Sheet Pile

PERHITUNGAN KONSTRUKSI TURAP

I. Konstruksi Turap Sheet Pile q

Hb

g1 f1 C1

Ha

gsat f2 C2

H

Diketahui suatu konstruksi turap baja berjangkar yang menahan tanah dibelakangnya seperti gambar terlampir, dengan data-data : -

Beban merata permukaan (q) q=

-

D

2

5

m

Tinggi muka air (Ha) Ha =

-

KN/m

Tinggi turap diatas tanah (H) H=

gsat3 f3 C3

2.5

2.68

m

Konstruksi jangkar dan profil baja (sheet pile)

Data tanah : g1 =

1.62

f1=

24

C 1=

0

KN/m3

g2 =

1.75

0

f2=

25

KN/m2

C2=

0

KN/m3

g3 =

1.8

KN/m3

0

f3=

23

0

KN/m2

C3=

1.2

KN/m2

Dimana : g2 dan g3 = gsat

Dari data-data tersebut diatas diminta untuk : 1. Hitung kedalaman benaman turap (D) dengan metode free earth support, 2. Rencanakan konstruksi jangkar, 3. Tentukan profil dinding turap yang paling efektif (gunakan metode reduksi Momen Rowe) dan balok mendatarnya (Wales)

Created by DENA

1

PERHITUNGAN KONSTRUKSI TURAP A. PERHITUNGAN KONSTRUKSI TURAP 1. Sketsa diagram tekanan tanah

ya

Pa1

a Ta

Pa2

H

Diketahui : Hb

b

Pa3

Ha

Pa4

H =

5m

Hb =

2.32 m

Ha =

2.68 m

ya =

1m

c

Pa5

a

d

D

e

x

Pp

2. Menghitung tekanan tanah aktif dan tekanan tanah pasif a. Koefisien tekanan tanah aktif menurut Rankine adalah : Ka = tan2( 45 - f/2 ) -

Untuk nilai f1 = 24 Ka1

-

=

0.42173

Untuk nilai f3 = 23 Ka3

=

0

-

Untuk nilai f2 = 25 Ka2

=

0

0.40586

0

0.43809

b. Koefisien tekanan tanah pasif menurut Rankine adalah : Kp = tan2( 45 + f/2 ) -

Untuk nilai f3 = 23 Kp =

Created by DENA

0

2.28262

2

PERHITUNGAN KONSTRUKSI TURAP 3. Menentukan tekanan tanah aktif -

Tekanan tanah aktif akibat pengaruh beban luar (q) s1 = q . Ka1 s1 =

2.5 x 0.42173

s1 = 1.05433 KN/m2 -

Tekanan tanah aktif akibat pengaruh tanah setinggi Hb s2 = g1 . Hb . Ka1 s2 =

( 1.62 x

2.32 x 0.4217 )

s2 = 1.58503 KN/m2 -

Tekanan tanah aktif akibat pengaruh beban luar (q) dan tanah setinggi H b terhadap tanah setinggi Ha s3 = ( q + g1.Hb ) . Ka2 s3 =

( 2.5 + 3.7584 )x 0.40586

s3 = 2.54002 KN/m2 -

Tegangan tanah aktif akibat pengaruh tanah setinggi Ha s4 = (g2sat - gw) . Ha . ka2 s4 =

( 1.75 -- 1 ) x2.68 mx 0.40586

s4 = 0.81578 KN/m2 -

Tekanan tanah aktif akibat pengaruh beban luar , tanah setinggi H b , tanah setinggi Ha terhadap tanah setinggi a s5 = (q + g1.Hb + (g2sat - gw) . Ha) . ka3 ( 2.5 + 3.7584 + 2 3.62232 s5 = KN/m s5 =

( 1.75 -- 1 ) x 2.68 ) x 0.43809

Sehingga dapat diperoleh kedalaman a (jarak dimana tegangannya = 0) : a=

s5 ( kp-ka3 ). (g3sat - gw)

=

3.62232 ( 2.2826 - 0.4381 ) x ( 1.8 -

1)

a = 2.45477 m

Created by DENA

3

PERHITUNGAN KONSTRUKSI TURAP 4. Menghitung gaya tekanan tanah aktif 1.05433 x 2.32

Pa1 = s1 . Hb Pa2 = 0,5 x s2 x Hb Pa3 = s3 . Ha

Pa1

=

Pa2

=

0.5x 1.58503 x 2.32

Pa3

=

2.54002 x 2.68

Pa4 = 0,5 x s4 x Ha

Pa4

=

0.5x 0.81578 x

Pa5 =0,5 x s2 x a - 2c (ka)^0.5 a -

=

= 2.68

2.44604 KN/m =

1.83864 KN/m

6.80727 KN/m =

1.09314 KN/m

0.5 x 3.62232x 2.45477

=

0.54652 KN/m

Resultan gaya tekanan tanah aktifnya adalah : SP =

Ra = -

Pa5

=

2.44604+ 1.83864 + 6.80727 + 1.09314 + 0.54652

=

12.7316 KN/m

Jarak resultan gaya terhadap titik 0 adalah :

