RPL Modul 2 - Turap Berjangkar

7/29/2019 RPL Modul 2 - Turap Berjangkar

1/21

MODUL 2TURAP BERJANGKAR


2/21

Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Ibn Khaldun Bogor

i | R e k a y a s a P o n d a s i I I - T u r a p B e r j a n g k a r

DAFTAR ISI

Bab 1 Pengantar 11.1.Umum 11.2.Tujuan Instruksional Umum 11.3.Tujuan Instruksional Khusus 1

Bab 2 Turap Berjangkar 12.1.Metode Perhitungan Turap Berjangkar 1

Bab 3 Metode Free Earth Support 43.1.Metode Free Earth Support pada Pasir 43.2.Metode Free Earth Support pada Lempung 63.3.Momen Reduksi Rowe 8

3.3.1. Turap pada Pasir 83.3.2. Turap pada Lempung 10

3.4. Metode Computational-Pressure-Diagram pada Pasir 13

Bab 4 Metode Fixed Earth Support 164.1.Metode Fixed Earth Support pada Pasir 16

4.1.1. Prosedur Menentukan D 18


3/21



1 | R e k a y a s a P o n d a s i I I - T u r a p B e r j a n g k a r

Bab 1 Pengantar

1.1. Umum

Pada modul sebelumnya telah diuraikan mengenai turap cantilever, dan pada modul ini

akan diuraikan turap berjangkar, yaitu turap yang dilengkapi dengan jangkar yang

dimaksudkan akan menambah stabilitas turap, sehingga bisa mereduksi panjang tiang

turap. Namun penambahan jangkar berarti juga tambahan dalam metode konstruksi dan

biaya.

1.2. Tujuan Instruksional Umum

Setelah menyelesaikan modul ini diharapkan mahasiswa mampu merencanakan turap

dengan jangkar.

1.3. Tujuan Instruksional Khusus

Setelah menyelesaikan modul ini mahasiswa diharapkan dapat memenuhi hal-hal berikut.

1. Mahasiswa mampu menghitung panjang penanaman tiang turap yang diberijangkar.

2. Mahasiswa mampu menentukan diagram tekanan tanah yang bekerja pada

dinding turap, baik untuk pasir maupun lempung.

3. Mahasiswa mampu menghitung gaya tarik yang diberikan jangkar.

Bab 2 Turap Berjangkar

2.1. Metode Perhitungan Turap Berjangkar

Apabila tinggi tanah di belakang dinding turap cantilever mencapai sekitar 6 m, maka

akan menjadi lebih ekonomis apabila turap itu diperkuat dengan suatu plat jangkar

(anchor plates), dinding jangkar (anchor walls), atau tiang jangkar (anchor piles), yang

letaknya dekat dengan puncak turap. Cara dengan perkuatan jangkar ini disebut dengan


4/21




tiang turap berjangkar (anchored sheet piling) atau sekatan berjangkar (anchored

bulkhead). Jangkar akan mengurangi kedalaman penetrasi yang diperlukan oleh turap

dan juga akan mengurangi luas penampang dan berat yang diperlukan dalam konstruksi.

Namun, batang penguat (tie rods), yang menghubungkan turap dengan jangkar dan

jangkar itu sendiri harus dirancang dengan hati-hati.

Ada dua metode dasar dalam membangun dinding turap berjangkar: (a) metode free

earth support (turap bersendi) dan (b) metode fixed earth support (turap terjepit). Gambar

1 memperlihatkan prilaku defleksi turap untuk kedua metode tadi.

Gambar 1 Variasi defleksi dan momen pada turap berjangkar: (a) metode free earth support

b) metode fixed earth support


5/21




Metode free earth support adalah metode dengan kedalaman penetrasi minimum. Di

bawah garis galian, tidak terdapat pivot untuk sistem statik, yaitu sebuah titik perubahan

defleksi. Metode fixed earth support mengharuskan kedalaman cukup untuk memberikan

efek jepitan pada ujung bawah turap. Variasi momen lentur dengan kedalaman untuk

kedua metode juga ditunjukkan dalam Gambar 1.


6/21




Bab 3 Metode Free Earth Support

3.1. Metode Free Earth Support pada Pasir

Gambar 2 menunjukkan sebuah turap jangkar dengan tanah di belakang turap adalah

pasir dan juga tiang turap disorong ke dalam tanah pasir. Batang penguat (tie rod)

menghubungkan turap dengan jangkar ditempatkan pada kedalaman l1 di bawah puncak

turap.

