BAB IV ANALISIS PONDASI

Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingga

BAB IV ANALISIS PONDASI

4.1. Analisis Kondisi Lapisan Tanah Untuk mengetahui kondisi lapisan tanah di lokasi proyek secara rinci dibutuhkan penyelidikan tanah yang lebih lengkap. Identifikasi lengkap baik berupa identifikasi visual, pengujian lapangan, maupun pengujian laboratorium dilakukan untuk mendapatkan berbagai karakteristik lapisan tanah. Identifikasi ini yang nantinya akan digunakan dalam analisis daya dukung untuk keperluan pondasi struktur jembatan. Sesuai dengan keperluan proyek, beberapa aspek yang perlu mendapat perhatian di dalam penyelidikan tanah dan analisisnya, yaitu : •

Kondisi lapisan tanah pada lokasi pondasi struktur jembatan.

•

Daya dukung lapisan dalam tanah untuk keperluan perhitungan kapasitas pondasi.

•

Pemilihan pondasi dan analisis daya dukungnya pada area struktur jembatan.

•

Analisis timbunan tanah.

•

Analisis perilaku penurunan lapisan permukaan tanah.

Berikut ini adalah pekerjaan penyelidikan tanah yang telah dilakukan di lokasi proyek : a. Penyelidikan lapangan Enam bor dalam : − DB-1 dan DB-2 hingga kedalaman 40 meter (di darat) − DB-3 dan DB-4 hingga kedalaman 50 meter (di sungai) − DB-5 dan DB-6 hingga kedalaman 60 meter (di darat) Standard Penetration Test (SPT), yang dilaksanakan di dalam masing-masing lubang bor, pada interval kedalaman setiap dua meter. Contoh tanah asli (Undisturbed Sample) yang diambil dari dalam lubang bor untuk digunakan dalam pengujian laboratorium. Enam pengujian sondir (Dutch Cone Penetration Test) S-1 hingga S-6, dengan kapasitas alat 2,5 ton. Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154

4‐1


b. Pengujian laboratorium Identifikasi umum karakteristik tanah (General Identification Test) − Kadar air alami (Natural Water Content) − Berat jenis tanah basah dan kering (Wet and Dry Density) − Spesific Gravity butiran tanah − Void ratio dan porositas tanah − Derajat kejenuhan (Degree of Saturation) − Batas Atterberg (Atterberg Limits) Pengujian perilaku mekanika tanah − Uji Triaksial Unconsolidated Undrained − Uji konsolidasi tanah − Pengeboran tanah 4.1.1 Kondisi Lapisan Tanah Berdasarkan hasil penyelidikan tanah yang dilakukan, ternyata kedua lokasi proyek ini (Loa Janan dan Loa Buah) memiliki jenis lapisan tanah yang berbeda. Kondisi lapisan tanah di lokasi Loa Janan menunjukkan kondisi yang lebih baik, dimana lapisan tanah keras dapat dijumpai pada kedalaman sekitar 15-20 m. Di Loa Buah, kondisi lapisan tanahnya lebih lunak, dimana tidak dijumpai lapisan tanah keras hingga kedalaman pengeboran mencapai 60 meter. Gambar 4.1 menunjukkan kondisi lapisan tanah diantara dua lokasi daerah dimana dilakukan pengeboran.

Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154

4‐2


Gambar 4.1 Profil Memanjang Lapisan Tanah

Dari pengeboran yang dilakukan pada 6 titik tersebut, didapatkan nilai N-SPT pada DB 4 untuk pembangunan pier 7. Gambar 4.2 menunjukkan nilai N-SPT pada setiap lapisan


4‐3


Gambar 4.2 Data Pengeboran di DB4 untuk P7


4‐4


Berdasarkan hasil pengeboran dari titik DB4 untuk P7 diatas maka dibuatlah lapisan tanah (soil layer) yang nantinya akan digunakan dalam analisis pondasi tiang pancang baik itu dengan perhitungan manual maupun dengan menggunakan program-program Ensoft seperti PGROUP serta Plaxis 3D. Tabel 4.1 akan menggambarkan hasil interpretasi N-SPT untuk keperluan desain. Tabel 4.1 Parameter tanah pada lokasi P7 Kedalaman (m) 17-51 51-57 57-71 71-79 79-95

N-SPT

Jenis Tanah

1-4 7-14 18-21 28-33 40-49

Clayey Sand Clayey Sand Clayey Sand Clayey Sand Clayey Sand

γ (kN/m3) 16.5 16.5 16.5 18 18

φ 15 22 30 35 38

E (kN/m2) 10350 12000 18000 22000 35000

ν 0.35 0.33 0.31 0.3 0.3

Ketinggian muka air berada di atas titik 0 m dikarenakan pengeboran ini dilakukan di tengah sungai Mahakam Ulu sehingga perhitungan nilai efektif shear strength akan digunakan dengan nilai berat volume efektif (γ’). Data mengenai muka air tanah sangat penting dalam analisis karena kondisi tanah di bawah dan di atas muka air tanah akan memberikan nilai effective shear strength yang berbeda. 4.2 Data Pembebanan Jembatan Mahakam Ulu akan menjadi penghubung antara dua daerah yakni Loa Janan dan Loa Buah. Sesuai fungsinya, jembatan ini akan dilalui oleh banyak kendaraan. Kendaraankendaraan yang berlalu lalang tersebut pasti akan memberikan dampak berupa beban kepada jembatan tersebut. Beban yang pertama kali diterima struktur atas tersebut nantinya akan ditransfer ke struktur bawah dari mulai pile cap dan didistribusikan ke pondasi dibawahnya. Data pembebanan sangat penting untuk diketahui karena juga merupakan dasar pertimbangan bagi desain awal dalam menentukan ukuran pondasi. Dengan pembebanan yang ada, daya dukung pondasi akan dianalisis hingga ukurannya menjadi optimal namun tetap mampu menahan beban yang terjadi. Berikut beban-beban yang haris dipikul pondasi pada P7 di Jembatan Mahakam Ulu. Berli Setiadi Nina Purwanti

15004137 15004154

4‐5


Beban-beban pada kondisi layan:

Beban Aksial = 56470.42 KN

Beban-beban pada kondisi gempa:

Beban Aksial = 56470.42 KN

Beban yang terjadi pada sumbu lemah (besar momen dan lateral yang terjadi):

o Lateral

= 237.6 KN

o Momen arah Y

= 2376 KNm

Beban yang terjadi pada sumbu kuat (besar momen dan lateral yang terjadi yakni sebesar 30% dari momen dan lateral yang terjadi pada sumbu lemah): o Lateral

= 71.28 KN

o Momen arah Z

= 712.8 KNm

4.3 Analisis Pembebanan Aksial Perhitungan beban aksial yang bekerja pada sebuah grup tiang mutlak diperlukan untuk mengetahui beban terbesar yang akan dipikul sebuah tiang. Dengan mengetahui beban terbesar yang akan dipikul oleh sebuah tiang tersebut maka akan dilakukan desain awal pondasi. Pondasi tersebut akan dicek kekuatan dan daya dukungnya terhadap beban yang ada. Pada analisis pembebanan aksial ini, beban yang turut berperan yakni beban aksial itu sendiri serta momen arah Y dan arah Z yang akan terlihat pengaruhnya pada pembebanan secara aksial dengan perhitungan di bawah ini. 4.3.1

Perhitungan Beban Akibat Beban Aksial

Beban aksial yang terjadi pada grup tiang akan didistribusikan secara merata. Berikut Gambar 4.3 dan 4.4 di bawah yang menjelaskan bagaimana distribusi beban pada grup akibat beban aksial

