## PERENCANAAN PENAHAN TANAH 15 M DENGAN DINDING KANTILEVER DI PERIMETER SWICHYARD SKYLAND JAYAPURA
oleh : Moch. Aswanto
Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Jakarta Email : aswanto@reyleigh.com
Abstrak  : Makalah  ini  menyajikan  perencanaan  Dinding  Penahan  Tanah  (DPT)  Kantilever  Beton Bertulang,  dengan  aplikasi Geo5 .  Penggunaan  perangkat  lunak  analitik  geoteknik,  diharapkan meningkatkan  efisiensi man-hour insinyur  dalam  tahap  perencanaan  maupun  revisi  desain  saat pelaksanaan  fisik.  Topiknya  adalah  desain  DPT  untuk  ketinggian  urugan  tanah  lebih  dari  16m, sepanjang lebih dari 100m, yang mana kriteria struktur DPT harus relatif ringan (terkait daya dukung tanah) dan memanfaatkan bobot massa tanah yang menumpu di kaki ( base ) DPT untuk mengimbangi gaya lateral yang timbul. Proporsional bentuk DPT mengikuti guidance dari RSNI Geoteknik. Tinggi dinding  ( stem )  h=10m,  tebal  w=1.1m~0.7m.  Kaki  ( Base  slab )  tebal=  1m  dan  lebar=7.7m.  Panjang keseluruhan DPT L=100m. Penyelidikan tanah, disamping parameter tanah seperti cu, unit weight,  dan klasifikasi tanah, informasi penting adalah kontur kedalaman lapisan utama yaitu lapisan tanah lempung  dan  irisannya  dengan  lapisan  tanah  berbatu.  Hal  ini  untuk  merencanakan  tambahan pemancangan untuk menyalurkan beban gravitasi maupun lateral. Struktur DPT, dikontrol dengan Angka  Keamanan  terhadap overturning,  slip,  bearing-capacity ,  kecukupan  penulangan.  Kemudian analisa  dan  kontrol  Angka  Keamanan slope  stability global  terhadap  beban  gravitasi  maupun kegempaan.  Untuk  mengalirkan  air  limpasan  yang  meresap  dibelakang  dinding,    DPT  dilengkapi dengan  urugan  pasir  dibelakang  dinding  sebagai  bagian  sistim  drainase.  Dibawah  urugan  pasir dipasang pipa yang mengalirkan air rembesan keluar area DPT, sehingga dapat dihindari kejenuhan tanah dibelakang dinding penahan tanah.
Kata kunci : dinding penahan tanah kantilever, angka keamanan, kegempaan
Abstract : Detail design Cantilever Retaining Wall Reinforced Concrete (DPT) , with consideration of the  criteria  for  soil  height  of  more  than  15m  and  100m  length,  so  that  a  relatively  light  structure (related to the carrying capacity of the soil) is needed and can utilize the weight of the ground mass that rests on the base  to compensate for the lateral force of the soil. The proportional form of DPT follows guidance from RSNI Geoteknik. In addition to soil parameters such as cu, unit weight, f and soil classification, important information is the depth contour of the clay soil layer and rocky soil layer, considering that DPT requires piles to resist both gravity and lateral loads. Detailed engineering of DPT  utilizes  Geo-5  software.  The  software  helps  accelerate  the  analize  of  the  best  selection  of dimensional DPT, by controlling the Safety Factor (SF) against over turning, slip, bearing-capacity, and adequacy of reinforcement. Then analysis and control of global slope stability against of gravity and seismicity.
Keywords : Cantilever Retaining Wall Reinforced Concrete, Safety Factor, Slope stability

## Pendahuluan
Dalam    pembangunan Swichyard diarea perbukitan,  seringkali  terkendala  dengan
kontur  lahan  yang  tidak  rata.  Untuk menempatkan  berbagai  peralatan  seperti berbagai transformator, Neutral
Grounding  Resistance,  circuit  braker,
disconnecting  switch,  lightning  arrester, current  transformer, dll  perlu  desain kontur  lahan  yang  dengan  sesuaian kebutuhan spesifikasi teknikalnya.
Untuk itu pekerjaan sipil cut & fill menjadi penting untuk mempersiapkan lahan agar berkesesuaian dengan peralatan tersebut. Untuk  memperkuat  perbedaan  kontur, konstruksi  penahan  tanah retaining-wall ( DPT ) menjadi penting.
Dalam  hal  ini  struktur  DPT  dibangun dengan  spesifikasi  sebagai  sub-sistim pembangkitan  energi  dan  fasilitas  publik dengan kategori resiko IV.
Paper  ini  menyajikan  ringkasan  runutan perencanaan  dan  pelaksanaan  DPT, dengan struktur kantilever beton bertulang.

