ANALISA PENGARUH KETEBALAN PILE CAP DAN JARAK ANTAR TIANG TERHADAP KAPASITAS KELOMPOK PONDASI DENGAN MENGGUNAKAN PLAXIS 3D 1
Christian Hadiwibawa1, Gouw Tjie Liong2 Universitas Bina Nusantara, Jl. K. H. Syahdan No. 9 Kemanggisan, Jakarta Barat 11480, (021) 53696969 Email:
[email protected] /
[email protected] 2 Dosen Universitas Bina Nusantara Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik, Jl. K. H. Syahdan No. 9 Kemanggisan Jakarta Barat 11480, (021) 53696969 Email:
[email protected] /
[email protected]
ABSTRAK Kapasitas kelompok tiang pondasi terhadap beban lateral selama ini diperhitungkan dengan mereduksi nilai koefisien subgrade horizontal tanah. Faktor reduksi yang ada bervariasi dari 0,3 sampai 1 untuk jarak antar tiang 3D hingga 8D. Tetapi pendekatan tersebut tidak memper-hitungkan efek ketebalan pile cap, besar pergerakan tiang, dan kombinasi tiang. Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa pengaruh luar yaitu ketebalan pile cap (1D, 2D, 3D, 4D), pergerakan tiang (6 mm, 9 mm, 12 mm, 25 mm, 40 mm), jarak antar tiang (3D, 4D, 5D, 6D, 8D, 10D), dan kombinasi tiang (3 x 3, 5 x 5, 9 x 9). Didapatkan bahwa ternyata ketebalan pile cap berpengaruh terhadap nilai efisiensi yaitu dengan bertambahnya ketebalan pile cap, maka nilai efisiensi semakin berkurang. Kemudian pergerakan tiang berpengaruh terhadap nilai efisiensi di mana semakin jauh pergerakan maka semakin tinggi nilai efisiensi. Kombinasi dari tiang juga mempengaruhi nilai efisiensi di mana semakin bertambah jumlah tiang maka semakin rendah nilai efisiensi yang didapat. Sehingga dapat disimpulkan bahwa ketebalan pile cap, jarak antar tiang, dan kombinasi tiang berpengaruh terhadap efisiensi kapasitas tiang pondasi. Kata kunci: faktor efisiensi, kapasitas lateral, pondasi kelompok tiang, pile cap, jarak antar tiang, PLAXIS 3D
PENDAHULUAN Bangunan yang berdiri di atas permukaan tanah terbagi menjadi 2 bagian utama yaitu bagian atas tanah (upper structure) dan bagian bawah permukaan (sub structure). Di bagian sub structure, setiap bangunan membutuhkan pondasi yang menjadi pendukung dasar dari bangunan tersebut. Desain pondasi yang baik memiliki kemampuan untuk memikul beban secara keseluruhan yang berasal dari struktur di atasnya dan beban eksternal dari sekitarnya. Salah satu bagian beban eksternal yang diperhitungkan adalah beban lateral. Bentuk struktur pondasi yang berbeda akan memberikan perilaku yang berbeda terhadap kemampuan pondasi memikul beban lateral yang ditunjukkan oleh nilai efisiensi kapasitas pondasi. Oleh karena itu, desain pondasi dari berbagai segi perlu diperhatikan dalam perencanaan pondasi suatu struktur. Kapasitas pembebanan lateral atau horizontal yang bekerja pada suatu kelompok tiang pondasi melalui pile cap akan menimbulkan reaksi pergerakan pada kelompok tiang pondasi. Reaksi pergerakan yang muncul pada kelompok tiang pondasi berbeda pada setiap kelompok tiang dengan jarak antara tiang individu yang berbeda. Selain itu, tebal dari beton penyatu tiang pondasi (pile cap) dapat berpengaruh
