ANALISA DISTRIBUSI DAYA DUKUNG RAFT DAN PILE PADA SISTEM PONDASI PILE RAFT DENGAN PLAXIS 3D Donny Chan Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Bina Nusantara, Jl. K.H. Syahdan No.9 Kemanggisan, Jakarta Barat – 11480, Fax. 5300244,
[email protected] Donny Chan, Ir. Gouw Tjie Liong, M.Eng., ChFC
ABSTRAK Pada praktek desain di Jakarta, perencanaan pondasi yang menggunakan sistem pile raft foundation tidak memperhitungkan daya dukung yang dihasilkan oleh raft. Oleh karena itu dilakukan penelitian numerik dengan mengunakan Plaxis 3D program FEM untuk mencari apakah raft memberikan kontribusi terhadap daya dukung keseluruhan pondasi. Pendekatan dilakukan dengan menggunakan 2 kondisi tanah hipotesis, yang pertama adalah pile raft dengan kondisi floating pile dan yang kedua adalah untuk pondasi yang mencapai tanah keras. Studi kasus juga dilakukukan dengan menggunakan data proyek di daerah Karet, Jakarta Pusat. Pada data hipotesis, analisa dimodelkan dengan formasi kelompok tiang dimulai dari 5x5, 6x6, 7x7, dan 8x8 dengan jarak antar tiang dari 2,5D, 3D, 3,5D, 4D, 5D, 6D, 7D, dan 8D. Ketebalan raft yang digunakan sebesar 1m. Hasil yang didapatkan membuktikan bahwa raft memiliki konstribusi daya dukung dimulai dari 0% sampai 50% dari total beban. Jadi dapat disimpulkan bahwa raft memiliki kontribusi dalam sistem pile raft foundation. (DC) Kata Kunci : Raft, Pile Raft Foundation, Daya Dukung
PENDAHULUAN Dikarenakan lahan yang semakin sedikit, sehingga banyak bangunan yang didesain lebih tinggi dari bangunan biasanya, dimana dengan gedung yang semakin tinggi maka beban yang ditimbulkan juga akan semakin besar dan pondasi harus bekerja lebih keras untuk menahan beban tersebut. Salah satu untuk mengatasi masalah tersebut adalah dengan menggabungkan beberapa tiang pondasi menjadi satu kesatuan dengan diberikannya pondasi rakit atau raft foundation di atas permukaan tiang pondasi. Raft foundation ini berfungsi untuk mengikat kepala-kepala tiang pondasi agar beban yang diberikan dapat disebarkan pada pondasi-pondasi yang lain. Dengan adanya raft foundation menunjukkan bahwa beban yang dapat ditahan oleh pondasi itu akan bertambah lebih besar. Tetapi masih banyak orang yang belum begitu mengetahui seberapa besar pengaruh raft foundation ini, maka dari pada itu dengan makalah ini diharapkan dapat mengetahui seberapa besar pengaruh raft foundation. Dari beban maksimum yang diakibatkan oleh beban gravitasi, maka daya dukung dari kelompok pondasi tiang melalui pileraft foundation harus diperhitungkan dalam 2 daya dukung yaitu daya dukung dari raft foundation dan pile. Setiap kelompok pondasi tiang yang berbeda akan berbeda pula daya dukung yang dihasilkan. Daya dukung pondasi tiang berbeda pada setiap kelompok pondasi tiang dengan jarak antar tiang individu yang berbeda. Kemudian, tebal dari raft foundation dapat berpengaruh juga terhadap daya dukung yang dihasilkan. Dengan demikian, perlu diketahui bagaimana pengaruh jarak antar tiang dan ketebalan raft foundation untuk mendapatkan daya dukung dari raft foundation dan pile.
Dengan diketahuinya pengaruh jarak antar tiang yang diikat oleh kepala tiang (raft) dengan ketebalan tertentu dan formasi kelompok tiang yang bervariasi, maka dapat diperhitungkan seberapa besar daya dukung yang akan dihasilkan atau diterima oleh pile sendiridan raft dengan beban gravitasi maksimum (beban vertikal) yang hasilnya nanti dinyatakan dalam bentuk persentase. Dengan dilakukannya percobaan tersebut menggunakan data tanah asli di lapangan, maka dapat diketahui bahwa pile raft foundation tersebut menggunakan sistem raft off grade atau raft on grade dan akan didapatkan desain dari pada pile raft foundation yang lebih optimal dan ekonomis.
