15.8 JENIS DINDING PENAHAN DAN MODE KEGAGALAN
Ada dua kelas umum dinding penahan. Satu kelas kaku dan terdiri dari dinding beton yang
mengandalkan gravitasi untuk stabilitas (Gambar 15.13). Ini disebut gravitasi cast-in-place (CIP) dan dinding semi-gravitasi. Kelas lainnya adalah fl exible dan terdiri dari anggota baja atau beton atau kayu atau plastik yang panjang dan ramping dan bergantung pada ketahanan tanah pasif dan jangkar untuk stabilitas (Gambar 15.14).
GAMBAR 15.13 Jenis kaku dinding penahan.
GAMBAR 15.14 Jenis dinding penahan fleksibel
Ada empat mode kegagalan untuk idnding penahan kaku – kegagalan translasi, rotasi dan kegagalan daya dukung, kegagalan yang mendalam, dan kegagalan structural (Gambar 15.15). Fleksibel dinding, juga disebut dinding tumpukan lembaran, gagal karena kegagalan yang dalam, rotasi di dasar, rotasi tentang jangkar atau penyangga, kegagalan jangkar, pembengkokan dinding, atau kegagalan akibat rembesan (Gambar 15.16)
Gambar 15.15 Mode kegagalan untuk kaku dinding penahan (garis putus-putus menunjukkan posisi asli dinding).
Gambar 15.16 Mode kegagalan untuk dinding penahan fleksibel
Keruntuhan akibat rembesan dihindari pada dinding penahan yang kaku dengan menyediakan drainase yang memadai sistem, dua di antaranya digambarkan pada Gambar 15.17. Desain sistem drainase berada di luar ruang lingkup dari buku ini. Jaring alir, dibahas dalam Bab 14, digunakan dalam merancang sistem drainase. Dinding penahan fleksibel sering digunakan dalam struktur tepi laut dan sebagai penopang sementara penggalian. Gaya rembesan umumnya ada dan harus dipertimbangkan dalam mengevaluasi stabilitas dinding ini
GAMBAR 15.17 Dua jenis sistem drainase di belakang dinding penahan yang kaku
15.9 STABILITAS DINDING PENAHAN KAKU
Dinding penahan gravitasi CIP (Gambar 15.13a) adalah dinding beton masif. Stabilitas mereka tergantung terutama pada berat sendiri dari dinding. Dinding kantilever (Gambar 15.13b)—dinding semigravitasi CIP—
memanfaatkan backfill untuk membantu memobilisasi stabilitas dan umumnya lebih ekonomis daripada dinding penahan gravitasi CIP. Kaku dinding penahan harus memiliki faktor keamanan yang memadai untuk mencegah translasi, rotasi, bantalan yang berlebihan kegagalan kapasitas, kegagalan yang mendalam, dan ketidakstabilan yang disebabkan oleh rembesan.
15.9.1 Translation
Dinding penahan yang kaku harus memiliki ketahanan yang memadai terhadap translasi. Artinya, tahanan geser dari dasar dinding harus lebih besar dari resultan gaya lateral yang mendorong dinding. Faktor keamanan terhadap terjemahan, (FS)T, adalah
dimana T adalah tahanan geser pada alas dan Pax adalah gaya lateral yang mendorong dinding. Itu resistensi geser adalah T 5 Rz tan f9b untuk ESA, dan T 5 swB untuk TSA (jika alasnya bertumpu langsung pada tanah berbutir halus). Rz adalah resultan gaya vertikal, f9b adalah sudut gesekan antar muka antara alas dinding dan tanah,
dan B adalah lebar horizontal alas yang diproyeksikan. Kumpulan gaya khas yang bekerja pada gravitasi dan kantilever dinding penahan kaku ditunjukkan pada Gambar 15.18. Menggunakan statika, kami memperoleh, untuk ESA,
GAMBAR 15.18 Gaya pada dinding penahan yang kaku.
dimana Ww adalah berat dinding, Ws adalah berat irisan tanah, Paz dan Pax adalah vertical dan komponen horizontal dari gaya lateral aktif, dan ub adalah inklinasi alas terhadap horizontal (ub positif jika inklinasi berlawanan arah jarum jam, seperti ditunjukkan pada Gambar 15.18). Jika ub 5 0 (basis adalah mendatar), lalu
Untuk TSA
di mana sw adalah tegangan rekat [lihat Persamaan (15.42) dan (15.43)]. Jika ub 5 0, maka
Penanaman dinding penahan kaku umumnya kecil dan gaya lateral pasif tidak diambil
memperhitungkan. Jika tahanan dasar tidak mencukupi, lebar dinding B dapat ditambah. Untuk kantilever dinding, kunci geser (Gambar 15.13b) dapat dibangun untuk memberikan ketahanan dasar tambahan terhadap kelongsoran.
15.9.2 Rotasi
Dinding penahan yang kaku harus memiliki ketahanan yang memadai terhadap rotasi. Rotasi dinding tentang ujungnya puas jika resultan gaya vertikal terletak di sepertiga tengah alas.
Mengambil momen di sekitar ujung alas, yang dihasilkan gaya vertikal pada alas terletak di
Di mana za adalah lokasi gaya bumi lateral aktif dari jari kaki. Dinding aman terhadap rotasi. Dimana e adalah eksentrisitas beban vertical resultan.