terhadap efisiensi dari kapasitas kelompok tiang. Oleh karena itu perlu diketahui bagaimana pengaruh ketebalan pile cap dan jarak antar tiang terhadap kapasitas kelompok pondasi. Ruang lingkup atau batasan-batasan dalam penelitian analisa pengaruh ketebalan pile cap dan jarak antar tiang terhadap kapasitas kelompok pondasi dengan menggunakan Plaxis 3D adalah: • Pondasi tiang yang digunakan adalah tiang bor lingkaran dengan diameter (D) tiang 1 meter. • Data tanah yang digunakan adalah data tanah hipotetis dengan sifat tanah kohesif dengan nilai cu sebesar 50 kPa. Selain itu juga akan digunakan 1 data pengujian asli dari lapangan. • Ketebalan pile cap berkisar dari 1D (1 meter), 2D (2 meter), 3D (3 meter), dan 4D (4 meter). • Jarak antar pondasi tiang (dari as ke as) dalam suatu kelompok tiang yang akan dianalisa adalah sebesar 3D (3 meter), 4D (4 meter), 5D (5 meter), 6D (6 meter), 8D (8 meter), dan 10D (10 meter). • Jumlah tiang dalam suatu kelompok tiang yang akan dianalisa terhadap jarak antar tiang yaitu 3 x 3, 5 x 5, dan 9 x 9. • Pergerakan tiang yang dianalisa adalah 6 mm, 9 mm, 12 mm, 25 mm, 40 mm, dan 100 mm. • Kedalaman tiang pancang hanya berada pada kedalaman 20 m. • Analisa hanya dilakukan terhadap efek beban lateral pada tiang panjang dengan kepala terjepit. • Menggunakan program elemen hingga PLAXIS 3D.
METODE PENELITIAN Penelitian ini dimulai dengan melakukan identifikasi masalah tentang pembebanan pada arah lateral pada kelompok tiang pondasi. Setelah itu, dilakukan tinjauan kepustakaan untuk mengumpulkan literatur mengenai teori dan konsep pembebanan lateral pada kelompok tiang pondasi. Kemudian dilanjutkan dengan menganalisa data tanah yang merupakan data tanah hipotetis. Data tanah tersebut akan dipergunakan sebagai input data tanah pada metode perhitungan konvensional dan perhitungan dengan menggunakan elemen hingga (program PLAXIS 3D). Setelah dimasukkan input data tanah dan desain kelompok tiang, kemudian dilakukan analisa pengaruh perbedaan tebal pile cap dan jarak antar tiang terhadap nilai faktor efisiensi kelompok tiang dengan metode elemen hingga dengan menggunakan program PLAXIS 3D. Hasil yang diperoleh dari setiap permodelan yang berbeda akan dibandingkan. Lalu dilakukan penarikan kesimpulan atas hasil analisa yang diperoleh. Kemudian untuk kelompok tiang, perhitungan dilakukan dengan menggunakan program Plaxis 3D dengan pondasi kepala terjepit dan besar pergerakan diukur dengan parameter yang sama dengan tiang tunggal. Langkah-langkah variasi permodelan adalah sebagai berikut: 1. Pertama-tama dilakukan analisa dengan tebal pile cap, jarak antar tiang, dan kombinasi jumlah tiang tertentu sesuai parameter. Misalnya dibuat geometri dengan tebal pile cap 1D, jarak antar tiang 3D, dan kombinasi 3 x 3. 2. Kemudian dilakukan variasi pada tebal pile cap sesuai dengan parameter yang ditentukan selain 1D yaitu 2D, 3D, dan 4D. 3. Lakukan variasi tebal pile cap pada langkah no. 2 untuk setiap jarak antar tiang sesuai parameter selain 3D yaitu 4D, 5D, 6D, 8D, dan 10D. 4. Lalu ulangi lagi langkah kedua dan ketiga untuk kombinasi tiang yang berbeda selain 3 x 3 yaitu 5 x 5 dan 9 x 9 5. Sehingga setiap kombinasi tiang akan memiliki 6 jarak antar tiang yang berbeda dan setiap jarak antar tiang akan memiliki 4 ketebalan pile cap yang berbeda.