## Project Discription
DPT didesain untuk menahan tinggi tanah 16m  dibelakangnya,  dengan  struktur dinding  DPTnya  sendiri  setinggi  10m. Struktur  duduk  diatas  kelompok  tiang- pancang  beton,  dimana  tiang-pancang berfungsi  sebagai  penahan  friksi  lateral dan beban gravitasi dikaki DPT.
Pemanfaatan  tekanan  tanah  aktif  didapat dari  urugan  didepan  DPT  setinggi  2m diukur dari sisi-bawah pondasi.
Tanah disisi dibelakang DPT secara umum adalah  lempung  kepasiran  dengan  c u =18 kpa,  = 16.5kN/m3, SPT sekitar 12-20.
Tanah  tepat  dibawah  pondasi  secara umum  masih  lempung  kepasiran  setebal 1-3m, dan gradasi 1-2m kebawah ditemui lapisan  pasir  kasar  dan  fragmen  batuan, SPT > 40.
Beton  yang  digunakan  K225  dan pembesian BJTD 40. Tiang pancang 20x20 panjang tertanam antara 2-6m.

## Problem & Risk
Konstruksi DPT dibangun cukup panjang, lebih  dari  100m.  Sehingga  ditemui  strata tanah  dibawah  DPT  relatif  bervariasi terutama  ketebalan  tanah  lempung kepasiran  dimana  dilapisan  ini  tiang pancang  ditanam  agar  menyumbangkan tahanan  lateral.  Variasi  dari  ketebalan lempung  antara  5m-1,5m. Layer  dibawah lempung  langsung  bertemu  dengan fragmen  bebatuan  yang  sulit  dapat ditembus tiang-pancang.
Dalam pelaksanaan dilapangan, diantisipasi  dengan test-pile random disepanjang  100m  rencana  trase  DPT, untuk  mendapatkan  data  kontur  lapisan fragmen-batu.
Langkah  korektifnya  adalah  menaikan elevasi  dasar  pondasi  DPT,  elevasi dinaikan  +1m  agar  dapat  dipastikan panjang  tiang-pancang  dapat  maksimal terpancang.
Resiko bila kelompok tiang-pancang tidak tertanam mencukupi, maka tidak optimal mengembangkan  tahanan  lateralnya,  dan DPT dapat bergeser.

## Design Approach
Kriteria  perencanaan  DPT  seperti  pada umumnya adalah kecukupan terhadap, Pembebanan normal :
Guling dengan SF >1.5 Slip dengan SF>1.5 Slope Stability dengan SF >1.5 Pembebanan gempa : Guling dengan SF >1 Slip dengan SF>1 Slope Stability dengan SF >1 Perencanaan struktur beton dan detailing pembesian mengacu pada SNI 2847-2013 dan kegempaan SNI 1726-2012.
Analisa  kegempaan  dengan  metode Mononobe-Akabe .
Perhitungan  tekanan  tanah  pasif  dengan metode Coulomb dan tekanan aktif dengan Caquot-Kerisel .  Tekanan  aktif  yang dihitung 1/3 dari kapasitas aktifnya. Kapasitas  lateral  tiang  diestimasi  dengan p-y properti tanah lapisan lempung model stiff-clay above watertable (Reese & Welch 1975) setebal 3m. Lapis dibawah lempung dimodelkan  sebagai sand (Reese  ae  all 1974). Analisa slope  stability  global dengan metode Bishop.

## Metodologi
Menentukan  propertis  mekanik  tanah layer  per  layer  yang  berpengaruh terhadap  analisa  kestabilan  DPT.  Data tanah yang tersedia dari CPT, SPT dan  tes laboratorium. Karena titik-titik test relatif jauh  dari  lokasi  DPT,  maka  verifikasinya adalah dengan mempelajari kondisi tanah sesungguhnya  diarea  yang  sudah  di- cut dan  terbangun,  sehingga  bisa  didapatkan gambaran    potongan  layering  dari keseragaman profil tanah.
Analisa  dengan  kriteria  diatas  diinput  ke perangkat  lunak Geo5  Retaining  Wall
untuk  mendapatkan  gaya-gaya  yang bekerja pada DPT.
Verifikasi terhadap slope-stability dengan perangkat lunak Geo5 Slope Stability .
Estimasi daya dukung tanah dibawah DPT dihitung manual dengan metode Terzaghi dengan modifikasi bearing capacity factor oleh  Brinch  Hansen  dan  Mayerhof  dan modifikasi faktor bentuk sesuai Terzaghi & Peck.
Estimasi  kapasitas  lateral  tiang  dihitung menggunakan perangkat lunak Lpile. Estimasi  kapasitas  daya  dukung  vertikal dihitung  manual  dari  data  CPT    dan  SPT (Manual  Pondasi  Tiang,  Universitas Parahiyangan).
Besaran  beban  horizontal  yang  timbul ditahan  oleh  friksi  tanah  dan  pondasi, tahanan aktif dan tiang-pancang, kesesuaiannya dihitung manual dari hasil analisa Geo5 dan hasil analisa Lpile . Beban yang tidak dapat ditahan oleh sistim DPT, dilimpahkan ke tiang-pancang.
Besaran  beban  vertikal,  seluruhnya ditahan  oleh  lapisan  tanah  dibawah pondasi dengan tegangan ijin 200 kpa.