METODE PENELITIAN
Gambar 1 Bagan Alir Metode Penelitian Untuk penelitian ini akan dimulai dengan identifikasi masalah dari penelitian tersebut. Sesudah mengidentifikasi masalah, masuk ke tahap selanjutnya yaitu studi literatur. Kemudian masuk ke dalam tahap pengumpulan data yang akan diambil dari 3 proyek. Setelah mengumpulkan data, maka dilakukan analisa terhadap data yang sudah didapat untuk menunjang data yang dibutuhkan untuk penelitian. Jika data sudah siap, dilakukan batasan-batasan dari penelitian yang akan dilakukan berdasarkan data yang ada. Sesudah itu melakukan perhitungan dengan program metode elemen hingga yaitu Plaxis 3D. Pertama dilakukan kalibrasi program pada program Plaxis 3D untuk membuktikan bahwa parameter yang dimasukkan akan menghasilkan hasil yang sudah benar dimana dalam kondisi ini kalibrasi bertujuan untuk mengetahui seberapa besar reaksi yang akan dihasilkan dengan pemberian aksi sedemikian sehingga nilai antara aksi dan reaksi sama atau tidak berbeda jauh. Dalam analisa perhitunganada 2 buah parameter, yaitu analisa perhitungan dengan perbedaan pada formasi kelompok tiang dan analisa perhitungan dengan perbedaan jarak antar tiang pondasi. Analisa akan dimulai dengan melakukan percobaan dengan 2 data tanah hipotesis dengan formasi kelompok tiang pondasi dimulai dari 5x5, 6x6, 7x7, dan 8x8 dengan jarak antar tiang dimulai dari 2,5D, 3D, 3,5D, 4D, 5D, 6D 7D, dan 8D dan ketebalan raft yang digunakan adalah 1m. Kemudian didapatkan hasil yang diinginkan dari data tanah hipotesis. Dengan demikian akan didapatkan pola kapasitas pada
raft sesuai dengan jenis tanah yang ada, kemudian hasil tersebut akan diaplikasikan ke dalam data tanah asli pada proyek untuk mengetahui kapasitas raft tersebut lebih termasuk pada pola kapasitas yang seperti apa. Setelah itu penelitian ini dapat disimpulkan dan ditambahkan saran.
HASIL DAN BAHASAN HasilPerhitungan Daya Dukung Raft untuk Data Hipotesis 1
Tanah Lempung Kohesif γt = 18 kN/m3 γd = 17 kN/m3 cu = 50 kN/m2 ϕ = 0o
Ep Es ν ψ
= 3.e7 kN/m2 = 10000 kN/m2 = 0,3 = 0o
Gambar 2 Pemodelan Data Tanah Hipotesis 1
Gambar 3Floating Pile 5x5
Gambar 4Floating Pile 6x6
Gambar 5Floating Pile 7x7
Gambar 6Floating Pile 8x8
Perhitungan Daya Dukung untuk Data Hipotesis 2
Tanah Lempung Kohesif γt = 18 kN/m3 Ep γd = 17 kN/m3 Es cu = 50 kN/m2 ν ψ ϕ = 0o
Pasir γt = 20 kN/m3 γd = 20 kN/m3 c' = 1 kN/m2
Es ϕ' ν
= 100000 kN/m2 = 42o ψ = 0,2
Gambar 7Pemodelan Data Tanah Hipotesis 2
Gambar 8Hard Soil Layer 5x5
Gambar 9Hard Soil Layer 6x6
= 3.e7 kN/m2 = 10000 kN/m2 = 0,3 = 0o
= 12o
Gambar 10Hard Soil Layer 7x7
Gambar 11Hard Soil Layer 8x8
Perhitungan Daya Dukung untuk Data Proyek
Gambar 12 Denah Pile Raft Foundation pada Proyek
Gambar 13 Pemodelan Data Tanah Proyek
Tabel 1 Parameter Tanah Proyek Parameter Jenis Tanah Sand Pemodelan Mohr Material Coulomb Tipe Drainase Drained 3 16,2 γsat (kN/m ) 3 15,5 γunsat (kN/m ) E' (kN/m2) 14375,91 cu (kN/m2) 1 0,35 ν 42 ϕ ( o) o 12 ψ() cinc -
Clay 1 Mohr Coulomb Undrained 16,2 15,5 114912 216 0,33 0 0 -
Nilai Clay 2 Mohr Coulomb Undrained 16,6 16 114912 216 0,33 0 0 -
Clay 3 Mohr Coulomb Undrained 16,6 16 43200 72 0,33 0 0 1,152