Berli Setiadi Nina Purwanti

15004137 15004154

4‐6


Gambar 4.3 Pendistribusian beban aksial pada grup tiang

Gambar 4.4 Distribusi beban aksial Dengan beban aksial yang didistribusikan merata pada tiap tiang maka beban aksial yang diterima satu tiang adalah

Keterangan, m = jumlah baris tiang grup, n = jumlah kolom tiang grup,

Vp = 4.3.2

56470.42 = 2352.934 KN 6 x4

Pengaruh Momen Arah Y Terhadap Distribusi Beban Aksial

Pengaruh momen arah Y dalam distribusi beban aksial pada tiang dapat dilihat dari penjelasan Gambar 4.5 di bawah ini;


15004137 15004154

4‐7


Gambar 4.5 Pengaruh momen arah y terhadap distribusi beban aksial

Keterangan, My = 2376 KN m L1 = 1.5 m L2 = 4.5 m m =6 n =4 Besarnya beban aksial pada tiang akibat momen adalah

α=

2376 = 8.8 2 x6(1.5 2 + 4.5 2 )

Vmy = αl 2 = 8.8 x 4.5 = 39.6 KN 4.3.3

Pengaruh Momen Arah Z Terhadap Distribusi Beban Aksial

Pengaruh momen arah Z dalam distribusi beban aksial pada tiang dapat dilihat dari penjelasan Gambar 4.6 di bawah ini;


15004137 15004154

4‐8


Gambar 4.6 Pengaruh momen arah z terhadap distribusi beban aksial

Keterangan, Mz = 712.8 KNm L1 = 1.5 meter L2 = 4.5 meter L3 = 7.5 meter m =4 n =6 Besarnya beban aksial pada pile akibat momen z adalah

α=

712.8 = 1.131 2 x 4(1.5 + 4.5 2 + 7.5 2 ) 2

Vmz = αl 2 = 1.131x7.5 = 8.486 KN 4.3.4

Perhitungan Beban Aksial Total

Dengan ketiga perhitungan diatas, maka beban aksial terbesar yang akan diterima oleh tiang dalam grup nantinya ialah; V = 2352.934 + 39.36 + 8.486 = 2401.02 KN Berli Setiadi Nina Purwanti

15004137 15004154

4‐9


4.4 Desain Awal Tiang Pancang dalam Grup

Dalam menentukan dimensi dan jumlah awal pondasi tiang pancang, digunakan metode trial and error. Dengan metoda tersebut, diameter dan kedalaman tiang akan disesuaikan dengan kapasitasnya dalam rangka menahan beban-beban yang terjadi. Bila telah didapatkan dimensi yang menghasilkan daya dukung yang optimal maka dimensi tersebut yang akan dipakai dalam proses desain selanjutnya. Berikut Gambar 4.7 memberikan gambaran desain konfigurasi tiang grup pondasi tiang pancang pada proyek jembatan Mahakam Ulu yaitu :

Gambar 4.7 Konfigurasi tiang grup pondasi tiang pancang

Diameter Tiang(luar)

=1m

Diameter Tiang(dalam)

= 0.984 m


15004137 15004154

4‐10


Panjang Tiang

= 73 m

Tiang merupakan tiang komposit dengan baja pada bagian luarnya dan beton di bagian dalamnya dapat dilihat pada Gambar 4.8 di bawah ini,

Gambar 4.8 Tampak Atas Tiang Pancang

E komposit =

E komposit

( Ebaja xAbaja ) + ( Ebetn xAbeton ) Abaja + Abeton

(200000000kN / m 2 x0.0495) + (20000000kN / m 2 x0.7359) = (0.0495 + 0.7359)

E komposit = 3135680kN / m 2


15004137 15004154

4‐11


4.5 Analisis Kapasitas Aksial Tiang 4.5.1 Kapasitas Aksial Tiang Tunggal

Dalam analisis kapasitas aksial tiang, metoda yang akan digunakan ialah metoda API. Desain awal tiang yang telah ditentukan sebelumnya dipakai dalam analisis ini. Setelah nanti didapatkan kapasitas aksial tiang tersebut, maka akan dibandingkan dengan beban terbesar yang terjadi pada tiang sesuai dengan analisis pembebanan yang telah dilakukan sebelumnya. Qu = Qs + Q p Keterangan, Qu

= Daya dukung aksial ultimit

Qs

= Daya dukung skin friction

Qp

= Daya dukung End Bearing

Berikut adalah uraiannya serta perhitungan manualnya yang akan disajikan dalam Tabel 4.1,

Calc Method

:

Based on N‐SPT

Cu

=

6*N‐SPT

Compression Skin Friction(Qs)

=

Pile Properties

Type

:

Steel Pile

Diameter

:

1

m

(c‐soil)

Thick

:

0.011

m

=

α*Cu*perimeter*l 2*N‐ SPT*perimeter*l

(φ‐soil)

Perimeter

:

3.141593

m

End Bearing(Qp)

=

9*Cu*area

(c‐soil)

:

0.785398

m2

=

40*N‐SPTav*l/D

(φ‐soil)

Area Unit weight

:

78.5

KN

Ultimate(Qu)

=

≤400*N‐SPTav

Qs+Qp

Pull Out

Skin Friction(Qs)

=

0.7*Qs(compression)

Pile Weight(Wp)

=

Areapile*Unit weight of pile*l

Ultimate(Qpu)

=

Qs+Wp


15004137 15004154

4‐12


Tabel 4.2 Analisis Daya Dukung Aksial Depth

Soil

(m)

Layer

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand

Pile

N‐SPT Cu(kN/m2) D (m)

1 1 1 1 1 1 3 3

6 6 6 6 6 6 18 18

1 1 1 1 1 1 1 1

Perimeter

3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14

Qout(KN) Area Friction ΣFriction

0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79

6.28 6.28 6.28 6.28 6.28 6.28 18.85 18.85

0.00 12.57 18.85 25.13 31.42 37.70 56.55 75.40

End

Qu

Qs

0.00 31.42 62.83 94.25 125.66 157.08 565.49 659.73

0.00 12.57 18.85 25.13 31.42 37.70 56.55 75.40

0 8.80 13.19 17.59 21.99 26.39 39.58 52.78

Wp

Qpu


15004137 15004154

4‐13


Soil

Depth (m)

Layer

25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand

Pile

N‐SPT Cu(kN/m2) 3 3 3 6 6 6 6 3 5 6 7 7 10 5 5 5 7 7 8 8 7 4 4 4

18 18 18 36 36 36 36 18 30 36 42 42 60 30 30 30 42 42 48 48 42 24 24 24

Qout(KN)

D (m)

Perimeter

Area

Friction

ΣFriction

End

Qu

Qs

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14

0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79

18.85 18.85 18.85 37.70 37.70 37.70 37.70 18.85 31.42 37.70 43.98 43.98 62.83 31.42 31.42 31.42 43.98 43.98 50.27 50.27 43.98 25.13 25.13 25.13

94.25 113.10 131.95 169.65 207.35 245.04 282.74 301.59 333.01 370.71 414.69 458.67 521.50 552.92 584.34 615.75 659.73 703.72 753.98 804.25 848.23 873.36 898.50 923.63

753.98 848.23 942.48 1,884.96 1,884.96 1,884.96 1,884.96 942.48 1,570.80 1,884.96 2,199.11 2,199.11 3,141.59 1,570.80 1,570.80 1,570.80 2,199.11 2,199.11 2,513.27 2,513.27 2,199.11 1,256.64 1,256.64 1,256.64

94.25 113.10 131.95 169.65 207.35 245.04 282.74 301.59 333.01 370.71 414.69 458.67 521.50 552.92 584.34 615.75 659.73 703.72 753.98 804.25 848.23 873.36 898.50 923.63

65.97 79.17 92.36 118.75 145.14 171.53 197.92 211.12 233.11 259.50 290.28 321.07 365.05 387.04 409.04 431.03 461.81 492.60 527.79 562.97 593.76 611.35 628.95 646.54