Ra . y = Pa1(1/2.Hb+Ha+a)+Pa2(1/3.Hb+Ha+a)+Pa3(1/2.Ha+a)+Pa4(1/3.Ha+a)+Pa5(2/3.a) Ra . y =

56.6465

y = 4.44928 m

4. Menghitung kedalaman pemancangan turap Diketahui :

a f

ya

Ta

Hb

b Ra y

Ha

c a

d

D e

-

Pp

x

H =

5m

Ha =

2.68 m

Hb =

2.32 m

ya =

1m

a =

2.45 m

y =

4.45 m

Ra = 12.7316 t/m Ta = Ra - Pp Pp = 0,5.[(g3sat-gw) (Kp-Ka3)].x'2

Dari gambar diatas diperoleh syarat keseimbangan sebagai berikut : SMf = 0 Pp . (2/3.x+a+H-ya) - Ra . (H-(y-a)-ya) = 0 Dimana : Pp = 0,5.[(g3sat-gw) (Kp-Ka3)].x'2 + 2c3 (Kp-ka3)x'= 0.73781 x'2 + 3.3 x' 2/3.x' + a + H - ya = 2/3.x' + 6.45477

Created by DENA

Ra . (H-(y-a)-ya) =

25.5331

4

PERHITUNGAN KONSTRUKSI TURAP Sehingga diperoleh persamaan keseimbangan : (

0.73781 x'2 + 3.3 x') 3

x'2

3

2

0.49187 x' + 4.76241

. ( 2/3 .x' +

6.4548 )

- 25.53312 =

0

+( -25.533) = 0

0.49187 x' + 4.7624 ) x' + 3.2 x'2 + 21.039 ) x'

- 25.5 =

0

Untuk mencari nilai x digunakan Metode Newton : f ( x) f ' ( x)

xn

f(x)

f'(x)

f ( x) f ' ( x)

2

52.23026

58.69139

0.88991

1.11009

1.11009

8.27653

40.48018

0.20446

0.90563

0.90563

0.39608

36.62631

0.01081

0.89481

0.89481

0.00108

36.42591

0.00003

0.89478

0.89478

0.00000

36.42536

0.00000

0.89478

0.89478

0.00000

36.42536

0.00000

0.89478

xn -

Jadi, dengan metode diatas diperoleh nilai x' = 0.895 m Sehingga; D' = a + x' D' =

2.45

D' =

3.35 m

+ 0.895

Panjang Turap seluruhnya; h' = H + D' h' =

5

3.35

+

h' = 8.35 m Direncanakan panjang turap ;

htotal =

9.00 m

Sehingga nilai D yang sebenarnya ; D = htotal - H

Penambahan penanaman ;

= = =

D =

9.00

D =

4.00 m

D - D' D'

-

5

x 100%

4.00 -

3.35

x 100%

3.35 19.42%

(Disarankan 20% - 50%) Kalasi

Sehingga nilai x yang sebenarnya ; x = D - a

Created by DENA

x =

4.00

x =

1.55 m

-

2.45

5

PERHITUNGAN KONSTRUKSI TURAP -

Besarnya tekanan tanah pasif (Pp)= 0,5.[(g3sat-gw) (Kp-Ka3)].x'2 Pp = 0.59072 t/m

-

Ta = 12.1409 t/m

Besarnya gaya jangkar (Ta) = Ra - Pp

Hasil - hasil perhitungan : h'

=

8.35 m

Pa1

=

2.44604 KN/m

H

=

5m

Pa2

=

1.83864 KN/m

Ha

=

2.68 m

Pa3

=

6.80727 KN/m

Hb

=

2.32 m

Pa4

=

1.09314 KN/m

ya

=

1m

Pa5

=

0.54652 KN/m

y

=

4.45 m

Ra

=

12.7316 KN/m

D'

=

3.35 m

Pp

=

0.59072 KN/m

a

=

2.45 m

Ta

=

12.1409 KN/m

x'

=

0.89 m

q

=

2.5

KN/m2

B. PERHITUNGAN KONSTRUKSI JANGKAR 1. Menentukan kedalaman batang jangkar Direncanakan dalamnya batang jangkar dari permukaan adalah; y a =