15.9.3 Daya Dukung
Dinding penahan yang kaku harus memiliki batas keamanan yang cukup terhadap kegagalan daya dukung tanah. Itu tekanan maksimum yang dikenakan pada tanah di dasar dinding tidak boleh melebihi tanah yang diijinkan daya tampung; itu adalah,
Dimana x adalah tegangan vertikal maksimum yang dikenakan dan qa adalah daya dukung tanah yang diijinkan.
15.9.4 Kegagalan Mendalam
Dinding penahan yang kaku tidak boleh runtuh karena keruntuhan yang dalam, di mana permukaan selip meliputi dinding dan tanah di sekitarnya. Dalam Bab 16, kita akan membahas kegagalan yang mendalam.
15.9.5 Rembesan
Dinding penahan yang kaku harus memiliki perlindungan yang memadai dari rembesan air tanah.
Tekanan air pori dan gradien hidrolik maksimum yang dikembangkan di bawah rembesan tidak boleh menyebabkan salah satu dari empat stabilitas kriteria yang disebutkan di atas dilanggar dan pencairan statis tidak boleh terjadi, yaitu . Biasanya,
di mana (FS)s adalah faktor keamanan rembesan dan secara konvensional lebih besar dari 3. Untuk menghindari kegagalan terkait rembesan, drainase yang memadai harus dipasang di timbunan untuk menghilangkan tekanan air pori berlebih dengan cepat. Tanah berbutir kasar lebih disukai untuk timbunan karena drainasenya yang unggul karakteristik dibandingkan dengan tanah berbutir halus. Drainase yang tersumbat tidak hanya menyebabkan ketidakstabilan dinding tetapi juga juga dapat menyebabkan efek bendungan, meningkatkan permukaan air tanah setempat.
15.9.6 Prosedur Analisis Tembok Penahan Kaku
LANGKAH PENTING DALAM MENENTUKAN STABILITAS KAKU DINDING PENAHAN ADALAH SEBAGAI BERIKUT:
1. Hitung gaya tanah lateral aktif dan komponennya. Jika dindingnya halus, gunakan Rankine's persamaan karena lebih sederhana daripada persamaan Coulomb untuk menghitung bumi lateral aktif koefisien tekanan.
2. Tentukan berat dinding dan tanah di atas alas.
3. Gunakan persamaan (15.45) atau persamaan (15.46) untuk mencari (FS)T.
4. Gunakan Persamaan (15.49) atau Persamaan (15.50) untuk menentukan letak resultan gaya vertikal, Rz, dari ujung dinding.
5. Periksa apakah eksentrisitasnya kurang dari B/6. Jika ya, kemungkinan dinding akan runtuh karena rotasi.
6. Tentukan tekanan tanah maksimum dari
7. Hitung daya dukung ultimit, qu, dijelaskan dalam Bab 12. Dalam banyak kasus, Rz adalah eksentrik.
8. Untuk desain tegangan yang diijinkan (ASD), hitung faktor keamanan terhadap kegagalan daya dukung:
9. Untuk desain faktor beban dan hambatan (LRFD), beban lateral dan vertikal yang diperhitungkan tidak boleh melebihi faktor kinerja dikalikan hambatan dalam arah pembebanan.
CONTOH 15.3 Tembok Gravitasi Massa
Sebuah dinding penahan gravitasi, ditunjukkan pada Gambar E15.3a, dibutuhkan untuk menahan 5 m tanah. Backfi ll adalah tanah berbutir kasar dengan Tanah yang ada
(dibawah dasar) memiliki sifat-sifat sebagai berikut: . Dinding tertanam 1 m ke dalam tanah yang ada dan sistem drainase disediakan, seperti yang ditunjukkan. Ketinggian air tanah berada 4,5 m di bawah dasar tembok. Tentukan stabilitas dinding untuk kondisi berikut
GAMBAR E15.3a (a) Gesekan dinding nol.
(b) Gesekan dinding adalah 208.
(c) Sistem drainase menjadi tersumbat selama beberapa hari hujan badai dan air tanah naik ke permukaan. Abaikan kekuatan rembesan.
Berat satuan beton adalah
Strategi Untuk gesekan dinding nol, Anda dapat menggunakan metode Rankine. Tapi untuk gesekan dinding, Anda harus menggunakan Coulomb metode. Resistansi pasif biasanya diabaikan pada dinding penahan yang kaku. Karena hanya gaya lateral yang aktif dipertimbangkan, dari metode Rankine dan Coulomb seharusnya cukup akurat. Karena air tanah di bawah
dasar, atas kedalaman dinding.
Solution 15.3 Step 1 : Menentukan
Step 2 : menentukan gaya lateral.
Semua gaya adalah per satuan panjang dinding.
bekerja horizontal karena permukaan tanahnya horizontal.
bertindak miring ke horizontal (lihat Gambar E15.3b).
Komponen horisontal dari : Komponen vertical dari :
GAMBAR E15.3b Step 3 : Tentukan stabilitas dinding.
Pertimbangkan satuan panjang dinding.
Atau
Hitung lokasi resultan dari O (Gambar E15.3b).
Resistensi dasar : dimana adalah resultan gaya vertikal. Menganggap
Dengan gesekan dinding, faktor keamanan terhadap translasi lebih besar daripada tanpa gesekan dinding.