Gambar 14 Pemodelan dengan Program Plaxis 3D dengan Data Tanah Proyek
Clay 4 Mohr Coulomb Undrained 17,5 16 43200 72 0,33 0 0 1,152
Analisa Hasil Dari beberapa pemodelan yang telah dilakukan di atas dapat diketahui bahwa ternyata raft memiliki konstribusi dalam daya dukung pile raft foundation dimana besar kontribusinya berbeda-beda tergantung dengan jarak antar tiang dan formasi kelompok tiang. Untuk data pemodelan pertama dapat diketahui bahwa dengan tanah kohesif, ternyata raft memiliki kontribusi yang bervariasi dalam pile raft foundation, dimana dapat dilihat dari grafik kontribusi raft semakin meningkat seiring dengan pertambahan jarak antar tiang. Dengan analisa pemodelan FEM membuktikan bahwa raft memiliki kontribusi yang cukup signifikan sehingga dapat dikatakan sistem pondasi menjadi raft on grade. Untuk data permodelan kedua yang mengacu dalam pemodelan untuk sistem raft off grade didapatkan bahwa dengan jarak 2,5D – 3D tidak memberikan kontribusi daya dukung pada pile raft foundation dan dalam jarak yang lebih besar dari 3D menunjukkan bahwa kontribusi raft semakin besar dengan jarak tiang yang semakin besar. Hal ini dikarenakan tanah dasar pada ujung tiang merupakan tanah keras sehingga beban pada tiang mengakibatkan perpendekan yang terjadi pada tiang dengan jarak antar tiang yang diatas 3D relatif besar yang menunjukkan bahwa tiang menjadi kurang rigid sehingga raft ikut turun dan menekan tanah, dengan demikian raft ikut memikul beban. Oleh karena hal tersebut maka hasil yang didapat untuk daya dukung raft cukup besar. Diambil contoh pada model dengan formasi 5x5 dan jarak antar tiang 3,5, penurunan yang terjadi pada tiang sekitar 0,035 m atau 3,5 cm. Untuk gambar terlampir seperti di bawah ini.
Gambar 15 Perpendekan yang Terjadi Pada Formasi 5x5, dengan Jarak 3D Dan untuk pemodelan terakhir yang menggunakan data proyek lapangan yang terletak di Karet, Jakarta Pusat dengan diameter tiang pondasi sebesar 1 m dan jarak tiang sebesar 2,5D dengan jumlah tiang sebanyak 232 tiang ternyata membuktikan bahwa raft pada pile raft foundation yang digunakan dapat berkontribusi dalam daya dukung sebesar 5,9% dari beban total yang diberikan pada pile raft foundation tersebut. dalam percobaan ini membuktikan bahwa pondasi tersebut menggunakan sistem raft on grade. Dengan beberapa hasil percobaan ini dapat disimpulkan bahwa sebenarnya raft pada pile raft foundation dapat memberikan kontribusi daya dukung yang selama ini pada peraturan di daerah DKI Jakarta, daya dukung untuk raft selalu diabaikan atau dianggap tidak ada.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Kesimpulan yang dapat ditarik dari beberapa analisa yang telah dilakukan dengan menggunakan program Plaxis 3D adalah raft pada pile raft foundation adalah : • Raft memiliki kontribusi daya dukung untuk menahan beban yang ada di atas. Dimana seperti analisa pada bab sebelumnya dengan ketebalan raft adalah 1 m dan formasi pada kelompok tiang yang dimulai dari 5x5 – 8x8, dengan jarak antar tiang dimulai dari 2,5D, 3D, 3,5D, 4D, 5D, 6D, 7D, dan 8D serta beban vertikal tertentu, raft dapat menahan antara 0% hingga >50% dari total beban vertikal yang berada di atasnya.
