TURAP
TURAP
1.
1. PendahuluanPendahuluan
Turap merupakan struktur sheet piles yang dipancang secara kontinu kedalam tanah Turap merupakan struktur sheet piles yang dipancang secara kontinu kedalam tanah sehingga membentuk dinding vertikal yang menerus dan digunakan untuk menahan tanah sehingga membentuk dinding vertikal yang menerus dan digunakan untuk menahan tanah yang berbeda elevasinya.
yang berbeda elevasinya. 1.1 Jenis dan fungsi turap 1.1 Jenis dan fungsi turap
Tiang-tiang turap (Sheet piles) sering digunakan untuk membangun sebuah dinding Tiang-tiang turap (Sheet piles) sering digunakan untuk membangun sebuah dinding yang berfungsi sebagai penahan tanah, yang biasa berupa konstruksi berskala besar maupun yang berfungsi sebagai penahan tanah, yang biasa berupa konstruksi berskala besar maupun kecil. . Turap dapat dibagi menjadi :
kecil. . Turap dapat dibagi menjadi : -- Turap BajaTurap Baja
Ukurannya bisa dibuat panjang sehingga konstruksi yang memerlukan turap yang Ukurannya bisa dibuat panjang sehingga konstruksi yang memerlukan turap yang panjang
panjang cocok cocok memakai memakai turap turap baja. baja. Tetapi Tetapi bila bila digunakan digunakan untuk untuk konstruksi konstruksi yang teyang terkena rkena airair laut langsung, misalnya di pelabuhan laut, maka turap baja sangat jarang, bahkan hampir 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 tidak pernah digunakan karena turap baja tidak bisa terkena air laut yang dapat membuatnya menjadi berkarat
menjadi berkarat -- Turap BetonTurap Beton
Turap beton adalah turap yang paling sering digunakan arena turap beton dapat 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 dipakai untuk konstruksi yang besar maupun yang kecil. Turap beton biasanya dibuat di pabrik
pabrik (prefabricated), (prefabricated), sehingga sehingga kekuatannya kekuatannya dapat dapat dikontrol dikontrol dengan dengan baik. baik. Turap Turap beton beton jugajuga lebih murah daripada turap baja. Tapi turap baja mempunyai masalah dengan ukurannya yang lebih murah daripada turap baja. Tapi turap baja mempunyai masalah dengan ukurannya yang terbatas.
terbatas.
-- Turap KayuTurap Kayu
Turap kayu hanya digunakan untuk struktur yang kecil saja. Keuntungan 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 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 instalasi. Tapi turap kayu memiliki kekuatan yang paling kecil dibandingkan dengan turap baja maupun turap beton
baja maupun turap beton dan turap kayu tidak bedan turap kayu tidak begitu tahan terhadap perubgitu tahan terhadap perubahan suhu/iklim.ahan suhu/iklim.
1.2 Dinding turap 1.2 Dinding turap
Dinding turap adalah konstruksi dinding penahan tanah lentur yang dapat menahan Dinding turap adalah konstruksi dinding penahan tanah lentur yang dapat menahan tekanan tanah di sekelilingnya, mencegah terjadinya kelongsoran, Di dalam konstruksi tekanan tanah di sekelilingnya, mencegah terjadinya kelongsoran, Di dalam konstruksi dinding penahan tanah, dikenal konstruksi dinding penahan tanah kaku dan lentur. Dinding dinding penahan tanah, dikenal konstruksi dinding penahan tanah kaku dan lentur. Dinding penahan
penahan tanah tanah lentur lentur biasa biasa disebut disebut konstruksi konstruksi dinding dinding turap turap atau atau dinding dinding turap turap saja. saja. DenganDengan tidak memakai jangkar/angkur, dinding turap juga bisa disebut dinding turap kantilever.
1.3 Metode Pembangunan Dinding turap (sheet pile) 1.3 Metode Pembangunan Dinding turap (sheet pile)
Dinding sheet pile bisa digunakan kembali dan bisa menjadi 2 kategori dasar, yaitu : Dinding sheet pile bisa digunakan kembali dan bisa menjadi 2 kategori dasar, yaitu : a.
a. Dinding sheet pile kantileverDinding sheet pile kantilever b.
b. Dinding sheet pile berjangkarDinding sheet pile berjangkar
Dalam membangun dinding sheet pile, sheet pile bisa dipancang ke tanah dan Dalam membangun dinding sheet pile, sheet pile bisa dipancang ke tanah dan selajutnya ditempatkan pada sisi tanah. (Belakang dinding) atau sheet pile dikeruk/digali. selajutnya ditempatkan pada sisi tanah. (Belakang dinding) atau sheet pile dikeruk/digali. Pada beberapa kasus, tanah yang digunakan urugan dibelakang sheet pile adalah butiran. Pada beberapa kasus, tanah yang digunakan urugan dibelakang sheet pile adalah butiran. Tanah dibawah garis keruk bisa berpasir atau tanah lempung.