Wp

Qpu


15004137 15004154

4‐14


Depth

Soil

Pile

(m)

Layer

N‐SPT

Cu(kN/m2)

D (m)

Perimeter

49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73

clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand clayey sand

7 7 11 11 12 12 19 19 21 21 21 21 21 18 20 19 19 18 18 23 23 31 31 28 28

42 42 66 66 72 72 114 114 126 126 126 126 126 108 120 114 114 108 108 138 138 186 186 168 168

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14 3.14


15004137 15004154

Qout(KN) Area Friction

ΣFriction

End

Qu

Qs

Wp

Qpu

0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79

967.61 1011.59 1080.71 1149.82 1225.22 1300.62 1420.00 1539.38 1671.33 1803.27 1935.22 2067.17 2199.11 2312.21 2437.88 2557.26 2676.64 2789.73 2902.83 3047.34 3191.86 3386.64 3581.42 3757.34 3933.27

2,199.11 2,199.11 3,455.75 3,455.75 3,769.91 3,769.91 5,969.03 5,969.03 6,597.34 6,597.34 6,597.34 6,597.34 6,597.34 5,654.87 6,283.19 5,969.03 5,969.03 5,654.87 5,654.87 7,225.66 7,225.66 9,738.94 9,738.94 8,796.46 8,796.46

967.61 1011.59 1080.71 1149.82 1225.22 1300.62 1420.00 1539.38 1671.33 1803.27 1935.22 2067.17 2199.11 2312.21 2437.88 2557.26 2676.64 2789.73 2902.83 3047.34 3191.86 3386.64 3581.42 3757.34 12729.73

677.33 708.11 756.50 804.88 857.65 910.43 994.00 1077.57 1169.93 1262.29 1354.65 1447.02 1539.38 1618.55 1706.51 1790.08 1873.65 1952.81 2031.98 2133.14 2234.30 2370.65 2506.99 2630.14 2753.29

4500.72

7254.02

43.98 43.98 69.12 69.12 75.40 75.40 119.38 119.38 131.95 131.95 131.95 131.95 131.95 113.10 125.66 119.38 119.38 113.10 113.10 144.51 144.51 194.78 194.78 175.93 175.93

4‐15


Dari tabel diatas dapat disimpulkan sebagai berikut

Gambar 4.9 Kapasitas aksial tiang

Pada kedalaman 73 meter, analisis berhenti karena kapasitas aksial tiang telah mencukupi untuk memikul beban yang ada, Qs Qe Qu

= = =

Qall

=

3933.27 KN 8796.46 KN 12729.73 KN 12729.73 = 4243.243kN 3

Bila besar Qall dibandingkan dengan hasil analisis pembebanan aksial pada tiang yang telah dilakukan dalam subbab sebelumnya maka, besar beban aksial terbesar yang akan diterima oleh tiang = 2401.02 KN Berli Setiadi Nina Purwanti

15004137 15004154

4‐16


4243.243kN > 2401.02kN Qall > Beban → (ok )

4.5.2 Kapasitas Aksial Tiang Grup

Dalam menentukan kapasitas aksial grup tiang, diperlukan sebuah analisis dari jarak antar tiang dalam grup tersebut. Saat tiang-tiang pada grup tiang ditempatkan terlalu dekat antara satu dengan yang lainnya, maka yang terjadi ialah berkurangnya kapasitas aksial dari tiangtiang tunggal tesebut. Oleh karena itu, telah ditetapkan bahwa spasi minimum antara tiang yakni sebesar 2.5D. Untuk mengetahui kapasitas aksial grup tiang maka terlebih dahulu akan dihitung efisiensi dari grup tiang tersebut (efisiensi dihitung berdasarkan metode converse-labarre untuk semua jenis tanah; ⎡ (n1 − 1)n2 + (n 2 − 1)n1 ⎤ ⎥θ 90 n n 1 2 ⎣ ⎦

η = 1− ⎢ Dimana; n1 = jumlah tiang pada baris 1 n2 = jumlah tiang pada baris 2 θ

= tan-1 (diameter tiang/spasi tiang)

Jadi, efisiensi grup tiangnya ialah, ⎡ (6 − 1)4 + (4 − 1)6 ⎤ ⎥⎦ x18.435 = 0.676 90 x6 x 4 ⎣

η = 1− ⎢

η=67.6%

kapasitas aksial grup tiang ialah, Q ug = nx η xQu

Dengan, Qu n η

= 12729.73 kN (diperoleh dari Tabel 4.2 Analisis Daya Dukung Aksial) = 6 x 4 = 24 = 67.6 %

Qug = nxηxQu Berli Setiadi Nina Purwanti

15004137 15004154

4‐17


= 24 x0.676 x12729.73 = 206527.14 kN = 206527.14 > 56470.42 (OK) Setelah dilakukan analisis terhadap kapasitas aksial tiang grup didapatkan hasil bahwa

parameter dan konfigurasi tiang tersebut mampu menahan beban aksial yang ada. 4.5.3 Analisis Penurunan Tiang Tunggal 4.5.3.1 Analisis Penurunan Tiang Tunggal Akibat Beban Servis

Pada Principles of Foundation Engineering oleh Braja M.Das dituliskan bahwa penurunan tiang akibat beban yang bekerja akan dipengaruhi oleh tiga faktor yakni; s = s1 + s2 + s3 keterangan, s = total penurunan pada tiang s1 = penurunan elastik tiang s2 = penurunan tiang akibat dari beban pada ujung tiang s3 = penurunan tiang akibat dari beban sepanjang selimut tiang Bila material tiang dianggap elastic, maka eformasi tiang akan dihitung dengan rumus:

keterangan, Qwp = beban yang ditanggung ujung tiang saat tiang dibebani Qws = beban yang ditanggung selimut tiang saat tiang dibebani Ap = Luas pile = 0.785m2 L = Panjang pile Ep = Modulus elastisitas material pile = 31335680 kN/m2 = 0,67 Maka penurunan elastik tiangnya ialah, Qwp = 1623.52 kN Qws = 729.41 kN L = 73 meter s1 = Berli Setiadi Nina Purwanti

(1623.52 + 0.67(729.41))73 0.785 x31335680 15004137 15004154

4‐18


s1 = 0.0063m

Analisis penurunan tiang akibat beban pada ujung tiang dapat dihitung dengan persamaan di bawah ini (metoda Vesic) :

s2 = dengan qp Cp

Qwp C p Dq p

=

1623.52 * 0.04 = 0.0074m 1 * 8796.46

= tahanan ujung ultimate tiang = 8796.46 kN = koefisien empirik tanah (dapat dilihat pada Tabel 4.3) = 0.04 Tabel 4.3 Koefisien Empirik Tanah Soil Type

Driven Pile

Bored Pile

Sand(dense to loose) Clay(stiff to soft) Silt(dense to loose)

0.02‐0.04 0.02‐0.03 0.03‐0.05

0.09‐0.18 0.03‐0.06 0.09‐0.12

From "Design Pile Fundations," byA.S. Vesic,in NCHRP Synthesis of Highway Practise42, Transportation Research Board,1997 Reprinted by permission

Vesic (1977) juga membuat sebuah korelasi empirik untuk menghitung besarnya s3 yaitu : Q C s 3 = ws s Lq p dengan = (0.93 + 0.16 73 )0.04 1 = 0.092 maka perhitungan penurunan tiangnya adalah, 741.915 x0.092 s3 = = 0.00011m 73x8796.46 Dari hasil perhitungan diatas, akan diambil nilai penurunan dari masing-masing kategori. Sehingga hasil perhitungan penurunan dapat dirangkum sebagai berikut: S = S1 + S2 + S3 = 0.0063 + 0.0074 + 0.0001 m Berli Setiadi Nina Purwanti

