## E VALUASI K EGAGALAN S TRUKTUR D INDING P ENAHAN G RAVITASI P ADA L ERENG T ANAH K OHESIF

## S TRUCTURE F AILURE E VALUATION OF G RAVITY R ETAINING

## W ALLS ON C OHESIVE S OIL S LOPES
Rina Yuliet 1a *, Rifqi Luthfi Alfian 2b , Abdul Hakam 3a , Hendri Gusti Putra 4a a Universitas Andalas, Departemen Teknik Sipil, Kampus Unand Limau Manis, Padang, Indonesia
b Universitas Andalas, Mahasiswa Departemen Teknik Sipil, Kampus Unand Limau Manis, Padang, Indonesia e-mail: rina@eng.unand.ac.id, second author, rifqila2@gmail.com, Ahakam@eng.unand.ac.id, hendrigp@eng.unand.ac.id

## ABSTRACT
The stability of gravity walls is influenced by their own weight. The soil retained behind the wall and the soil below the base slab must know the basic parameters such as the  unit weight, angle of friction, and cohesion. If the soil retained behind the wall is cohesive, then there will be a depth of the tensile crack. When it rains, water will enter into the tensile crack, which causes an increase in lateral earth pressure due to hydrostatic pressure. This study aims to evaluate the gravity wall structure's failure and find the right solution. Mazindrani and Ganjali's (1997) equation was used to get the active earth pressure at a depth after tension cracking. The checks for stability against overturning, sliding, and bearing capacity failure, show that the existing retaining wall dimensions have a safety factor greater than required, where FS overturning = 2.5, FS sliding = 3, and FS bearing capacity = 3. The cause of the failure of the gravity walls is the continuation of construction not being carried out of the gravity wall on slopes close to the existing gravity wall.  The  right  solution  to  prevent  the  failure  of  the  gravity  wall  is  to  continue  the  construction  of  the gravity wall structure, improve drainage and cut the slope to be horizontal
Keywords: gravity walls, cohesive soil, stability, factor of safety

## I. P ENDAHULUAN
Pada bulan Maret tahun 2021 terjadi kegagalan struktur  Dinding  Penahan  Tanah  (DPT)  yang berada di depan Gedung Science Tech Park (STP) Universitas  Andalas  Padang.  Kegagalan  struktur DPT  terjadi  pada  saat  musim  hujan  yang berkepanjangan.  Dinding  penahan  tanah  yang mengalami kegagalan berada dekat dengan lereng dengan kemiringan yang curam dan belum diberi dinding penahan tanah. Dari hasil pengamatan di lapangan terlihat bahwa jenis tanah yang berada di belakang  dinding  penahan  tanah  adalah  tanah kohesif  dan  jenis  dinding  penahan  tanah  yang mengalami  kegagalan  adalah  dinding  penahan tanah gravitasi (Gambar 1).
Penelitian  tentang  kegagalan  struktur  DPT sudah  banyak  dilakukan.  Penyebab  kegagalan struktur  DPT  adalah  karena  dimensi  DPT eksisting  yang  memiliki  faktor  keamanan  yang rendah  terhadap  stabilitas  guling,  stabilitas  geser dan  stabilitas  daya  dukung  [1].  Dimensi  dinding penahan  tanah  yang  terlalu  kecil  menjadi
penyebab  keruntuhan  dinding  penahan  tanah  di desa  Jadi  Kediri  Tabanan,  karena  DPT  tidak mampu memikul gaya tekanan tanah lateral pada kondisi jenuh air  [2]. Muka air tanah dan gempa sangat  berpengaruh  terhadap  stabilitas  dinding penahan tanah gravitasi [3].
Gambar 1. Kegagalan dinding penahan tanah gravitasi
Pada  lereng  yang  tanahnya  kohesif,  stabilitas lereng  sangat  dipengaruhi  oleh  banyaknya  air yang  berinfiltrasi  kedalam  tanah.  Hal  ini  akan
menambah  beban  lereng.  Ketika  tanah  kohesif mengalami  retak,  pada  saat  hujan  retakan  akan terisi  oleh  air  dan  akan  menambah  beban  dari lereng sehingga berpotensi terjadinya kelongsoran. Tempat terjadinya longsoran biasanya dilokasi-lokasi dimana air hujan meresap kedalam tanah dalam jumlah yang besar.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengevaluasi dimensi  dari  struktur  DPT  eksisting  dengan menganalisis  stabilitas  guling,  stabilitas  geser lateral dan stabilitas daya dukung pada DPT yang berlokasi  disekitar  gedung Science  Techno  Park (STP)  Universitas  Andalas.  Dari  hasil  evaluasi diharapkan  dapat  diketahui  penyebab  kegagalan dari  struktur  DPT  tersebut  dan  mencari  solusi yang  tepat  agar  tidak  terjadi  lagi  kegagalan struktur DPT pada masa-masa berikutnya.