1m

2. Menentukan perletakan batang jangkar pada papan jangkar

c

1/2 yb

S

Ta

yb

1/2 yb g1.Kp1.S

-

g1.Ka1.S

Perhitungan tinggi papan jangkar (hb) Diketahui :

g1 =

1.62

f1 = Ka1= tan2( 45 - f/2 ) =

Created by DENA

24

KN/m3

ya =

0

Ta = 12.1409 KN/m

0.42173

1m

Kp1= tan2( 45 + f/2 ) =

2.37118

6

PERHITUNGAN KONSTRUKSI TURAP dari gambar tegangan yang bekerja pada papan jangkar diperoleh ; Pu = B ( Pp -Pa)

( Pu dalam satuan permeter panjang )

Dimana : 2

=

1.92066 S2

Pa = 0.5 .Ka1. g1. S2

=

0.3416 S2

Pu = 1.92066 S2 -

0.3416 S2 = 1.57906 S2

Pp = 0.5 .Kp1. g1. S

Pall =

Pu Fk

=

1.57906 S2

=

1.5

1.05271 S2

Dari syarat gaya diperoleh : Pall > Ta

1.05271 S2

>

12.1409

2

>

11.533

>

3.39603

S S

KN/m Pu =

18 t/m

3.40 m

Dari, perhitungan diatas dapat diambil S = Kontrol : 12 t/m

Pall > Ta

>

12 t/m

(OK!!!)

Perhitungan tinggi papan turap ; S yb

=

1,5 - 2 (diambil 1,5)

3.40 yb yb

c = S - yb =

Created by DENA

=

=

1.7

2.00 m

1.40 m

7

PERHITUNGAN KONSTRUKSI TURAP 3. Perhitungan panjang batang jangkar Dari sketsa penjangkaran diperoleh ; DDEF = tg(45 + f3/2) = DFGI = tg(45 + f2/2) = DIKN = tg(45 + f1/2) = DNOQ = tg(45 - f1/2) =

D L1 Ha

tg(f2) =

DJLP =

tg(f1) =

L2 Hb S

1.56969 2.32 1.53986 3.4

L4 =

L4

a1 =

a1 Hb

a2 =

a2 =

2.68

L3 =

L3

Ha

Lt2= 5.74728 + 5.21081

1.51084

L2 =

Lt1= 2.64754 + 1.70735 + 1.50663 + 5.23554 DCHJ =

4

L1 =

0.64941

=

2.64754 m

=

1.70735 m

=

1.50663 m

=

5.23554 m

11.0971 m

=

2.68 0.46631 2.32 0.44523

=

5.74728 m

=

5.21081 m

10.9581 m

Jadi, jarak efektif papan jangkar dari turap berada pada interval ; L t1 < Lt < Lt2 diambil ; Lt =

11 m

Sehingga, panjang batang jangkar adalah : r=

(1.00) 2 + (11.0)2

=

11.0454 m

4. Menentukan jarak antar batang jangkar Direncanakan jarak antar batang jangkar adalah ;

p =

0.80 m

5. Perhitungan diameter batang jangkar Direncanakan menggunakan baja Bj. 37(Fe. 360) dimana; s = F = p . Ta = F A

d 



4.F p .s

0.80 x 12.1409

= F

s

s

d=

1600

2

kg/cm

9.7127 ton = 9712.7 kg



p.d

4.

9712.7

p.

1600

2

4

=

2.78 cm

Jadi, diambil diameter batang jangkar adalah = 25.4 mm

Created by DENA

8

PERHITUNGAN KONSTRUKSI TURAP 6. Perhitungan dimensi papan jangkar Direncanakan menggunakan baja Bj. 37(Fe. 360) dimana; s =

Ta

yb

1/2 yb g1.kp1.S

pada jangkar dan nilainya sebesar : S

g1.ka1.S

Mmax

wx =

wx =

s

kg/cm2

Mmax Berada Pada daerah yang tegak lurus

c 1/2 yb

1600

Mmax =

0,5.g1.(kp1-ka1).(c+0,5yb)2.1/3.(c+0,5yb)

Mmax =

3.36866 tm

Mmax =

336865.6313 kg.cm(permeter panjang)

336865.6313 1600

=

(permeter panjang)

210.541 cm3

Dari nilai wx yang telah diperoleh maka digunakan profil bentuk YSP . FA Dengan data-data sebagai berikut : 213

cm3

w=

250

mm

h=

70.0

mm

t=

5.00

mm

wx =

Kontrol ;

s =

s  s

Created by DENA

Mmax wx

=

336866 213

=

1581.53

1581.53



1600

(OK!!!)