Tentukan Stabilitas Rotasi
Gaya resultan vertikal untuk kedua metode Rankine dan Coulomb terletak di sepertiga tengah dasar dan, oleh karena itu, jungkir balik tidak mungkin terjadi.
Faktor Penentu Keamanan Terhadap Kegagalan Daya Dukung Karena resultan gaya vertikal adalah terletak di sepertiga tengah, tegangan tidak akan berkembang di tanah.
Tegangan maksimum terjadi pada A (Gambar E15.3b) baik untuk metode Rankine maupun Coulomb.
Dasar dinding dapat diambil sebagai landasan permukaan strip, yaitu, Air tanah tingkat di bawah B = 4.2m dari dasar, sehingga air tanah tidak berpengaruh pada daya dukung.
Gaya resultan, R, eksentrik dan condong ke arah vertikal (Gambar E15.3c). Oleh karena itu, Anda harus menggunakan persamaan daya dukung untuk beban miring dengan lebar yang dimodifikasi untuk eksentrisitas.
GAMBAR E15.3c
Step 4 : Tentukan efek air dari hujan badai.
Menggunakan metode Rankine (nol gesekan dinding)
Lokasi resultan dari O
Terjemahan
Tembok akan runtuh karena terjemahan.
Rotasi
Dinding tidak mungkin runtuh karena rotasi.
Daya Tempung
Tegangan maksimum sekarang terjadi di O daripada di A.
Eksentrisitas gaya resultan, R, sekarang berada di sisi berlawanan dari pusat massa (GambarE15.3d).
GAMBAR E15.3d
Dinding akan runtuh karena kegagalan daya dukung.
CONTOH 15.4 Tembok Gravitasi Kantilever
GAMBAR 15.4a
Strategi Anda harus menggunakan metode Coulomb untuk menentukan tekanan tanah lateral karena adanya gesekan dinding. Tinggi dinding untuk menghitung tekanan tanah lateral adalah tinggi vertikal dari alas dinding ke permukaan tanah. Anda harus mengabaikan resistensi pasif dari 1,0 m tanah di belakang dinding.
Solusi 15.4
Langkah 1 : Tentukan gaya lateral aktif dan lokasinya.
Lihat Gambar E15.4b. Kami diberikan Oleh karena itu, dari Persamaan (15.16),
GAMBAR E15.4b Massa tanah
Semua gaya adalah per meter panjang dinding.
Gaya lateral dari massa tanah : Komponen horizontal :
Komponen vertical :
Biaya Tambahan
komponen resultan gaya
Langkah 2 : Menentukan resultan gaya vertikal per satuan panjang dan letaknya.
Tabel berguna untuk menjaga agar perhitungan tetap rapi dan mudah diperiksa.
Letak komponen resultan gaya horizontal dari jari kaki adalah
Letak resultan komponen gaya vertikal dari jari kaki adalah
Langkah 3 : Menentukan eksentrisitas.
Langkah 4 : Menentukan Stabilitas Rotasi
; oleh karena itu, rotasi memuaskan Terjemahan
oleh karena itu, terjemahannya tidak memuaskan Dalam desain, Anda dapat mempertimbangkan untuk menempatkan kunci di dasar untuk meningkatkan faktor keamanan terhadap translasi.
Daya Tampung
Oleh karena itu, daya dukungnya tidak memuaskan. Tingkatkan lebar alas.
15.10 STABILITAS DINDING PENAHAN FLEKSIBEL
Dinding sheet pile bersifat fleksibel dan dibangun menggunakan baja atau panel beton tipis atau kayu. Dua jenis dinding tumpukan lembar yang umum. Salah satunya adalah dinding kantilever, yang biasa digunakan untuk menopang tanah hingga ketinggian tertentu kurang dari 3 m (Gambar 15.14a). Yang lainnya adalah dinding sheet pile yang diangkur atau disangga (Gambar 15.14b, c), biasanya digunakan untuk mendukung penggalian yang dalam dan sebagai struktur penahan tepi laut. Tumpukan lembaran kantilever dinding mengandalkan ketahanan tanah pasif untuk
stabilitasnya, sementara dinding tiang pancang yang diangkur mengandalkan kombinasi jangkar dan ketahanan tanah pasif untuk stabilitasnya. Stabilitas dinding turap harus memenuhi semua kriteria untuk dinding penahan kaku yang dijelaskan dalam Bagian 15.9. Karena digunakan dinding sheet pile dalam situasi di mana rembesan dapat terjadi, perlu memberikan perhatian khusus terkait rembesan ketidakstabilan.
15.10.1 Analysis of Sheet Pile Walls in Uniform Soils
Dalam menganalisis dinding turap, kami berusaha untuk menentukan kedalaman embedment, d, untuk stabilitas. Analisisnya tidak eksak, dan berbagai penyederhanaan dibuat. Kondisi kunci
keseimbangan statis adalah kesetimbangan momen. Setelah kita menentukan d, langkah selanjutnya adalah menentukan ukuran dinding. Ini selesai dengan menghitung momen lentur maksimum dan kemudian menentukan modulus penampang dengan membaginya momen lentur maksimum dengan tegangan lentur yang diijinkan dari material yang merupakan tumpukan lembaran, misalnya, baja, beton, atau kayu.
