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



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



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



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



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



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'



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 :



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



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



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



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



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



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



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



Alternatif 1 (LX 25 dan IWF 800 x 300)

800

300

17

34

450

330

15,6

9,2

600

Profil LX 25



Profil WF 800x300



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 :



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



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 :



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)


(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;



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)


(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;



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.



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



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.

dinding penahan tanah dan turap

Documents