Diploma Kej. Awam C4008/10/1TEKANAN SISI TANAH - KESTABILAN TEMBOK PENAHAN (TEMBOK CERUCUK KEPING)OBJEKTIF :Objektif Am : Mempertimbangkan kestabilan tembok cerucuk keping

Objektif Khusus: Di akhirunit ini, anda sepatutnya dapat :-1. menyemak kestabilan tembok cerucuk keping-kedalaman cerucuk -tambatanAndatelahpundapat mengenali jenis-jenistembokpenahan dan anda telahpun mengetahui tentang tekanan sisi tanah yang dikenakan ke atas tembok tersebut. Bagaimana pula jika tembok tersebut adalah tembok cerucuk keping? Dapatkah andapastikantembokpenahantersebut dapat menanggung tekanan sisi yang bertindak di belakangnya, berapakah kedalaman cerucuk yang dikatakan selamat , adakah tambatan diperlukan ?Semua ini akan dapat diketahui dari Unit 10 .INPUTNORAINAZAIDIMEGAT-PPDUNIT 10Diploma Kej. Awam C4008/10/210.0 PENGENALANTembok cerucuk keping banyak digunakan dalam pembinaanstruktur kejuruteraanawam. Jikakegagalan tembokpenahangraviti atautembokkonkrit bertetulang mengalami kegagalan biasanya disebabkan oleh faktor ketidakstabilan, tembok cerucuk keping gagal dengan cara yang berbeza.Sila ikuti kandungan unit ini seterusnya.10.1 TEMBOK CERUCUK KEPINGTembok penahan jenis ini adalah berlainan daripada tembok yang lain kerana berat sendiri tembok adalah terlalu kecil jika dibandingkan dengan daya lain yang terlibat. Kaedah reka bentuk selalunya mengabaikan kesan geseran antara tanah dengan tembok. Walaupun begitu, pengabaian ini sesuai dalammenentukan nilai tekanan aktif.Tembok cerucuk keping pada amnya bergantung kepada daya rintangan atau daya pasif tanah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan. Sekiranya tanahyangditahanolehtembok ini agakdalam, maka pada kebiasaanya tembok hendaklah ditambat (iaitu tembok tertambat). Sebaliknya bagitanah tertahan yang agak cetek, tembok cerucuk kepingjulur adalah memadai. Terdapat 2 kaedah analisis yang biasa digunakan untuk tembok cerucuk keping tertambat iaitu:-o Kaedah topang tanah bebaso Kaedah topang tanah terikat.Tembok julur (dalam tanah berbutir)NORAINAZAIDIMEGAT-PPDDiploma Kej. Awam C4008/10/3Tembokcerucukkepingmerupakantembokbolehlentur dan untuk menghasilkan keadaan tanah aktif seluruh seperti pada Rajah 10.1a, maka tembok julur perlu menggalah secukupnya.Katakan ketinggian temboh aebagai Z dan andaikan kedalaman penusukan , d yang akan menstabilkan tembok perludicari. Untukkeseimbangan, tekananaktif yang bertindak di belakang tembok mestilah diseimbangkan olehtekananpasif di hadapandandi belakangtembok. Jika satu titik sembarangan, katalah C dipilih dan diandaikan bahawa tembok akan berputar keluar dari titik ini, taburan tekanan yang bertindak ke atas tembok secara teori adalah seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 10.1a(ii).NORAINAZAIDIMEGAT-PPDABCDPp1Pp2PaZBAdd1C(i) (ii) Taburan tekanan secara teoriRajah 10.1a : Tembok julur cerucuk kepingDiploma Kej. Awam C4008/10/4Rintangan pasif berkesan (Pp/F) di hadapan tembok lazimnya dibahagikan dengan faktor keselamatan, biasanya 2.0 untuk mendapatkan daya atau rintangan pasif yang digerakkan iaitu Ppm.Ppm=Pp/FDenganiturintanganpasif berkesandi hadapantembok diandaikan mempunyai magnitudKp d 24dan taburannya berbentuk trapezium. Pusat tekanan trapezium ini terletakdi antarad/2dand/3di sebelahatastapak cerucuk. (untuk memudahkan pengiraan nilai ini lazimnya diambik sebagai d/3). Nilai d diperolehi dengan mengambil momen bagi tujah aktif yang bertindak sekitar tapak cerucuk. Nilai dyangdiperolehi ini lebihhampir dengan nilai d1dalam Rajah 10.1a(i). Ukuran kedalaman tembok selalunya diambil sebagai 1.2d (tambahan 20%).Contoh 10.1Sebuah korekan sedalam 5.5m dalam tanah berbutir telah disokong dengancerucuk keping. Penusukancerucuk NORAINAZAIDIMEGAT-PPDPaZ d +3Pp1Ppm Kpd2d/3CBARajah 10.1b : Tembok julur cerucuk keping (Taburan yang diandaikan untuk reka bentuk)Diploma Kej. Awam C4008/10/5tersebut diteruskan sehingga 3.6m dari dasar pengorekan. Berat unit tanah ialah 1.92 Mg/m3dan = 33o. Parasair bumi beradajauhdari dasar tembok. Dapatkan tujah aktif (per meter panjang) yang bertindak sepanjang tembok tersebut. Seterusnya dapatkan pula rintangan pasif yang digerakkan. PenyelesaianDiberi :Z=5.5md=3.6m =33o 18.83 kN/m3Dengan mengambil momen pada tumit Pp1x D/3=PaxZ d +3Nilai d yang diperolehi ditambah sebanyak 20%bagi langkah-langkah keselamatan.Dengan mengambilkira 1m panjang cerucuk,Pa= 1/2(Z + d)2