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengumpulan Data Data material yang dipergunakan di dalam penelitian ini adalah data hipotetis. Material yang ada dalam permodelan adalah material tanah utama, tanah dummy soil, pile cap, dan tiang pondasi. Data tanah utama yang dipergunakan di dalam penelitian ini untuk permodelan dalam menentukan nilai efisiensi grup tiang adalah data tanah hipotetis dengan jenis tanah kohesif dan dengan nilai cu sebesar 50 kPa. Tanah hipotetis ini memiliki kedalaman 40 meter. Sedangkan tanah dummy soil adalah selapis tanah tipis dengan tebal 10 cm sebagai lapisan yang menghilangkan friksi antara permukaan bawah pile cap dengan permukaan atas tanah. Penempatan dummy soil dilakukan agar analisis efisiensi daya dukung pondasi tidak dipengaruhi oleh faktor friksi antara permukaan bawah pile cap dengan permukaan tanah. Untuk
kekuatan dan friksi dari dummy soil diberikan sangat rendah sehingga menyerupai sifat air agar menghilangkan friksi. Kemudian data pile cap dan tiang yang dipergunakan untuk pemodelan efisiensi grup tiang adalah data pile cap dan tiang hipotetis dengan material beton. Kedalaman tiang pondasi adalah 20 meter. Karakteristik dari tiap material ditunjukkan pada Tabel 1 dan Tabel 2. Tabel 1 Nilai-nilai untuk Parameter Material Tanah Utama, Dummy Soil, dan Pile Cap Parameter Material Tanah Utama Dummy Soil Pile Cap Jenis Material Lempung kohesif Dummy Soil Pile cap Simetris Permodelan Material Mohr Coulomb Mohr Coulomb Linear elastik Tipe drainase Undrained (B) Undrained (B) Non-porous γunsat (kN/m3) 17 1 24 γsat (kN/m3) 18 1 24 E (kN/m2) 25000 1 3 x 107 v 0,3 0,49 0,15 cu (kN/m2) 50 0,001 0,8 φ (degree) 0 ψ (degree) 0 Rinter 0,8 0,1 0,8 Tabel 2 Nilai-nilai untuk Parameter Tiang Pondasi Bored Pile Parameter Material Nilai Parameter Material Nilai Jenis Tiang Bored Pile Tiang lingkaran masif Fmax (kN) 10000 Diameter 1m Rinter 0,8 γ (kN/m3) 24 Panjang tiang (m) 20 Ttop (kN/m) 200 f’c (MPa) 40 Tbottom (kN/m) 500 Ep (kN/m2) 2,99 x 105 E (kN/m2) 3 x 107 Ip (cm4) 4,91 x 106
Hasil Pengolahan Data Perhitungan Manual Perhitungan manual atau konvensional pada tiang tunggal dilakukan dengan mencari nilai modulus reaksi tanah arah horizontal terlebih dahulu. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan metode Vesic (1961), metode Glick (1948), dan metode Francis (1964). Kemudian diambil nilai rata-rata dari ketiga perhitung-an tersebut. Metode mencari modulus reaksi tanah dalam arah horizontal (kh): 1.
Metode Vesic (1961)
2.
Metode Glick (1948)
3.
Metode Francis (1964)
Tabel 3 Nilai kh untuk Setiap Metode Konvensional Vesic Glick Francis Tingkat Teratas Es Tipe Tanah kh = kh' kh = kh' kh = kh' meter kN/m2 kN/m2 kN/m2 kN/m2 Lempung kohesif 0 25000 25430,1 24156,8 35615,6
Rata-rata kh = kh' kN/m2 28400,8
Dari rata-rata ketiga perhitungan tersebut, dilakukan perhitungan nilai kh efektif. Diperoleh nilai kh efektif adalah 28400,8 kN/m2. Setelah diperoleh nilai kh efektif, maka dilakukan perhitungan untuk mencari besarnya gaya yang bekerja pada setiap pergerakan tertentu. Pada penelitian ini, perhitungan konvensional yang digunakan