Tanah dibawah garis keruk bisa berpasir atau tanah lempung.
Gambar 1. Tahapan Pekerjaan Dinding Turap. Gambar 1. Tahapan Pekerjaan Dinding Turap. 1.4 Gaya-gaya yang bekerja pada turap
1.4 Gaya-gaya yang bekerja pada turap
Pada sebuah konstruksi turap, gaya-gaya yang bekerja dapat digolongkan menjadi Pada sebuah konstruksi turap, gaya-gaya yang bekerja dapat digolongkan menjadi dua, yaitu :
dua, yaitu :
Tekanan tanah aktif (Pa) Tekanan tanah aktif (Pa)
Yang dimaksud dengan tekanan tanah aktif adalah tekanan tanah lateral minimum Yang dimaksud dengan tekanan tanah aktif adalah tekanan tanah lateral minimum yang mengakibatkan keruntuhan geser tanah akibat gerakan dinding menjauhi tanah yang mengakibatkan keruntuhan geser tanah akibat gerakan dinding menjauhi tanah dibelakangnya (Hary Christady, 1996)
dibelakangnya (Hary Christady, 1996)
Tekanan tanah pasif (Pp) Tekanan tanah pasif (Pp)
Yang dimaksud dengan tekanan tanah pasif adalah tekanan tanah lateral maksimum Yang dimaksud dengan tekanan tanah pasif adalah tekanan tanah lateral maksimum yang mengakibatkan keruntuhan geser tanah akibat gerakan dinding menekan tanah urug yang mengakibatkan keruntuhan geser tanah akibat gerakan dinding menekan tanah urug (Hary Christady, 1996)
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.
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.
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
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 -C L L Z C P P . 2 ) 2 '. 1 . ( ) . . 12 .( = 0
- Mencari L4: L4 = C P L L C D . 4 )] 2 '. 1 . ( . 4 .[ - 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’ = 6 P P - M max = P∙(Z + Z’) - Z Z P 6. '2 3. Turap berjangkar
Ada dua metode dasar pelaksanaan dinding sheeet pile berjangkar : 1. Metode dukungan tanah bebas (Free Earth Support Methode)
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
Tie Backs
Anchor Beam Supported By Bakter pile
.
3.2 Turap berjangkar tumpuan bebas pada tanah pasir
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
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 ;
½ P’1 L1 – F + P’1 (z – L1) + 1/2K aγ’(z – L1)2 = 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.
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 )10,91x10-7 H’ = Panjang total sheet pile (m)
E = Modulus material sheet pile(MN/m2) Md = Momen desain
Berikut adalah beberapa contoh konstruksi dinding turap kantilever dengan material baja yang kebetulan merupakan material dikerjakan pada tugas terstruktur ini :
PERENCANAAN TURAP
A. Data
1. Tinggi eksisting : h1 = 1 m h2 = 3,5 m
2. Tanah lapisan : ф = 7o γ’ = 1,5 ton/m3 3. Jenis turap : Baja
Dredged Line
h1 = 1 m I
h2= 3,5 m
B. Perhitungan
Ka = tg2 (45 – 2 ) = tg2 (45 – 2 7 ) = 0,783 Kp = tg2 (45 + 2 ) = tg2 (45 + 2 7 ) = 1,278 P '1
1h1Ka1 1745 , 1 783 , 0 1 5 , 1 '1
x x
P ton/m2 P '2
1h1 '1
h2 h1
Ka1 W
h2 h1
1,5 1 1,5 3,5 1
0,783 1,0
3,5 1
6,611 '2
x
P ton/m2
Kp Ka
P L
2 2 3 ' '
1,278 0,783
8,904 5 , 1 611 , 6 3
L m 1 1 1
2 1
2 1
2 1