Analisis tegangan yang efektif umumnya digunakan untuk menganalisis dinding turap, dan karena itu kita harus melakukannya mengevaluasi distribusi tekanan air pori dan tekanan rembesan. Kita bisa menggunakan sketsa fl ownet atau metode numerik untuk menentukan distribusi tekanan air pori dan tekanan rembesan. Namun, metode perkiraan sering digunakan dalam praktik. Jika level air tanah di kedua sisi dinding sheet pile adalah sama, maka resultan tekanan air pori dan tekanan rembesan adalah nol (Gambar 15.19a). Anda kemudian dapat mengabaikan efek air tanah dalam menentukan stabilitas dari dinding sheet pile. Namun, Anda harus menggunakan tegangan efektif dalam perhitungan tanah lateral Anda kekuatan.
Perkiraan distribusi tekanan air pori di depan dan di belakang dinding turap kondisi di mana muka air tanah berbeda diperoleh dengan mengasumsikan kondisi rembesan tunak dan distribusi seragam dari tinggi total. Perkiraan resultan distribusi tekanan air pori untuk beberapa kondisi umum
(Padfield dan Mair, 1984) ditunjukkan pada Gambar 15.19.
(a) Ketinggian air di kedua sisi sama (b) Ketinggian air di timbunan dan di dalam depan dinding berbeda
(c) Tembok menopang air di depannya dan ketinggian air di dalam isi ulang lebih besar dari permukaan air di depan dinding
GAMBAR 15.19 Perkiraan resultan tekanan air pori distribusi di belakang dinding penahan yang fleksibel.
Tekanan air pori maksimum , gaya air pori maksimum dan lokasinya dan gaya rembesan per satuan volume adalah sebagai berikut:
Kasus (a)-Gambar 15.19a
Tekanan air pori yang dihasilkan adalah nol dan gaya rembesan adalah nol.
Kasus (b)-Gambar 15.19b
Kasus (c)-Gambar 15.19c
Ingatlah bahwa js adalah tekanan rembesan per satuan volume, dan tegangan efektif yang
dihasilkan meningkat saat rembesan ke bawah (di belakang dinding) dan berkurang saat rembesan ke atas (di depan dinding). dinding), seperti yang dibahas dalam Bab 7.
15.10.2 Analisis Dinding Tiang Lembaran pada Tanah Campuran
Dinding turap dapat menembus jenis tanah yang berbeda. Sebagai contoh, Gambar 15.20 menunjukkan dinding turap yang mendukung tanah berbutir kasar tetapi melekat pada tanah berbutir halus. Dalam hal ini, Anda harus mempertimbangkan a analisis campuran. Untuk kondisi jangka pendek, analisis tegangan efektif dapat digunakan untuk butiran kasartanah tetapi analisis tegangan total harus digunakan untuk tanah berbutir halus. Untuk kondisi jangka panjang, analisis tegangan yang efektif harus dilakukan untuk kedua jenis tanah tersebut.
GAMBAR 15.20 Dinding tiang pancang menembus tanah yang berbeda.
15.10.3 Pertimbangan Retak Tarik pada Tanah Berbutir Halus
Jika dinding turap mendukung tanah berbutir halus, Anda harus mempertimbangkan pembentukan retakan tarik. Itu kedalaman teoretis dari retak tegangan
Yang terakhir berlaku ketika retak tegangan diisi dengan air. Kedalaman retak tegangan adalah kadang-kadang lebih besar dari ketinggian dinding. Dalam situasi ini, Anda dapat mengasumsikan tekanan efektif lateral aktif minimum sebesar 5z (kPa) seperti yang disarankan oleh Padfield dan Mair (1984), di mana z adalah kedalaman yang diukur dari bagian atas tembok. Saat air mengisi celah tegangan, Anda harus menerapkan tekanan hidrostatis penuh ke dinding di atas kedalaman yang ekuivalen dengan kedalaman retak tarik atau tinggi dinding, mana saja lebih kecil. Pada tanah berbutir halus, hilangnya kelembaban pada antarmuka dinding-tanah dapat menyebabkan tanah menyusut, menciptakan celah. Celah ini dapat diisi dengan air. Dalam hal ini, Anda harus
menerapkan tekanan hidrostatis penuh melebihi ketinggian dinding.
15.10.4 Metode Analisis
Beberapa metode telah diusulkan untuk menentukan stabilitas dinding turap. Metode ini berbeda dalam cara tegangan lateral didistribusikan pada dinding dan cara faktor keamanan diterapkan penyelesaian untuk kedalaman penanaman. Kami akan membahas tiga metode dalam buku ini. Dalam metode pertama, disebut metode momen terfaktor (FMM), Anda akan
menentukan kedalaman penanaman untuk memenuhi momen kesetimbangan dengan menerapkan faktor keamanan (FS)p pada resistansi pasif, biasanya antara 1,5 dan 2,0. Dalam metode kedua, disebut metode kekuatan terfaktor (FSM), faktor reduksi diterapkan dengan parameter kekuatan geser. Faktor reduksi ini disebut faktor mobilisasi karena mereka dimaksudkan untuk membatasi parameter kekuatan geser ke nilai yang diharapkan dapat dimobilisasi oleh beban desain. Faktor mobilisasi, Ff, diterapkan pada sudut gesekan, f9cs, dan faktor mobilisasi, Fu, adalah diterapkan pada su. Penerapan faktor mobilisasi ini menghasilkan tekanan aktif yang lebih tinggi dan lebih
rendah tekanan pasif daripada parameter kekuatan tanah yang tidak terfaktorkan. Parameter desain adalah
dan
Dimana
Hasil dari FSM sensitif terhadap Ff dan Fu.