Gambar 2 Turap jangkar tertanam pada pasir

Diagram distribusi tekanan bersih di atas garis galian akan sama seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 7 pada Modul I. Pada kedalaman z = L1, p1 = L1 Ka; dan pada z = L1 +

L2, p2 = (L1 + L2)Ka. Di bawah garis galian, tekanan bersih akan sama dengan nol

pada kedalaman z = (L1 + L2 + L3). Hubungan untuk L3 dapat diberikan dengan Pers. (6)

pada Modul I, atau


7/21




Pada kedalaman z = (L1 + L2 + L3 + L4), tekanan bersih dapat diberikan sebagai,

Perlu dicatat bahwa kemiringan garis DEF adalah 1 vertikal ke (Kp - Ka) horizontal.

Untuk kesetimbangan turap, gaya-gaya horizontal = 0, dan momen di titik O = 0.

(Catatan: Titik O terletak pada batang penguat jangkar.)

Dengan menjumlahkan gaya-gaya dalam arah horizontal (per satuan panjang dinding),

dimana P = luas diagram tekanan ACDE

Sekarang, ambillah momen pada titik O

Persamaan di atas dapat diselesaikan dengan cara trial and error untuk mendapatkan

kedalaman teoretis, L4. Maka kedalaman teoretis penetrasi sama dengan

Kedalaman teoretis dinaikkan sekitar 30 - 40 % untuk mendapatkan kedalaman yang

diaktualkan pada pekerjaan konstruksi.


8/21




Langkah demi langkah pada prosedur yang diajukan sebelumnya, faktor keamanan dapat

dipakaikan pada Kp pada permulaan perhitungan yaitu, Kp ( rencana) = Kp/FS. Kalau ini

dipakai, maka tidak perlu penambahan kedalaman teoretis.

Momen maksimum pada turap akan terjadi pada kedalaman diantara z = L1 ke z = L1 +

L2. Kedalaman z ini merupakan kedalaman pada gaya geser sama dengan nol, sehingga

momen maksimum dapat dihitung dengan persamaan berikut:

Kalau nilai z telah ditentukan, maka besaran momen maksimum dapat dengan mudah

diperoleh. Prosedur dalam menentukan kapasitas dukung jangkar akan dibicarakan padabagian yang akan datang.

3.2. Metode Free Earth Support pada Lempung

Gambar 3 menunjukkan sebuah turap berjangkar yang ditanamkan pada lapisan lempung,

sedangkan tanah di belakang turap adalah tanah granular. Diagram distribusi tekanan di

atas garis galian adalah mirip dengan Gambar 10 pada Modul I. Distribusi tekanan bersih

di bawah garis galian dapat diberikan sebagai [Pers. (42) pada Modul I].


9/21




Gambar 3 Turap jangkar tertanam pada lempung

Untuk kesetimbangan statik, penjumlahan gaya-gaya dalam arah horizontal adalah

dimana P1 = luas diagram tekanan ACD dan F = gaya jangkar per satuan panjang dinding

turap.

Kembali dengan mengambil momen di titik O

Dengan menyederhanakan persamaan di atas maka persamaan berikut dapat diturunkan,

Kedalaman teoretis penetrasi, D dapat ditentukan dari persamaan di atas.

Sebagaimana dalam bagian sebelumnya, momen maksimum dalam kasus ini akan terjadi

pada kedalaman L1 < z < L1 + L2. Kedalaman dimana gaya geser sama dengan nol

(berarti momen akan menjadi maksimum) dapat ditentukan dengan menggunakan Pers.

(5).


10/21




3.3. Momen Reduksi Rowe

Turap adalah lentur. Akibat kelenturannya ini, turap akan meleleh (yaitu berpindah secara

lateral). Pelelehan ini menghasilkan pendistribusian kembali tekanan tanah lateral.

Perubahan ini akan cenderung mengurangi momen lentur maksimum, Mmax,

sebagaimana dihitung dengan prosedur yang telah dijelaskan sebelumnya. Atas dasar

alasan inilah, Rowe (1952, 1957) menggagas sebuah prosedur untuk mereduksi momen

maksimum yang diperoleh dari metode free earth support. Bagian berikut ini akan

membicarakan prosedur reduksi momen yang diajukan oleh Rowe.