## II. M ETODE P ENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  pada  DPT  yang berlokasi di Gedung Science Techno Park (STP) Universitas Andalas. Sebelum melakukan analisis stabilitas  DPT,  terlebih  dahulu  dilakukan pemeriksaan lapangan untuk melihat kondisi DPT eksisting.  Setelah  itu  dilakukan  evaluasi  dimensi dinding  penahan  tanah  eksisting  dengan  tahapan sebagai berikut:
• Mengukur  dimensi  DPT  eksisting  dan kemiringan  lereng  yang  berada  di  belakang DPT.
• Mengambil  sampel  tanah  yang  berada  di belakang DPT untuk dilakukan uji laboratorium.
• Melakukan check stabilitas (guling, geser dan daya dukung) terhadap dimensi eksisting. Pada penelitian ini persamaan yang digunakan untuk menghitung  tekanan  tanah  lateral  adalah persamaan  yang  diturunkan  oleh  Mazindrani dan Ganjali (1997), seperti pada persamaan (3), persamaan (4) dan persamaan (5).
• Dari  hasil  check  stabilitas  dapat  diketahui stabilitas  dari  DPT  eksisting,  jika  tidak terpenuhi  maka  disarankan  untuk  melakukan perubahan dimensi dan dicek lagi stabilitas.
Pada  penelitian  ini  untuk  hitungan  manual hanya dilakukan check stabilitas terhadap guling, geser dan daya dukung.

## A. Dinding Penahan Tanah Gravitasi
Dinding  penahan  tanah  gravitasi  terbuat  dari pasangan  batu  kali  dimana  stabilitasnya  sangat dipengaruhi  oleh  berat  sendiri  dari  dinding tersebut.  DPT  gravitasi  hanya  bisa  digunakan untuk  menahan  tanah  asli.  Langkah  pertama dalam  merencanakan  DPT  adalah  dengan menentukan  dimensi  DPT.  Setelah  itu  dilakukan analisis stabilitas DPT, jika tidak memenuhi syarat stabilitas  maka  dilakukan  penyesuaian  dimensi
DPT  sehingga  didapatkan  dimensi  DPT  yang optimal [4].
Kondisi  tanah  adalah  salah  satu  faktor  yang harus  diperhatikan  dalam  perancangan  DPT. Penurunan jangka panjang dan tergulingnya DPT dapat  terjadi  jika  tanah  lunak  berada  di  bawah lapisan tanah yang langsung mendukung DPT [5].

## B. Tekanan Tanah Aktif pada Tanah Kohesif
Persamaan  untuk  menentukan  tekanan  tanah aktif  (P a )  menurut  Coulomb  cukup  rumit  [6]. Sudut  = 90 -  adalah sudut antara kemiringan dinding  dengan  sumbu  vertikal.  Tekanan  tanah aktif (P a ) pada tanah kohesif adalah:
P a = ( 1 2  s H 2 k  + 9Hk q + cHk c ) ×  TA u (1)
Untuk  mendapatkan  nilai  k  ,  k q dan  k c ,  teori Coulomb  ini  hanya  dibatasi  untuk  kemiringan lereng (  ) antara -10 o sd 10 o saja. Dari Gambar 2, kedalaman  retak  tarik  (z c )  menurut  Coulomb adalah:
z c = [ 2c u  s tan(45−  2 ) − q  s tan(45−  2 ) ] (2)

