Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
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 Geser2. Stabilitas Guling3.
Stabilitas Daya Dukung Tanah4. Gambarkan Konstruksi tersebut (skala
1 :50) beserta sistem drainase pada dindingDiketahui :
Tanah I = 18 kN/m3 = 30OC = 0 kN/m2Tanah II = 19 kN/m3 = 30OC =
0 kN/m2Tanah III = 19 kN/m3 = 35OC = 20 kN/m2Tanah II = 19 kN/m3 =
30OC = 0 kN/m2
Tugas Besar Dinding Penahan Tanah
b (berat jenis pasangan batu kali)= 22kN/m3Eris Yoga Permana
(02.209.3005)17
Tanah I :1= 18 kN/m31= 30 degc1 = 0 kN/m2
Tanah II :2 = 19 kN/m32 = 30 degc2 = 0 kN/m2
Tanah III :3 = 19 kN/m33 = 35 degC3 = 20 kN/m2
Menghitung Berat Dinding Penahan TanahDari Desain Dinding
Penahan tanah maka distibusi bebannya dapat dilihat seperti di
bawah ini :
Bidang 1
Bidang 2
Bidang 3
Bidang 4
Bidang 5
Menghitung Tekanan Tanah Aktif dan PasifDiagram Tekanannya
adalah sebagai berikut :
Menghitung Koefisien aktif dan pasifKarena tanah 1 dan tanah 2,
c = 0, maka
Mengitung Momen karena gaya-gaya terhadap titik O
Untuk bangunan Dinding Penahan TanahBidangW (berat) kNJarak dari
titik guling O (m)Momen (kN.m)
1148.53.5519.75
2552.5137.5
3111.3751.5167.0625
4634252
51904760
Jumlah567.8751836.313
Jadi, W = 567,875 kN dan MW = 1836,313 kN.m
Untuk Tekanan AktifBangunPa (kN)Jarak dari titik guling O
(m)Momen (kN.m)
184.583333.625306.6146
29.18756.08333355.89063
360.958332.75167.6354
445.3751.83333383.1875
5151.251.833333277.2917
Jumlah351.3542890.6198
Untuk Tekanan PasifPp (kN)Jarak dari titik guling O (m)Momen
(kN.M)
144.281251.125162.3164
Jadi, ptotal = 351,35-144,38 = 207,07 kN dan Mg total = 890,62
162,32 = 728,30kN.m
Menghitung Stabilitas GulingTekanan tanah lateral yang
diakibatkan oleh tanah di belakang dinding penahan, cenderung
menggulingkan dinding, dengan pusat rotasi terletak pada ujung kaki
depan dinding penahan tanah.
Menghitung Stabilitas Geser
Nilai Cd dan diambil dari data tanah 3 yang berhimpit langsung
dengan lapis bawah pondasi, yaitu c3 = 20 kN/m2 dan = 35O .
Dimana :Fgs = faktor aman terhadap penggeseran Ph = jumlah gaya
gaya horizontal
Stabilitas Terhadap Keruntuhan Kapasitas Daya Dukung TanahDalam
hal ini akan digunakan persamaan Hansen pada perhitungan, dengan
menganggap pondasi terletak di permukaan.
Eksentrisitas ( e )
Lebar Efektif ( B ) = B 2e
Gaya Gaya yang ada pada dinding Gaya horizontal = 207,07 kN Gaya
vertikal = 567,88 kNFaktor Kemiringan Beban
Berdasarkan tabel : ( untuk = 35 )Nc = 46,12Nq = 33,3N =
33,92
Kapasitas Dukung Ultimit untuk Pondasi di permukaan menurut
Hansen :Df = 0dc = dq = dSc = Sq = SDidapat :
Bila dihitung berdasarkan lebar pondasi efektif, yaitu tekanan
pondasi ke tanah dasar terbagi rata secara sama, maka
Faktor aman terhadap keruntuhan kapasitas daya dukung tanah
:
Soal 2
Tanah I (urugan pasir) : = 18kN/m3; = 20O; c = 0 kN/m2Tanah II
(asli) : = 22kN/m3; = 20O; c = 0 kN/m2
Pertanyaan :1. Gambarkan distribusi tekanan tanahnya2. Hitung
kedalaman pancang aktual, dengan faktor keamanan 20%-30%3. Hitung
Gaya Angkur jika angkur dipasang tiap 6 meter / 10 meter4. 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).
FIXED END METHODDiketahui 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 I1 = 18 kN/m31 = 200 kN/m3c1 = 0 kN/m22.