3.3.1. Turap pada Pasir

Pada Gambar 4, yang berlaku untuk kasus turap yang tertanam di dalam pasir, notasi

berikut ini akan digunakan:

dimana H dalam m, E = modulus Young bahan tiang dan I = momen inersia penampang

tiang per kaki (foot) dinding.


11/21




Gambar 4 Hubungan log dan Md/Mmax untuk turap pada pasir (dikutip dari Rowe, 1952)

Prosedur untuk menggunakan diagram momen reduksi (Gambar 4) adalah sebagai

berikut:


12/21




Mengulang Langkah 1 sampai 8 untuk beberapa penampang. Titik-titik yang jatuh di atas

kurva (pasir lepas atau padat, sesuai kondisi kasus) adalah penampang-penampang yang

aman (safe sections). Dan titik-titik yang jatuh di bawah kurva adalah penampang yang

tidak aman (unsafe sections). Penampang yang paling murah dapat dipilih dari titik-titik

yang jatuh di atas kurva yang bersesuaian. Perlu dicatat bahwa penampang yang terpilih

akan memiliki suatu Md < Mmax.

3.3.2. Turap pada Lempung

Momen reduksi untuk turap yang tertanam pada lempung dapat dihitung dengan

menggunakan Gambar 5, dengan notasi sebagai berikut:

4. Angka stabilitas (stability number) dapat dinyatakan sebagai,


13/21




dimana c = kohesi taksalur (kondisi pada = 0). Untuk definisi-definisi , , L1, dan

L2 dapat diacu pada Gambar 3.

5. dinyatakan sebagai,

6. Angka kelenturan (flexibility number), [lihat Pers. (8)].

7. Md = momen rencana dan Mmax = momen maksimum teoretis.


14/21




Gambar 5 Plot Md/Mmax vs. angka stabilitas untuk tiang turap tertanam pada lempung

(dikutip dari Rowe, 1957)

Langkah-langkah untuk memperoleh momen reduksi dengan menggunakan Gambar 5

dapat diringkaskan sebagai berikut.

Langkah 1.Menentukan H.

Langkah 2.

Menentukan = (L1+L2)/H.

Langkah 3.

Menentukan Sn [Pers. (9)].


15/21




Langkah 4.

Dengan nilai-nilai dan Sn, tentukanlah Md/Mmax untuk berbagai nilai log dari Gambar

5 dan memplot sebuah grafik Md/Mmaxvs. log .

Langkah 5.

Mengikuti Langkah 1 sampai Langkah 9 untuk kasus momen reduksi pada pasir, yang

sudah dijelaskan sebelumnya.

3.4. Metode Computational-Pressure-Diagram pada Pasir

Metode Computational-Pressure-Diagram (CPD) adalah sebuah metode desain

sederhana yang digunakan sebagai alternatif penggunaan metode free earth support

pada pasir (Nataraj and Hoadley, 1984). Pada metode ini diagram tekanan bersih pada

Gambar 2 diganti dengan diagram tekanan berbentuk persegi seperti diperlihatkan pada

Gambar 6. Pada gambar ini lebar diagram tekanan tanah aktif di atas tanah galian

dinyatakan dengan pa dan lebar diagram tekanan tanah pasif di bawah garis galian

dinyatakan dengan pp, dan besarannya adalah sebagai berikut,

Gambar 6 Metode diagram komputasi tekanan


16/21




Jangkauan nilai untuk C dan R dapat dilihat pada Tabel 1.

Kedalaman penetrasi (D), gaya jangkar per satuan panjang dinding (F), dan momen

maksimum pada dinding (Mmax) dapat dihitung dengan rumus-rumus berikut ini.

Kedalaman penetrasi,

Gaya jangkar,

Momen maksimum,

Berikut ini adalah beberapa catatan penting.


17/21




Besaran D yang diperoleh dari Pers.(15) adalah sekitar 1,25 hingga 1,5 kali nilai D

teoretis yang diperoleh dari metode konvensional free earth support, yaitu Pers.(4).

Sehingga,

Besar F yang diperoleh dari Pers.(16) adalah sekitar 1,2 sampai 1,6 kali nilai yang

diperoleh dari Pers.(2). Sehingga tambahan faktor keamanan dalam desain jangkar tidak

lagi diperlukan.

Besar Mmax yang diperoleh dari Pers.(17) adalah sekitar 0,6 sampai 0,75 kali nilai Mmax

yang diperoleh dari metode konvensional free earth support. Sehingga nilai Mmax ini

dapat dijadikan langsung sebagai nilai desain, sehingga momen reduksi Rowe tidak perlu

lagi digunakan.