## Gambar 1. Lapisan Tanah DPT 3
DPT 3 -1.5 Type 1 Type 2 Type 3

## Geotechnical Model
Tiga  layer  dominan  dibawah  lokasi swichyard dapat  digambarkan  dalam gambar  1.  Input  model  layer-layer  tanah pada  perangkat  lunak  tersaji  dalam gambar 2.

## Gambar 2. Model Dan Ketebalan Layer Tanah
List  dari  masing-masing  properties  tiap layer  disajikan  di  tabel  1.  Untuk  nilai dengan  tanda  *  adalah  nilai  yang ditentukan  berdasarkan  literatur  dan pendekatan  evaluasi  lapangan  dari pekerjaan lapisan tanah yang sudah di- cut.
Tabel 1. Properti Tanah
Nama Nilai Satuan Nama Nilai Satuan Nama Nilai Satuan 1 CPT /Sondir qc kg/cm2 qc kg/cm2 qc - kg/cm2 2 SPT N 20 N 46 N 48 3 Poison Ratio v 0.25* v 0.25* v 4 Compressibility Index cc 0,187 cc cc cv 3.6E-02 cv cv 5 Unit Weight  t 16,5 kN/m3  t 18,0 kN/m3  t 20,0 kN/m3 6 Cohesion undrained cu (UU) 18,00 kpa c 16* kpa c kpa 7 Sudut Geser Dalam f (UU) 9 o  40* o  35* o 8 Plastic Limit PL 18,86 % PI % PI % Liquid Limit LL 30,22 % LL % LL % Plasticity Index PI 11,36 % PI % PI % 9 Grain Size Kerikil 0 % 0 % 23,33 % Pasir 38,91 % 45,05 % 48,04 % Silt 54,82 % 54,11 % 28,63 % Lempung 6,27 % 0,83 % 0 % 10 Adhesion structure-soil 24* kpa 19* kpa kpa 11 Soil pressure at rest cohesive cohesive cohesionless 12 Stress-state total effective effective 13 Angle of friction structure-soil o o 19 o 14 Diskripsi No Parameter
Type 1 Type 2
Type 3
SM, Silt Lempung pasiran, coklat abu-abu, agak padat, agak lekat, agak liat.
MS, Sandy Silt, padat sampai sangat padat SP, Pasir kasar abu-abu, lepas sampai padat, ada fragmen batuan.
Type 1 Type 2 Type 3
Nilai poison  ratio didekati  dengan  tabel Bowles  (1968)  untuk  tanah  lempung berpasir 0.2-0.3.
Lekatan
antara permukaan  struktur  beton  dan  tanah diambil  dari  nilai  kategori medium-stiff cohesive  soil dalam range 12-24-36  kpa. Angle of friction structure-soil antara tanah dan  permukaan  struktur  beton  didekati dengan  tabel  NAVFAC,  antara mass- concrete vs silty clay diambil 19 0 .

## Dimensioning DPT Beton
Sebagai guidance mengikuti RSNI Geoteknik,  dimensi  DPT  menjadi  seperti dalam  Gambar  3.  Kemudian  dilanjutkan dengan  mengaplikasikan  beban  dan menverifikasi  SF,  apakah  sudah  sesuai dengan kriteria yang sudah ditetapkan.

