Dinding Penahan Tanah Dan Turap
-
Upload
mulhadi8747 -
Category
Documents
-
view
745 -
download
86
description
Transcript of Dinding Penahan Tanah Dan Turap
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 1
Soal 1
Rencanakan suatu struktur dinding penahan dari batu kali (gravity wall) dengan pembebanan
dan profil lapisan tanah yang bervariasi dengan adanya muka air seperti pada gambar di
bawah ini, yang AMAN terhadap :
1. Stabilitas Geser
2. Stabilitas Guling
3. Stabilitas Daya Dukung Tanah
4. Gambarkan Konstruksi tersebut (skala 1 :50) beserta sistem drainase pada dinding
Diketahui :
Tanah I :
? = 18 kN/m3
f = 30 deg
c = 0 kN/m2
Tanah II :
? = 19 kN/m3
f = 30 deg
c = 0 kN/m2
Tanah II :
? = 19 kN/m3
f = 30 deg
c = 0 kN/m2
q = 35kN/m
175
550
100200 150 50Tanah III :
? = 19 kN/m3
f = 35 deg
c = 20 kN/m2
Tanah III
ϒ = 19 kN/m3
Φ = 35O
C = 20 kN/m2
Tanah II
ϒ = 19 kN/m3
Φ = 30O
C = 0 kN/m2
Tanah II
ϒ = 19 kN/m3
Φ = 30O
C = 0 kN/m2
Tanah I
ϒ = 18 kN/m3
Φ = 30O
C = 0 kN/m2
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 2
ϒb (berat jenis pasangan batu kali) = 22kN/m3
Tanah I :
ϒ1= 18 kN/m3
φ1= 30 deg
c1 = 0 kN/m2
Tanah II :
ϒ2 = 19 kN/m3
φ2 = 30 deg
c2 = 0 kN/m2
Tanah III :
ϒ3 = 19 kN/m3
Φ3 = 35 deg
C3 = 20 kN/m2
Menghitung Berat Dinding Penahan Tanah
Dari Desain Dinding Penahan tanah maka distibusi bebannya dapat dilihat seperti di bawah
ini :
q = 35kN/m
175
550
100200 150 50
O
W1
W2
W3
W4
W5
Bidang 1
kN
hbW b
5,148
2275,61
1
Bidang 2
kN
hbW b
55
225,05
2
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 3
Bidang 3
kN
hbW b
375,111
2275,65,12/1
2/13
Bidang 4
kN
hbW
63
1875,12
14
Bidang 5
kN
hbW
190
1952
25
Menghitung Tekanan Tanah Aktif dan Pasif
Diagram Tekanannya adalah sebagai berikut :
Pa1
Pa2
Pa3
Pa4Pa5
Tanah I :
? = 18 kN/m3
f = 30 deg
c = 0 kN/m2
Tanah II :
? = 19 kN/m3
f = 30 deg
c = 0 kN/m2
Tanah II :
? = 19 kN/m3
f = 30 deg
c = 0 kN/m2
q = 35kN/m
175
550
100200 150 50Tanah III :
? = 19 kN/m3
f = 35 deg
c = 20 kN/m2
Pp
Menghitung Koefisien aktif dan pasif
Karena tanah 1 dan tanah 2, c = 0, maka
3
1
30sin1
30sin1
sin1
sin1
Ka
3
30sin1
30sin1
sin1
sin1
Kp
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 4
kN
HqKaPa
58,84
25,7353/1
1
kN
HKaPa
19,9
75,1183/12/1
2/1 2
12
kN
HHKaPa
96,60
5,575,1193/1
2123
kN
HKaPa
37,45
5,593/12/1
'2/1
2
2
14
kN
HPa w
25,151
5,5102/1
2/1
2
2
5
kN
HKaPp
28,144
25,2193/12/1
2/1
2
2
2
Mengitung Momen karena gaya-gaya terhadap titik O
jarakGayaMomen
Untuk bangunan Dinding Penahan Tanah
Bidang W (berat) kN Jarak dari titik guling
O (m) Momen (kN.m)
1 148.5 3.5 519.75
2 55 2.5 137.5
3 111.375 1.5 167.0625
4 63 4 252
5 190 4 760
Jumlah 567.875
1836.313
Jadi, ΣW = 567,875 kN dan ΣMW = 1836,313 kN.m
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 5
Untuk Tekanan Aktif
Bangun Pa (kN)
Jarak dari titik guling O
(m) Momen (kN.m)
1 84.58333 3.625 306.6146
2 9.1875 6.083333 55.89063
3 60.95833 2.75 167.6354
4 45.375 1.833333 83.1875
5 151.25 1.833333 277.2917
Jumlah 351.3542 890.6198
Untuk Tekanan Pasif
Pp (kN)
Jarak dari
titik guling O
(m)
Momen
(kN.M)
144.28125 1.125 162.3164
Jadi, Σptotal = 351,35-144,38 = 207,07 kN dan ΣMg total = 890,62 – 162,32 = 728,30kN.m
Menghitung Stabilitas Guling
Tekanan tanah lateral yang diakibatkan oleh tanah di belakang dinding penahan,
cenderung menggulingkan dinding, dengan pusat rotasi terletak pada ujung kaki depan
dinding penahan tanah.