18/21



16 | P a g e

Bab 4 Metode Fixed Earth Support

4.1. Metode Fixed Earth Support pada Pasir

Dalam menggunakan metode fixed earth support, diasumsikan bahwa kaki tiang turap

tidak diperbolehkan mengalami rotasi (terjepit), seperti diperlihatkan pada Gambar 7(a).

Diagram distribusi tekanan lateral bersih untuk kondisi ini juga diperlihatkan pada gambar

yang sama. Di dalam solusi metode ini, bagian bawah dari diagram distribusi tekanan -

yaitu HFHGB- digantikan oleh sebuah beban terpusat P. Untuk menghitung L4, sebuah

penyelesaian sederhana yang disebut dengan equivalent beam solution (solusi balok

ekivalen) umumnya digunakan. Untuk memahami solusi balok ekivalen ini, perhatikanlah

titik I, yang merupakan titik perubahan bentuk defleksi tiang turap. Pada titik ini, kepala

tiang dapat diasumsikan sebagai sendi sehingga momen lentur menjadi nol [Gambar 7(b)].

Jarak vertikal antara titik I dan garis galian adalah sama dengan L5. Blum (1931) telah

memberikan solusi matematis antara L5 dan L1 + L2. [Gambar 7(d)] adalah hasil plot

L5/(L1+L2) vs. sudut gesek tanah, .


19/21



17 | P a g e

Gambar 7 Metode fixed earth support tertanam pada pasir


20/21



18 | P a g e

Dengan mengetahui nilai dan L1 + L2, maka besar L5 dapat ditentukan. Bagian turap

[Gambar 7(c)] di atas titik I dapat diperlakukan sebagai sebuah balok yang menahan

tekanan lateral tanah melalui gaya jangkar F (kN/m) dan gaya geser P (kN/m). Gaya

geser P dapat dihitung dengan mengambil momen di titik O (yaitu tepat di kedudukan

jangkar).

Sekali nilai P diketahui, maka panjang L4 dapat diperoleh dengan mengambil momen di

titik H (lihat diagram bawah dari [Gambar 7(c)]). Kedalaman penetrasi D, kemudian dapat

ditentukan sebagai 1.2 sampai 1.4 (L3+L4).

4.1.1. Prosedur Menentukan D

Berikut ini langkah-langkah untuk menghitung kedalaman penanaman turap akan

diberikan seperti halnya langkah-langkah yang sudah diterangkan sebelumnya.

Langkah 1.

Menentukan Ka dan Kp.

Langkah 2.Menghitung p1 dan p2 dari Pers. (1) dan (2) pada Modul I.

Langkah 3.

Menghitung L3 dengan Pers. (6) pada Modul I.

Langkah 4.

Menentukan L5 dengan menggunakan [Gambar 7(d)]

Langkah 5.

Menghitung p2 [Gambar 7(c)]

Langkah 6.

Menggambarkan distribusi tekanan untuk bagian turap yang berada diatas I, seperti

diperlihatkan pada [Gambar 7(c)].


21/21



19 | P a g e

Langkah 7.

Untuk diagram yang digambar pada Langkah 6, ambil momen di titik O untuk menghitung

P

Langkah 8.

Dengan mengetahui P, gambarkan diagram distribusi tekanan untuk bagian turap yang

berada di antara titik I dan H, seperti pada [Gambar 7(c)]. Perlu dicatat bahwa dalam

diagram ini p2 adalah sama dengan (Kp-Ka)(L4).

Langkah 9.

Untuk diagram pada Lngkah 8, ambillah momen di titik H untuk menghitung L4.

Langkah 10.

Menghitung D = 1.2 hingga1.4(L3+L4).

Referensi

Bowles, J.E.: Foundation Analysis and Design, 4th ed., Mc-Graw-Hill, New York, 1988.

Das, B.M.: Principles of Foundation Engineering, PWS Publishers, Boston, 1984.

Rowe, P.W.: Anchored sheet pile walls, Proceedings, Institute of Civil Engineers, London,

Vol. 1, Part 1, pp.27-70, 1952.

Rowe, P.W.: Sheet pile walls in clay, Proceedings, Institute of Civil Engineers, London,

Vol. 7, pp.629-654, 1957.

RPL Modul 2 - Turap Berjangkar

Documents

Transcript of RPL Modul 2 - Turap Berjangkar