15004137 15004154

4‐19


S = 0.0138 m =13.71 mm 4.5.3.2 Analisis Penurunan Tiang Tunggal Akibat Beban dengan Gempa

Pada Principles of Foundation Engineering oleh Braja M.Das dituliskan bahwa penurunan tiang akibat beban yang bekerja akan dipengaruhi oleh tiga faktor yakni; s = s1 + s2 + s3 keterangan, s = total penurunan pada tiang s1 = penurunan elastik tiang s2 = penurunan tiang akibat dari beban pada ujung tiang s3 = penurunan tiang akibat dari beban sepanjang selimut tiang Bila material tiang dianggap elastic, maka eformasi tiang akan dihitung dengan rumus:

keterangan, Qwp = beban yang ditanggung ujung tiang saat tiang dibebani Qws = beban yang ditanggung selimut tiang saat tiang dibebani Ap = Luas pile = 0.785m2 L = Panjang pile Ep = Modulus elastisitas material pile = 31335680 kN/m2 = 0,67 Maka penurunan elastik tiangnya ialah, Qwp = 1659.146 kN Qws = 741.915 kN L = 73 meter (1659.146 + 0.67(741.915))73 0.785 x31335680 s1 = 0.0064m

s1 =

Analisis penurunan tiang akibat beban pada ujung tiang dapat dihitung dengan persamaan di bawah ini (metoda Vesic) : Berli Setiadi Nina Purwanti

15004137 15004154

4‐20


s2 =

Qwp C p Dq p

dengan qp Cp

=

1659.146 * 0.04 = 0.0076m 1 * 8796.46

= tahanan ujung ultimate tiang = 8796.46 kN = koefisien empirik tanah = 0.04

Vesic (1977) juga membuat sebuah korelasi empirik untuk menghitung besarnya s3 yaitu : Q C s 3 = ws s Lq p dengan = (0.93 + 0.16 73 )0.04 1 = 0.092 maka perhitungan penurunan tiangnya adalah, 741.915 x0.092 s3 = = 0.00011m 73x8796.46 Dari hasil perhitungan diatas, akan diambil nilai penurunan dari masing-masing kategori. Sehingga hasil perhitungan penurunan dapat dirangkum sebagai berikut: S = S1 + S2 + S3 = 0.0064 + 0.0076 + 0.00011 m S = 0.01411 m =14.11 mm


15004137 15004154

4‐21


4.5.4

Perhitungan settlement tiang grup

4.5.4.1 Perhitungan settlement tiang grup dengan beban servis

Penurunan (settlement) pada grup tiang dihitung menggunakan persamaan yang dikemukakan oleh Meyerhoff (1961) sebagai berikut : s g ( e) =

Bg D

s

Untuk grup tiang terjadi penurunan sebesar s g (e) =

12 13.71 1

s g (e) = 47.49 mm

4.5.4.2 Perhitungan settlement tiang grup dengan beban gempa

Penurunan (settlement) pada grup tiang dihitung menggunakan persamaan yang dikemukakan oleh Meyerhoff (1961) sebagai berikut :

s g ( e) =

Bg D

s

Untuk grup tiang terjadi penurunan sebesar s g (e) =

12 14.11 1

s g (e) = 48.88 mm 4.6

Kapasitas Lateral Tiang

4.6.1 Kapasitas Lateral Tiang Tunggal

Untuk menganalisis kapasitas tiang yang dibebani secara lateral, maka akan dibuat sebuah kurva p-y yang mewakili perilaku tanah pada kedalaman tertentu akibat diberikannya gaya lateral pada tiang. Kurva p-y ini tidak tergantung pada bentuk dan kekakuan tiang dan juga tidak dipengaruhi oleh beban di atas dan di bawah bagian diskrit tanah pada kedalaman tertentu. Asumsi ini memang tidak sepenuhnya benar, namun pengalaman menunjukkan Berli Setiadi Nina Purwanti

15004137 15004154

4‐22


bahwa defleksi tiang pada suatu kedalaman hanya bergantung pada reaksi tanah pada kedalaman tersebut. Berikut ini ialah prosedur pembuatan p-y curve untuk menghasilkan kurva tersebut dengan parameter tanah yang dipakai ialah tanah pada studi kasus tugas akhir ini. Step 1 Gunakan nilai sudut geser dalam (Φ) dan berat (γ) representatif dari tanah di lapangan. Φ = 150 γ

= 16.5 kN/m3

Step 2 Hitung faktor-faktor berikut: α = 12 φ

α=

1 x15 0 = 7.5 0 2

β = 45 + α

β = 45 + 7.5 = 52.5 0 K o = 0,4 K A = tan 2 (45 − 12 φ )

K A = tan 2 (45 0 − 7.5 0 ) = 0.767 ⎡ k x tan φ sin β ⎤ tan β p cr = γx ⎢ o + ( B + x tan β tan α ) + K o x tan β (tan φ sin β − tan α ) − K A B ⎥ ⎣ tan( β − φ ) cos α tan( β − φ ) ⎦ ⎤ ⎡ 0.4 x tan 15 sin 52.5 tan 52.5 p cr = 16.5 x ⎢ + (1 + x tan 52.5 tan 7.5) + 0.4 x tan 52.5(tan 15 sin 52.5 − tan 7.5) − 0.7679 (1) ⎥ tan( 52 . 5 − 15 ) cos 7 . 5 tan( 52 . 5 − 15 ) ⎦ ⎣

Pcr = 7.363x 2 + 18.31x p cd = K A Bγx(tan 8 β − 1) + K o Bγx tan φ tan 4 β

p cd = 0.767(1)16.5 x(tan 8 52.5 − 1) + 0.4(1)16.5 x tan 15 tan 4 52.5 Pcd = 76.227 x Berikut ini adalah Tabel 4.3 nilai Pcr dan Pcd pada beberapa kedalaman;


15004137 15004154

4‐23


Tabel 4.4 Nilai Pcr dan Pcd Berdasarkan Kedalaman Kedalaman (m) 0 1 2

Pcr (kN/m) 0 25.6569 66.0105

Pcd (kN/m) 0 76.22149 152.443

Nilai dari kedalaman kritis didapatkan dengan mengeplot pcr dan pcd dengan kedalaman x pada skala yang biasa. Titik perpotongan dari dua kurva akan memberikan x, namun karena kedalaman yang diambil dalam perhitungan ini belum ada yang mendekati kedalaman kritis, maka kurva pcr dan pcd tidak bertemu seperti yang ada pada Gambar 4.10 di bawah ini,

Gambar 4.10 Kurva Pcr dan Pcd Vs Kedalaman

pcr dapat digunakan untuk kedalaman dari permukaan tanah sampai kedalaman kritis x, dan pcd dapat digunakan di bawah kedalaman kritis. Dengan hasil pengeplotan seperti diatas, dimana kedua kurva tersebut tidak bertemu, maka nilai pc yang akan diambil yakni hanya pcr saja.