)(5,152,2
30,728
31,1836
aman
Mg
MwF
total
gl
Menghitung Stabilitas Geser
kNP
P
WBCdP
H
H
H
63,497
35tan88,567520
tan
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 6
Nilai Cd dan φ diambil dari data tanah 3 yang berhimpit langsung dengan lapis bawah
pondasi, yaitu c3 = 20 kN/m2
dan φ = 35O
.
)(5,140,2
07,207
63,497
aman
Pa
PF
H
gs
Dimana :
Fgs = faktor aman terhadap penggeseran
Σ Ph = jumlah gaya – gaya horizontal
Stabilitas Terhadap Keruntuhan Kapasitas Daya Dukung Tanah
Dalam hal ini akan digunakan persamaan Hansen pada perhitungan, dengan menganggap
pondasi terletak di permukaan.
m
W
MaMwX e
95,1
88,567
62,89031,1836
Eksentrisitas ( e )
m
XB
e e
55,0
95,12
5
2
Lebar Efektif ( B’ ) = B – 2e
m
eBB
9,3
55,0.25
2'
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 7
29,3
19,3
1''
m
BA
Gaya – Gaya yang ada pada dinding
Gaya horizontal = 207,07 kN
Gaya vertikal = 567,88 kN
Faktor Kemiringan Beban
437,0
35tan209,388,567
07,2075,01
'
5,01
cAV
Hiq
Berdasarkan tabel : ( untuk φ = 35º )
Nc = 46,12
Nq = 33,3
Nγ = 33,92
420,0
13,33
437,01437,0
1
1
Nq
iqiqic
301,0
35tan209,388,567
07,2077,01
'
0751
cAV
Hi
Kapasitas Dukung Ultimit untuk Pondasi di permukaan menurut Hansen :
Df = 0
dc = dq = dγ
Sc = Sq = Sγ
Didapat :
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 8
2
3
/19,766
92,33199,3301,05,012,4620437,0
'5,0
mkN
NBiNcciqqu
Bila dihitung berdasarkan lebar pondasi efektif, yaitu tekanan pondasi ke tanah dasar
terbagi rata secara sama, maka
2/52,145
9,3
88,567
''
mkN
B
Vq
Faktor aman terhadap keruntuhan kapasitas daya dukung tanah :
)(326,5
52,145
19,766
'
OK
q
quF
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 9
Soal 2
Tanah I (urugan pasir): ? = 18 kN/m3; f = 20 deg;
c = 0 kN/m2
Tanah II (asli):
? = 22 kN/m3;
f = 20 deg;
c = 0 kN/m2
175
275
650
D???
q = 25kN/m3
Pertanyaan :
1. Gambarkan distribusi tekanan tanahnya
2. Hitung kedalaman pancang aktual, dengan faktor keamanan 20%-30%
3. Hitung Gaya Angkur jika angkur dipasang tiap 6 meter / 10 meter
4. Gambar Desain Angkur, turap, dan pertemuan keduanya (skala 1:20)
5. Desainkan profil baja turap yang bisa dipakai dan ekonomis (sesuai momen
maksimal). (untuk tipe baja dan profil baja dapat dilihat pada tabel baja).
Tanah I (urugan pasir) : ϒ = 18kN/m3; φ = 20
O; c = 0 kN/m
2
Tanah II (asli) :
ϒ = 22kN/m3;
φ = 20O;
c = 0 kN/m2
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 10
FIXED END METHOD
Diketahui suatu konstruksi turap dengan angkur yang digunakan untuk menahan tanah
pada suatu pelabuhan. Dalam pembahasan ini digunakan metode ujung tetap (fixed end
methode) dengan pertimbangan bahwa kedalaman penembusan turap sudah cukup dalam,
sehingga tanah dibawah dasar galian mampu memberikan tahanan pasif yang cukup untuk
mencegah ujung bawah turap berotasi.