11+|.

`,

sinsin =1/2x 18.83 x 9.12 1 331 33+|.

`,

sinsin=230 kN Dengan mengambil momen pada tumit,Ppmx 3.6/3=Pa x 9.1/3Ppm=230 x 9.1/3.6NORAINAZAIDIMEGAT-PPD3.6m5.5mDiploma Kej. Awam C4008/10/6=581 kN.Ini adalah nilai daya pasif yang digerakkan untuk mewujudkan kestabilan bagi tembok tersebut.Daya pasif secara teori pula,=1/2 Z2

11+|.

`,

sinsin = 1/2 x 18.83 x 3.62 x 1 331 33+|.

`,

sinsin=414 kN.Nilai ini adalah lebih kecil daripada nilai yang dikenakan. Dengan itu cerucuk perlu dibenam lebih dalam lagi.AKTIVITI10AUji kefahaman anda sebelum meneruskan ke unitselanjutnya ...Sila semak jawapananda pada maklumbalas dihalaman berikutnya.Aktiviti 10A-1NORAINAZAIDIMEGAT-PPDDiploma Kej. Awam C4008/10/7Satu empangan kekotak seperti pada Rajah aktiviti 10A-1, hendak didirikan daripada cerucuk keping.Ia perlu menupang tanahsetinggi 5m yang mempunyaiberat unit tanah 22 kN/m3 dan sudut geseran tanah , = 300.Dapatkan kedalaman sebenar cerucuk perlu dibenamkan dengan menganggap bahawa rintangan pasif secara teori berlaku satu pertiga daripada kedalaman cerucuk yang dibenamkan.MAKLUM BALASMaklum balas aktiviti 10A-1NORAINAZAIDIMEGAT-PPDABA C5m5mdRajah aktiviti 10A-1Diploma Kej. Awam C4008/10/8Ka=1 301 300 333+sinsin.Kp= 1/Ka =1/0.333=3Pa=1/2 x Kaxx Z2=1/2 x 0.333 x 22 x (5+d)2= 3.663 (5 + d)2Rintangan pasif yang dibenarkan ialah PpmPpm =Pp /F=2/3 X Pp(diberi)=23122Kp d

]]]=23123222x x x xd=22 d2Dengan mengambil momen pada titik C, kita dapatPa Z d + |.

`,

3=PpFd |.

`,

33.663 (5+d)2 53+ |.

`,

d=22 d 2xd/3atau (5+d)3= 6.006 d 3Seterusnya nilai d di cari samada secara (trial and error) atau dengan kaedah berikut, anggap ( 5 + d ) =xx3= 6.006 (x - 5)3NORAINAZAIDIMEGAT-PPDB CPpm= Pp/F d53+ |.

