11032-2-295456831704
TRANSCRIPT
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
1/19
MODUL 2TURAP BERJANGKAR
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
2/19
Modul 2
DAFTAR ISI
Bab 1 Pengantar....................................................................................................1
1.1. Umum..................................................................................................11.2. Tujuan Instruksional Umum................................................................1
1.3. Tujuan Instruksional Khusus..............................................................1
1
Bab 2 Turap Berjangkar.......................................................................................1
2.1. Metode Perhitungan Turap Berjangkar...............................................1
Bab 3 Metode Free Earth Support.......................................................................4
3.1. Metode Free Earth Support pada Pasir..............................................4
3.2. Metode Free Earth Support pada Lempung........................................6
3.3. Momen Reduksi Rowe........................................................................7
3.3.1. Turap pada Pasir...........................................................................7
3.3.2. Turap pada Lempung....................................................................9
3.4. Metode Computational-Pressure-Diagram pada Pasir.....................11
Bab 4 Metode Fixed Earth Support...................................................................14
4.1. Metode Fixed Earth Support pada Pasir...........................................14
4.1.1. Prosedur Menentukan D.............................................................16
i
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
3/19
Jenis Turap dan Turap cantilever
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 diberi
jangkar.
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
tiang turap berjangkar (anchored sheet piling) atau sekatan berjangkar (anchored
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Pintor Simatupang REKAYASA PONDASI II 1
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
4/19
Jenis Turap dan Turap cantilever
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
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Pintor Simatupang REKAYASA PONDASI II 2
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
5/19
Jenis Turap dan Turap cantilever
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.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Pintor Simatupang REKAYASA PONDASI II 3
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
6/19
Jenis Turap dan Turap cantilever
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 ditunjukkanpada 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
Pada kedalaman z = (L1 + L2 + L3 + L4), tekanan bersih dapat diberikan sebagai,
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Pintor Simatupang REKAYASA PONDASI II 4
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
7/19
Jenis Turap dan Turap cantilever
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.
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.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Pintor Simatupang REKAYASA PONDASI II 5
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
8/19
Jenis Turap dan Turap cantilever
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 pada
bagian 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].
Gambar 3 Turap jangkar tertanam pada lempung
Untuk kesetimbangan statik, penjumlahan gaya-gaya dalam arah horizontal adalah
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Pintor Simatupang REKAYASA PONDASI II 6
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
9/19
Jenis Turap dan Turap cantilever
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).
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:
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Pintor Simatupang REKAYASA PONDASI II 7
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
10/19
Jenis Turap dan Turap cantilever
dimana H dalam m, E = modulus Young bahan tiang dan I = momen inersia penampang
tiang per kaki (foot) dinding.
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:
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Pintor Simatupang REKAYASA PONDASI II 8
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
11/19
Jenis Turap dan Turap cantilever
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:
1. Angka stabilitas (stability number) dapat dinyatakan sebagai,
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Pintor Simatupang REKAYASA PONDASI II 9
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
12/19
Jenis Turap dan Turap cantilever
dimana c = kohesi taksalur (kondisi pada = 0). Untuk definisi-definisi , , L1, dan
L2 dapat diacu pada Gambar 3.
2. dinyatakan sebagai,
3. Angka kelenturan (flexibility number), [lihat Pers. (8)].
4. Md = momen rencana dan Mmax = momen maksimum teoretis.
Gambar 5 Plot Md/Mmax vs. angka stabilitas untuk tiang turap tertanam pada lempung
(dikutip dari Rowe, 1957)
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Pintor Simatupang REKAYASA PONDASI II 10
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
13/19
Jenis Turap dan Turap cantilever
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)].
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,
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Pintor Simatupang REKAYASA PONDASI II 11
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
14/19
Jenis Turap dan Turap cantilever
Gambar 6 Metode diagram komputasi tekanan
Jangkauan nilai untuk C dan R dapat dilihat pada Tabel 1.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Pintor Simatupang REKAYASA PONDASI II 12
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
15/19
Jenis Turap dan Turap cantilever
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.
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.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Pintor Simatupang REKAYASA PONDASI II 13
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
16/19
Jenis Turap dan Turap cantilever
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, .
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Pintor Simatupang REKAYASA PONDASI II 14
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
17/19
Jenis Turap dan Turap cantilever
Gambar 7 Metode fixed earth support tertanam pada pasir
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
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Pintor Simatupang REKAYASA PONDASI II 15
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
18/19
-
7/30/2019 11032-2-295456831704
19/19
Jenis Turap dan Turap cantilever
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.