Diketahui:
1. Karakteristik Tanah I
γ1 = 18 kN/m3
ϕ1 = 200 kN/m
3
c1 = 0 kN/m2
2. Karakteristik Tanah II
ϕ2 = 200
γ2 = 7.8 kN/m3
c2 = 0 kN/m2
I. ANALISIS GAYA YANG BEKERJA PADA TURAP
Koefisien tekanan tanah aktif (Ka) :
Tanah I
Ka1 = Ka2 = tg2 (45-ϕ/2)° = tg2 (45-20/2)° = 0.49
Koefisien tekanan tanah pasif (Kp) :
Tanah I
Kp1 = Kp2 = tg2 (45+ϕ/2)° = tg2 (45+37/2)° =2,04
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 11
175
275
650
D???
q = 25kN/m3
Pa5 Pa7
Pa8Pp
Pa3
Pa4
Pa2
Pa1
Pa6
kN
HqKaPa
83,134
112549,0
1
kN
HKaPa
36,89
5,41849,05,0
5,0
2
2
12
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 12
kN
HHKaPa
14,258
5,45,61849,0
2113
kN
HKaPa
86,82
5.6)1018(49,05,0
'5,0
2
2
14
dkN
d
HqKaPa
26,12
2549,0
5
dkN
d
HHKaPa
72,64
111249,0
' 2126
kNd
d
HHKaPa
2
2117
53,23
849,0
'
kNd
d
HKaPa
2
2
2
29
94,2
1249,05,0
'5,0
Tegangan Pasif (Pp)
kNd
d
HKpPp
2
2
2
2
43,22
2204,25,0
5,0
Tabel Tegangan dan Momen Tegangan Aktif
Bangun Pa (kN) Jarak terhadap titik A
(m) Momen (kN.m)
1 134.8299 1.25 168.5373926
2 89.35546 3.75 335.0829796
3 258.138 6 1548.827995
4 82.85911 7.083333333 586.9187016
5 12.25726d 9.25+0.5d 161.875d+8.75d2
6 64.71836d 9.25+0.5d 1566.95d+84.7d2
7 23.53395d 9.25+0.5d 310.8d+16.8d2
8 2.941744d2 9.25+0.67d 38.85d
2+2.814d
3
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 13
Maka ΣMaktif =
Tabel Tegangan dan Momen Tegangan Pasif
Bangun Pp (kN)
Jarak terhadap titik A
(m) Momen (kN.m)
1 22,43d2 9.25+0.67d 207,53d
2+15,03d
3
Maka ΣMpasif = 207,53d2+15,03d
3
32
3232
06,1306,13071,92964,5264
)03,1553,207(97,147,7771,92937,2639
ddd
ddddd
MMM pasifaktiftotal
Dalam kondisi seimbang
006,1306,13071,92964,5264
0
32
ddd
M total
Dengan menggunakan cara coba-coba (trial and error), didapatkan d = 6,4 m. Untuk
keamanan nilai d dikalikan dengan angka keamanan 20-30% (1,2-1,3), sehingga: D = 1,3d
= 1.3 x 6,4 = 8,32 m.
Jadi panjang turap yang masuk ke tanah adalah 8.32 m, sehingga panjang turap yang
dibutuhkan adalah 11 + 8.32 = 19.32 m.
II. PENENTUAN PROFIL TURAP
Dalam soal ini, digunakan turap baja dengan profil LARSSEN. Penentuan ukuran dan
geometri profil turap baja didasarkan pada Widerstands Moment yang tersedia pada tabel
profil Larssen. Mengacu pada gambar turap diatas dengan diagram momen yang sama,
maka untuk menentukan ΣMtotal adalah dengan mengganti “d” dengan “x.”.
32 06,1306,13071,92964,5264 xxx
MMM pasifaktiftotal
Letak momen maksimum dapat diperoleh dengan mendeferensialkan persamaan momen
total diatas terhadap x.
