PERENCANAAN DERMAGA DENGAN MENGGUNAKAN TURAP BAJA SHEEPEL KELILING
` Diketahui suatu konstruksi turap Sheepel dengan angkur yang digunakan untuk menahan tanah pada Dermaga Kantor Pelayanan Utama Bea & Cukai Batam. Dalam masaalah ini digunakan metode ujung tetap (fixed end methode) dengan pertimbangan bahwa kedalaman penembusan tura sudah cukup dalam, sehingga tanah dibawah dasar galian mampu memberikan tahanan pasif yang cukup untuk mencegah ujung bawah turap berotasi.
Diketahui: 1. Karakteristik Tanah I γ = 1.8 t/m3 ϕ = 0.96 t/m3 γ’ = 37° c = 0 t/m2 2. Karakteristik Tanah II ϕ = 30° γ’ = 0.78 t/m3 c = 0 t/m2
1
2
Blok Angkur q = 1.00 t/m2 do 1500 500 1500 500 6000 8000I. ANALISIS GAYA YANG BEKERJA PADA TURAP Koefisien tekanan tanah aktif (Ka) :
Tanah I
Ka1 = tg2 (45-ϕ/2)° = tg2 (45-37/2)° = 0.25 Tanah II
Ka2 = tg2 (45-ϕ/2)° = tg2 (45-30/2)° = 0.33
Koefisien tekanan tanah pasif (Kp) : Tanah I
Kp1 = tg2 (45+ϕ/2)° = tg2 (45+37/2)° = 4 Tanah II
Kp2 = tg2 (45+ϕ/2)° = tg2 (45+30/2)° = 3
A.Gaya – Gaya dan Momen thd ttk A akibat tekanan Tanah Aktif A1.Tekanan pada dinding akibat muatan q = 4.0 t/m2
Ea1 = q x h1 x ka1 Ea1 = 4.0 x 1.50 x 0.25 = 1.50 t/m’ Z1 = 1.25 m q = 1.00 t/m2 Ea1 Ea2 Ep1 A B Ea5 Ea6 Ea4 Ea3 8000 do h1 = 1.50 m h = 2.0 m h2 = 6.50 m
A2. Tekanan pada dinding akibat berat tanah setinggi h1 = 4.20 m Ea2 = ½ h1² x γtnh x ka1
Ea2 = ½ 1.50 ² x 1.80 x 0.25 = 0.506 t/m’ Z2 = 1.00 m
A3. Tekanan pada dinding akibat Ea1 & Ea2 Ea3 = Ea1 + Ea2
Ea3 = 1.50 + 0.506 = 2.006 t/m’ Z3 = 2.75 m
A4. Tekanan pada dinding akibat berat tanah setinggi h2 = 6.50 m Ea4 = = ½ h2² x γtnh x ka2
Ea4 = ½ x 6.50² x 1.80 x 0.33 = 12.548 t/m’ Z4 = 3.83 m
A5. Tekanan pada dinding akibat Ea3 & Ea4 Ea5 = Ea3 + Ea4
Ea5 = 2.006 + 12.548 = 14.554 t/m’ Z5 = (0.5 do + 6.0) m
A6. Tekanan pada dinding akibat berat tanah aktif setinggi do Ea6 = ½ do² x γtnh x ka2
Ea6 = ½ do² x 1.80 x 4 Ea6 = (3.6 do²) t/m’ Z6 = (2/3 do + 6) m
A7. Tekanan pada dinding akibat berat tanah pasif setinggi do Ep1 = ½ do² x γtnh x kp2
Ep1 = ½ do² x 1.80 x 3 Ep1 = 2.7 do² t/m’ Z7 = 2/3 do + 6.0
Maka Σ M aktif
= 1.875 + 0.506 - 5.517 - 48.058 - 7.275do - 87.30 -2.4 do³ - 21.6 do² = -138.494 - 7.275 do -21.6 do² - 2.4 do³
= 7.275do + 21.6 do² +2.4 do³ + 143.256 t m (Searah jarum jam)
Maka Σ M pasif
= -(1.80 do³ + 16.2 do²) t m (Berlawanan arah jarum jam)
ΣMtotal = ΣMaktif + ΣMpasif
= 7.275do + 21.6do² +2.4do³+ 143.256– (1.80do³+16.20do²) = 7.275do + 21.6do² +2.4do³+ 143.256– 1.80do³-16.20do² = 7.275do + 5.4do² + 0.60do³+ 143.256
= 0.60do³+ 5.4do²+ 7.275do +143.256
Dalam kondisi seimbang ΣMtotal = ΣMaktif + ΣMpasif = 0, maka; 0.60do³+ 5.4do²+ 7.275do +143.256 = 0
-22.20do³+ 9.0do²+ 194.027do + 1549.955 = 0, atau 22.20do³- 9.0do² - 194.027do - 1549.955 = 0
Dengan menggunakan cara coba-coba (trial and error), didapatkan do = 7.08 m m. Untuk keamanan nilai do dikalikan dengan angka keamanan 1.2 – 2.0 (untuk tanah
granuler), sehingga: d = 1.2 do = 1.2 x 7.08 = 8.50 m.
