Rekayasa pondasi 2

REKAYASA PONDASI II

2013/2014

TURAP

1. Pendahuluan

Turap merupakan struktur sheet piles yang dipancang secara kontinu kedalam tanah sehingga membentuk dinding vertikal yang menerus dan digunakan untuk menahan tanah yang berbeda elevasinya. 1.1 Jenis dan fungsi turap

Tiang-tiang turap (Sheet piles) sering digunakan untuk membangun sebuah dinding yang berfungsi sebagai penahan tanah, yang biasa berupa konstruksi berskala besar maupun kecil. . Turap dapat dibagi menjadi : -

Turap Baja

Ukurannya bisa dibuat panjang sehingga konstruksi yang memerlukan turap yang  panjang cocok memakai turap baja. Tetapi bila digunakan untuk konstruksi yang terkena te rkena air laut langsung, misalnya di pelabuhan laut, maka turap baja sangat jarang, bahkan hampir tidak pernah digunakan karena turap baja tidak bisa terkena air laut yang dapat membuatnya menjadi berkarat -

Turap Beton

Turap beton adalah turap yang paling sering digunakan arena turap beton dapat dipakai untuk konstruksi yang besar maupun yang kecil. Turap beton biasanya dibuat di  pabrik (prefabricated), sehingga kekuatannya dapat dikontrol dengan baik. Turap beton juga lebih murah daripada turap baja. Tapi turap baja mempunyai masalah dengan ukurannya yang terbatas. -

Turap Kayu

Turap kayu hanya digunakan untuk struktur yang kecil saja. Keuntungan turap kayu adalah pengerjaan / instalasinya yang simple serta tidak memerlukan alat-alat berat pada saat instalasi. Tapi turap kayu memiliki kekuatan yang paling kecil dibandingkan dengan turap  baja maupun turap beton dan turap kayu tidak begitu be gitu tahan terhadap perubahan perub ahan suhu/iklim.

1.2 Dinding turap

Dinding turap adalah konstruksi dinding penahan tanah lentur yang dapat menahan tekanan tanah di sekelilingnya, mencegah terjadinya kelongsoran, Di dalam konstruksi dinding penahan tanah, dikenal konstruksi dinding penahan tanah kaku dan lentur. Dinding  penahan tanah lentur biasa disebut konstruksi dinding turap atau dinding turap saja. Dengan tidak memakai jangkar/angkur, dinding turap juga bisa disebut dinding turap kantilever.

1

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II

2013/2014

1.3 Metode Pembangunan Dinding turap (sheet pile)

Dinding sheet pile bisa digunakan kembali dan bisa menjadi 2 kategori dasar, yaitu : a.

Dinding sheet pile kantilever

 b.

Dinding sheet pile berjangkar Dalam membangun dinding sheet pile, sheet pile bisa dipancang ke tanah dan

selajutnya ditempatkan pada sisi tanah. (Belakang dinding) atau sheet pile dikeruk/digali. Pada beberapa kasus, tanah yang digunakan urugan dibelakang sheet pile adalah butiran. Tanah dibawah garis keruk bisa berpasir atau tanah lempung.

Gambar 1. Tahapan Pekerjaan Dinding Turap. 1.4 Gaya-gaya yang bekerja pada turap

Pada sebuah konstruksi turap, gaya-gaya yang bekerja dapat digolongkan menjadi dua, yaitu : Tekanan tanah aktif (Pa)

Yang dimaksud dengan tekanan tanah aktif adalah tekanan tanah lateral minimum yang mengakibatkan keruntuhan geser tanah akibat gerakan dinding menjauhi tanah dibelakangnya (Hary Christady, 1996)

Tekanan tanah pasif (Pp)

Yang dimaksud dengan tekanan tanah pasif adalah tekanan tanah lateral maksimum yang mengakibatkan keruntuhan geser tanah akibat gerakan dinding menekan tanah urug (Hary Christady, 1996) 2

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II

2013/2014

1.5 Analisis Gaya yang Bekerja pada Turap

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa turap mengalami gaya-gaya, yaitu tekanan aktif dan tekanan tanah oasif. Gaya-gaya inilah yang selalu bekerja pada sebuah konstruksi turap. Koefisien tekanan tanah dapat dilihat pada rumus dibawah ini 

         

 

 