15004137 15004154

4‐24


Step 3 Diambil nilai nh yang sesuai dengan karakteristik tanah dari Tabel 2.2. Kemudian faktor berikut dihitung;

p m = B1 p c Dengan B1 diambil dari Tabel 2.3 dan pcr dari kurva pada step 2 untuk kedalaman di atas titik kritis.

ym =

B 60

Dengan B adalah lebar tiang.

p u = A1 p c Dan dengan A1 diambil dari Tabel 2.3

yu =

3B 80

m=

pu − p m yu − y m

n=

C=

pm my m

pm

(ym )

1

m

⎛ C ⎞ ⎟⎟ yk = ⎜⎜ ⎝ nh x ⎠

p = Cy

1

n

( n−1)

n

Hasil perhitungan dari faktor-faktor diatas, akan disajikan pada Tabel 4.5 di bawah ini;


15004137 15004154

4‐25


Tabel 4.5 Faktor-faktor dalam pembuatan p-y curve Kedalaman (m)

x/B

A1

B1

Pc

Pm

Pu

m

n

C

yk

p

pk

0

0

2.85

2.18

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0.88

0.5

25.66

12.83

22.58

467.98

1.64

154.63

0.0003499 154.63y^0.61

1.22

2

2

0.88

0.5

66.01

33.01

58.09

1204.03

1.64

397.83

0.0006652 397.83y^0.61

4.66

Setelah faktor-faktor diatas diperhitungkan, maka akan dibuat kurva p-y dari parameter tanah yang ada. Berikut ini Tabel 4.6 dan 4.7 untuk nilai p dan y pada kedalaman yang telah ditentukan. Tabel 4.6 Nilai p dan y pada kedalaman satu meter untuk(x=1m) yk 0.00035 ym 0.01667 yu 0.0375

pk pm pu

1.22462 12.8284 22.578

Tabel 4.7 Nilai p dan y pada kedalaman dua meter untuk(x=2m) yk 0.00067 Ym 0.01667 Yu 0.0375

pk pm pu

4.6565 33.005 58.089

Dari tabel diatas, didapatkan kurva p-y untuk tanah asli yang dapat dilihat pada Gambar 4.11 sebagai berikut:


15004137 15004154

4‐26


Gambar 4.11 p-y curve pada kedalaman 1 dan 2 meter

Step 4 Setelah kurva p-y dibuat untuk suatu sistem tanah dan tiang, permasalahan tiang yang dibebani secara lateral dapat diselesaikan dengan cara iterasi yang mengikuti cara-cara sebagai berikut:

hitung T untuk suatu sistem tanah dan tiang dengan nilai nh yang diperkirakan atau telah diberikan nh = 3500kN / m 3 EI = 1538187kN / m 2 T =5

EpI p nh

=5

1538187 = 3.377 3500

L 73 = = 21.614 > 5 (long pile behavior) T 3.377 Qg = 9.9kN

Mg = 99kNm Berli Setiadi Nina Purwanti

15004137 15004154

4‐27


Berikut ini akan dihitung defleksi lateral yang terjadi pada tiang di berbagai kedalaman. Perhitungan akan disajikan dalam bentuk tabel. 1st Trial

nh = 3500kN / m 3

EI = 1538187kN / m 2 T =5

EpI p nh

=5

1538187 = 3.377 m 3500

Berikut Tabel 4.8 perhitungannya, Tabel 4.8 1st Trial x 0 1 2

z

Ay

By

Ya

0 2.435 1.623 0.000603795 0.296 1.952 1.143 0.000484028 0.592 1.496 0.752 0.000370956

yb

y

P

kh=P/y

0.001 8E‐04 6E‐04

0.0018 0.0013 0.0009

0 2.75 5.68

0 2077.84 6156.43

Dari tabel diatas didapatkan nilai nh untuk perhitungan kedua, 2nd Trial

nh = 2077.84kN / m 3 EI = 1538187kN / m 2 T =5

EpI p nh

=5

1538187 = 3.74869 m 3078.21

Berikut Tabel 4.9 perhitungannya, Tabel 4.9 2nd Trial x 0 1 2

z

Ay

By

Ya

0 2.435 1.623 0.000825587 0.267 1.952 1.143 0.000661826 0.534 1.496 0.752 0.000507219

yb

y

P

kh=P/y

0.001 0.001 7E‐04

0.0023 0.0017 0.0012

0 3.20 6.62

0 1885.36 5577.78

Berdasarkan tabel diatas, didapatkan nilai nh dan T di bawah ini;


15004137 15004154

4‐28


nh = 1885.36kN / m 3 EI = 1538187kN / m 2 T =5

EpI p nh

=5

1538187 = 3.82229 m 3004.58

Setelah diamati ternyata nilai T tidak berbeda jauh antara T pada 1st trial hingga nilai T yang terakhir didapatkan. Oleh karena itu, untuk perhitungan selanjutnya, ditetapkan bahwa nilai T yang akan dipakai untuk menentukan besarnya defleksi tiang selanjutnyan ialah T yang didapatkan pada hasil perhitungan terakhir, T = 3.82229. Berikutnya akan disajikan analisis defleksi pada tiang akibat gaya lateral yang diberikan pada tiang. Perhitungan dan hasil pengeplotannya dapat dilihat pada Tabel 4.10 dan Gambar 4.12, Tabel 4.10 Nilai Defleksi Tiang setelah Diberikan Beban Lateral X(m)

Z

Ay

By

yA(m)

yB(m)

Y(m)

0 1 2

0 0.26162 0.52325

2.435 1.952 1.496

1.623 1.143 0.752

0.0009 0.0007 0.0005

0.0015 0.0011 0.0007

0.0024013 0.0017764 0.0012448

Gambar 4.12 Kurva Defleksi Vs Kedalaman pada single pile Berli Setiadi Nina Purwanti

15004137 15004154

4‐29


4.6.2 Kapasitas Lateral Tiang Grup

Seperti halnya pada analisis kapasitas aksial tiang dalam grup, analisis kapasitas lateral tiang dalam grup pun akan mempertimbangkan efek efisiensi yang ada. Efisiensi ini terjadi karena adanya efek interaksi antar tiang ketika dibebani secara aksial maupun secara lateral. Dari berbagai eksperimen yang telah dilakukan membuktikan bahwa tiang akan berperilaku seperti unit individu dalam grup bila jarak antara mereka sekitar 6-8 diameter dari ukuran tiang itu sendiri. Reduksi pada kapasitas lateral tiang telah dipublikasikan oleh Davisson pada tahun 1970 . Dalam tabel yang menyatakan hubungan antara jarak antar tiang dan factor reuksi itu menjelaskan bahwa, reduksi kapasitas terjadi dengan cara mereduksi nilai nh. Untuk kasus tugas akhir ini, dengan spasi antar tiang sebesar 3B(3m) maka factor reduksi yang ditetapkan dalam tabel ialah 0.25 dari besar nh yang ada. Perhitungan dan pengeplotan nilai defleksi tiang grup beban lateral akan disajikan dalam Tabel 4.11 dan Gambar 4.13 di bawah ini. nh = 471.339kN / m 3

EI = 1538187kN / m 2 T =5

EpI p nh

=5

1538187 = 5.04354 m 3500

Tabel 4.11 Nilai Defleksi Tiang Grup Beban Lateral X(m)

z

Ay

By

yA(m)

yB(m)

Y(m)

0 1 2

0 0.19827 0.39655

2.435 1.952 1.496

1.623 1.143 0.752

0.002 0.0016 0.0012

0.0027 0.0019 0.0012

0.0046678 0.0034831 0.0024664


15004137 15004154

4‐30


Gambar 4.13 Kurva Defleksi Vs Kedalaman pada group pile

4.7 Analisis Menggunakan Software Group 5.0 4.7.1 Permodelan

Dalam software Group ini, untuk mendapatkan output yang diinginkan, maka terlebih dahulu data-data yang ada harus di-input ke dalamnya. Berikut ini adalah permodelan pondasi pada Jembatan Mahakam Ulu dengan cara memasukkan koordinat tiap-tiap tiang pada analisis mode 3 Dimensi. Gambar 4.14, Gambar 4.15 dan Gambar 4.16 akan memperlihatkan tampak atas, tampak samping dan tampilan 3 dimensinya.