Karakteristik Tanah II2 = 2002 = 7.8 kN/m3c2 = 0 kN/m2
I. ANALISIS GAYA YANG BEKERJA PADA TURAPKoefisien tekanan tanah
aktif (Ka) :Tanah IKa1 = Ka2 = tg2 (45-/2) = tg2 (45-20/2) =
0.49Koefisien tekanan tanah pasif (Kp) :Tanah IKp1 = Kp2 = tg2
(45+/2) = tg2 (45+37/2) =2,04
Tegangan Pasif (Pp)
Tabel Tegangan dan Momen Tegangan AktifBangunPa (kN)Jarak
terhadap titik A (m)Momen (kN.m)
1134.82991.25168.5373926
289.355463.75335.0829796
3258.13861548.827995
482.859117.083333333586.9187016
512.25726d9.25+0.5d161.875d+8.75d2
664.71836d9.25+0.5d1566.95d+84.7d2
723.53395d9.25+0.5d310.8d+16.8d2
82.941744d29.25+0.67d38.85d2+2.814d3
2639,37+929,71d+77,47d2+1,97d3
Maka Maktif =
Tabel Tegangan dan Momen Tegangan Pasif
BangunPp (kN)Jarak terhadap titik A (m)Momen (kN.m)
122,43d29.25+0.67d207,53d2+15,03d3
Maka Mpasif = 207,53d2+15,03d3
Dalam kondisi seimbang
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 TURAPDalam 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 Mtotal adalah dengan
mengganti d dengan x..
Letak momen maksimum dapat diperoleh dengan mendeferensialkan
persamaan momen total diatas terhadap x.
dengan mengggunakan rumus ABC, maka dapat difaktorkan sebagai
berikut:
Maka,
Digunakan turap baja dengan profil Gabungan antara Larssen
dengan IWF dengan t = 210 MN, maka diperoleh :
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 300Alternatif 1 (LX 25 dan IWF
800 x 300)
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)
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 ANGKURGaya dan momen akibat tekanan
tanah aktifBangunPa (kN)Jarak terhadap titik A (m)Momen (kN.m)
1134.82991.25168.5373926
289.355463.75335.0829796
3258.13861548.827995
482.859117.083333333586.9187016
578.446510.53758348826.6364948
6414.197510.537583484364.640693
7150.617310.537583481587.14207
8120.493810.975361871322.463245
Eaktif = 1328,94 kN dan Maktif = 10740,25 kNm
Karena jarak antar angkur 6 m, maka Eaktif dan Maktif dikalikan
dengan 6, sehingga;Eaktif = 6 x 1328,94 kN = 7973,64 KN/m dan
Maktif = 6 x 10740,25 = 64441,5 KNm
Gaya dan momen akibat tekanan tanah pasifBangunPp (kN)Jarak
terhadap titik A (m)Momen (kN.m)
1918.965210.9753618710085.9757
2T15.6515.65T
Karena jarak antar angkur 6 m, maka Epasif dan Mpasif dikalikan
dengan 6, sehingga;Epasif = 6 x 918,97 + T = 5513,82 + T KN/m dan
Mpasif = 6 x 10085,98 + 15.65T = 60515,88 + 15.65T KNm.Pada kondisi
balance; Maktif - Mpasif = 0, sehingga :
Diketahui angkur = 1000 kg/cm2
, dimana A = luas penampang baja angkur = 0.25d2, sehingga
diperoleh
diameter baja angkur (d) = 5,65cm 5,7 cm
untuk jarak antar angkur =10 mEaktif = 1328,94 kN dan Maktif =
10740,25 kNm
Karena jarak antar angkur 10 m, maka Eaktif dan Maktif dikalikan
dengan 10, sehingga;Eaktif = 10 x 1328,94 kN = 13289,4 KN/m dan
Maktif = 10 x 10740,25 = 107402,5 KNm
Karena jarak antar angkur 10 m, maka Epasif dan Mpasif dikalikan
dengan 10, sehingga;Epasif = 10 x 918,97 + T = 9189,7 + T KN/m dan
Mpasif = 10 x 10085,98 + 15.65T = 100859,8 + 15,65T KNm.Pada
kondisi balance; Maktif - Mpasif = 0, sehingga :
Diketahui angkur = 1000 kg/cm2
, dimana A = luas penampang baja angkur = 0.25d2, sehingga
diperoleh
diameter baja angkur (d) = 7,3cm
IV. PERENCANAAN BLOK ANGKURKo 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 tanah, dengantanah = 1,3cN c + Pb Nq +
0,4dN , dimanac = kohesivitas tanah (untuk pasir c=0)Nc, Nq, N =
faktor kapasitas dukung tanah (gambar 2.6-Teknik Fondasi I-HCH)pb =
tekanan overburden efektif pada ujung bawah tiangd = diameter
tiang
Teng (1962) mengusulkan persamaan untuk menghitung kapasitas
ultimit blokangkur pendek didekat permukaan tanah untuk jenis tanah
granuler sebagai berikut.
denganT = kapasitas ultimit blok angkur pendekL = panjang blok
angkurPa dan Pp = tekanan aktif dan pasif totalK0 = koefisien
tekanan tanah saat diam (diambil = 0.4) = berat volume tanahKp, Ka
= koefisien tekanan tanah pasif dan aktifH = kedalaman dasar blok
angker terhadap permukaan tanah = 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 blokangkur = H.
Untuk jarak angkur = 6m
Maka dipakai L = 1 mDipakai H = 2,5 m, sehingga tinggi blok
angker = H-h = 2,5-0,5 = 2,00 m
V. MENENTUKAN PANJANG BAJA ANGKURLetak angkur harus terletak
pada zone tanah yang stabil. Blok angkur bekerjapenuh 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 terhadap horizontal.Gambaran
selengkapnya adalah sebagai berikut.
dari penggambaran secara skalatis diperoleh panjang batang
angkur baja 21,15 m diambil 22 m ditarik agak sedikit ke bawah
dengan sudut 80.