Metode ketiga, disebut metode tekanan pasif bersih (NPPM), menggunakan pasif bersih yang tersedia resistensi (Burland et al., 1981). Garis vertikal ditarik dari tekanan aktif pada tingkat penggalian ke dasar dinding (Gambar 15.21). Daerah tekanan yang diarsir pada sisi aktif dikurangi tekanan pasif untuk memberikan tekanan pasif bersih yang ditunjukkan oleh area yang ditetaskan leh panah. Faktor dari keamanan untuk NPPM adalah
= _ _Momen resistensi pasif bersih yang tersedia__
Momen gaya lateral yang menyebabkan rotasi
=1,5 hingga 2, dengan 2 paling sering digunakan
GAMBAR 15.21 Tekanan bersih untuk NPPM.
Fleksibilitas dinding turap menyebabkan distribusi tekanan lateral yang tidak sesuai keadaan Rankine aktif dan pasif. Distribusi tekanan lateral yang diharapkan pada dinding fleksibel yang
“kaku”. dan dinding fleksibel yang tidak terlalu kaku ditunjukkan pada Gambar 15.22. Defleksi (Gambar 15.22b) akibat leleh dinding menyebabkan gerakan tanah terkendala lokal di dan dekat tonjolan. Batasannya disediakan oleh tegangan geser intergranular. Tegangan di dalam tanah dekat dinding didistribusikan kembali sebagai tanah mencoba membangun keseimbangan. Akibatnya, susunan struktural yang berbeda dari partikel dibuat. Kadang-kadang pengaturan dan redistribusi tegangan ini sedemikian rupa sehingga resistensi yang diberikan oleh tanah adalah analog dengan struktur lengkung. Ini disebut lengkungan tanah. Tekanan lateral pada dan dekat tonjolan dari dinding secara substansial berkurang dari yang dihitung menggunakan metode Rankine atau kolom.
Tindakan melengkung ini adalah salah satu alasan mengapa beberapa dinding penahan menonjol tetapi tetap stabil. Mengingat bahwa lengkungan struktural menahan beban melalui kompresi dan beban ditransfer ke penyangga. Di dalam dinding penahan yang diangkur, tindakan melengkung dapat menyebabkan beban tambahan yang besar di bagian atas dan bawah dinding karena lengkungan dapat menemukan dukungan di lokasi ini. Akibatnya, dinding harus dirancang untuk mendukung momen gangguan tambahan, yang bisa lebih besar dari 30% gangguan non-lengkungan momen. Jadi, meskipun melengkung bermanfaat dalam mengurangi tekanan lateral, hal itu
memiliki efek negatif dalam meningkatkan momen yang mengganggu. Pertimbangan lengkungan tanah dalam desain berada di luar cakupan buku ini.
Rowe (1957) mengembangkan suatu metode, berdasarkan uji laboratorium, untuk mengurangi perhitungan maksimum momen lentur untuk memperhitungkan efek fleksibilitas dinding pada momen lentur. Momen Rowe reduksi berlaku ketika faktor keamanan telah diterapkan pada resistansi pasif, seperti pada FMM. Ada beberapa perdebatan tentang penerapan metode Rowe.
Beberapa insinyur lebih suka menghitung momen lentur maksimum pada kesetimbangan batas dan menggunakannya sebagai desain momen. Ini adalah metode yang disukai dalam buku ini.
Untuk memperhitungkan gesekan antarmuka tanah-dinding, kamu perlu menggunakan dan Namun, aktif dan koefisien pasif yang diturunkan oleh Caquot dan Kerisel (1948) dianggap lebih akurat daripada Coulomb. Untuk dinding penahan yang fleksibel, hanya komponen horizontal dari gaya lateral yang penting. Dalam Lampiran D, komponen horizontal dari koefisien aktif dan pasif Caquot dan Kerisel seperti yang ditabulasikan oleh Kerisel dan Absi (1990) diplot untuk beberapa tipikal lereng timbunan dan tanah-dinding sudut gesekan antarmuka. Kami akan menggunakan nilai koefisien tekanan tanah lateral pada Lampiran D dalam beberapa contoh soal di bab ini.
(a) Dinding fleksibel yang "kaku".
(b) Dinding fleksibel yang kurang "kaku".
GAMBAR 15.22 Distribusi tekanan lateral diharapkan pada dinding fleksibel yang “kaku” dan dinding fleksibel yang kurang “kaku”. (Setelah Padfield dan Mair, 1984.)
(a) Dinding kantilever (b) Distribusi tekanan (c) Perkiraan tekanan distribusi GAMBAR 15.23 Perkiraan distribusi tekanan dalam analisis dinding penahan lentur kantilever.
(Padfield dan Mair, 1984.)