15004137 15004154

4‐31


Gambar 4.14 Tampak Atas Permodelan Grup Tiang pada software Group 5.0

Gambar 4.15 Tampak Samping Permodelan Grup Tiang pada software Group 5.0


15004137 15004154

4‐32


Gambar 4.16 Tampilan 3D Permodelan Grup Tiang pada software Group 5.0

4.7.2 Hasil Analisis Group 4.7.2.1 Hasil Analisis Grup Tiang untuk Kondisi Pembebanan Servis

Setelah semua data tentang parameter tanah dan tiang di-input ke dalam software Group 5.0, hasil dari proses analisis perangkat lunak tersebut pun akan ditampilkan dalam kurvakurva di bawah ini. Pada subbab ini, kurva yang ditampilkan adalah kurva akibat beban servis yang terjadi pada jembatan Mahakam Ulu.


15004137 15004154

4‐33


Gambar 4.17 Defleksi yang terjadi pada tiang akibat beban servis

Gambar 4.18 Momen yang terjadi pada tiang akibat beban servis


15004137 15004154

4‐34


Gambar 4.19 Shear yang terjadi pada tiang akibat beban servis

Gambar 4.20 Kurva Axial Load Vs Displacement pada tiang akibat beban servis


15004137 15004154

4‐35


4.7.2.2 Hasil Analisis Grup Tiang untuk Kondisi Pembebanan dengan Gempa

Berikut ini, kurva yang ditampilkan adalah kurva hasil analisis Group dengan pembebanan gempa yang terjadi pada jembatan Mahakam Ulu.

Gambar 4.21 Defleksi yang terjadi pada tiang akibat pembebanan dengan gempa

Gambar 4.22 Momen yang terjadi pada tiang akibat pembebanan dengan gempa


15004137 15004154

4‐36


Gambar 4.23 Shear yang terjadi pada tiang akibat pembebanan dengan gempa

Gambar 4.24 Kurva Axial Load Vs Settlement yang terjadi pada tiang akibat pembebanan dengan gempa


15004137 15004154

4‐37


4.8 Analisis Menggunakan Plaxis Tunnel 3D 7.2 4.8.1 Beban Servis

Berikut ini adalah hasil keluaran dari program Plaxis yang menunjukkan reaksi tanah dan tiang akibat beban servis yang diberikan. Hasil berupa keterangan penurunan, defleksi, gaya-gaya dalam tiang akan disajikan dalam gambar-gambar di bawah ini,

Gambar 4.25 Extreme Total Displacement Tanah Beban Servis


15004137 15004154

4‐38


Gambar 4.26 Total displacement tanah beban servis

Gambar 4.27 Horizontal displacement tanah beban servis Berli Setiadi Nina Purwanti

15004137 15004154

4‐39


Gambar 4.28 Vertical Displacement Tiang Beban Servis

Gambar 4.29 Axial Forces tiang beban servis


15004137 15004154

4‐40


Gambar 4.30 Shear forces tiang beban servis

Gambar 4.31 Bending moments tiang beban servis Berli Setiadi Nina Purwanti

15004137 15004154

4‐41


4.8.2 Beban Gempa

Berikut ini adalah gambar-gambar hasil keluaran dari analisis Plaxis akibat pembebanan dengan gempa pada pondasi jembatan,

Gambar 4.32 Extreme total displacement tanah beban gempa


15004137 15004154

4‐42


Gambar 4.33 Total displacement tanah beban gempa

Gambar 4.34 Horizontal displacement tanah beban gempa Berli Setiadi Nina Purwanti

15004137 15004154

4‐43


Gambar 4.35 Vertical displacement tiang beban gempa

Gambar 4.36 Horisontal displacement tiang beban gempa (Ux) Berli Setiadi Nina Purwanti

15004137 15004154

4‐44


Gambar 4.37 Horisontal displacement tiang beban gempa (Uz)

Gambar 4.38 Axial forces tiang beban gempa Berli Setiadi Nina Purwanti

15004137 15004154

4‐45


Gambar 4.39 Shear forces tiang beban gempa

Gambar 4.40 Bending moments tiang beban gempa Berli Setiadi Nina Purwanti

15004137 15004154

4‐46


4.9 Rekapitulasi Hasil Analisis Manual, Group dan Plaxis 4.9.1 Rekapitulasi Hasil Analisis Manual, Group dan Plaxis Untuk Beban Servis

•

Berikut ini adalah Tabel 4.12 yang memberikan rekapitulasi hasil analisis manual Tabel 4.12 Hasil analisis manual Settlement (mm) 47.49

•

Aksial (kN) 2352.93

Hasil analisis Group Berikut Gambar 4.41 yang member gambaran konfigurasi tiang grup pada analisis dengan perangkat lunak Group 5.0

Gambar 4.41 Konfigurasi tiang grup pada analisis Group 5.0

Pada pembebanan dengan beban servis, beban diberikan tepat diatas dan ditengahtengah pile cap. Setelah masukkan beban telah diberikan dan analisis dilakukan, didapatkan hasil keluaran berupa penurunan tiang, momen maupun gaya-gaya dalam tiang. Di bawah ini Tabel 4.13 yang memberikan hasil rekapitulasi dari analisis Group. Berli Setiadi Nina Purwanti

15004137 15004154

4‐47


Tabel 4.13 Hasil analisis Group 5.0 Tiang

Settlement (mm) 1 5.6 2 5.6 3 5.6 4 5.6 5 5.6 6 5.6 7 5.6 8 5.6 9 5.6 10 5.6 11 5.6 12 5.6 13 5.6 14 5.6 15 5.6 16 5.6 17 5.6 18 5.6 19 5.6 20 5.6 21 5.6 22 5.6 23 5.6 24 5.6 JUMLAH AKSIAL


15004137 15004154

Defleksi (mm) 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368

Group Aksial (kN) 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 56400

Shear (kN) 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864

Momen (kNm) 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871

4‐48


•

Hasil analisis Plaxis Berikut Gambar 4.41 yang memberikan gambaran mengenai konfigurasi tiang grup pada Plaxis.

Gambar 4.42 Konfigurasi tiang grup pada analisis Plaxis

Di bawah ini ialah Tabel 4.14 yang memberikan hasil rekapitulasi analisis Plaxis. Tabel 4.14 Hasil analisis Plaxis Tiang



15004137 15004154

Defleksi (mm) 2.41 2.38 2.38 2.38 2.38 2.41 0.8 0.79 0.79 0.79 0.78 0.81 0.99 0.76 0.75 0.75 0.76 1.2 2.38 2.35 2.33 2.33 2.34 2.41

Plaxis Aksial (kN) 3226.35 2857.40 2629.75 2676.85 2880.95 3234.20 2190.15 1774.10 1507.20 1554.30 1797.65 2190.15 2260.80 1813.35 1546.45 1593.55 1829.05 2260.80 3218.50 2849.55 2629.75 2669.00 2873.10 3234.20 57297.15

Shear (kN) 10.80 9.75 10.57 10.64 10.11 10.46 7.38 3.05 3.36 3.40 3.52 3.38 8.85 3.15 3.38 3.38 3.26 14.65 15.03 9.83 10.61 10.65 10.17 18.48

Momen (kNm) 89.52 102.02 108.02 108.02 102.05 89.50 29.14 31.33 31.93 31.93 31.35 29.07 57.10 28.61 26.56 26.55 28.46 56.60 90.53 88.60 94.58 94.58 88.67 90.31

4‐49


Nilai gaya-gaya Plaxis di atas telah dikalikan dengan panjang tiang ke dalam bidang sejauh 0.785 •

Pada Tabel 4.15 di bawah ini, dapat dilihat perbandingan hasil analisis antara Group 5.0 dan Plaxis Tabel 4.15 Perbandingan hasil analisis Group 5.0 dan Plaxis Tiang


Defleksi (mm) 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368 0.00368

Group Aksial (kN) 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 2350 56400