• •
•
Dalam analisa menggunakan data proyek lapangan, ternyata raft tersebut memberikan kontribusi daya dukung dimana sebesar 56929 kN atau sekitar 5,9% dari total pembebanan yang terjadi. Apabila tiang terletak pada tanah keras dengan jarak antar tiang <3,5D maka sistem pile raft termasuk dalam kategori slab on grade, yang artinya raft memberikan konstribusi terhadap daya dukung keseluruhan. Kemudian jika jarak antar tiang >3,5D maka dikatakan slab off grade, yang artinya raft tidak memberikan konstribusi daya dukung. Sedangkan ujung tiang pondasi yang tidak mencapai tanah keras maka dapat dikatakan raft ikut memikul beban. Tiang pondasi yang tidak mencapai tanah keras disebut juga dengan Floating Pile dan dapat didesain sebagai slab on grade.
Menurut hasil yang dicapai dari 3 analisa yaitu dengan menggunakan 2 data tanah hipotesis dan 1 data tanah dari proyek, membuktikan bahwa raft pada pile raft foundation dapat memberikan kontribusi daya dukung dalam menahan beban. Dalam praktek biasanya jarak antar tiang berkisar antara 2,5D – 3,5D.
Saran Dengan dilakukannya analisa daya dukung raft pada sistme pile raft foundation dapat disarankan bahwa: • Pada saat mendesain pondasi maka daya dukung dari raft dapat diperhitungkan dalam menahan beban sehingga desain pada tiang pondasi tidak menjadi konservatif, dimana menurut peraturan DKI Jakarta sejak dulu yang menganggap semua beban hanya dipikul oleh tiang pondasi sendiri tanpa memperhitungkan kontribusi dari raft tersebut. • Apabila jarak antar tiang berkisar antara 2,5D – 3,5D dan merupakan floating pile maka kontribusi raft dapat diperhitungkan sebagai slab on grade. • Sedangkan tiang pondasi yang mencapai tanah keras dengan jarak antar tiang <3,5 D maka dapat didesain sebagai slab on grade. • Jika jarak antar tiang >3,5D maka didesain sebagai slab off grade.
REFERENSI Das, Braja M. (1941). Principles of Foundation Engineering. (4th edition). Unites States of America : Brooks/Cole Publishing Company, Pacific Grove, California 93950. Fleming, K., A. Weltman., M. Randolph., K. Elson. (2009). Piling Engineering. (3rdedition). Abingdon, Oxon OXI4 4RN : Taylor & Francis. Hadiwibawa, C. (2013). Analisa Pengaruh Ketebalan Pile Cap dan Jarak Antar Tiang Terhadap Kapasitas Kelompok Pondasi dengan Menggunakan Plaxis 3D. Skripsi S1. Binus University, Jakarta. Lebeau, Jean – S. (2008). FE-Analysis of Piles and Piled Raft Foundations. 100. Liong, Gouw T. (2013). Pondasi Dalam. Jakarta. GTL Office. Liong, Gouw T. (2014). Sample o Derivation of Derivation of Soil Parameters from a Soil Investigation Report. Jakarta. GTL Office PLAXIS b. v. (2012). PLAXIS 3D Manual 2012. DELFT University, Netherlands. Ryltenius, A. (2011). FEM Modelling Piled Raft Foundation in Two and Three Dimensions. 69. Sture, S. (2004). Determination of Soil Stiffness Parameters. Boulder, Colorado.
RIWAYAT HIDUP Data Pribadi NIM Nama E-mail Alamat
: : : :
No. HP Jenis Kelamin
: :
1401079420 Donny Chan
[email protected] Current Jl. KH Syahdan No. 4C, Kemanggisan, Jakarta Barat Permanent Jl. Setia Budi No.8, Ketapang, Kalimantan Barat 08978230672 Male
Tempat/ Tanggal Lahir Kewarganegaraan Status Nikah Agama
: : : :
Pontianak / 1 Januari 1993 Indoensian Sigle Katoloik
Pendidikan Formal 1996 – 1998 1998 – 2004 2004 – 2007 2007 – 2010 2010 – Present
TK Persid, Ketapang, Kal-Bar SD Pangudi Luhur Santo Yosef, Ketapang, Kal-Bar SMP Pangudi Luhur Santo Albertus, Ketapang, Kal-Bar SMA Pangudi Luhur Santo Yohanes, Ketapang, KaL-Bar Jurusan Teknik Sipil, Universitas Bina Nusantara, Jakarta
Pendidikan Non-Formal 2013 – Present
ILP
Pengalaman Organisasi 2011 – 2013 2011 – 2013
HIMTES (Himpunan Teknik Sipil Binus University), as Staff of Events Section. As a Mentor SAC in Binus University