15.10.5 Analysis of Cantilever Sheet Pile Walls
Dinding turap kantilever dianalisis dengan mengasumsikan bahwa rotasi terjadi di beberapa titik, O, tepat di atasnya dasar dinding (Gambar 15.23). Konsekuensi dari asumsi rotasi di atas alas adalah, di bawah titik rotasi, tekanan lateral pasif di belakang dinding dan aktif di depan dinding (Gambar 15.23b). Untuk menyederhanakan analisis, gaya R (Gambar 15.23c) digunakan pada titik rotasi ke
mendekati resistensi pasif bersih di bawahnya (titik rotasi). Dengan mengambil momen tentang O, gaya R yang tidak diketahui dihilangkan dan kita kemudian mendapatkan satu persamaan dengan satu yang tidak diketahui, yaitu kedalaman yang tidak diketahui, lakukan. Untuk menjelaskan penyederhanaan ini, kedalaman dinaikkan sebesar 20% sampai 30% untuk diberikan kedalaman penanaman desain, d.
Prosedur umum untuk menentukan d untuk stabilitas dan menentukan ukuran dinding adalah sebagai berikut:
1. Pilih titik O secara sewenang-wenang pada jarak dari tingkat penggalian.
2. Hitung tekanan tanah aktif dan pasif menggunakan FMM atau FSM atau NPPM.
3. Hitung distribusi tekanan air pori bersih (u) dan gaya rembesan per satuan volume
Bobot satuan efektif bertambah sebesar pada zona aktif dan berkurang sebesar pada zona pasif daerah. Untuk desain umum, Anda harus menggunakan perbedaan minimum pada permukaan air tanah di belakang dan di dalam depan tembok tidak kurang dari sepertiga tinggi tembok, .
4. Tentukan kedalaman yang tidak diketahui dengan menjumlahkan momen-momen di sekitar O.
5. Hitung d dengan menaikkan sebesar 20% atau 30% untuk memperhitungkan
penyederhanaan yang dibuat dalam analisis. Kedalaman penetrasi d adalah 1.2 atau 1.3 . 6. Hitung R dengan menjumlahkan gaya horizontal di atas kedalaman ( + d )
7. Hitung tahanan pasif netto, , pada jarak, d – , di bawah O.
8. Periksa apakah R kurang dari . Jika tidak, perpanjang kedalaman penanaman dan hitung ulang R.
9. Hitung momen lentur maksimum (Mmax) di atas kedalaman ( + ) menggunakan faktor tak terfaktorkan resistansi pasif (FMM), nilai kekuatan tak terfaktor (FSM), dan (FS)r = 1 (NPPM).
10. Tentukan modulus penampang, , dimana Mmax adalah momen lentur maksimum dan fa adalah tegangan lentur yang diijinkan dari bahan dinding.
15.10.6 Analisis Dinding Tiang Lembaran Berlabuh
Ada dua metode yang digunakan untuk menganalisis dinding turap angker. Salah satunya adalah metode pembumian bebas, yaitu lainnya adalah metode bumi tetap. Kita akan membahas metode free earth, karena memang sering digunakan dalam praktik desain.
(a) Posisi belok, titik rotasi, dan (b) Momen lentur distribusi tekanan tanah ideal
GAMBAR 15.24 Kondisi tanah bebas untuk dinding penahan yang diangkur. (Padfield dan Mair, 1984.)
Pada metode tanah bebas diasumsikan bahwa (1) kedalaman penanaman dinding tidak cukup untuk memberikan fiksasi pada ujung bawah dinding, dan (2) rotasi terjadi di sekitar titik perlekatan jangkar, O (Gambar 15.24a). Diagram momen lentur yang diharapkan, berdasarkan asumsi di atas, digambarkan pada Gambar 15.24b.
Prosedur untuk menganalisis dinding turap yang diangkur adalah sebagai berikut:
1. Asumsikan kedalaman penanaman, d.
2. Hitung tekanan aktif dan pasif menggunakan FMM atau FSM atau NPPM.
3. Hitung distribusi tekanan air pori bersih (u) dan gaya rembesan per satuan volume ( ).
Bobot satuan efektif bertambah di zona aktif dan berkurang di zona pasif daerah.
Untuk desain umum, Anda harus menggunakan perbedaan minimum pada permukaan air tanah di belakang dan di dalam depan tembok tidak kurang dari sepertiga tinggi tembok,
.
4. Tentukan d dengan mengambil momen tentang titik lampiran jangkar, O. Biasanya Anda akan mendapatkan persamaan kubik, yang dapat Anda selesaikan dengan iterasi atau dengan menggunakan opsi pencarian tujuan di program spreadsheet atau dengan menggunakan pemecah fungsi polinomial pada kalkulator.
5. Hitung ulang d menggunakan resistansi pasif tak terfaktor (FMM), kekuatan tak terfaktor (FSM), dan (FS)r 5 1 (NPPM). Gunakan kedalaman yang dihitung ulang ini untuk
menentukan gaya jangkar dan tekukan maksimum momen.
6. Tentukan gaya jangkar per satuan panjang dinding, dengan menjumlahkan gaya horizontal arah. Gaya jangkar, , dikalikan dengan faktor keamanan , biasanya 2.