Dimana : Ka = koefisien tekanan tanah aktif Kp = koefisien tekanan tanah pasif ϴ = sudut geser dalam

Sementara itu tekanan tanah aktif dan tekanan tanah pasif merupakan luasan dari diagram tekanan tanah yang terjadi dikalikan dengan koefisien tekanan tanahnya. Contoh Bila diagram tekanan tanahnya berbentuk segiempat :       

Bila diagram tekanan tanahnya berbentuk segitiga :         

Dimana : γ = berat volume tanah

H = kedalaman titik yang ditinjau dari permukaan tanah Ka = koefisisen tekanan tanah aktif

Begitu juga dengan rumus untuk menghitung tekanan tanah pasif. Analogi dengan rumus tekanan tanah pasif. Berikut adalah gambar contoh diagram tekanan tanah yang terjadi pada sebuah konstruksi turap.

3

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II

2013/2014

2. Turap kantilever

Dinding Turap kantilever biasanya direkomendasikan untuk dinding dengan ketinggian sedang, sekitar 6 m atau kurang diatas garis galian. Pada dinding ini, turap  berprilaku seperti sebuah balok lebar kantilever diatas garis galian. Prinsip dasar untuk menghitung distribusi tekanan tanah lateral tiang turap kantilever dapat dijelaskan dengan  bantuan gambar 6, yang menunjukan prilaku leleh dinding kantilever yang tertanam pada lapisan pasir dibawah garis galian. Dinding berputar pada titik O. Oleh karena ada nya tekanan hidrostatik pada masing-masing sisi dinding, maka tekanan ini akan salingmenghilangkan., dengan demikian Yang diperhitungkan hanya tekanan tanah lateral evektif saja. Pada zona A, tekanan tanah hanya lah tekanan tanah aktif saja yang berasal dari tanah sebelah diatas garis galian. Sementara pada zona B, oleh karena pelenturan dinding didaerah ini, maka bekerja tekanan tanah lateral aktif dari bagian tanah sebelah atas garis galian dan tekanan tanah pasif dibawah garis galian disebelah air. Kondisi pada zona $B$ ini akan berkebalikan dengan zona C, yaitu dibawah titik rotasi O. Distribusi tekanan tanah  bersih ditunjukan pada gambar 6(b), namun untuk penyederhanaan biasanya gambar 6(c) akan digunakan dalam perencanaan.

Gambar 6 Tiang turap kantilever tertanam pada pasir 4

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II

2013/2014

2.1 Turap kantilever pada tanah pasir

Untuk mengembangkan hubungan untuk kedalaman penanaman tiang turap yang dibutuh kan kedalam didalam tanah granular perhatikan gambar 7(a). Tanah yang akan ditahan oleh dinding turap, brada diatas garis galian, adalah juga tanah granular. Permukaanair yanah berada pada kedalaman L1 dari puncak tiang. Ambillah sudut geser  pasir sebagai ϕ. Intensitas tekanan aktif pada kedalaman Z=L1 dapat dinyatakan sebagai ; P1 = γL1K a Dimana ; K a = koefisien tekanan aktif Rankine = tan2 (45 - ϕ/2) γ = berat isi tanah diatas muka air 

Gambar 7. Tiang turap kantilever tertanam pada pasir

Dengan cara yang sama, tekanan aktif pada kedalaman Z = L1+L2(pada kedalaman mika galian) adalah sama dengan ; P2 = (γL1+γL2)K a Perlu dicatat bahwa pada kedalaman garis galian, tekanan hidrostatis dari kedua arah didning adalah sama dan oleh karena itu, akan saling menghilangkan. Untuk menentukan tekanan tanah bersih dibawah garis galian hingga pada titik rotasi O, seperti ditunjukan pada gambar 6(a) sebelumnya, harus lah dipertimbangkan bahwa tekanan pasif bekerja dari sebelah kiri (sebelah air) kearah sebelah kanan(sebelah tanah) dan  juga tekanan aktif bekerja dari sebelah kanan ke sebelah kiri dinding. Tekanan aktif pada kedalaman Z dapat diberikan sebagai ; Pa = [ γL1 + γ’L2 + γ’(z - L1 - L2) ]K a Juga tekanan pasif pada kedalaman z adalah sama dengan ; P p = γ( z - L1 - L2 ) K  p 5

