Dinding Penahan Tanah dan Turap

SOAL 1Diketahui suatu struktur dinding penahan dari batu kali (gravity wall) dengan pembebanan dan profil lapisan tanah seperti pada gambar dibawah ini :

Ketentuan : H1= 2,50 mTanah I (urug)H2 = 3,50 m C1= 0 t/m2= 0 kN/m2H3= 0,50 m 1= 1,8 t/m3 = 18 kN/m3H4= 2,00 m= 25oTanah II (asli)B1= 2,00 mC2= 0 t/m2= 0 kn/m2B2= 0,50 m2= 1,7 t/m3= 17 KN/m3B3= 0,60 m= 35oB4= 1,00 m batu kali= 2,2 t/m3 = 22 KN/m3q= 20 KN/m2water= 1 t/m3 = 10 KN/m3sat= 1,95 t/m3= 19,5 KN/m3= sat - water = 19,5 10 = 9,5 KN/m3Diminta untuk menganalisis konstruksi tersebut terhadap :1. Stabilitas geser2. Stabilitass guling 3. Stabilitas daya dukung tanah4. Gambarkan konstruksi tersebut ( skala 1 : 50) beserta system drainase pada dindingnya Penyelesaian :

Berat dinding penahan tanah terhadap beban diatasnya 1. Bidang I berat jenis batu kali seperti yang diketahui diatas 2,2 ton/m3 = 22 KN/m3W1= p . L . batu kali= 0,5 . 6 . 22= 66 KN/m2. Bidang 2 W2= . a . t . batu kali= . 0,6 . 6 . 22= 39,6 KN/m3. Bidang 3 W3= p . L . batu kali= 4,1 . 0,5 . 22 = 45,1 KN/m4. Bidang 4W4= p . ((sat . L ) + (1 . L))= 2 . ((1,95 . 3,5) + ( 18 . 2,5))= 103,65 KN/m5. Bidang 5 ( q )W5 (q) = q . p= 2 . 20= 40 KN/m Jarak beban vertical terhadap ujung dinding penahan ( titik 0 )X1= ( . 0,5 ) + 0,6 + 1= 1,85 m X2 = (2/3 . 0,6) + 1= 1,4 m X3= . (2 + 0,5 + 0,6 + 1) = 2,05 mX4= ( . 2 ) + 0,5 + 0,6 + 1 = 3,1 mX5= ( . 2 ) + 0,5 + 0,6 + 1 = 3,1 m Momen terhadap ujung dinding penahan ( titik 0 )M1 = W1 . X1= 66 . 1,85= 122,1 KNM2= W2 . X2= 39,6 . 1,4= 55,44 KNM3= W3 . X3 = 45,1 . 2,05 = 92,455 KNM4= W4 . X4= 103,65 . 3,1= 321,315 KN

M5= W5 . X5= 40 . 3,1= 124 KN

Tabel 1.1 hasil perhitungan gaya vertical dan momenNoBerat (W) KN/mJarak (x) mMomen (M) KN

1661,85122,1

239,61,455,44

345,12,0592,455

4103,653,1321,315

5403,1124

W= 294,35MW= 715,31

Menghitung koefisien tanah aktif (Ka) dan koefisien tanah pasif (Kp)Ka= = = = = 0,33Kp= 1 / Ka = 1 / 0,33 = 3

Dinding Penahan Tanah dan Turap

Muhammad Hilmi Rois (30201203285) 11

Tekanan tanah aktif (Pa) :Pa1= Ka . q . H= 0,33 . 20 . 6,5= 42,9 kNPa2= . Ka . 1 . H12= . 0,33 . 18 . 2,52= 18,563 kNPa3= Ka . 1 . H1 . (H2 + H3)= 0,33 . 18 . 2,5 . (3,5 + 0,5) = 59,4 kNPa4= . Ka . . H22= . 0,33 . 9,5 . 3,52= 19,2 kNPa5 = . (water) . (H2 + H3)2= . 10 . (3,5 + 0,5)2= 80 kNPa= Pa1 + Pa2 + Pa3 + Pa4 + Pa5 = 42,9 + 18,563 + 59,4 + 19,2 + 80= 220,063 kN