7. Tentukan lokasi pelat jangkar atau orang mati. Biarkan menjadi kedalaman bagian bawah pelat jangkar dari permukaan tanah (Gambar 15.25). Gaya yang dimobilisasi oleh pelat jangkar harus menyeimbangkan gaya jangkar desain, yaitu
GAMBAR 15.25 Lokasi dari pelat jangkar Memecahkan untuk , kita dapatkan
Baji pasif berkembang di depan pelat jangkar dan baji aktif berkembang di belakang dinding penahan. Pelat jangkar harus ditempatkan di luar bidang slip aktif. Minimal panjang angkur (La) dari batang angkur, mengacu pada Gambar 15.25, adalah
8. Hitung jarak jangkar. Membiarkan menjadi jarak longitudinal jangkar dan ketinggian pelat jangkar. Jika , resistensi pasif pelat jangkar diasumsikan untuk dikembangkan pada kedalaman penuh . Dari kesetimbangan gaya statis dalam horizontal arah, kami memperoleh
Anda perlu menggunakan nilai yang sesuai. Jika jangkar berada di bawah permukaan air tanah, gunakan . Jika tidak, gunakan
9. Hitung momen lentur maksimum (Mmax) menggunakan kedalaman penanaman pada kesetimbangan batas (resistensi pasif tak terfaktor, nilai kekuatan tak terfaktor, atau (FS)r =1).
10. Tentukan modulus penampang, , dimana fa adalah tegangan lentur yang diijinkan dari bahan dinding.
11. Pilih ukuran dinding dari katalog pabrikan berdasarkan CONTOH 15.5 Tembok Fleksibel Kantilever
Tentukan kedalaman embedment yang dibutuhkan untuk stabilitas dinding sheet pile kantilever yang ditunjukkan pada Gambar E15.5a. Bandingkan hasil dari ketiga metode
FMM, FSM, dan NPPM—menggunakan , dan . Hitung momen lentur maksimum untuk masing-masing metode ini. Air tanah berada di bawah dasar dinding. Rotasi yang dapat ditoleransi adalah 0,005 Ho dan kurang, dimana Ho adalah tinggi dinding.
GAMBAR E15.5a
Strategi Anda harus menggunakan tekanan pasif Kerisel dan Absi (lihat Lampiran D) dan Kerisel dan Tekanan aktif Absi atau Coulomb. Kuncinya adalah untuk menentukan gaya lateral dan kemudian menemukan (sebuah dipilih secara sewenang-wenang kedalaman penanaman di mana rotasi dianggap terjadi) menggunakan kesetimbangan momen. Karena Anda harus menemukan kedalaman untuk nilai yang tidak terfaktorkan untuk menghitung momen lentur maksimum, Anda harus menentukan Kax dan Kpx untuk nilai terfaktor dan tidak terfaktor di awal solusi Anda.
Solusi 15.5
Langkah 1 : Hitung dan
For FSM : For FMM and NPPM :
Gunakan Kerisel dan Absi (1990) dan x (Lampiran D).
Langkah 2: Tentukan distribusi tekanan tanah lateral.
Distribusi tekanan lateral untuk FMM dan FSM memiliki bentuk yang sama tetapi
besarannya berbeda karena perbedaan koefisien tekanan tanah lateral (Gambar E15.5b).
Distribusi tekanan lateral untuk NPPM ditunjukkan pada Gambar E15.5c. Karena air tanah tidak berada dalam kedalaman penahan dinding,
Langkah 3 : Mencari
Semua gaya dihitung per meter panjang dinding.
FMM
Tekanan pasif difaktorkan oleh
Untuk kesetimbangan
yang disederhanakan menjadi
Dengan coba-coba atau dengan menggunakan fungsi polinomial pada kalkulator
FSM
Untuk kesetimbangan : yang disederhanakan menjadi
Dengan coba-coba atau dengan menggunakan fungsi polinomial pada kalkulator
NPPM
Diagram tekanan untuk NPPM ditunjukkan pada Gambar E15.5c.
Untuk
Mengatur ulang, kita dapatkan
Dengan coba-coba atau dengan menggunakan fungsi polinomial pada kalkulator,
Langkah 4 : Hitung kedalaman desain.
Langkah 5 : Menentukan R.
Untuk menghitung resistansi bersih di bawah titik rotasi yang diasumsikan, O, hitung pasif rata-rata tekanan di belakang dinding dan tekanan aktif rata-rata di depan dinding. Ingat itu di bawah titik rotasi, tekanan pasif bekerja di belakang dinding dan tekanan aktif bekerja di depan tembok. Kedalaman tengah antara
FMM
Tekanan lateral pasif rata-rata = Tekanan lateral aktif rata-rata = Tekanan lateral bersih = kekuatan bersih =
Oleh karena itu, kedalaman penetrasi memuaskan.
FSM
Tekanan lateral pasif rata-rata = Tekanan lateral aktif rata-rata = Tekanan lateral bersih = kekuatan bersih =
Oleh karena itu, kedalaman penetrasi memuaskan.
NPPM
Tekanan lateral pasif rata-rata = Tekanan lateral aktif rata-rata = Tekanan lateral bersih = kekuatan bersih =
Oleh karena itu, kedalaman penetrasi memuaskan.
Langkah 6 : Menentukan momen lentur maksimum.
Momen lentur maksimum untuk
Misalkan z adalah letak titik momen lentur maksimum (titik nol geser) sehingga
Untuk menemukan z di mana momen lentur maksimum, kita perlu menurunkan persamaan di atas dengan sehubungan dengan z dan atur hasilnya sama dengan nol.