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II

2013/2014

Dimana, Kp = koefisien tekanan pasif rankine = tan2 (45 + ϕ/2) Maka dengan mengkombinasikan Pers. Diatas, tekanan lateral bersih dapat ditentukan sebagai berikut ; P = Pa –  P p = (γL1 + γL2 ) K a - γ( z - L1 - L2 )(K a –  K  p) = P2 – γ (z –  L)( K a –  K  p) Dimana ; L = L1 + L2 Tekanan bersih P menjadi sama dengan 0 pada kedalaman L3 dibawah garis galian, atau ; P2 - γ( z - L )( K  p - K a ) = 0 Atau : ( z - L ) = L3 = P2/ γ’(K  p - K a)

2.1

Turap kantilever pada tanah Lempung

-

Menghitung Dteoritis dengan persamaan: D2 [4.C – (γ. L1 + γ’.L2)] –  2.D.P -

6

 P .( P   12.C . Z ) (  . L1    '. L 2)  2.C 

 = 0

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II

-

Mencari L4: L4 =

-

2013/2014

 D.[4.C   (  . L1    '. L 2)]  P  4.C 

Menghitung P6 dan P7: P6 = 4.C – (γ. L1 + γ’. L2) P7 = 4.C + (γ. L1 + γ’. L2)

-

Kedalaman penetrasi sesungguhnya: D aktual = 1,4 –  1,6 . D teoritis

-

Mencari Z’ dan M max dengan persamaan: Z’ =

-

 P   P 6

M max = P∙(Z + Z’) -

 P 6. Z '2  Z 

3. Turap berjangkar

Ada dua metode dasar pelaksanaan dinding sheeet pile berjangkar : 1. Metode dukungan tanah bebas (Free Earth Support Methode)

7

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II

2013/2014

2. Metode dukungan tanah terjepit (Fixed Earth Support Methode)

3.1

Jangkar

Jenis umum jangkar yang digunakan pada dinding sheet pile adalah sebagai berikut : Anchor Plates dan Beams (Deadman). Anchor plates dan beams umumnya dibuat dari balok cetak. Jangkar dipasangkan pada sheet pile oleh tic rods. Wale ditempatkan disisi depan atau  belakang suatu sheet pile untuk mempermudah pemasngan tic rods ke dinding, untuk melindungi tic rods dari karat, umumnya dilindungi dengan cat atau bahan aspal.

8

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II



Tie Backs



Vertical anchor piles

9

2013/2014

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II

2013/2014

Anchor Beam Supported By Bakter pile



.

3.2 Turap berjangkar tumpuan bebas pada tanah pasir

O’

P’1 = γ LK a

Pada kedalaman Z = L1 + L2 P’2 = [ γ L1 + γ L2] K a

Dibawah garis galian, tekanan netto akan nol pada z = L1 + L2 + L3 10

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II

2013/2014

Hubungan L3 diberikan oleh ; L3 = P’2/ γ’(K  p –  K a) Pada kedalaman z = L1 + L2 + L3 +L4 P’3 = γ’ ( K  p –  K a) L4

Untuk kesetimbangan gaya-gaya horizontal pada sheet pilew HF = 0 dan ∑M pada titik O’ = 0. Julmah gaya horizontal perunit panjang sheet pile adalah ; Luas diagram tekanan ACDB –  area EBF –  F = 0 Dimana F adalah gaya tarik batang angkur perdiameter panjang dinding sheet pile atau ;

Ra –  1/2P3L4 –  F = 0 atau F = Ra – ½[γ’(K  p –  K a)]L4 Sekarang ambil momen pada titik O’ akan memberikan

- Ra[(L1 + L2 + L3)  –  ( Z + l 1)] + ½ [γ’(K  p - K a)] L42 (l 2 + L2 + L3 + 2/3 L4) = 0 atau L43 + 1,5 L42 (l 2 + L2 + L3) –  3Ra[(L1 + L2 + L3) –  ( Z + l 1)] / γ’(K  p –  K a) = 0 Persamaan diatas dapat diselesai kan dengan coba-coba untuk menentukan kedalaman teoritis L4. Dteoritis = L3 + L4 Untuk perencanaan konstruksi, kedalaman teoritis dapat ditambah sekitar 30-40% atau ; Ddesain = 1,3 + 1,4 Dteoritis Momen maksimum teoritis dapat terjadi pada kedalaman z = L1  dan z = L1 + L2. Momen maksimum dapat dihitung pada suatu kedalaman z dimana gesersama dengan 0 yaitu ; 2