Tekanan tanah pasif (Kp) : Pp= . Kp . 2 .H42= . 1,5 . 17 . 22= 51 kN Jarak / lengan terhadap titik 0Tekanan Tanah Aktif x1= . H = . 6,5= 3,25 m x2= (1/3 . H1) + H2 + H3= (1/3 . 2,5) + 3,5 + 0,5= 4,83 mx3= . (H2 + H3)= . (3,5 + 0,5)= 2 mx4= 1/3 . (H2 + H3)= 1/3 . (3,5 + 0,5)= 1,33 m x5= 1/3 . (H2 + H3)= 1/3 . (3,5 + 0,5)= 1,33 mTekanan Tanah Pasif x6= (1/3 . H4)=(1/3 . 2)= 0,67 m

Tabel 1.2. Hasil perhitungan tekanan tanah aktifNoTekanan Tanah AktifkNJarak ( x )mMomen ( M )kN.m

142,93,25139,425

218,5634,8389,66

359,42118,8

419,21,3325,536

5801,33106,4

pa =220,063Mg1 = 479,821

Tabel 1.3 Hasil perhitungan tekanan tanah pasif NoTekanan Tanah PasifKNJarak ( l )mMomen ( M )KN . m

1510,6734,17

pp = 51Mg2 = 34,170

Jumlah Gaya gaya Horizontalph= pa pp= 220,063 51= 169,063 KN Momen yang mengakibatkan penggulingan MgL= Mg1 Mg2= 479,821 34,170= 445,651 KN.mAnalisa Konstruksi dinding penahan terhadap : Stabilitas Geser Tahanan geser pada dinding sepanjang 3,5m dihitung dengan menganggap dasar dinding sangat kasar, sehingga sudut gesek b = dan adhesi Cd = C2 Tahanan dinding penahan tanah terhadap pergeseran untuk tanah c- (> 0 dan c > 0)

Rh = Cd.B + W tan bDengan : Rh= tahanan dinding penahan terhadap penggeseranCd= Adhesi antara tanah dan dasar dindingB= lebar pondasiW= berat total dinding penahan dan tanah diatas plat pondasib= Sudut geser antara tanah dan dasar pondasiRh= Cd.B + W tan = (17 . 4,1 ) + (294,35 tan 30 )= 69,7 + 169,943= 239,643 kN/m Faktor Aman terhadap GeserFgs = = = 1,6< 1,5 AMANDimanaFgs= Faktor aman terhadap penggeseran Ph= Jumlah gaya gaya horizontal

Stabilitas guling Tekanan tanah lateral yang diakibatkan oleh tanah yang ada dibelakang dinding penahan, Cenderung menggulingkan dinding dengan pusat rotasi terletak pada ujung kaki depan dinding penahan. Factor Aman terhadap penggulingan Fgl = = = 1,60 > 1,5 .............. AMANDimana :Fgl= Faktor aman terhadap penggulinganMw= Jumlah momen yang melawan penggulinganMg= Jumlah momen yang menyebabkan penggulingan Stabilitas terhadap keruntuhan daya dukung tanah Dalam hal ini akan digunakan persamaan Hansen. Pada perhitungan dianggap pondasi terletak di permukaan.Ex= = = 0.92 m

= B/6= 4,1/6= 0,683 mE= B/2 Ex = 4,1/2 0,92= 1,13> 0,75 m Lebar efektif B = B 2e= 4,1 (2 . 0,4)= 3,3 m A= B . 1= 3,3 m2 Gaya Horisontal :H = pa = 220,063 kN, V = W = 294,35 kN