## Gambar 2. Notasi untuk perhitungan tekanan tanah aktif Coulomb pada tanah kohesif [6]
Mazindrani  dan  Ganjali  (1997)  menurunkan persamaan  yang  digunakan  untuk  menghitung tekanan tanah aktif sesudah retak tarik [7], yaitu:
 a ′ =  H ′ K a ′ cos  (3)
P a = 1 2 H  a (4)
Dimana  K a ’ adalah koefisien tekanan tanah aktif sbb:
Persamaan  (5)  dari  Mazindrani  dan  Ganjali (1997)  hanya  bisa  digunakan  untuk  sudut kemiringan lereng yang  tidak  terlalu curam.  Jika sudut kemiringan lereng terlalu besar makan nilai K a pada persamaan (5) tidak dapat didefinisikan. Akibatnya  tekanan  tanah  aktif  tidak  dapat dihitung.  Kedalaman  retak  tarik  (z c )  menurut Mazindrani dan Ganjali (1997) adalah:
z c = [ 2c  √ 1+sin  1−sin  ] (6)
Gaya  hidrostatis  akibat  air  dalam  retak  tarik harus  ditambahkan.  Bila  tidak  ada  pipa  drainase pada  DPT  maka  tekanan  hidrostatik  harus diperhitungkan [8].

## C. Stabilitas Dinding Penahan Tanah
Gravitasi
1) Check terhadap Guling (Overturning)
Faktor keamanan terhadap guling (FK)  2 (SNI 8460-2017), dimana:
FK guling = ∑ M R ∑ M o (7)
dimana:
∑ M o =Jumlah momen dari gaya-gaya yang menyebabkan guling di titik C
∑ M o = P a1 ( H 3 ) +   P a2 H ′ 2 + P w (H + 2 3 z c ) (8)
∑ M R =Jumlah  momen  dari  gaya-gaya  yang menahan  guling  di  titik  C.  Untuk  menghitung momen  penahan  maka  P p diabaikan.  Yang diperhitungkan  sebagai  momen  penahan  adalah berat sendiri dari DPT yang terbuat dari pasangan batu kali.
2) Check terhadap Geser di Sepanjang Dasar
Slab (Sliding)
Faktor  Keamanan  terhadap  geser  (FK)  1.5 (SNI 8460-2017), dimana:
FK geser = ∑ F R ′ ∑ F d (9)
dimana:
∑ F R ′ = Jumlah gaya-gaya yang menahan pada arah horizontal
∑ F d ′ = Jumlah gaya-gaya yang menyebabkan pada arah horizontal
Persamaan (9) dapat ditulis sebagai berikut:
FK geser = ∑ V tan  +Bc+P p P a1 +P a2 +P w (10)

## 3) Check Terhadap Keruntuhan Daya Dukung (Bearing Capacity Failure)
Faktor  keamanan  terhadap  keruntuhan  daya dukung adalah (FK)  3 (SNI 8460-2017), dimana:
q max = ∑ V B (1 + 6e B ) (11)
q min = ∑ V B (1 − 6e B ) (12)
dimana:
e = B 2 − [ ∑ M R− ∑ M o ∑ V ] (13)
Perlu diketahui bahwa ketika nilai eksentrisitas > B/6, q min menjadi negatif [lihat persamaan (13)]. Hal  ini  menunjukan  bahwa  akan  ada  tegangan tarik pada ujung dari penampang heel . Tegangan ini  tidak  diperlukan  karena  kekuatan  tarik  tanah sangat  kecil.  Jika  analisis  dari  disain  yang diberikan menunjukan bahwa e > B/6, maka disain harus diganti dan perhitungan dilakukan kembali. Rumus  daya  dukung  fondasi  diberikan  sebagai berikut:
q u = cN c F cd F ci + qN q F qd F qi + 1 2  BN  F  d F  i (14)
𝑞 =  D f (15)
Karena dasar DPT terletak dimuka tanah maka D f =  0,  sehingga  q  pada  suku  kedua  persamaan  15 sama dengan nol.
F cd = 1 + 0.4 D B (16)
F  d = 1 (17)
F ci = (1 −  90 o ) 2 (18)
F  i = (1 −   o ) 2 (19)
 o = tan − ( ∑ H ∑ V ) (20)
Jurnal Ilmiah Poli Rekayasa Volume 18,  Nomor 2, April  2023                p-ISSN: 1858-3709,  e-ISSN: 2685-3922
Faktor  keamanan  terhadap  keruntuhan  daya dukung adalah:
FK (daya dukung) = q u q max (21)