`,

dPad/3Diploma Kej. Awam C4008/10/9x = (6.006)1/3(x - 5) = 1.818 (x - 5) 0.818 x =5 x 1.818x=518180818x .. =11.1m5 + d= 11.1d=6.1 mTambahan sebanyak 20% iaitu 1.2 x 6.1m= 7.32 m.10.2 TEMBOK CERUCUK KEPING - KAEDAH TOPANGTANAH BEBASTaburan tekanan yang diandaikan dalamreka bentuk ditunjukkan di dalamRajah 10.2a dan di sini tembok dianggap bebas untuk berputar pada tapak atau dasarnya (titikB). Agihantekanandiandaikandalamrekabentuk adalah seperti pada Rajah 10.2a(i). Dengan mengambil momen pada titik D iaitu pada sekitar batang ikatan , ukuran kedalaman penusukan , d boleh di NORAINAZAIDIMEGAT-PPDDiploma Kej. Awam C4008/10/10kira. Ukuran kedalaman penusukan yang sebenar diambil sebagai 1.2 d. (tambahan 20 %)Jumlah daya pasif yang bertindak di hadapan tembok perlu dibahagikan dengan faktor keselamatan untuk mendapatkan apa yang dipanggil sebagai daya atau rintangan pasif yang digerakkan , Ppm. Faktor keselamatanyang selalunya digunakan adalah 2.Contoh 10.2Sebuahtembokcerucukkepingyangditunjukkandalam Rajahcontoh10.2direkabentukdengankaedah topang tanah bebas. Berat unit tepu tanah ialah 21 kN/m3dan berat unit keringialah18.5kN/m3. Nilai-nilai parameter kekuatan ricih tanahialah C=0dan = 33o.Dengan menggunakan faktor keselamatan sebagai 2, untuk rintangan pasif, tentukan faktor keselamatan, cerucuk keping yang diperlukan dan kira magnitud daya dalam rod pengikat.NORAINAZAIDIMEGAT-PPDThdB DDPaPpmd/3h+d 3(i)(ii) Taburan tekanan yang diandaikan untuk rekabentukRajah 10.2a: Tembok Cerucuk KepingDiploma Kej. Awam C4008/10/11PENYELESAIAN CONTOH 10.2Ka1=1 331 330 295+sinsin. Kp =1Ka=3.392Tujah aktif berkesan (kN/m) Jarak x dari DNORAINAZAIDIMEGAT-PPDT (Rod pengikat) Dd3m3m1mRajah agihan tegasan di bawah tembokPa3Pa2Pa1PpmKa 1 Z1Ka 1 Z1 Ka 2` Z2DX1X2X3X4Rajah contoh 10.2Diploma Kej. Awam C4008/10/12Pa1=1/2 x Ka 1 Z12=1/2 x 0.295 x 42 x 18.5=43.66 Kn/mX1=(2/3 x 4) - 1= 1.67 m Pa2=Ka 1 Z1 Z2=0.295 x 18.5 x 4 x (3+d)=65.49 + 21.83 dX2= 3+ (3 + d)/2=4.5 + d/2Pa3 =1/2Ka 