½ P’1 L1 – F + P’1 (z –  L1) + 1/2K aγ’(z –  L1)  = 0

Ketika z diketahui, maka momen maksimum dapat dihitung. Sheet pile adalah fleksible. Perpindahan (displacement) yang terjadi skibat distribusi tekanan tanah cenderung mengurangi besar nya momen lentur maksimum. Untuk alasan inilah Rowe (1952-1957) menyarankan suatu prosedur reduksi momen desain maksimum pada sheet pile yang didapat metode tumpuan tanah bebas.

11

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II

2013/2014

Beberapa notasi yang digunakan dalam perhitungan reduksi momen adalah : H’ adalah panjang total sheet pile yang terpasang = L1 + L2 + Ddesain Kekakuan relatife sheet pile, ρ = ( H’ 4 /EI )10,91x10 H’

= Panjang total sheet pile (m)

E

= Modulus material sheet pile(MN/m2)

Md

= Momen desain

Mmax

= Momen maksimum teoritis

12

-7

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II

2013/2014

Berikut adalah beberapa contoh konstruksi dinding turap kantilever dengan material baja yang kebetulan merupakan material dikerjakan pada tugas terstruktur ini :

13

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II

2013/2014

PERENCANAAN TURAP A. Data 1. Tinggi eksisting

:

h1 = 1 m

2. Tanah lapisan

:

ф = 7

3. Jenis turap

:

Baja

o

h1 = 1 m

h2 = 3,5 m 3 γ’ = 1,5 ton/m

I

h2 = 3,5 m

Dredged Line

II

14

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II

2013/2014

B. Perhitungan 

Ka = tg2 (45 – 



Kp = tg2 (45 +



 P '1    1h1 Ka1

  2

  2

) = tg2 (45 – 

7

= tg2 (45 +

7

)

2

2

)

= 0,783

)

= 1,278

 P '1  1,5 x1x0,783  1,1745  ton/m2 

 P ' 2    1 h1    '1 h2  h1  Ka1    W  h2  h1 

 P ' 2  1,5x1  1,53,5  10,783  1,03,5  1  6,611  ton/m2



 P ' 2

 L3 

  ' 2

 L3 



 Kp   Ka  6,611

1,51,278  0,783 

 8,904  m

1

1

2

2

 Ra   P '1  L1   P '1  L2   L1  

 P ' 2  P '1  L2   L1  

1 2

 P ' 2  L3

1 1 1  Ra   x1,1745 x1  1,17453,5  1  6,611  1,17453,5  1   x6,611 x8,904 2 2 2  Ra  39,751  ton/m



 Z  

 M 

E 

 Ra

  M 

 1  1 1   1 2          p'1  L1  L3  L1  x    p' 2  p'1  L1  L3   L1  x    p' 2 x L3  L3  x     Ra  Ra  2  2 3   2 3          1 1  1 1   1 2                 z   1 , 1745 . 1 8 , 904 1  x 6 , 611 1 , 1745 1 8 , 904 1  x 6 , 611 x8,904 8,904  x        39,751  2  2 3   2 3          z  

E 



1

 z   4,767 m



 p '5     L1   ' L1  K  p    ' L3  K  p  K a

1,278  0,783   10,445 ton/m 2  p ' 5  1,5 .1  1,5 . 11,278  1,5 . 8,904  

15

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II



 P ' 5

 A1 

  '

 Kp

2013/2014

10,445



  Ka 1,5 x1,278  0,783

 A1   14,067 

 A2 

8 Ra   '

 Kp

  Ka





8x39,751 1,51,278  0,783

 A2  428 ,29





 A3

  Ka    P '5

6 Ra 2 Z   '  Kp

 A3 

  '



 Kp   Ka 2

2

6 x39 ,751 x2 x 4,767  x1,5 x1,278 1,5  x1,278 2





0,783   10 ,445 

0,783 

2

 A3  7581 ,227



 A4 

 Ra 6 Z  P ' 5 4 Ra   ' 2

2

 Kp2  Ka2 2



39,751 x6 x4,767 x10,445  4 x39,751 1,5  x1,278  0,783 2

2

 A4  33005 ,422 

 L4

4

  A1  L4

.