untuk mencari besar gaya tersebut adalah metode elastis (Reese-Matlock) dan metode Chang. Hasil yang diperoleh dari perhitungan dengan kedua metode tersebut ditunjukkan pada Tabel 4. Tabel 4 Nilai Beban pada Pergerakan Tiang Tunggal dengan Metode Konvensional Pergerakan (mm) 6 mm 9 mm 12 mm 25 mm 40 mm 100 mm Reese (kN) 326,58 489,87 653,16 1360,75 2177,20 5422,99 Chang (kN) 255,16 382,74 510,32 1063,17 1701,08 4252,69
Hasil Pengolahan Data Penelitian dengan PLAXIS 3D Perhitungan dengan PLAXIS 3D dilakukan untuk tiang tunggal dan kelompok tiang. Untuk tiang tunggal, pemodelan dilakukan dengan kondisi kepala tiang bebas (free head pile) dan pergerakan yang diukur sesuai dengan parameter yaitu 6 mm, 9 mm, 12 mm, 25 mm, 40 mm (4%D), dan 100 mm (10%D). Pembebanan dilakukan di titik teratas tiang dalam arah horizontal. Tiang tertanam 20 m dari permukaan dan permukaan air tanah terletak 1 m di bawah permukaan tanah. Perhitungan tiang tunggal dengan PLAXIS 3D menunjukkan hasil yang mendekati perhitungan konvensional. Hal ini ditunjukkan oleh Gambar 1. Tabel 5 Hasil Perhitungan Tiang Tunggal dengan PLAXIS 3D Pergerakan (mm) 6 mm 9 mm 12 mm 25 mm 40 mm 100 mm PLAXIS 3D (kN) 557,43 791,10 1019,81 1953,44 2914,79 5518,19
Gambar 1 Grafik Perbandingan Hasil Perhitungan Tiang Tunggal Antara Plaxis 3D dengan Konvensional Kemudian untuk kelompok tiang, perhitungan dilakukan dengan menggunakan program Plaxis 3D dengan pondasi kepala terjepit dan besar pergerakan diukur dengan parameter yang sama dengan tiang tunggal. Jumlah permodelan yang dibutuhkan untuk mengakomodasi seluruh variabel yang diperhitungkan ditunjukkan pada Tabel 6. Tabel 6 Jumlah Permodelan untuk Mengakomodasi Seluruh Variabel Variabel Tipe Variabel Jumlah Variabel Tebal pile cap 1D, 2D, 3D, dan 4D 4 Jarak antar tiang 3D, 4D, 5D, 6D, 8D, dan 6 10D Kombinasi tiang 3 x 3, 5 x 5, dan 9 x 9 3 Jumlah permodelan 72 permodelan Permodelan yang dilakukan dengan menggunakan Plaxis 3D akan menghasilkan besar pergerakan tiang terhadap beban yang diterima. Apabila besar beban yang ditanggung suatu kelompok pondasi untuk setiap pergeseran tertentu telah diperoleh, maka nilai efisiensi kelompok pondasi tersebut didapatkan dengan cara membagi besar beban kelompok pondasi dengan jumlah dari perkalian antara besar beban tiang tunggal dan jumlah tiang.
Contoh perhitungan efisiensi adalah sebagai berikut:
Hasil Perhitungan untuk Studi Kasus Studi kasus dilakukan sebagai validasi hasil dari perhitungan dengan program Plaxis 3D jika dibandingkan dengan hasil perhitungan lapangan. Studi kasus yang dilakukan adalah dengan melakukan permodelan menggunakan program Plaxis 3D untuk sebuah contoh kasus, yaitu penelitian Uji Pembebanan Statis Lapangan Pada Pondasi Grup Tiang 9 x 7 oleh S. Teramoto, M. Kimura, T. Akitsu, S. Kubota, T. Nishizaki, dan T. Niimura dari Universitas Kyoto (In-situ Static Lateral Loading Test On 9 x 7 Group Pile Foundation). Pengujian dilakukan di kondisi sebenarnya pada pondasi bored-pile dengan diameter 40 cm, kedalaman tiang 25 m, kombinasi 9 x 7 dan diberikan pembebanan secara bertahap secara statis pada sumbu terlemah, yaitu sisi terpanjang grup tiang. Antara permukaan bawah pile cap dengan permukaan tanah diberikan jarak sebesar 80 cm. Data material lapisan tanah diberikan pada Gambar 2(a) dan Tabel 7.