Memecahkan z, kita mendapatkan z = 3,68 m atau 2,53 m. Jawaban yang benar adalah 3,68 m karena zero shear tidak dapat terjadi di atas tingkat penggalian dalam masalah ini (geser positif di zona aktif hanya akan berkurang di bawah tingkat penggalian).
Untuk soal ini, mudah menggunakan kalkulus untuk menentukan momen lentur maksimum.
Untuk sebagian besar masalah, Anda harus menemukan distribusi gaya geser dengan kedalaman, mengidentifikasi atau menghitung titik nol geser, lalu hitung momen lentur maksimum.
CONTOH 15.6
Tentukan kedalaman embedment dan gaya jangkar dari dinding pengikat yang ditunjukkan pada Gambar E15.6a menggunakan FSM.
GAMBAR E15.6a
Strategi Anda harus menggunakan tekanan pasif Kerisel dan Absi (lihat Lampiran D) dan Kerisel dan Absi atau tekanan aktif Coulomb. Ketinggian air tanah pada kedua sisi dinding sama, sehingga tidak terjadi rembesan.
Solusi 15.6
Langkah 1 : Menentukan dan
Dari Lampiran D,
Untuk nilai kekuatan tak terfaktor,
Langkah 2 : Tentukan gaya dan momen lateral.
Gunakan tabel untuk memudahkan perhitungan dan pengecekan. (Lihat Gambar E15.6b.) Di bawah air tanah tingkat
GAMBAR E15.6b Langkah 3 : Menentukan
Samakan jumlah momen dengan nol dan sederhanakan persamaan dengan membaginya dengan koefisien dari .
Dengan coba-coba atau dengan menggunakan fungsi polinomial pada kalkulator, Langkah 4 : Menentukan o untuk nilai kekuatan tak terfaktorkan.
Untuk menghitung kedalaman penetrasi baru untuk nilai kekuatan tak terfaktor, gunakan proporsionalitas, misalnya,
Momen aktif untuk kekuatan tak terfaktor = Momen aktif untuk nilai kekuatan terfaktor
Pasif momen : Jumlah momen:
Memecahkan, kita dapatkan
Langkah 5 : Menentukan gaya jangkar untuk
Contoh 15.7
Tentukan kedalaman embedment dan gaya jangkar desain yang diperlukan untuk stabilitas dinding turap seperti ditunjukkan pada Gambar E15.7a menggunakan NPPM.
GAMBAR E15.7a
Strategi Dalam NPPM, Anda harus menggunakan nilai kekuatan yang tidak terfaktorkan untuk menghitung dan dan kemudian menentukan tekanan lateral bersih aktif dan pasif bersih. Menghitung Anda harus melakukan iterasi. Pendekatan sederhana untuk dipecahkan untuk adalah mengatur kekuatan dan momen dalam hal yang tidak diketahui
dan kemudian mengasumsikan nilai-nilai dari sampai kamu menemukan nilai yang memberikan faktor keamanan yang diperlukan Program spreadsheet atau kalkulator yang dapat diprogram sangat membantu dalam memecahkan masalah jenis ini. Di Excel, misalnya, Anda bisa menggunakan fungsi Goal Seek untuk menemukan Dia cukup mudah untuk membuat kesalahan dalam perhitungan, jadi Anda harus memeriksa ulang pekerjaan Anda, dan Anda harus melakukan pemeriksaan "tangan". saat menggunakan output dari program komputer. Karena muka air tanah berbeda di depan dan di belakang dinding, Anda perlu mempertimbangkan rembesan dengan asumsi kondisi rembesan stabil.
Untuk menghitung gaya jangkar, Anda harus menemukan dan kemudian kalikan gaya jangkar dengan 2 (faktor keamanan).
Solusi 15.7
Langkah 1 : Menentukan dan Dari Lampiran D,
Langkah 2 : Tentukan tekanan lateral bersih.
Buatlah tabel untuk melakukan perhitungan dan gambar diagram distribusi tekanan tanah lateral. Lihat Gambar E15.7b.
GAMBAR E15.7 Di bawah permukaaan air tanah
Gaya rembesan rata-rata/satuan volume:
Zona aktif : Zona pasif :
Langkah 3 : Hitung gaya lateral, momen, dan (FS)r.
Semua gaya dan momen dihitung per meter panjang dinding. Momen adalah jumlah momen tentang posisi jangkar dan Rx adalah resultan gaya lateral aktif. Di kolom pertama di bawah Momen, nilai do adalah ditebak dan (FS)r dihitung. Pada kolom kedua di bawah Momen, nilai do 5 5,75 m adalah diperoleh dengan menggunakan program spreadsheet (nilai sebenarnya yang diperoleh dari program spreadsheet adalah lakukan 5 5,72 m untuk (FS)r 5 1,5). Di Excel, Anda menggunakan Tools n Goal Seek untuk menemukan apa yang diinginkan nilai (FS)r.
Langkah 4 : Hitung gaya jangkar untuk
Untuk Mengganti , kita dapatkan Zona aktif
Zona pasif
Gaya lateral pasif =
Ta = Gaya lateral aktif - Gaya lateral pasif = 320,8 - 201,6 = 119,2 kN Gaya jangkar desain =