2` Z22=1/2 x 0.295 (21-9.81) (3 +d)2=14.85 + 9.9d + 1.65 d2X3=3+2/3 (3+ d)=5+2/3 (d)Daya pasif yang digerakkanPpm=PpF=1/2 Kp2 Z2 / F =1/2 x 3.392 x (21 - 9.81) d2=9.5 d2X4 =6+ 2/3 ( d )Olehkeranaparasair samadikedua-duabelahtembok, maka daya air tidak wujud dalam pengiraan.Ambil momen pada titik D,Pa1X1 +Pa 2 X2+Pa 3X3= Pp m X443.66 (1.67)+(65.49 + 21.83d) (4.5 +d/2) + 14.85 + 9.9d + 1.65 d2 (5 + 2/3 d)=9.5 d2( 6 + 2/3 d)72.91+ 294.71+32.75 d + 98.24d + 10.92 d2+ 74.25 + 9.9 d + 49.5 d + 6.6 d2 + 8.25d2+ 1.1 d3 = 57 d2+ 6.33 d35.23 d3 + 31.23 d2- 36.40 d - 84.49= 0Dengan kaedah (trial and error) , tentukan nilai d.d = 5m ,7.76 0d = 4.9m,-1.86 0d= 4.92,0.03 0NORAINAZAIDIMEGAT-PPD2Diploma Kej. Awam C4008/10/13Maka kedalaman penusukan yang diperlukan =1.2 d = 1.2 x 4.92m = 5.904 mJadi daya dalam rod pengikat , T := Pa1+Pa 2+Pa 3- Pp m=43.66+172.89+103.5-230= 90.05 kN/m (sepanjang tembok)AKTIVITI10BUji kefahaman anda sebelum meneruskan ke unitselanjutnya ...Sila semak jawapananda pada maklumbalas di halaman berikutnya.Aktiviti 10B-1Bentuksebuahdindingcerucukkepingtertambat ditunjukkan seperti pada Rajah aktiviti 10B-1. Tanah adalah dari jenis tak jelekit dengan berat unit tanah 1.9 Mg/m3 dan sudut geseran tanah, 30o. Tentukanpecahandaripadarintanganpasif teori maksima ke atas panjang terbenam BC yang mesti digerakkan untuk keseimbangan (Nilai F).Gunakan kaedah topangtanah bebas. Tentukan juga daya di dalam satu penambat jika jarak pusat ke pusat secara mengufuk ialah 2.5 m.NORAINAZAIDIMEGAT-PPDDiploma Kej. Awam C4008/10/14MAKLUM BALASMaklum balas aktiviti 10B-1=1.9 Mg/m3=1.9 x 106 g/m3x11000kgg= 1900 kg/m3Ka=1 301 300 333+sinsin.NORAINAZAIDIMEGAT-PPD6m6m3m3m1.2m1.2mRRAABBCCPaPpmRajah aktiviti 10B-1Diploma Kej. Awam C4008/10/15Kp= 1/Ka =1/0.333=3Pa=1/2 x Kaxx Z2=1/2 x 0.333 x 1900 x 9 2= 25650 kg/mDi mana Pa bertindak, x1=9/3= 3 m dari dasar tembokPp= 1/2 x Kpxx Z2=1/2 x 3 x 1900 x 3 2=25650 kg/mPpm=PpF F 25650Ambilmomen dari titik A,Ppm =Pa x1Ppm332 6 12 x + |.