Jadi panjang turap yang masuk ke tanah adalah 8.50 m, sehingga panjang turap yang dibutuhkan adalah 8 + 8.50 = 16.50 m.
B e ra t Le n g a n Th d t t k A Mo m e n Th d t t k A N o ( t o n ) ( m ) ( t m ) 1 E a 1 1.50 1.250 1.875 2 E a 2 0.51 1.000 0.506 3 E a 3 2.01 2.750 5.517 4 E a 4 12.55 3.830 48.059 5 E a 5 14.55 0.5do + 6 7.275 do+87.30
6 E a 6 3.60 do² 2/3 do + 6 2.4 do³ + 21.6 do²
TAB E L MOME N AKTIF TE R H AD AP TITIK ( A )
Te k a n a n Ta n a h
B e ra t Le n g a n Th d t t k A Mo m e n Th d t t k A
N o ( t ) ( m ) ( t m )
1 E p1 2.7 do² 2/3 do + 6 1.8 do³ + 16.2 do²
TAB EL MOMEN P AS IF TER HAD AP TITIK ( A )
II. PENENTUAN PROFIL TURAP
Dalam 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 ΣMtotal adalah dengan mengganti “do” dengan “x.”.
ΣMtotal = ΣMaktif + ΣMpasif
= - 22.20x³ + 9.0x² + 194.027x + 1549.955 atau = 22.20x³ - 9.0x² - 194.027x - 1549.955
Letak momen maksimum dapat diperoleh dengan mendeferensialkan persamaan momen total diatas terhadap x.
= d
Σ
M total = 0 maka dx66.6x2 – 18.0x - 194.027 = 0, atau
dengan mengggunakan rumus ABC, maka dapat difaktorkan sebagai berikut: X. 1 2 = 18 ± √{(18)² - 4 x 66.6 x (- 194.027)} 2 x 66.6 x = , diperoleh x1 = 37.76 m (memenuhi) x2 = -1.76 m (tidak memenuhi) Maka ΣMtotal = 22.20x³– 9.0x² - 194.027x - 1549.955 = 22.2.(37.76)³– 9.0(37.76)² - 194.027(37.76) - 1549.955 = 1173.51 kg m
Digunakan turap baja dengan profil Larssen dengan σt = 1600 kg/cm², maka diperoleh
W =
Σ
M total = 117351 = 73.34 cm³ σt 1600dengan W adalah Moment Perlawanan (cm³).