## Pembebanan
Beban  yang  bekerja  diluar  beban  pasif tanah adalah beban tanah timbunan diatas DPT  yaitu  sebesar  10kN/m  yang  sifatnya permanen.
Beban  gempa  didekati  dengan  kondisi- kondisi sebagai berikut :
Tanah Sedang/SD Ss=1.5g, S1=0.6g

## Gambar 3. Dimensional DPT
Keutamaan = 1.5 PGA sesuai situs = 0.7g Metode analisa Mononobe-Akabe K-horizontal =0.107 K-vertikal tidak ditinjau. Tinggi kerja beban kH=0.66

## Analisis
Desain  DPT  dengan  volume  beton  yang relatif  banyak,  mencapai  1800m3,  dan tulangan  210  ton,  maka  efisiensi  dari desain  menjadi ini prioritas.
Desainer  harus  dapat  menghubungkan antara elemen struktur, pembebanan dan iteraksi  keduanya  dengan  tanah  sedetail mungkin,  untuk  mendapatkan  SF  yang optimum.
Dengan  kompleksitas  tersebut  diatas, penggunaan perangkat lunak yang khusus diprogramasi  untuk  desain  Dinding Penahan Tanah dan analisa Slope-stability - nya menjadi keniskayaan. Hasil  analisa sebagai berikut :

## Gaya Yang Bekerja Di DPT

## Gambar 4. Gaya beban permanen (kN)
Dari gambar 5 dapat diketahui konfigurasi, besaran  dan  arah  dari  gaya-gaya  yang bekerja pada struktur DPT.
Sehingga  verifikasi  overturning-stability sebagai berikut :
Momen resisting = 5994 kNm/m Momen overturning = 2860 kN/m SF = 2.1 > 1.5 ok Verifikasi Slip Tahanan horizontal = 1077 kN/m Gaya aktif horizontal = 578 kN/m SF = 1.86 > 1.5 Verifikasi Slope-stability Bishop
 active forces Fa = 2113 kN/m
 passive forces Fp = 3177 kN/m Sliding  Moment  Ma  =  56602
kNm/m Resisting moment Mp=85095 kNm/m
SF = 1.5>=1.5
Gambar 5. Verifikasi slope stability
SF=1.5
Gaya-gaya  akibat  modelisasi  gempa ( psedo) sebagai berikut :
Gambar 6. Beban Gempa (kN)
Verifikasi overturning  stability sebagai berikut :
Momen resisting = 5995 kNm/m Momen overturning = 3552 kN/m SF = 1.69 > 1.0 ok
Verifikasi Slip Tahanan horizontal = 1059 kN/m Gaya aktif horizontal = 706 kN/m SF = 1.50 > 1.0 ok Verifikasi Slope-stability Bishop  active forces Fa = 2350 kN/m  passive forces Fp = 2988 kN/m Sliding  Moment  Ma  =  62338 kNm/m
Resisting moment Mp=79257
kNm/m
SF = 1.27 > 1.0 ok
Gambar 7. Verifikasi slope stability SF=1
Penulangan DPT
Pembesian pada Wall :
Load factor pada berat sendiri beton = 1.2, tanah pasif LF=1, tanah aktif LF=1.2, beban tanah  dan swichyard LF=1.6.  Dipasang tulangan pokok 11 D25 per 1 meter lebar dengan  As=5573  mm2,  sedangkan kebutuhan  As=4190 mm2. Selimut beton 75mm,  K225 dan BJTD40. Geo5 memberikan cheklist sebagai berikut :
Shear satisfactory 95,9 % Flexure satisfatory 76,5 % Design priciple 62 % Pembesian  pada  Pondasi , tulangan  sisi bawah : Load factor pada berat sendiri beton = 1.2, tanah pasif LF=1, tanah aktif LF=1.2, beban tanah  dan swichyard LF=1.6.  Dipasang tulangan pokok 11 D22 per 1 meter lebar dengan  As=4267  mm2,  sedangkan kebutuhan  As=3178 mm2. Selimut beton 75mm,  K225 dan BJTD40. Geo5 memberikan cheklist sebagai berikut :
Shear required reinforcement Flexure satisfatory 75.6 % Design priciple 73.8 %
Ditambahkan  secara  manual  kebutuhan tulangan  geser  berupa ties /kait  vertikal dengan  D13.  Untuk  tulangan  atas,
menggunakan  tulangan  minimum  sesuai persyaratan SNI 2847.
Pembesian pada Pondasi , tulangan sisi atas dibagian depan ( wall heel ) :
Load factor pada berat sendiri beton = 1.2, tanah pasif LF=1, tanah aktif LF=1.2, beban tanah  dan swichyard LF=1.6.  Dipasang tulangan pokok 14 D25 per 1 meter lebar dengan  As=7093  mm2,  sedangkan kebutuhan  As=6418 mm2. Selimut beton 75mm,  K225 dan BJTD40. Geo5 memberikan cheklist sebagai berikut : Shear required reinforcement Flexure satisfatory 91.4 %
Design priciple 44.3 %
Ditambahkan  secara  manual  kebutuhan tulangan  geser  berupa ties /kait  vertikal dengan  D13.  Detail  pembesian  tersaji dalam gambar 8.

