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.