2639,37 + 929,71d + 77,47d2 + 1,97d
3
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 14
083,172812,26018,39
018,3912,26071,929
0
2
2
xx
xx
dx
M total
dengan mengggunakan rumus ABC, maka dapat difaktorkan sebagai berikut:
)_(21,9
)(58,2
18,39.2
)71,929.(18,39.412,26012,260
2
1
2
2,1
memenuhitidakmx
memenuhimx
x
Maka,
mton
mkN
xxxM total
.8,394
.3948
58,2.06,1358,2.06,13058,2.71,92964,5264
06,1306,13071,92964,5264
32
32
Digunakan turap baja dengan profil Gabungan antara Larssen dengan IWF dengan σt =
210 MN, maka diperoleh :
3
3
8,18799
0187998,0
210000
3948
cm
m
i
MW
jin
total
Dari tabel profil turap Larssen, tidak ditemukan momen tahanan yang lebih dari 18799,8
cm3 , maka dibuat 2 alternatif profil gabungan :
1. dari Profil LX 25 dan IWF 800x300
2. Dari profil LX 25 dan bearing pile (Profil H) 300 x 300
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 15
Alternatif 1 (LX 25 dan IWF 800 x 300)
800
300
17
34
450
330
15,6
9,2
600
Profil LX 25
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 16
Profil WF 800x300
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 17
Keterangan mengenai profil gabungan :
Profil gabungan ini dihitung menggunakan software autocad untuk mengetahui luas,
momen inersia, jari-jari, serta titik beratnya. Berikut ini adalah hasilnya :
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 18
Momen inersia x (Momen of Inertia) dalam satuan 10548876738,79 mm4 =1054887,67
cm4
Luas (Area) dalam satuan 96012,64 mm2
Momen tahanan (W) = Ix/(H/2) = 1054887,67/45,481 = 23194 cm3
Alternatif 2 (Profil LX 25 dan Profil H 300 x 300)
300
300
450
600
330
20
20
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 19
Keterangan mengenai profil gabungan :
Profil gabungan ini dihitung menggunakan software autocad untuk mengetahui luas,
momen inersia, jari-jari, serta titik beratnya. Berikut ini adalah hasilnya :
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 20
Momen inersia x (Momen of Inertia) dalam satuan 9988298153,25 mm4
= 998829,81 cm4
Luas (Area) dalam satuan 133368,62 mm2
Momen tahanan (W) = Ix/(H/2) = 998829,81/45,481 = 21961,47 cm3
III. PENENTUAN DIAMETER BAJA ANGKUR
Gaya dan momen akibat tekanan tanah aktif
Bangun Pa (kN)
Jarak terhadap titik A
(m) Momen (kN.m)
1 134.8299 1.25 168.5373926
2 89.35546 3.75 335.0829796
3 258.138 6 1548.827995
4 82.85911 7.083333333 586.9187016
5 78.4465 10.53758348 826.6364948
6 414.1975 10.53758348 4364.640693
7 150.6173 10.53758348 1587.14207
8 120.4938 10.97536187 1322.463245
ΣEaktif = 1328,94 kN dan ΣMaktif = 10740,25 kNm
Karena jarak antar angkur 6 m, maka ΣEaktif dan ΣMaktif dikalikan dengan 6, sehingga;
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 21
ΣEaktif = 6 x 1328,94 kN = 7973,64 KN/m dan ΣMaktif = 6 x 10740,25 = 64441,5 KNm
Gaya dan momen akibat tekanan tanah pasif
Bangun Pp (kN)
Jarak terhadap titik A
(m) Momen (kN.m)
1 918.9652 10.97536187 10085.9757
2 T 15.65 15.65T
Karena jarak antar angkur 6 m, maka ΣEpasif dan ΣMpasif dikalikan dengan 6, sehingga;
ΣEpasif = 6 x 918,97 + T = 5513,82 + T KN/m dan ΣMpasif = 6 x 10085,98 + 15.65T =
60515,88 + 15.65T KNm.