(a) (b) Gambar 2 Potongan Elevasi Tanah dan Data N-SPT (a) dan Arah Pembebanan serta Titik Tinjau (b) Tabel 7 Data Lapangan Material Tanah Studi Kasus Berdasarkan Tiap Lapisan Lapisan 1 2 3 4 5 6 7 Batas atas (m) 0 2,50 7,50 12,50 15,50 18,5 20,00 Batas bawah (m) 2,50 7,50 12,50 15,50 18,50 20,00 25,00 ketebalan (m) 2,50 5,00 5,00 3,00 3,00 1,50 5,00 N-SPT 12 4 8 20 22 12 50 γunsat (kN/m3) 17 15 17 18 18 17 20 γsat (kN/m3) 17 15 17 18 18 17 20 E (kN/m2) 14400 4800 9600 24000 26400 14400 60000 v 0,3 0,3 0,3 0,35 0,35 0,3 0,35 c' (kN/m2) 5 5 10 5 5 5 120 phi' (degree) 30 20 25 35 37 30 42 Untuk pembebanan yang dilakukan bertahap dengan puncak pembebanan pada 4000 kN, 8000 kN, 12000 kN, dan 16000 kN. Pembebanan dilakukan dengan membagi area pembebanan menjadi 6 titik pembebanan. Pembebanan dilakukan dengan menggunakan jack hidrolik dengan kapasitas maksimum 5000 kN tiap jack. Titik deformasi tiang yang diukur terletak pada barisan tengah tiang yang sejajar dengan arah pembebanan seperti yang ditunjukkan Gambar 2(b). Hasil dari pembebanan yang dilakukan pada penelitian tersebut tercantum pada Gambar 3. Pada gambar tersebut, terlihat perbandingan hasil kurva load share terhadap masing-masing tiang didapatkan dari pengukuran menggunakan alat yang dipasang pada setiap tiang yang diukur di lapangan.
Persamaan pola pembagian beban pada masing-masing tiang dengan kondisi lapangan menunjukkan bahwa hasil yang dikeluarkan dengan perhitungan elemen hingga Plaxis 3D dapat memberikan hasil yang valid untuk penelitian ini. Tabel 8 Hasil Output Gaya dan Faktor Distribusi Gaya Studi Kasus di Plaxis 3D Pembebanan (kN) Nama tiang Urutan 56-1-5 56-2-5 56-3-5 56-4-5 56-5-5 56-6-5 56-7-5
1 2 3 4 5 6 7
4000 kN
LSF
8000 kN
LSF
12000 kN
LSF
16000 kN
LSF
534 263 198 296 255 220 510
1,00 0,49 0,37 0,55 0,48 0,41 0,96
1358 673 522 813 693 567 1346
1,00 0,50 0,38 0,60 0,51 0,42 0,99
2470 1268 1002 1532 1285 1014 2465
1,00 0,51 0,41 0,62 0,52 0,41 1,00
3632 1960 1589 2347 1953 1516 3624
1,00 0,54 0,44 0,65 0,54 0,42 1,00
(a) (b) Gambar 3 Kurva Load Share Rating dari Uji Lapangan (a) dan dari Permodelan Plaxis 3D (b)