9

PERHITUNGAN KONSTRUKSI TURAP C. PERHITUNGAN DIMENSI TURAP 1. Mencari momen maksimum Momen maks akan terjadi pada titik yang mempunyai geseran = 0. ya

Ta

Pa1

Hb

Pa2

x

Ha

Pa3 Pa4

dimana ;

Ta

=

12.1409 t/m

Ha

=

2.68 m

Pa1

=

2.44604 t/m

Hb

=

2.32 m

Pa2

=

1.83864 t/m

ya

=

1m

Pa3

=

6.80727 t/m

Pa4

=

1.09314 t/m

Dari gambar dan gaya-gaya yang telah dihitung dapat diketahui bahwa geseran = 0 terjadi diantara bidang batas air dengan garis keruk SH=0 Pa1 + Pa2 + Pa3 + Pa4 - Ta = 0 =

Pa1

=

Pa2

2.44604

Pa3

1.83864

Pa4

2.44604 + 1.83864 + 2.54002 x + 0.1522

x 1,2 

= =

(q + g1.Hb).Ka2.x = 2

0,5.(gsat2-1).ka2.x =

0.1522

2

x + 2.54002 x -

- b  b 2 - 4ac 2a

x2 - 12.1409

2.54002 x 0.1522 x2 =0

7.85621 = 0

x=

2.67 m

Sehingga; Ta

=

12.1409

Pa3

=

6.77379

Pa1

=

2.44604

Pa4

=

1.08242

Pa2

=

1.83864

Untuk menghitung momen maksimum digunakan persamaan dibawah ini Mmax = Ta(Hb-ya+x) - (Pa1 (1/2.Hb+x) + Pa2 (1/3.Hb+x) + Pa3(1/2.x) + Pa4(1/3.x)) Mmax =

22.7233 t.m (persatuan panjang)

Mmax =

2272333.463 kg.cm (persatuan panjang)

Created by DENA

10

PERHITUNGAN KONSTRUKSI TURAP 2. Metode Reduksi Momen Rowe (perhitungan dinding turap) bH

H = aH + D

aH

D

Diketahui : aH

=

5

H

=

9

bH

=

1

H

=

9

a=

b=

E = 2100000 kg/cm2 =

5 9 1 9

=

0.55556

=

0.11111

206010 MN/m2

Menghitung nilai r ;

r = 10,91.10-7

H4 EI

0.007158051

=

206010 . I

=

0.00000379 I

Momen maksimum pada papan turap; Mmax = 22.7233 t.m (persatuan panjang) Direncanakan menggunakan baja Bj. 37(Fe. 360) dimana; s = Mmax

wx =

wx =

s

22.72333463 16000

=

16000

0.00142

ton/m2

m3

3. Memilih profil yang sesuai Tabel Pemilihan Profil Metode Reduksi Momen Rowe

Profil

wx (10-6)

I (10-8)

M = s.wx

(m /m) 10600

r

Log r

FSP - IIA

(m /m) 880

0.0003576

-3.4466

14.08

0.61963

YSP - III

1310

16400

0.0002311

-3.6361

20.96

0.9224

FSP - III

1340

16800

0.0002256

-3.6466

21.44

0.94352

YSP - U15

1520

22800

0.0001663

-3.7792

24.32

1.07027

Created by DENA

3

4

(t.m)

M/Mmax

11

PERHITUNGAN KONSTRUKSI TURAP Kurva Reduksi Momen Rowe untuk Papan Turap Dalam Pasir

1.4 YSP - U15

1.2

FSP - III YSP - III

1

Mmax/Mo

0.8 FSP - IIA

0.6 Pasir Longgar

0.4

Pasir Padat

a = 0,684

0.2 0

-4

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

Log r

Berdasarkan kurva reduksi momen rowe diatas , dari keempat profil yang diuji Kita peroleh profil yang paling baik untuk dipakai adalah : Profil YSP - III Dengan data-data sebagai berikut 1310

cm3/m'

=

400

mm

h

=

125.0

mm

t

=

13.00

mm

16400

4

wx

=

w

I

Created by DENA

=

cm

h w

t

12

PERHITUNGAN KONSTRUKSI TURAP 4. Menghitung dimensi balok horisontal (ganjal datar) Direncanakan menggunakan baja Bj. 33(Fe. 310) dimana; s = 0,8.Ta . P2

Mmax =

Mmax =

10

10

9.7127

. 0.64 =

kg/cm2

0.62161 tm

62161.30132 kg.cm

Mmax =

Mmax

wx =

1

1333

wx =

s

62161.30132

=

1333

46.6326 cm3

23.3163 cm3 Dari nilai wx yang telah diperoleh maka digunakan profil bentuk CNP-6 ½ Direncanakan dengan profil CNP (rangkap) sehingga ; w x = Dengan data-data sebagai berikut : 3

26.5

cm

h=

80

mm

b=

45.0

mm

d=

6.00

mm

t=r=

8.0

mm

s=

14.5

mm

ht =

46

mm

wx =

y

b t

d

h x

x

ht

s

Kontrol ;

s =

s  s

Created by DENA

Mmax 2 . wx

=

62161.3 53

=

1172.85

1172.85



1333

(OK!!!)

13