3

  A2

. L4

2

  A3  L4 

.

A4



0

 L4  14 ,067 L4  428 ,29 L4  7581 ,227 L4  33005 ,422  0 4

3

2

Dengan cara coba-coba di dapat  L4  22,5961  m ≈  L4  22,596  m  Dteo   L3  L4  8,904  22,596  31,5 m  Ddesain  L





31,5 x1,3  40 ,95  m

 Ddesain



h2



40 ,95  3,5



44 ,45 m ≈ L = 44,5 m > 12 m

Karena L sheet pile terlalu panjang lebih dari 12 m, maka perencanaan selanjutnya digunakan jangkar. Adapun posisi jangkar dan diagram tekanan adalah sebagai  berikut :

16

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II

2013/2014

A

l1 = 0,5 m h1 = 1 m

F

Z h2 = 3,5 m

l2 = 0,5 m

I C

P'1

Ra

Dredged Line

P'2

D

Z E

d

h3

II

F

h4 P'3

H

B

GambarTekananDenganJangkar

Jadi untuk mengetahui panjang h4 dapat digunakan rumus sebagai berikut :



 L4  1,5 L4 l 2   L2   L1    L3   3

2

  L3    Z   l 1  0   '  Kp   Ka 

3 Ra  L2

 L4  1,5 L4 0,5  3,50  1,00   8,904   3

2

3 x39 ,7513,50  8,904   4,767  0,5 1,5 x(1,278  0,783)

0

Dengan cara coba-coba di dapat  L4  6,8162 m  Dteo   L3  L4  8,904  6,8162  15,720  Ddesain



m

15,720 x1,3  20 ,436  m

 L   D desain  h2  20,436  3,5  23,936 m ≈ 24 m 17

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II

2013/2014

Gaya yang bekerja pada jangkar : 





 F    Ra  12   '  Kp  Ka h4  F   39 ,751 

1 2

2

1,5 x1,278  0,783 x6,8162 2  22 ,503 ton/m

Untuk gaya geser sama dengan nol, maka : 1 2



 P '1 h1  F   P '1  Z   h1   12  Ka1  1 '  Z   h1   0 2

Misalkan Z –  h1 = n, maka: 1 2

 P '1  L1  F    P '1 n  12  Ka  ' n 2  0

1 2

 x1,1745  x1,00  22 ,503  1,1745 n  12  x0,783 x1,5n 2  0

0,587 n

n

2



1,1745 n  21,916



0

 1,1745   1,17452  4 x 0,587 x  21,916 2 x 0,587

 5,027  m

 Z   n  h1  5,0274  1,00  6,027  m Momen maksimum terjadi pada gaya geser sama dengan nol, maka : 

 M m ax

n2 1 n   h1      P '1 h1  n     F n  l 2    P '1  2  Ka1 1 ' n 2 3   2 3   1 2

   

 M m ax   12  x1,1745 x1,0 x 5,027 

1,0    22,503 x 5,027  0,5 3  

5,027 2 1 5,027  1,1745 x  2  x0,783 x1,5 x5,027 2  x 2 3  M  m ax  81,519 ton.m/m

18

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II 

2013/2014

Dimensi : 

 



        

                  

Menggunakan Tipe AU-25      

      



Plat Angkur

Sehubungan dengan ф = 15o, sehingga untuk mencari nilai variasi Kp cosδ  tidak diperoleh akibat dari grafik Ovesen & Stromann (1972) tersebut nilai ф terkecil = 25o. Untuk peencanaan plat angkur digunakan metode Ghaly (1997) dengan rumus sebagai  berikut : 19

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)

REKAYASA PONDASI II

5, 4   H  2      P u  tan  1    A  

0 , 28

 1 AH    ton.m/m

  1,0 2      P u  o  tan 15  1,5 x1,5  5,4

 P izin 



 P u SF 



2013/2014

0 , 28

 x1,5 x1,5 x1,5 x1  30,230   ton/m

30,230  18,076 ton/m > F = 13,018 ton/m 3

……ok 

Batang Angkur

Direncanakan jangkar Tie

Rod   di

pasang setiap jarak 2 m, maka gaya tarik yang bekerja

 pada angker adalah:  P tarik 

20



 FS 



13,018 x 2



26 ,036

 ton

M. TAUFIK HARIADY (D121 12 064)