Pembahasan Hasil Berdasarkan hasil perhitungan dengan menggunakan program Plaxis 3D, didapatkan nilai efisiensi kelompok tiang pada setiap pergeseran tiang, ketebalan pile cap dan jarak antar tiang yang berbeda. Tabel 9 Faktor Efisiensi Grup Tiang Berdasarkan Hasil Permodelan Plaxis 3D untuk Kombinasi 3x3 Nilai Efisiensi Spacing Cap (m) (m) 6 mm 9 mm 12 mm 25 mm 40 mm 100 mm 1D 0,365 0,382 0,391 0,401 0,400 0,365 2D 0,366 0,382 0,390 0,399 0,397 0,359 3D 3D 0,368 0,384 0,392 0,402 0,400 0,361 4D 0,355 0,363 0,371 0,401 0,389 0,350 1D 0,436 0,465 0,479 0,495 0,490 0,419 2D 0,438 0,468 0,483 0,499 0,494 0,419 4D 3D 0,435 0,464 0,478 0,495 0,491 0,420 4D 0,440 0,467 0,480 0,495 0,491 0,427 1D 0,488 0,515 0,529 0,549 0,552 0,531 2D 0,492 0,521 0,536 0,554 0,554 0,504 5D 3D 0,495 0,523 0,538 0,557 0,558 0,516 4D 0,498 0,525 0,539 0,556 0,554 0,505 1D 0,588 0,618 0,634 0,665 0,681 0,728 2D 0,585 0,615 0,632 0,662 0,677 0,717 6D 3D 0,594 0,623 0,639 0,668 0,681 0,713 4D 0,561 0,592 0,609 0,637 0,649 0,667 1D 0,680 0,713 0,731 0,768 0,791 0,874 2D 0,676 0,703 0,718 0,753 0,778 0,879 8D 3D 0,684 0,718 0,736 0,768 0,782 0,809 4D 0,680 0,712 0,730 0,759 0,770 0,783
1D 0,853 0,793 0,807 0,830 0,840 0,856 2D 0,953 0,931 0,966 1,000 0,978 0,737 10D 3D 0,811 0,808 0,847 0,895 0,890 0,738 4D 0,748 0,757 0,800 0,865 0,877 0,822 Tabel 10 Faktor Efisiensi Grup Tiang Berdasarkan Hasil Permodelan Plaxis 3D untuk Kombinasi 5x5 Nilai Efisiensi Spacing Cap (m) (m) 6 mm 9 mm 12 mm 25 mm 40 mm 100 mm 1D 0,234 0,250 0,259 0,272 0,277 0,276 2D 0,235 0,251 0,260 0,273 0,276 0,268 3D 3D 0,232 0,249 0,258 0,271 0,274 0,266 4D 0,237 0,248 0,254 0,263 0,266 0,265 1D 0,302 0,321 0,331 0,348 0,355 0,362 2D 0,298 0,320 0,331 0,349 0,354 0,351 4D 3D 0,298 0,322 0,335 0,353 0,356 0,335 4D 0,295 0,315 0,326 0,343 0,349 0,353 1D 0,360 0,380 0,391 0,414 0,429 0,486 2D 0,361 0,382 0,394 0,416 0,429 0,470 5D 3D 0,364 0,385 0,397 0,420 0,432 0,469 4D 0,359 0,381 0,393 0,416 0,428 0,462 1D 0,427 0,449 0,462 0,489 0,507 0,574 2D 0,436 0,457 0,469 0,493 0,507 0,555 6D 3D 0,425 0,449 0,463 0,488 0,501 0,536 4D 0,423 0,449 0,463 0,487 0,498 0,520 1D 0,552 0,581 0,599 0,638 0,668 0,798 2D 0,564 0,590 0,606 0,642 0,671 0,797 8D 3D 0,549 0,578 0,596 0,637 0,670 0,810 4D 0,544 0,574 0,593 0,636 0,670 0,821 1D 0,739 0,789 0,818 0,872 0,902 1,000 2D 0,575 0,679 0,736 0,838 0,887 1,000 10D 3D 0,667 0,740 0,781 0,856 0,895 1,000 4D 0,686 0,755 0,793 0,864 0,900 1,000 Tabel 11 Faktor Efisiensi Grup Tiang Berdasarkan Hasil Permodelan Plaxis 3D untuk Kombinasi 9x9 Nilai Efisiensi Spacing Cap (m) (m) 6 mm 9 mm 12 mm 25 mm 40 mm 100 mm 1D 0,172 0,181 0,187 0,200 0,211 0,256 2D 0,157 0,173 0,182 0,199 0,209 0,241 3D 3D 0,215 0,214 0,213 0,215 0,219 0,244 4D 0,135 0,154 0,165 0,187 0,202 0,256 1D 0,172 0,199 0,215 0,243 