Pada kondisi balance; ΣMaktif - ΣMpasif = 0, sehingga :
kg25083
kN83,250T
392615,65T
0 = 15,65T) + (60515,88 - 64441,5
Diketahui σangkur = 1000 kg/cm2
2
angkur
083,25
1000
25083 A
T =A
cm
, dimana A = luas penampang baja angkur = 0.25πd2, sehingga diperoleh
cm
d
65,54.25,083
4A d
25,0 =A 2
diameter baja angkur (d) = 5,65cm ≈ 5,7 cm
untuk jarak antar angkur =10 m
ΣEaktif = 1328,94 kN dan ΣMaktif = 10740,25 kNm
Karena jarak antar angkur 10 m, maka ΣEaktif dan ΣMaktif dikalikan dengan 10, sehingga;
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 22
ΣEaktif = 10 x 1328,94 kN = 13289,4 KN/m dan ΣMaktif = 10 x 10740,25 = 107402,5
KNm
Karena jarak antar angkur 10 m, maka ΣEpasif dan ΣMpasif dikalikan dengan 10, sehingga;
ΣEpasif = 10 x 918,97 + T = 9189,7 + T KN/m dan ΣMpasif = 10 x 10085,98 + 15.65T =
100859,8 + 15,65T KNm.
Pada kondisi balance; ΣMaktif - ΣMpasif = 0, sehingga :
kg18084
kN08,418T
654315,65T
0 = 15,65T) + (100859,8 - 107402,5
Diketahui σangkur = 1000 kg/cm2
2
angkur
808,41
1000
41808 A
T =A
cm
, dimana A = luas penampang baja angkur = 0.25πd2, sehingga diperoleh
cm
d
3,74.41,808
4A d
25,0 =A 2
diameter baja angkur (d) = 7,3cm
IV. PERENCANAAN BLOK ANGKUR
Ko diambil = 0.4.
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 23
Telah diasumsikan sebelumnya bahwa h = 0,5 m dan H = 2,5 m. Apabila nilai h ≤ H/3
maka dianggap tinggi papan angker = H dan termasuk jenis blok angkur memanjang
didekat permukaan tanah, sehingga tekanan tanah aktif dan pasif yang bekerja pada blok
angkur adalah setinggi H. Selanjutnya apabila h > 0.5H maka dapat dianggap RA = luas
papan angker x kuat dukung tanah (Terzaghi) atau RA = A x σtanah, denganσtanah = 1,3cN c
+ Pb’ Nq’ + 0,4dNϒ , dimana
c = kohesivitas tanah (untuk pasir c=0)
Nc, Nq, Nγ = faktor kapasitas dukung tanah (gambar 2.6-Teknik Fondasi I-HCH)
pb’ = tekanan overburden efektif pada ujung bawah tiang
d = diameter tiang
Teng (1962) mengusulkan persamaan untuk menghitung kapasitas ultimit blok
angkur pendek didekat permukaan tanah untuk jenis tanah granuler sebagai berikut.
dengan
T = kapasitas ultimit blok angkur pendek
L = panjang blok angkur
Pa dan Pp = tekanan aktif dan pasif total
K0 = koefisien tekanan tanah saat diam (diambil = 0.4)
γ = berat volume tanah
Kp, Ka = koefisien tekanan tanah pasif dan aktif
H = kedalaman dasar blok angker terhadap permukaan tanah
φ = sudut gesek dalam tanah
h = 0.5, dan H = 2.5 m,
h ≤ H/3 → 0.5 ≤ 2.5/3 → 0.5 ≤ 0.83 → OK!. Maka dapat dianggap tinggi blok
angkur = H.
Untuk jarak angkur = 6m
kNKHPa
kNKHPp
a
p
38,165649,0185.22/162/1
5,688604,2185.22/162/1
2
11
2
2
11
2
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
Eris Yoga Permana (02.209.3005) 24
mL
L
L
tgL
tgHKaKpKPPLT ap
42,0
78,221)12,523(
05,29)12,523(83,250
205,2)49,004,2(184,03/1)38,1655,688(83,250
)(3/1)(
3
3
0
Maka dipakai L = 1 m
Dipakai H = 2,5 m, sehingga tinggi blok angker = H-h = 2,5-0,5 = 2,00 m
V. MENENTUKAN PANJANG BAJA ANGKUR
Letak angkur harus terletak pada zone tanah yang stabil. Blok angkur bekerja
penuh jika:
1. daerah aktif turap yang alan runtuh tidak memotong bidang longsor blok angkur;
2. blok angkur terletak dibawah garis yang ditarik dari ujung bawah turap yang membuat
sudut φ terhadap horizontal.
Gambaran selengkapnya adalah sebagai berikut.
175
275
650
640
192
2111,25
8°
20°
55°
dari penggambaran secara skalatis diperoleh panjang batang angkur baja 21,15 m diambil
22 m ditarik agak sedikit ke bawah dengan sudut 80.