`,

. =2565092312 x |.

`,

.Ppm =25650 4 868x ..=18105.9 kg/mPpm =2565018105 9 . = 1.42iaitu1/F=0.71 daripada nilai maksima.Daya dalam penambat.R=25650- 18105.9 =7544.1 kg/mMaka daya di dalam satu penambat (berjarak 2.5 m) =2.5x 7544.1 =18860.25 kg.NORAINAZAIDIMEGAT-PPDDiploma Kej. Awam C4008/10/1610.3 TEMBOK CERUCUK KEPING TERTAMBAT KAEDAHTOPANG TANAH TERIKATDalamanalisis ini cerucuk keping diandaikan di pacu sehingga ke kedalaman yang mencukupi untuk menghasilkan bahagian bawah cerucuk terikat sepenuhnya. Agihan tegasan/tekanan aktif dan pasif dalam analisis inidigambarkan sepertipada Rajah 10.3a berikut :-NORAINAZAIDIMEGAT-PPDTPaPpFdZABCRajah 10.3a : Gambarajah agihan tegasanDiploma Kej. Awam C4008/10/17Dengan mengambil momen pada titik C, kedalaman penusukanddapat ditentukan. Kedalamandseterusnya ditambah 20% iaitu 1.2 d untuk membenarkan pembentukan daya rintangan pasif di hadapan tembok.Contoh 10.3Sebuahtembokcerucukkepingyangditunjukkandalam Rajahcontoh10.3direkabentukdengankaedahtopang tanah terikat. Berat unit kering ialah 18.5 kN/m3 dan nilai-nilai parameter kekuatan ricih tanah ialah C = 0 dan = 33o . Dengan menggunakan faktor keselamatan sebagai 2, untuk rintangan pasif, tentukan faktor keselamatan, cerucukkepingyangdiperlukandankiramagnituddaya dalam rod pengikat. NORAINAZAIDIMEGAT-PPDT (Rod pengikat) Dd6m1mCRajah contoh 10.3Diploma Kej. Awam C4008/10/18Penyelesaian contoh 10.3Ka1=1 331 330 295+sinsin. Kp =1Ka=3.392Tujah aktif berkesan (kN/m) Jarak x dari DPa1=1/2 x Ka Z2=1/2 x 0.295 x (7+d)2 x 18.5=2.729 (7+d) 2 kN/mX1=(1/3 x (7+d))Daya pasif yang digerakkanPpm=PpF=1/2 Kp Z2 / F =1/2 x 3.392 x (18.5) d2=31.376d 2X2 = 1/3 ( d )Ambil momen pada titik C, NORAINAZAIDIMEGAT-PPD2Rajah agihan tegasan di bawah tembokPa1PpmKa ZDX2CX1TDiploma Kej. Awam C4008/10/19PaX1=PpmxX2 2.729 (7+d) 2x X1= 31.376d 2xX22.729 x (7+d) x (1/3 x (7+d)) =31.376d 2x 1/3 ( d )2.729 x (7+d)3 =31.376 d 3 (7+d)3 =11.5 d 3Seterusnya , nilai ddicari samaadasecara trial and erroratau dengan kaedah mengganggap(7+d)=x,X3=11.5( X-7 )3X=11.5 1/3( X - 7) =2.257(X - 7)1.257 x X= 2.257(7)X=2 25 7125712 57...xm 7+d =12.57d = 5.57 mTambahan sebanyak 20 % , 1.2 x 5.57=6.68 mDenganitukedalamanpenusukanyangdiperlukanialah 6.68 mJadi daya dalam rod pengikat , T :T =Pa- Ppm =2.729 (7+d) 2-31.376d 2 =2.759 ( 7 + 5.57 )2- 31.376 (5.57)2 =435.94 - 973.44 kN/m =- 537.5 kN/mNORAINAZAIDIMEGAT-PPDDiploma Kej. Awam C4008/10/20AKTIVITI10CUji kefahaman anda sebelum meneruskan ke unitselanjutnya ...Sila semak jawapananda pada maklumbalas di halaman berikutnya.Aktiviti 10C-1Sebuah korekan sedalam 3.36 m telah disokong oleh cerucuk keping sepertipada Rajah aktiviti10C-1. Penusukan cerucuk tersebuttelahditeruskansehingga 1.44mdaridasarkorekan. Kirakan Faktor Keselamatan bagi tembok tersebut dengan kaedah topang tanah terikat jika data-data tanah yang ditopang adalah seperti berikut :Berat unit tanah,=18 kN/m3Sudut geseran tanah,=350Semaksamaadapenusukancerucuksebanyak1.44mitu mencukupi atautidak. Jikatidak, kemukakancadanganyang lain.NORAINAZAIDIMEGAT-PPDT3.36m1.44mDiploma Kej. Awam C4008/10/21MAKLUM BALASMaklum balas aktiviti 10C-1Ka1=1 351 350 27+sinsin. Kp =1Ka=3.69Pa1=1/2 x Ka Z2 =1/2 x 0.27 x (4.8)2 x 18 =2.7(4.8) 2 kN/m=62.208 kN/m panjangPp =1/2 x Kp d 2 = 1/2 x3.69 x 18 (1.44) 2 =68.86 kN/m panjangAmbil momen pada titik C,Pah d + |.

`,

3=PpFd |.

`,

362.208 336 1443. . + |.

`, =68 86 1443. .F|.

`,

F= 0.33 < 2tidak selamat Untuk mendapatkan F.K yang selamat adalah sekurang-kurangnya 2.0. Dengan itu,NORAINAZAIDIMEGAT-PPDRajah aktiviti 10C-1Diploma Kej. Awam C4008/10/222.43( ) 3362. +d3363. + |.