Dari tabel profil turap Larssen, digunakan profil Larssen Steel Sheet Pilling 16 W dengan W = 1601 cm3 > 73.34 cm³ dengan: b = 525 mm h = 348 mm t = 8.9 mm d = 10.5 mm f = 341 mm
III. PENENTUAN DIAMETER BAJA ANGKUR Gaya dan momen akibat tekanan tanah aktif
ΣEaktif = 3347.01 kg/m’ dan ΣMaktif = 30176.56 kg m
Karena jarak antar angkur 2 m, maka ΣEaktif dan ΣMaktif dikalikan dengan 2, sehingga;
ΣEaktif = 2 x 3347.01 = 6694.02 kg/m’ dan ΣMaktif = 2 x 30176.56 = 60353.12 kg m
Gaya dan momen akibat tekanan tanah pasif
Karena jarak antar angkur 2 m, maka ΣEpasif dan ΣMpasif dikalikan dengan 2, sehingga;
ΣEpasif = 2 x 135.34 + T = 270.68 + T kg/m’ …. (1 ) dan ΣMpasif = 2 x 319.405 + 8.25 T = 638.81 + 8.25 T kg/m’ …..( 2 )
Pada kondisi balance; ΣMaktif + ΣMpasif = 0, sehingga; 60353.12 +638.81 +8.25T = 0 60991.93 = 8.25T T = 7392.96 kg. Diketahui σangkur = 1600 kg/cm2 h d t f b b B e ra t Le n g a n Th d t t k B Mo m e n Th d t t k B N o ( k g ) ( m ) ( k g m ) 1 E a 1 1050.00 14.330 15,046.500 2 E a 2 3.97 14.080 55.884 3 E a 3 1053.97 10.330 10,887.510 4 E a 4 2.33 9.247 21.527 5 E a 5 1056.29 3.540 3,739.267 6 E a 6 180.46 2.360 425.874
ΣE a k tif 3,347.01 ΣM a k tif 30,176.56 Te k a n a n Ta n a h
TAB E L MOME N AKTIF TE R H AD AP TITIK ( B )
B e ra t Le n g a n Th d t t k A Mo m e n Th d t t k A
N o ( k g ) ( m ) ( k g m )
1 E p1 135.34 2.360 319.405
2 J a n gka r T 8.250 8.25 T
TAB EL MOMEN P AS IF TER HAD AP TITIK ( B )
σ angkur = T / A dimana A = Luas penampang baja angkur = 0.25 Πd² 1600 = 7292.96 / 0.25 Π d² >>> d² = 7392.96/400
d = 4.29 cm ≈ 5 cm (2 “)
IV. PERENCANAAN BLOK ANGKUR Ko diambil = 0.4.
Telah diasumsikan sebelumnya bahwa h = 0.75 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 σtanah,
Dengan σtanah 1.3 cNc + pb’ Nq + 0.4 dNγ >> dimana
Nc = kohesivitas tanah (untuk pasir c=0)
Nc, Nq, Nγ = faktor kapasitas dukung tanah (gambar 2.6-Teknik Fondasi I-HCH) pb’ = tekanan overburden efektif pada ujung bawah tiang
d = diameter tiang.
Teng (1962) mengusulkan persamaan untuk menghitung kapasitas ultimit blok angkur pendek didekat permukaan tanah untuk jenis tanah granuler sebagai berikut.
T ≤ L( Pp - Pa) + 1/3 Koγ(√ Kp +√ Ka) H³ tgϕ dengan
T = kapasitas ultimit blok angkur pendek L = panjang blok angkur
Pa dan Pp = tekanan aktif dan pasif total
K0 = koefisien tekanan tanah saat diam (diambil = 0.4) γ = berat volume tanah
Kp, Ka = koefisien tekanan tanah pasif dan aktif
H = kedalaman dasar blok angker terhadap permukaan tanah φ = sudut gesek dalam tanah
H h
Pa Pp
h = 0.75, dan H = 2.5 m,
h ≤ H/3 → 0.75 ≤ 2.5/3 → 0.75 ≤ 0.83 → OK!. Maka dapat dianggap tinggi blok angkur = H. Pp = ½ H² γ1Kp1 x 2 = ½ x 2.5² x 1.80 x 4 x 2 Pp = 45.00 Ton Pa = ½ H² γ1Ka1 x 2 = ½ x 2.5² x 1.80 x 0.25 x 2 Pa= 2.812 Ton T ≤ L ( Pp – Pa) + 1/3 Ko γ(√ Kp +√ Ka) H³ tgϕ 7.392 ≤ L(45 – 2.812) + ⅓ x 0.4 x 1.8 x (√4 + √0.25) x 2.5³x tg 37° 7.392 ≤ L (42.188) + 7.064 L ≥ 0.56 m, maka dipakai L = 1 m
Dipakai H = 2.5 m, sehingga tinggi blok angker = H – h = 2.5 – 0.75 = 1.75 m .
V. MENENTUKAN PANJANG BAJA ANGKUR
Letak angkur harus terletak pada zone tanah yang stabil. Blok angkur bekerja penuh 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 φ terhadap horizontal.
Gambaran selengkapnya adalah sebagai berikut. a = ⅔ d (untuk metode ujung tetap) = ⅔ x 8.25 =5.5 m
dari penggambaran secara skalatis diperoleh panjang batang angkur yang digunakan (L)
= 20.4 m ≈ 20.5 m. Panjang L sebaiknya dibatasi antara 12 -15 m saja. II Blok Angkur q d H2 I a L = 20.4 m 17