Shear (kN) 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864 0.00864

Momen (kNm) 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871 0.0871

Settlement (mm) 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51 57.51

Defleksi (mm) 2.41 2.38 2.38 2.38 2.38 2.41 0.8 0.79 0.79 0.79 0.78 0.81 0.99 0.76 0.75 0.75 0.76 1.2 2.38 2.35 2.33 2.33 2.34 2.41

Plaxis Aksial (kN) 3226.35 2857.40 2629.75 2676.85 2880.95 3234.20 2190.15 1774.10 1507.20 1554.30 1797.65 2190.15 2260.80 1813.35 1546.45 1593.55 1829.05 2260.80 3218.50 2849.55 2629.75 2669.00 2873.10 3234.20 57297.15

Shear (kN) 10.80 9.75 10.57 10.64 10.11 10.46 7.38 3.05 3.36 3.40 3.52 3.38 8.85 3.15 3.38 3.38 3.26 14.65 15.03 9.83 10.61 10.65 10.17 18.48

Perbandingan aksial maksimum Group dan Plaxis adalah =

3234.2 = 1.37 2350

Perbandingan jumlah gaya aksial Group dan Plaxis adalah = •

57297.15 = 1.011 56400

Pada Tabel 4.16 beikut, dibandingkan hasil analisis manual, Plaxis dan Group Tabel 4.16 Perbandingan nilai settlement dan axial Settlement (mm) Aksial (kN)


15004137 15004154

Manual 47.49 2352.93

Group 5.6 2350

Plaxis 57.51 3234.2 4‐50

Momen (kNm) 89.52 102.02 108.02 108.02 102.05 89.50 29.14 31.33 31.93 31.93 31.35 29.07 57.10 28.61 26.56 26.55 28.46 56.60 90.53 88.60 94.58 94.58 88.67 90.31


4.9.2 Rekapitulasi Hasil Analisis Manual, Group dan Plaxis Untuk Beban Gempa

•

Berikut ini disajikan Tabel 4.17 Hasil analisis manual akibat beban gempa Tabel 4.17 Hasil analisis manual untuk beban gempa Settlement (mm) 48.89

•

Aksial (kN) 2401.02

Hasil analisis Group Berikut Gambar 4.42 yang memberikan gambaran konfigurasi tiang grup dan arah pembebanan pada analisis dengan menggunakan perangkat lunak Group 5.0

Gambar 4.43 Konfigurasi tiang grup dan arah pembebanan pada analisis Group 5.0

Setelah dilakukan proses input, berikut ini Tabel 4.18 yang memberikan rekapitulasi hasil analisis Group untuk beban gempa


15004137 15004154

4‐51


Tabel 4.18 Hasil analisis Group untuk beban gempa

Tiang



15004137 15004154

Group Defleksi Aksial (mm) (kN) 4.81 2420 4.81 2420 4.81 2430 4.81 2430 4.81 2430 4.81 2440 4.81 2370 4.81 2370 4.81 2380 4.81 2380 4.81 2380 4.81 2390 4.81 2320 4.81 2320 4.81 2330 4.81 2330 4.81 2330 4.81 2340 4.81 2270 4.81 2270 4.81 2270 4.81 2280 4.81 2280 4.81 2290 56470

Shear (kN) 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3

Momen (kNm) 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102

4‐52


•

Hasil analisis Plaxis Di bawah ini Gambar 4.43 akan memberikan gambaran mengenai konfigurasi tiang grup pada analisis Plaxis

Gambar 4.44 Konfigurasi tiang grup dan arah pembebanan pada analisis Plaxis

Setelah semua input telah diberikan, berikut ini Tabel 4.19 yang memberikan hasil analisis Plaxis akibat beban gempa Tabel 4.19 Hasil analisis Plaxis untuk beban gempa Tiang

Settlement (mm) 1 57.54 2 57.54 3 57.54 4 57.54 5 57.54 6 57.54 7 57.54 8 57.54 9 57.54 10 57.54 11 57.54 12 57.54 13 57.54 14 57.54 15 57.54 16 57.54 17 57.54 18 57.54 19 57.54 20 57.54 21 57.54 22 57.54 23 57.54 24 57.54 Jumlah Aksial


15004137 15004154

Defleksi (mm) 9.62 9.63 9.63 9.63 9.63 9.63 9.62 9.62 9.63 9.63 9.63 9.63 9.62 9.62 9.62 9.63 9.63 9.64 9.62 9.62 9.62 9.62 9.63 9.64

Plaxis Aksial (kN) 3171.40 2841.70 2700.40 2739.65 2943.75 3320.55 2088.10 1727.00 1577.85 1617.10 1852.60 2260.80 2158.75 1766.25 1609.25 1656.35 1884.00 2339.30 3171.40 2833.85 2700.40 2739.65 2935.90 3320.55 57956.55

Shear (kN) 26.69 26.43 25.09 25.11 24.80 25.99 18.65 16.78 16.69 16.70 16.81 18.14 10.84 10.60 9.96 9.93 10.32 14.69 14.88 7.34 8.20 7.11 5.11 18.54

Momen (kNm) 227.07 218.15 216.15 216.24 218.13 226.75 155.67 142.46 140.14 140.39 142.89 155.72 98.70 89.74 87.06 87.24 90.14 99.23 60.80 87.49 94.36 94.49 87.86 60.64

4‐53


•

Setelah dianalisis satu per satu dengan Group dn Plaxis, di bawah ini Tabel 4.20 yang membandingkan hasil keluaran dari kedua analisis tersebut, Tabel 4.20 Perbandingan hasil analisis Group dan Plaxis untuk beban gempa Tiang


Defleksi (mm) 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81 4.81

Group Aksial (kN) 2420 2420 2430 2430 2430 2440 2370 2370 2380 2380 2380 2390 2320 2320 2330 2330 2330 2340 2270 2270 2270 2280 2280 2290 56470

Shear (kN) 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3

Momen (kNm) 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102

Settlement (mm) 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54 57.54

Defleksi (mm) 9.62 9.63 9.63 9.63 9.63 9.63 9.62 9.62 9.63 9.63 9.63 9.63 9.62 9.62 9.62 9.63 9.63 9.64 9.62 9.62 9.62 9.62 9.63 9.64

Plaxis Aksial (kN) 3171.40 2841.70 2700.40 2739.65 2943.75 3320.55 2088.10 1727.00 1577.85 1617.10 1852.60 2260.80 2158.75 1766.25 1609.25 1656.35 1884.00 2339.30 3171.40 2833.85 2700.40 2739.65 2935.90 3320.55 57956.55

Shear (kN) 26.69 26.43 25.09 25.11 24.80 25.99 18.65 16.78 16.69 16.70 16.81 18.14 10.84 10.60 9.96 9.93 10.32 14.69 14.88 7.34 8.20 7.11 5.11 18.54

Perbandingan aksial maksimum Group dan Plaxis adalah 3320.55 = 1.36 2440 Perbandingan jumlah gaya aksial Group dan Plaxis adalah 57956.55 = = 1.026 56470 • Berkut ini Tabel 4.21 yang membandingkan hasil analisis manual, Plaxis dan Group =

Tabel 4.21 Perbandingan nilai settlement,deflection dan axial untuk beban gempa Manual Settlement (mm) 48.89 Defleksi (mm) 4.67 Aksial (kN) 2401.02


15004137 15004154

Group 5.83 4.81 2440

Plaxis 57.54 9.64 3320.55

4‐54

Momen (kNm) 227.07 218.15 216.15 216.24 218.13 226.75 155.67 142.46 140.14 140.39 142.89 155.72 98.70 89.74 87.06 87.24 90.14 99.23 60.80 87.49 94.36 94.49 87.86 60.64


