Timbunan... 57 Gambar.IV.2 : Dimensi Gravity Wall... 64 Gambar.IV.3 : Pemodelan Cantiliver Dengan Parameter Tanah Timbunan. 66 Gambar.IV.4 : Dimensi Cantiliver Wall... 81 Gambar.IV.5 : Penulangan Pada Cantiliver Wall... 81