`,

d=33 212.x d 2 x d32.43( ) 3363. +d =16.6 d 3( ) 3363. +d = 6.83 d 3Seterusnya nilai d dicari sama ada secara trial and error atau dengan kaedah berikut, anggap(3.36 + d)= XX 3 =6.83(X - 3.36)X=6.831/3 ( X - 3.36 )=1.89 (x - 3.36)0.89 X =3.36 x 1.89X=7.14m3.36 + d=7.14d =3.78mTambahan sebanyak 20%, 1.2 x 3.78m = 4.54 mNORAINAZAIDIMEGAT-PPDDiploma Kej. Awam C4008/10/23PENILAIAN KENDIRIAnda telah menghampiri kejayaan.Sila cuba semua soalan dalam penilaian kendiri ini bagimengetahui objektif unit ini telah tercapai.Jika ada masalah yang timbul, ........Sila berbincang dengan pensyarah anda.SELAMAT MENCUBA ! ! !SEMOGA BERJAYA! ! !SOALAN 1Bentuksebuahdindingcerucukkepingtertambat ditunjukkan sepertipada Rajah S1. Jenis tanah adalah tak jelekit dengan ketumpatan 25 kN/m3dan= 32o. Tentukan pecahan daripada rintangan pasif teori maksima keatas panjang terbenam BC yang mesti digerakkan untuk keseimbangan (Nilai F). Gunakankaedahtopangtanahbebas. Tentukanjuga daya di dalam satu penambat jika jarak pusat ke pusat secara mengufuk ialah 2.0 m.NORAINAZAIDIMEGAT-PPD7m4m1.5mRABCDiploma Kej. Awam C4008/10/24SOALAN 2Satu cerucuk keping tertambat menupang tanah berbutir setinggi 5.5m seperti yang ditunjukkan pada Rajah S2. Penambat dipasang pada kedalaman 1m dari permukaan tanah. Berat unit tanahadalah24kN/m3dansudut geseran tanah adalah 280. Kirakan :a.kedalaman minimumpenusukantanah di hadapan tembok bagi mengelakkan kegagalan cerucuk keping dengan kaedah topang tanah terikat . b.magnitud daya dalam rod pengikatAnggap Faktor keselamatan adalah 2.0.

NORAINAZAIDIMEGAT-PPD

5.5md1.0mRABCRajah S1Rajah S2Diploma Kej. Awam C4008/10/25MAKLUM BALAS KENDIRIMaklum balas soalan 1Ka1=1 321 320 307+sinsin. Kp =1Ka=3.25Pa1=1/2 x Ka Z2 =1/2 x 0.307 x25 x (11)2 =42.21 kN/mPp =1/2 x Kp d 2 = 1/2 x3.25 x 25 (4) 2 =650 kN/mAmbil momen pada titik A,Pa (( )2311 15 .) = ( ) Ppm( ( ) . )234 15 650 (5.83)=Ppm(8.17)Ppm = 650 583817(. ).= 463.8 kN/mNORAINAZAIDIMEGAT-PPD7m4m1.5mRABC Ka Z Kp dPaPpmDiploma Kej. Awam C4008/10/26Ppm =PpFF=650463 8 .= 1.4 Daya dalam penambatR= 650 -463.8=186.2 kN/mDaya dalam 1 penambat (berjarak 2.0m )=2 x 186.2=372.4 kN/mMaklum balas soalan 2a.Ka1=1 281 280 361+sinsin. Kp =1Ka=2.77Pa =1/2 x Ka Z2 =1/2 x 0.361 x (5.5+d)2 x 24 =4.332 (5.5+d) 2 kN/mDaya pasif yang digerakkanNORAINAZAIDIMEGAT-PPD5.5md1.0mRABCKa Z Kp dPaPpm(.)553+dd/3Diploma Kej. Awam C4008/10/27Ppm=PpF=1/2 Kp Z2 / 2=1/4 x 2.77 x (24) d2 =16.62d 2Ambilmomen pada titik C,Pa( )1355 . +|.

`, d= Ppm13d|.

`,

4.332( )1355 . +|.

`,

d=16.62 d2 13d|.

`,

4.332 (5.5 + d )= 16.62 d3(5.5 + d)= 3.837 d3Seterusnya nilai d dicari sama ada secara trial and error atau dengan kaedah berikut, anggap(5.5 + d)= XX 3 =3.837(X - 5.5)X=3.8371/3 ( X - 5.5 )=1.566 (x - 5.5)0.566X = 5.5 x 1.89X=7.04 m 5.5+ d=7.04d =1.54 mTambahan sebanyak 20%, 1.2 x 1.54 m = 1.85 mb. magnitud daya dalam rod pengikat, T=Pa - Ppm=214.7-39.42=175.28 kN/m (sepanjang tembok)NORAINAZAIDIMEGAT-PPD