Faktor kemiringan beban Iq= [ 1 ]5= [ 1 ]5= 0,913 > 0Menurut Hansen Untuk 2 = 300 nilai daya dukung pondasiNc = 30,14Nq = 18,40 N = 15,07Ic= Iq [1 Iq ] / [ Nc tg 300 ]= 0,913 [ 1 0,913 ] / [30,14 . tg 300] = 0,91Iy= [ 1 ]5= [ 1 ]5= 0,345 > 0 Kapasitas dukung ultimit untuk pondasi dipermukaan menurut Hansen [ Dr = 0, factor kedalaman dc = dq = dy = 1 , factor bentuk sc = sq = sy = 1]qu= Ic . C2 . Nc + Iy . B.b2 . Ny= 0,91 . 17 . 30,14 + 0,345. 3,3 . 15,07= 466,25 + 17,16= 483,41 kN/m3Bila dihitung berdasarkan lebar efektif yaitu tekanan pondasi ke tanah dasar terbagi rata secara sama, maka : q = V / Bq = 294,35 / 3,3= 89,2 kN/m2

Factor keamanan terhadap keruntuhan kapasitas dukung :F = qu / Vq = 483,41 / 89,2 = 5,42 > 3 [OK]Atau dapat pula dihitung dengan :F = qu.B/V = 483,41 . 3,3 / 294,35 = 5,42 > 3 [OK]

SOAL 2Diketahui struktur turap dari baja dengan pembebanan dan profil lapisan tanah seperti pada gambar dibawah ini.

Ketentuan :Tanah I (urugan pasir)H1 = 1 mC1= 0H2= 2 m1= 200H3 = 3,5 m1= 1,8 t/m3Tanah 2 (asli)Q = 2 t/mC2= 2,2 t/m32= 3002= 0Diminta : a. Gambarkan dengan distribusi tekanan tanahnya b. Hitung kedalaman pancang actual, dengan factor keamanan 20% - 30%c. Hitung gaya angkur dipasang tiap 6 meter/ 10 meterd. Gambar desain angkur, turap, dan pertemuan keduanya (skala 1:20) e. Desainkan profil baja turap yang biasa dipakai dan ekonomis (sesuai momen maksimal)(untuk tipe baja dan profil baja dapat dilihat pada Tabel baja )

Penyelesaian : a. Gambar diagram distribusi tekanan tanah

b. Mencari kedalaman factual dengan factor keamanan 20% - 30%Langkah langkah sebagai berikut :1. Menghiung koefisien tanah aktif (Ka) dan koefisien tanah pasif (Kp)Ka1= tan2 (45 (/2))= tan2 (45-(20/2))= tan2 (35)= 0,49Ka2= tan2 (45 (/2))= tan2 (45 - (30/2))= tan2 (30)= 1/3Kp 1= tan2 (45 + (/2))= tan2 (45 + (20/2))= tan2 (55)= 2,04Kp2= tan2 (45 + (/2))= tan2 (45 + (30/2))= tan2 (60)= 32. Menghitung p1 dan p2P1 = Ka . 1 . L1 = 0,405 . 1,7 . [1 + 3]=2,75 KN/m3P2 = [ q + 1 . L1 + 1 . L2 ] Ka + w . L2 =[ q + 1 . [H1 + H2] + 1 . H3] Ka + w . H3 = [20 + 17 . [1 + 3] + 9 . 5] 0,405 + 10 . 5 = 53,865 + 50= 103,865 KN/m23. Menghitung L3L3== =5,032 m

4. Menghitung tekanan tanah [P]Pa1 = . Ka1 . 1 . (H1+H2)2= . 0,49 . 1,8 . (1,00+2,00)2= 3,969 TonPa2= q . Ka1 ( H1+H2+H3) = 2 . 0,49 . (1,00+2,00+3,50) = 6,37 TonPa3= Ka1 . 1 . H3. (H1+H2)= 0,49 . 1,8 . 3,5 (2,00+1,00)= 9,261 Ton