0,256 0,294 2D 0,214 0,236 0,247 0,268 0,279 0,306 4D 3D 0,203 0,226 0,239 0,263 0,274 0,305 4D 0,162 0,199 0,220 0,255 0,270 0,300 1D 0,251 0,264 0,273 0,294 0,313 0,404 2D 0,229 0,255 0,270 0,300 0,319 0,392 5D 3D 0,095 0,175 0,218 0,292 0,322 0,374 4D 0,169 0,224 0,254 0,308 0,332 0,385 1D 0,346 0,349 0,352 0,364 0,380 0,465 2D 0,225 0,273 0,299 0,352 0,382 0,486 6D 3D 0,233 0,282 0,309 0,360 0,389 0,481 4D 0,250 0,291 0,314 0,354 0,373 0,418 1D 0,368 0,412 0,437 0,493 0,532 0,694 2D 0,356 0,405 0,432 0,484 0,512 0,605 8D 3D 0,305 0,376 0,415 0,485 0,519 0,604 4D 0,343 0,395 0,425 0,480 0,511 0,609
1D 0,460 2D 0,445 10D 3D 0,381 4D 0,428 Keterangan: D = 1 meter
0,515 0,506 0,470 0,494
0,546 0,540 0,519 0,531
0,616 0,604 0,606 0,601
0,665 0,641 0,648 0,639
0,868 0,757 0,755 0,761
(a)
(b)
(c)
(d)
(e) (f) Gambar 4 Grafik Efisiensi vs Pergeseran Tiang, Kombinasi 3 x 3, Jarak Tiang 3D sampai 10D Dari grafik nilai efisiensi (sumbu x) terhadap pergerakan tiang pondasi (sumbu y), terlihat bahwa hanya untuk kombinasi 3 x 3 tiang dengan jarak antar tiang 3D sampai 5D, nilai efisiensi kelompok tiang membentuk kurva parabola di mana nilai efisiensi meningkat dan mencapai titik tertinggi pada pergerakan 25 mm dan kemudian nilai efisiensi mulai turun. Diperkirakan pada rentang tersebut kelompok tiang mengalami pergeseran rotasi. Perkiraan ini muncul karena jarak antar tiang yang cukup dekat jika dibandingkan dengan kedalaman tiang. Sedangkan untuk nilai efisiensi pada permodelan yang lain, nilai efisiensi meningkat seiring bergesernya pondasi dengan kecenderungan nilai efisiensi meningkat drastis dari pergerakan 6 mm hingga 25 mm. Diperkirakan pada rentang tersebut kelompok tiang mengalami pergerakan translasi. Perkiraan ini muncul karena jarak antar tiang yang mulai jauh, sedangkan kedalaman tiang tidak berubah.
Gambar 5 Grafik Efisiensi terhadap Jarak Antar Tiang pada Pergerakan 6 mm, Kombinasi 3x3 Dari grafik nilai efisiensi terhadap jarak antar tiang untuk setiap tebal pile cap, dapat terlihat bahwa semakin besar tebal pile cap yang diaplikasikan pada suatu pondasi maka semakin kecil nilai efisiensi yang dihasilkan. Kemudian pergerakan yang paling signifikan mengalami perbedaan adalah pergerakan 6 mm. Selanjutnya untuk menganalisa pengaruh dari kombinasi tiang terhadap nilai efisiensi kelompok tiang, maka dapat dilihat dari grafik efisiensi terhadap jarak antar tiang untuk masing-masing kombinasi yang ada dalam ruang lingkup.