## III. H ASIL E VALUASI D IMENSI D PT

## G RAVITASI E KSISTING
Gambar  3  merupakan  hasil  pengukuran dimensi dari DPT gravitasi eksisting di lapangan.
Gambar 3. Dimensi DPT gravitasi eksisting
Hasil  pengamatan  di  lapangan  menunjukan bahwa terdapat beberapa kegagalan pada struktur DPT,  dimana  dinding  mengalami  retakan  besar (patah)  dan  satu  sisi  dinding  lebih  maju dibandingkan  sisi  dinding  lainnya.  Kemudian terjadinya longsoran pada lereng alam yang belum diberi DPT. Pengambilan sampel tanah dibelakang  DPT  eksisting  dilakukan  untuk mendapatkan parameter tanah.
Dari  hasil  uji  analisa  saringan  didapatkan persentase  tanah  lempung  sebesar  68,7%,  lanau 16,  6%,  pasir  9,4%  dan  kerikil  5,3%.  Persentase tanah lempung (tanah kohesif) lebih mendominasi dan sesuai dengan hasil pengamatan di lapangan. Tabel  1  menunjukan  hasil  pengujian  yang  di lakukan  di  Laboratorium  Mekanika  Tanah Universitas Andalas.
Berdasarkan SNI 8460-2017, dimensi eksisting sudah  memenuhi  syarat  minimal  dimensi  tipikal dan dapat dilihat pada Tabel 2.

## Tabel 1 Hasil uji parameter tanah
Parameter tanah Nilai Kohesi, c (kN/m 2 ) 6.87 Berat volume tanah,  (kN/m 3 ) 15.52 Berat volume batu kali,  (kN/m 3 ) 22 Sudut geser dalam,  ( o ) 29.3
Tabel 2. Syarat minimal dari dimensi tipikal DPT Gravitasi
Dimensi Tipikal Syarat minimal Dimensi eksisting Ketera- ngan Tinggi (H) - 3 - Lebar dasar slab (B) 0.5H-0.7H 1.75 Ok Lebar atas (b 1 ) 0.3m-H/12 0.4 Ok Tinggi slab (D) H/8-H/6 0.6 Ok Lebar atas toe dan heel (b 2 ) D/2-D 0.3 Ok Kemiringan minimal 1:48 1:3 Ok
Gambar  4  menunjukan  komponen  gaya-gaya yang  bekerja  pada  DPT.  Pada  analisis  stabilitas DPT  eksisting,  dilakukan  dengan  variasi  tinggi timbunan di atas DPT yaitu h=0 m, h = 0.5 m, h = 1 m, h = 1.5 m dan h =2 m. Dengan mengetahui ketinggian  timbunan  dan  berat  volume  tanah timbunan  yang  diasumsikan  sama  dengan  berat volume  tanah  asli,  maka  dapat  diidealisasikan menjadi beban merata (Q) dimana Q = h  . Sebagai contoh untuk tinggi timbunan 2 m maka Q = 2m x 15.52 kN/m 3 = 31.04 kN/m 2 .