Pa4= . Ka1 . . (H3)2= . 0,49 . (sat water) . (3,50)2= 0,245 . (1,8 1) . (3,5)2= 2,401 TonPa5= .Ka1 . w . (H3)2= . 0,49 . 1 . 3,52= 3,001 TonP6= q . Ka2 . D = 2 . 1/3 . D= 0,67 . D TonP7= Ka2 . 2 . D . H3= 1/3 . 2,2 . D . 3,50= 2,567 D TonP8= . Ka2 . 2. D2= . 1/3 . (2,2-1) . D2= 0,199 D2 TonP9= . Ka2 . w . D2= . 1/3 . 1 . D2= 0,167 D2 TonPp1= . Kp2 . 2 . D2= . 3 . (2,2-1) . D2= 1,80 D2 Ton

5. Jarak Lengan Terhadap Titik 0 x1= ( 2/3 . (H1 + H2)) H1= ( 2/3 . (1,00 + 2,00)) 1,00= 2 1 = 1 m

x2= ( 1/2 . (H1 + H2 + H3)) H1= ( 1/2 . (1,00 + 2,00 + 3,50)) 1,00= 3,25 - 1 = 2,25 m

x3= (1/2 . H3 ) + H2= ( 1/2 . 3,50) + 2,00= 1,75 + 2 = 3,75 m

x4= ( 2/3 . H3) + H2= ( 2/3 . 3,50) + 2,00= 2,33 + 2 = 4,33 m

x5= x4= 4,33 m

x6= (D . ) + H2 + H3= D + 2,00 + 3,50= D + 5,5 m

x7= x6= D + 5,5 m

x8= ( 2/3 . D) + H2 + H3 = ( 2/3 . D) + 2,00 + 3,50) = 2/3 D + 5,5 m

x9 = x8= 2/3.D + 5,5 m

xp = x9= 2/3.D + 5,5 m

6. Momen Akibat Tekanan Tanah Aktif (Pa) dan Pasif (Pp)pa= (Pa1.x1)+ (Pa2.x2)+ (Pa3.x3)+ (Pa4.x4)+ (Pa5.x5)+ (Pa6.x6)+(Pa7.x7)+ (Pa8.x8)+ (Pa9.x9)= ( 3,969.1)+(6,37.2,25)+(9,261.3,75)+(2,401.4,33)+(3,001.4,33)+ (0,67D.(1/2D+5,5)) +(2,567D.(1/2D+5,5))+(0,199D2.(2/3D+5,5))+ (0,167D2.(2/3D+5,5)) = (3,969)+(14,332)+(34,729)+(10,396)+(12,994)+(0,335D2)+(3,685D)+(1,28D2) + ( 14,08D)+(0,133D3)+(1,095D2)+(0,111D3)+(0,918D2)= 76,420 + 17,765D + 3,628D2 + 0,244D3 Pp= Pp . xp= 1,800 D2 . (2/3D + 5,5)= 1,2 D3 + 9,9D2 = - (1,2D3 + 9,9D2) --> Tanah pasif berlawanan arah dengan tanah aktif7. Menghitung DMO = 0+pa Pp = 0 76,420 + 17,765D + 3,628D2 + 0,244D3 - (1,2D3 + 9,9D2) = 0 76,420 + 17,765D 6,272D2 0,956D3 = 0 Dengan Menggunakan Cara Trial And Error Untuk Mencari Nilai D Terhadap Persamaan Diatas, Didapat Nilai D = 3,81411m = 3,81 m Untuk Faktor Keamanan, maka hasil dari D, dikalikan dengan Faktor Keamanan 1,5 2,0. Dipilih angka Keamaan (Fs) = 1,5. Sehingga D . 1,5 = 3,81 . 1,5 = 5,714 m Jadi panjang dinding penahan yang masuk kedalam tanah adalah 5,714 mSehingga panjang dinding penahan tanah yang dibutuhkan adalah 5,5+5,714 = 11,214 m

8. Menentukan Profil Dinding Penahan Tanah Menentukan MO Total adalah mengganti D dengan x M Total = pa Pp= 76,420 + 17,765X + 3,628X2 + 0,244X3 - (1,2X3 + 9,9X2) = 0= 76,420 + 17,765X 6,272X2 0,956X3 = 0 Persamaan diatas didefinisikan terhadap X; Maka diatas diturunkan menjadi:-2,876X2 12,526X + 17,804 = 02,876X2 + 12,526X - 17,804 = 0 X dapat dicari dengan menggunkan rumus ABC, Seperti Berikut :