## Gambar 8. Pembesian

## Bearing Capacity
Tegangan  yang  terjadi  pada  sisi  bawah pondasi  adalah  223  kpa,  sedangkan kapasitas ijin tanah 200 kpa, sehingga SF =
0,89  <  2.  Sehingga  beban  dipikulkan  ke tiang pancang untuk disalurkan kelapisan SP  (type  3).  Kapasitas  vertikal  tiang pancang  20x20  L=6m  berdasarkan  CPT adalah  12-20  ton  (lokasi  CPT  30m  dari DPT)  dan  berdasarkan  SPT  adalah  19.5 ton.

## Lateral Capacity
Kapasitas
lateral tiang pancang berdasarkan analisa p-y yang diprogramasi dalam perangkat lunak Lpile adalah 750 kg/tiang.

## Field Performance
Pelaksanaan konstruksi didahului dengan penggalian tanah dibelakang dan dibawah DPT, pada saat itu kita dapat mengevaluasi parameter  mekanik  tanah  yang  kita gunakan dalam permodelan, apakah perlu diperbaiki atau tidak.
Kemudian dilanjutkan pekerjaan pemancangan,  dimana  saat  itu  kita evaluasi  seberapa  dalam  tiang  dapat menembus lapisan pasir padat berfragmen bebatuan.  Karena  variasi  kedalaman lapisan  ini  bervariasi  sepanjang  100m, maka  evaluasi  daya  dukung  tanah  baik lateral maupun horizontal dikerjakan pada tahapan  ini.  Penyesuaian  desain  seperti penambahan  dan  pengurangan  pancang dikerjakan pada tahapan ini.
Gambar 9. Persiapan Lahan dan
Pemancangan
Fabrikasi  tulangan,  pemasangan,  dan pengecoran relatif tidak terjadi permasalahan dilapangan, karena ketidak- terkaitannya  dengan  kondisi  geoteknik. Pengurugan  kembali,  pengurugan  pasir untuk  drainase  dan  pekerjaan  yang mengikutinya,  dimulai  setelah  terpasang titik-titik paku koordinat untuk monitoring  posisi  DPT  apakah  bergerak, seberapa  jauh  pergerakan  dan  arahnya selama  masa  pemadatan  tanah  dan sepanjang umur DPT.

## Gambar 10. Fabrikasi Pembesian
Gambar 11. Pengecoran

## Gambar 12. Pengurugan dan Pemasangan Geotekstil

## Kesimpulan
Perencanaan  struktur  DPT  menggunakan perangkat  lunak  geoteknik  yang  khusus diperuntukan  untuk  desain  DPT  dapat membantu  mempercepat  waktu  desain, baik dalam tahap preliminari menentukan bentuk  yang  paling  optimal  sampai menentukan pembesian tulangan- tulangan utama.
Pengetahuan
detailing pembesian diperlukan  untuk  dapat  menyelesaikan perencanaan DPT. Disamping
pengetahuan  geoteknik  dan  pendekatan numerik  terhadap  propertis  mekanik tanah.
Proses  desain  tidak  berhenti  sampai selesainya  dokumen  perencanaan,  tetapi berlanjut  sampai  pekerjaan  fisik  di lapangan  selesai,  mengingat  penyesuaian desain  diperlukan  bila  menemukan kondisi strata tanah yang berbeda dengan rencana,  memastikan  sistim  drainase dapat  berfungsi  dan  berbagai  dinamika kendala dalam pekerjaan konstruksi yang perlu diselesaikan oleh perencana.

## Gambar 13. Penanaman Rumput

## Daftar Pustaka
Badan Standarisasi Nasional, 2016. RSNI2 Persyaratan Perancangan Geoteknik. Badan  Standarisasi  Nasional,  2012.  SNI
1726-2012  Tata  Cara  Perencanaan Ketahanan Gempa.
GEO5,  2018. Engineering  Manual  Walls  &
Stability Analysis . Gouw Tjie-Liong, 2015. Kestabilan Lereng, Tekanan  Tanah  Lateral  dan  Galian Dalam , Pelatihan Geoteknik. M.  Aswanto,  2017. Perbaikan  dan  Analisa Resiko  Terhadap  Kelongsoran  Lereng,
PT United Tractors Berau, PT AWK. M. Aswanto, 2015 Analisa Stabilitas Lereng Proyek  Facility  PAMA  di  Kalteng, PT Pamapersada Nusantara, PT MGU.