## Gambar 4. Komponen gaya-gaya yang bekerja pada DPT gravitasi
Jika  air  hujan  mengisi  retakan  yang  terbuka, maka  gaya  tekan  hidrostatis  (P w )  yang  bekerja pada  sisi  retakan  menambah  momen  yang menggerakkan  tanah  untuk  longsor.  Hasil perhitungan  faktor  keamanan  terhadap  guling, geser dan daya dukung dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Rekapitulasi hasil perhitungan Faktor Keamanan DPT Gravitasi pada tanah kohesif
Notasi Tinggi lereng dari atas DPT (meter) 0 0.5 1 1.5 2 Koef. Tek. Tanah aktif, K a ' 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 Beban merata, Q (kN/m 2 ) 0.00 7.76 15.52 23.28 31.04 Eksentrisitas, e (meter) 0.20 0.29 0.37 0.46 0.54 q max (kN/m 2 ) 70.37 82.71 95.04 107.38 119.72 q min (kN/m 2 ) 11.94 -0.40 -12.74 -25.08 -37.41 Faktor daya dukung, N c 27.80 27.80 27.80 27.80 27.80 Faktor daya dukung, N q 16.44 16.44 16.44 16.44 16.44 Faktor daya dukung, N  19.34 19.34 19.34 19.34 19.34 kedalaman fondasi, D f (m) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Faktor kedalaman, F cd 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 Faktor kemiringan, F ci 0.72 0.66 0.61 0.56 0.52 Faktor kedalaman, F  d 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 Faktor kemiringan, F  i 0.28 0.18 0.11 0.05 0.02 Sudut   (  ) 13.73 16.75 19.68 22.50 25.22 Daya dukung ultimit, q u (kN/m 2 ) 209.07 173.21 144.02 121.08 103.85 FS (daya dukung) 3.0 2.1 1.5 1.1 0.9 Jumlah momen dari gaya2 yang menahan guling,  M R 76.27 76.27 76.27 76.27 76.27 Jumlah momen dari gaya2 yang menyebabkan guling,  o 30.88 36.82 42.77 48.71 54.65 FS (guling) 2.5 2.1 1.8 1.6 1.4 Jumlah gaya2 vertikal,  V 69.96 69.96 69.96 69.96 69.96 Jumlah gaya2 horizontal,  H 17.10 21.06 25.02 28.98 32.94 FS (geser) 3.0 2.4 2.0 1.8 1.5
Dari  Tabel  3  dapat  dibuat  grafik  hubungan antara  pembebanan  dengan  Faktor  Keamanan (FK) seperti pada Gambar 5 berikut ini:
Gambar 5. Grafik hubungan antara pembebanan dengan faktor keamanan
Gambar  5  menunjukan  bahwa  makin  besar pembebanan  (Q)  maka  makin  berkurang  faktor keamanan  dan  DPT  menjadi  tidak  Stabil.  Dari grafik terlihat bahwa ketika beban di atas dinding (Q) = 0, maka FK guling = 2.57  2, FK geser = 3  1.5 dan  FK daya  dukung  3,  dinding  tidak  mengalami kegagalan.  Sementara  hasil  analisis  stabilitas ketika  beban  Q=7.76  kN/m 2 ,  Q=15.52  kN/m 2 , Q=23.28  kN/m 2 dan  Q=31.04  kN/m 2 ,  DPT menjadi  tidak  stabil.  Dari hasil  analisis  stabilitas DPT  dapat  disimpulkan  bahwa  pemberian  beban
di  atas  DPT  menyebabkan  terjadinya  kegagalan DPT.  DPT  lebih  aman  ketika  tidak  diberi  beban karena  tekanan  tanah  aktif  menjadi  lebih  kecil. Pemberian  beban  di  atas  DPT  tidaklah  tepat karena  beban  tersebut  dapat  menyebabkan bertambahnya tekanan tanah lateral dan mengakibatkan kegagalan DPT.
Untuk  menghindari  kegagalan  DPT,  lereng ditanami  dengan  rerumputan  atau  pepohonan. Dengan  mengurangi  kemiringan  lereng  berarti mengurangi  beban  pada  dinding  penahan  tanah. Saluran  drainase  juga  perlu  dibuat  untuk mempercepat  air  mengalir  menyusuri  lereng, sehingga mengurangi infiltrasi air hujan ke tanah.