'2 3 2 1 ' ' 2 1 ' ' 2 1 L P L L P P L L P L P Ra
6,611 8,904 2 1 1 5 , 3 1745 , 1 611 , 6 2 1 1 5 , 3 1745 , 1 1 1745 , 1 2 1 x x x x Ra
751 , 39
Ra ton/m Ra M Z
E
3 2 x x ' 2 1 3 1 x ' ' 2 1 2 1 x ' 1 3 3 2 1 3 1 1 2 1 3 1 1 L L L p p L L L p L L p Ra Ra M z E
m 4,767 3 2 x 8,904 x8,904 611 , 6 2 1 3 1 x 1 904 , 8 1 1745 , 1 611 , 6 2 1 2 1 x 1 904 , 8 1 . 1745 , 1 751 , 39 1
z z p'5
L1
' L1
K p
' L3 K p
K a
2 5 1,5.1 1,5.1 1,278 1,5.8,904 1,278 0,783 10,445 ton/m '
p
1,5
1,278 0,783
445 , 10 ' '5 1
x Ka Kp P A 067 , 14 1 A
1,5
1,278 0,783
751 , 39 8 ' 8 2
x Ka Kp Ra A 29 , 428 2 A
2 2 5 3 ' ' ' 2 6 Ka Kp P Ka Kp Z Ra A
2 2 3 783 , 0 278 , 1 5 , 1 445 , 10 783 , 0 278 , 1 5 , 1 767 , 4 2 751 , 39 6 x x x x x x A 227 , 7581 3
A
2 2 2 2 2 2 2 5 4 783 , 0 278 , 1 5 , 1 751 , 39 4 445 , 10 767 , 4 6 751 , 39 ' 4 ' 6
x x x x x Ka Kp Ra P Z Ra A 422 , 33005 4
A L44 A1. L43 A2. L42 A3. L4 A4 0
0 422 , 33005 227 , 7581 29 , 428 067 , 14 43 42 4 4 4
L
L
L
LDengan cara coba-coba di dapat L4
22,5961 m ≈ L4
22,596 m 5 , 31 596 , 22 904 , 8 4 3 L L Dteo m 95 , 40 3 , 1 5 , 31 x D desain m 45 , 44 5 , 3 95 , 40 2 D h L desain m ≈ L = 44,5 m > 12 mKarena L sheet pile terlalu panjang lebih dari 12 m, maka perencanaan selanjutnya digunakan jangkar. Adapun posisi jangkar dan diagram tekanan adalah sebagai berikut :
GambarTekananDenganJangkar
Jadi untuk mengetahui panjangh4dapat digunakan rumus sebagai berikut :
0 ' 3 5 , 1 42 2 2 1 3 2 3 1 3 4
Ka Kp l Z L L Ra L L L l L L
0 ) 783 , 0 278 , 1 ( 5 , 1 5 , 0 767 , 4 904 , 8 50 , 3 751 , 39 3 904 , 8 00 , 1 50 , 3 5 , 0 5 , 1 42 3 4 x x L LDengan cara coba-coba di dapat L4
6,8162 m 720 , 15 8162 , 6 904 , 8 4 3 L L Dteo m 436 , 20 3 , 1 720 , 15 x D desain m
D h2 20,436 3,5 L desain 23,936 m ≈ 24 m B Dredged Line h1 = 1 m d I II P'2 P'1 Ra h2 = 3,5 m h3 h4 A C D E F H P'3 Z Z F l1 = 0,5 m l2 = 0,5 mGaya yang bekerja pada jangkar : F
Ra
21
'
Kp
Ka
h42
1,5 1,278 0,783
6,8162 22,503 751 , 39 21 2 x x F ton/mUntuk gaya geser sama dengan nol, maka :
' '
21 1 1'
1 2 0 1 1 1 1 2 1 P h
F
P Z
h
Ka Z
h
Misalkan Z – h1= n, maka: 0 ' ' ' 21 2 1 1 1 2 1
n Ka n P F L P 0 5 , 1 783 , 0 1745 , 1 503 , 22 00 , 1 1745 , 1 21 2 2 1 x x n x x n 0 916 , 21 1745 , 1 587 , 0 n2 n
027 , 5 587 , 0 2 916 , 21 587 , 0 4 1745 , 1 1745 , 1
2
x x x n m 027 , 6 00 , 1 0274 , 5 1
n h Z mMomen maksimum terjadi pada gaya geser sama dengan nol, maka :
3 ' 2 ' 3 ' 21 1 1 2 2 1 2 1 1 1 2 1 m ax n n Ka n P l n F h n h P M
3 027 , 5 027 , 5 5 , 1 783 , 0 2 027 , 5 1745 , 1 5 , 0 027 , 5 503 , 22 3 0 , 1 027 , 5 0 , 1 1745 , 1 2 2 1 2 2 1 m ax x x x x x x x x x M
519 , 81 m ax
M ton.m/m 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 :
AH A H P u 1 28 , 0 2 1 tan 4 , 5
ton.m/m 230 , 30 1 5 , 1 5 , 1 5 , 1 5 , 1 5 , 1 0 , 1 15 tan 4 , 5 2 0,28
x x x x x P u o ton/m 076 , 18 3 230 , 30
SF PP izin u ton/m > F = 13,018 ton/m ……ok
Batang Angkur
Direncanakan jangkar Tie Rod di pasang setiap jarak 2 m, maka gaya tarik yang bekerja pada angker adalah:
036 , 26 2 018 , 13 FS x P tarik ton