Gambar 6 Perbandingan Hasil Plaxis 3D dengan Grafik Prakash untuk Kombinasi 3 x 3 Tanpa Friksi
Gambar 7 Perbandingan Hasil Plaxis 3D dengan Grafik Prakash untuk Kombinasi 5 x 5 Tanpa Friksi
Gambar 8 Perbandingan Hasil Plaxis 3D dengan Grafik Prakash untuk Kombinasi 9 x 9 Tanpa Friksi Dari grafik-grafik di atas terlihat bahwa semakin bertambahnya jumlah kombinasi tiang individu dalam suatu kelompok tiang simetris, maka nilai efisiensi akan semakin kecil dan akan membentuk kurva yang lebih landai seiring bertambahnya tiang. Kemudian dari hasil tersebut juga dapat dilihat bahwa semakin mendekati jarak perpindahan 100 mm, maka nilai efisiensi semakin mendekati nilai yang ada pada grafik Prakash.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan Berdasarkan hasil perhitungan dengan menggunakan program Plaxis 3D, didapatkan bahwa dengan variabel perbedaan tebal pile cap, jarak antar tiang, dan kombinasi tiang berpengaruh terhadap faktor efisiensi suatu kelompok tiang. Untuk pengaruh tersebut dijabarkan sebagai berikut: A. Nilai efisiensi kelompok tiang mengalami kenaikan bersamaan dengan bertambahnya pergeseran atau pergerakan tiang. B. Nilai efisiensi kelompok tiang terkesan mengalami penurunan dengan bertambahnya tebal pile cap dari kelompok tiang. Kemampuan tiang menahan beban tidak menurun, tetapi beban tidak seluruhnya ditransfer kepada tiang, sebagian tertahan di pile cap. C. Semakin banyak kombinasi tiang, kurva yang dihasilkan dari nilai efisiensi grup tiang pondasi semakin landai, yang menunjukkan nilai efisiensi tiang berkurang seiring dengan bertambah banyaknya jumlah tiang individu dalam grup tiang pondasi. D. Nilai efisiensi yang dihasilkan oleh pergeseran 10%D (100 mm) memiliki nilai yang mendekati perhitungan faktor reduksi Prakash yang dikarenakan pergeseran 10%D lebih mendekati kondisi keruntuhan maksimum tiang.
Saran Berikut ini adalah beberapa saran yang diberikan terkait dengan penelitian yang akan mendatang: A. Perlu diadakan penelitian lebih lanjut mengenai dampak pengaruh friksi dari permukaan tanah terhadap nilai efisiensi kapasitas grup pondasi. B. Penelitian lebih mendalam untuk variabel tambahan yaitu pengaruh beban vertikal terhadap nilai efisiensi dari kelompok tiang perlu dilakukan karena sebagian besar kondisi kenyataan di lapangan yang memiliki beban vertikal di atas pondasi. C. Penelitian lebih lanjut perlu dilakukan untuk meneliti perbedaan pergerakan translasi dan rotasi yang terjadi pada setiap kelompok tiang.
REFERENSI Bowles, J.E. (1977). Foundation and Analysis Design 2nd Edition. McGraw-Hill, New York. Broms, B. (1964a). Lateral Resistance of Pile in Cohesive Soil. Journal of Soil Mechanics Foundation Division, ASCE, 90(SM3). Broms, B. (1964b). Lateral Resistance of Pile in Cohesionless Soil. Journal of Soil Mechanics Foundation Division, ASCE, 90(SM3). Das, B.M. (1999). Principles of Foundation Engineering 4th Edition. Brooks/Cole Publishing Company. Dewi, S. dan Gouw, T.L. (2009). Analisa Kapasitas Kelompok Tiang terhadap Beban Lateral dengan Menggunakan Plaxis 3D Foundation. Binus University, Jakarta. Firdaus, W. (2011) Studi Perilaku Tiang Pancang Kelompok Menggunakan Plaxis 2D pada Tanah Lunak. Institut Sepuluh November, Surabaya. Ilyas, T. dan Soepandji, B.S. (2008). Studi Model Setrifugal dari Grup Tiang yang Dibebani Beban Lateral pada Lapisan Lempung: Karakteristik Bending Momen. Universitas Indonesia, Depok. Moayed, R.Z., Judi, A. dan Rabe B.K. (2008). Lateral Bearing Capacity of Piles in Cohesive Soils Based on Soils’ Failure Strength Control. Imam Khomeini International University, Iran. Padmavathi, V., E. Saibaba Reddy, dan R. Madhav. (2008). Behaviour of Laterally Loaded Rigid Piles in Cohesive Soils Based on Kinematic Approach. International Association of Lowland Technology. PLAXIS b. v. (2012). PLAXIS 3D Manuals 2012. DELFT University, Netherlands. Teramoto, S., Kimura, M. (2013). In-situ Static Lateral Loading Test On 9 x 7 Group Pile Foundation. Proceedings of PILE, 2-4 Juni 2013. Unika Parahyangan, Bandung.
RIWAYAT PENULIS Christian Hadiwibawa lahir di kota Jakarta pada 10 Juni 1991. Penulis menamatkan pendidikan S1 di Universitas Bina Nusantara dalam bidang Teknik Sipil pada 2013.