## IV. K ESIMPULAN
Dari  hasil  evaluasi  terhadap  dinding  penahan tanah  eksisting  pada  lereng  tanah  kohesif  dapat disimpulkan bahwa dimensi DPT eksisting sudah sesuai dengan syarat minimal menurut SNI 8460- 2017 sehingga dimensi DPT eksisting tidak perlu dirubah.  Hasil  analisis  stabilitas  menunjukan bahwa kegagalan DPT eksisting bukan disebabkan karena dimensi DPT yang tidak aman terhadap guling, geser dan daya dukung, tapi lebih disebabkan  karena  terjadinya  longsoran  pada lereng curam yang belum diberi DPT dan berada dekat dengan DPT eksisting.
Untuk  mencegah  terjadinya  kegagalan  DPT eksisting  maka  perlu  dilanjutkan  pembangunan DPT pada lereng curam yang berada dekat dengan
DPT eksisting dengan terlebih dahulu memperbaiki  kembali  DPT  eksisting  yang mengalami  kegagalan.  Untuk  meningkatkan stabilitas  DPT,  sebaiknya  lereng  tanah  yang berada di atas DPT dibuat horizontal dengan cara memotong  lereng  dan  menanaminya  dengan tanaman  yang  akarnya  dapat  menembus  batuan dasar atau dengan tanaman yang dapat mengurangi  infiltrasi  aliran  air  ke  dalam  tanah seperti  rerumputan  serta  membuat  saluran drainase.

## A CKNOWLEDGEMENT
Ucapan  terimakasih  kepada  Fakultas  Teknik Universitas Andalas Padang.

## R EFERENCES
[1] Lestari, A. D., Putra, P. P., dan Nurtjahjaningtyas,  I., Evaluasi  Kegagalan Dinding Penahan Tanah Pada Lereng Jalan Raya  Rembang  Kabupaten  Jember ,  Jurnal Bentang,  Vol  10,  No  2,  hal.  58-168,  Juli 2022.
[2] Wiraga,  I.  W.,  Negera  DRS,  I.  G.  A.  G.  S., Arya, I. W., dan Wibawa, I. G. S., Penyebab runtuhnya  Dinding  Penahan  Tanah  Pada Perumahan  Karania  Graha  di  Desa  Jadi
Kediri Tabanan , Jurnal Logic, Vol 15, No 2, hal. 131-136, Juli 2015.
[3] Kalalo, M., Ticoh, J. H., dan Mandagi, A. T., Analisis  Stabilitas  Dinding  Penahan  Tanah (Studi  kasus:  Sekitar  Areal  PT.  Trakindo, Desa  Maubi,  Kabupaten  Minahasa  Utara) , Jurnal Sipil Statik, Vol. 5, No 5, hal. 85-294, Juli 2017.
[4] Badan  Standarisasi  Nasional, Persyaratan Perancangan  Geoteknik ,  SNI  8460-2017, Jakarta, Indonesia:  2017, 191-198.
[5] Badan  Standarisasi  Nasional, Peraturan Pembebanan  untuk  Jembatan ,  SNI  1725- 2016, Jakarta, Indonesia: 2016, 13-15.
[6] Directorate General of Highways, Ministry of Public Works Republic of Indonesia, Bridge Design Manual Section 10. Design of Earth Retaining  Wall ,  Jakarta,  Indonesia:  1992, 10.13.
[7] B.M.  Das,  Sivakugan,  N., Principles  of Geotechnical  Engineering .  9th  edition, CENGAGE  Learning,  Boston,  USA:  2019, 638–720.
[8] H.  C.  Hardiyatmo, Mekanika  Tanah  II , Gadjah Mada  University  Press, Yogyakarta, Indonesia: 2004, 445-448.