X1,2 = = = = = X1 = = 1,129 m (Memenuhi)X2 = = -5,48 m (Tidak Memenuhi)Maka :M Total = 76,420 + 17,765X 6,272X2 0,956X3 = 76,420 + 17,765(1,129) 6,272(1,129)2 0,956(1,129)3 = 76,420 + 20,057 7,99 1,376= 87,111 T.m= 8711100 kg.cm= BJ 55= 2733 kg/cm2

W= = = 3187,38 cm3 Dari katalog profil baja diperoleh profil FSP IIIA Bentuk Kotak dengan W (Momen Tahanan)= 3580cm3 > 3187,38 cm3 ,dengan Spesifikasi

Sebagai berikut : Propertis FSP IIIA :H = 340 mmB = 400 mmI= 60750 cm4W = 3580 cm3 Untuk Gording Menggunakan CHANNEL WITHOUT LIPS Dengan spesifikasi sebagai berikut :h= b= t= I= W=

9. Menghitung Gaya Angkur (T) Karena D sudah diketahui, (D = 3,81 m), maka : Tekanan Tanah Aktif dan Pasif (Pa) dan (Pp) Pa1= 3,969 Pa2= 6,37 Pa3= 9,261 Pa4= 2,401 Pa5= 3,001 Pa6= 0,67 . D= 0,67 . 3,81 = 2,5527 Ton Pa7= 2,567 . D= 2,567 . 3,81= 9,7803 Ton Pa8= 0,199 . D2= 0,199 . 3,81= 0,7582 Ton Pa9= 0,167 . D2= 0,167 . 3,81= 0,6363 Ton Pp=1,80 . D= 1,80 . 3,81= 3,048 Ton Pt= Jarak Lengan Terhadap Titik O x1= (1/3.(H1+H2)) + H3 + D= (1/3.( 1,00 + 2,00)) + 3,50 + 3,81= 8,31 m x2= ( . (H1+H2+H3)) + D= (1/2 . (1,00+2,00+3,50) + 3,81= 7,06 m x3= ( . H3) + D= (1/2 . 3,50) + 3,81= 5,56 m x4= (1/3 . H3) + D= (1/3 . 3,50) + 3,81= 4,98 m x5= x4= 4,98 m x6= . D= . 3,81= 1,905 m

x7= x6= 1,905 m x8= 1/3 . D= 1/3 . 3,81= 1,27 m x9= 1/3 . D= 1/3 . 3,81= 1,27 m xp= - (1/3 . D)= -(1/3 . 3,81)= -1,27 m x= H2 + H3 + D= 2,00 + 3,50 + 3,81= 9,31 m

Tabel 1.4. Hasil perhitungan Gaya dan Momen akibat tekanan tanah aktif (Pa)No.Pa (Ton)Jarak LenganTerhadap Titik0 (m)Momen TerhadapTitik 0 (T.m)

13,6968,31030,714

26,377,06044,972

39,2615,56051,491

42,4014,98011,957

53,0014,98014,945

62,55271,9054,863

79,78031,90518,631

80,75821,2700,963

90,63631,2700,808

= 179,344

Tabel 1.4. Hasil perhitungan Gaya dan Momen akibat tekanan tanah pasif (Pp)No.Pp (Ton)Jarak LenganTerhadap Titik0 (m)Momen TerhadapTitik 0 (T.m)

13,0481,273,871

2t9,319,310 Ton

Pada kondisi balance, pa + Pp = 0, Sehingga :pa + Pp = 0179,344 3,871 9,310 . T = 0175,473 = 9,310 . T T = 18,848 Ton = 18848 kg Perencanaan Blok Angkur (Asumsi)h = 1,50 mH = 5,50 m(Syarat, Jika h H/3, Maka dianggap tinggi balok angkur = HMaka : h H/31,5 5,5/31,5 1,83Sehingga tinggi blok angkur adalah :H - h = 5,50 1,50 = 3m