4.9.3 Analisis Hasil Group dan Plaxis

Setelah mengamati hasil analisis dari kedua metode yang kami gunakan yakni metoda elemen hingga (pada perangkat lunak Plaxis Tunnel 3D 1.2) dan metode beda hingga (pada perangkat lunak Group 5.0), terdapat beberapa perbedaan yang akan dianalisis. Pada analisis juga digunakan hasil perhitungan manual sebagai bahan pertimbangan dalam menganalisis kedua metode diatas. Berikut uraiannya, •

Pada analisis aksial, perbandingan antara hasil perhitungan Plaxis dan hasil perhitungan Group yang maksimum mencapai 1.37 kali lipat. Bila kedua perhitungan ini dibandingkan dengan hasil perhitungan manual, maka hasil dari Group lebih mendekati perhitungan manual. Hal ini terjadi karena Group 5.0 mendefinisikan pile cap dengan kekakuan sempurna, sehingga beban yang terjadi disebarkan secara merata oleh pile cap kepada tiang. Dengan begitu, analisis yang dilakukan Group 5.0 mirip dengan perhitungan manual yang menggunakan metoda distribusi beban paku keling. Pada Plaxis Tunnel 3D 1.2, kekakuan pile cap dan tiang harus didefinisikan lewat input modulus young. Oleh karena itu, pada analisis Plaxis beban yang diberikan tidak disebarkan secara merata ke semua tiang. Selain itu, Plaxis mendeteksi adanya perilaku tanah yang turun sehingga makin memperbesar gaya aksial yang terjadi pada tiang. Pada Gambar 4.26 dan 4.33 diatas, dapat dilihat pergerakan tanah yang turun tersebut.

•

Pada analisis penurunan, perbandingan antara hasil perhitungan Plaxis dan Group mencapai 10 kali lipat. Pada analisis penurunan ini, perhitungan manual lebih mendekati hasil Plaxis daripada hasil Group. Pada Group 5.0, penurunan dihitung dengan kurva t-z. Kurva t-z merupakan kurva empirik hasil generalisasi dari banyak percobaan. Kurva ini telah dimodifikasi sesuai dengan lapisan tanah dan efisiensi grup tiang. Dengan dilakukannya generalisasi, berarti kurva tersebut mungkin kurang mewakili pada tanah-tanah lain dengan parameter yang berbeda. Kelemahan lainnya ialah belum dilakukannya percobaan untuk men-develop kurva t-z tiang grup. Hal ini kami analisis menjadi penyebab perbedaan antara hasil analisis Plaxis dan Group.

•

Pada analisis defleksi tiang, hasil perhitungan Plaxis berbeda sekitar 5 mm dari hasil perhitungan di Group. Bila kedua hasil perhitungan diatas dibandingkan terhadap hasil


15004137 15004154

4‐55


perhitungan manual, maka hasil Group dan manual hampir mirip. Hal ini disebabkan karena metode perhitungan manual yakni dengan menggunakan kurva p-y merupakan metode yang dipakai Group dalam menganalisis. Di lain pihak, hasil Plaxis yang lebih besar karena Plaxis dapat mendeteksi adanya gerakan lateral tanah seperti yang dapat dilihat pada Gambar 4.34. Pada gambar tersebut, terlihat bahwa ada pergerakan horizontal tanah yang mendorong tiang. •

Pada analisis momen, perbandingan antara perhitungan Group dan Plaxis mencapai dua kali lipat. Pada Plaxis, meskipun pembebanan baru diberikan hanya beban aksial saja, namun keluarannya menyatakan bahwa telah ada momen terjadi pada tiang (dapat dilihat pada Tabel 4.14). Hal ini dikarenakan, adanya tekanan lateral yang diberikan tanah pada tiang ketika beban aksial diberikan (dapat dilihat pada Gambar 4.27). Pada Plaxis, momen terjadi sepanjang tiang sedangkan pada Group momen hanya terjadi pada bagian atas tiang. Hal ini memperkuat dugaan bahwa momen Plaxis lebih besar karena Plaxis dapat mendeteksi tekanan lateral yang diberikan tanah sepanjang tiang. Faktor lain yang mempengaruhi terjadinya momen ini adalah kekakuan pile cap pada Plaxis didefinisikan sehingga ada kemungkinan pile cap melendut. Lendutan ini dapat menambahkan momen pada tiang.

•

Setelah mengamati perbedaan nilai momen dan penurunan hasil analisis antara Group 5.0 dan Plaxis 3D Tunnel 1.2, kami mencoba menganalisis Plaxis lebih jauh dengan mengubah-ubah input E. Kami membandingkan keluaran yang dihasilkan oleh Plaxis setelah nilai E kami ubah. Berikut Tabel 4.22 yang memberikan rekapitulasi hasil keluaran Plaxis setelah E atau R-inter diubah. Tabel 4.22 Rekapitulasi hasil Plaxis dengan E yang bervariasi (1) Kedalaman (m) 17-51 51-57 57-71 71-79 79-95


N-SPT

Jenis Tanah

1-4 7-14 18-21 28-33 40-49


15004137 15004154

E (kN/m2) 10350 12000 18000 22000 35000

ν

Settlement (mm)

Momen (kNm)

0.35 0.33 0.31 0.3 0.3

58.07

108.02

4‐56


Tabel 4.23 Rekapitulasi hasil Plaxis dengan E yang bervariasi (2) Kedalaman (m) 17-51 51-57 57-71 71-79 79-95

N-SPT

Jenis Tanah

1-4 7-14 18-21 28-33 40-49


E (kN/m2) 17000 20000 24000 27000 45000

ν

Settlement (mm)

Momen (kNm)

0.35 0.33 0.31 0.3 0.3

39.66

80.75

Tabel 4.24 Rekapitulasi hasil Plaxis dengan E yang bervariasi (3) Kedalaman (m) 17-51 51-57 57-71 71-79 79-95

N-SPT

Jenis Tanah

1-4 7-14 18-21 28-33 40-49


E (kN/m2) 20000 24000 27000 45000 55200

ν

Settlement (mm)

Momen (kNm)

0.35 0.33 0.31 0.3 0.3

35.5

77.38

Semakin besar nilai E yang dimasukkan, maka kekakuan tanah semakin besar juga yang menyebabkan deformasi lateral tanah yang menekan tiang semakin kecil. Hal ini menyebakan momen yang terjadi menjadi lebih kecil. Fenomena ini memperkuat analisis bahwa pada momen pada Plaxis lebih besar daripada Group karena adanya tekanan lateral tanah pada tiang, sementara Group tidak memperhitungkan fenomena ini. •

Secara umum, kelebihan dan kekurangan memodelkan pondasi dalam software Plaxis Tunnel 3D 1.2 adalah o Input permodelan pondasi yang seharusnya axisymetri kurang sempurna karena

dimodelkan secara plane strain. o Input interface pada permodelan tanah-tiang kurang sempuna karena kurang

lengkapnya data yang ada. Seharusnya, interface dimodelkan secara khusus untuk tiap kasus yang berbeda sehingga hasil yang didapatkan dapat sesuai dengan hasil percobaan.


15004137 15004154

4‐57


o Input Parameter tanah yang dimasukkan ke dalam Plaxis seperti modulus young (E)

dan poisson ratio (v) didapatkan dari korelasi empiris dengan kohesi, dan nilai ini memiliki rentang yang cukup besar oleh karena itu parameter yang dimasukkan belum tentu mewakili keadaan tanah dilapangan. o Plaxis meninjau tanah dan tiang secara keseluruhan dengan membaginya menjadi

elemen-elemen kecil. Elemen-elemen ini dihitung satu per satu dan terhubungkan hasilnya satu sama lain dengan node-node. o Plaxis memiliki fitur yang lebih lengkap seperti dapat memodelkan tahapan

konstruksi, memodelkan sifat tanah lebih lengkap, dapat mengetahui pergerakan tanah dan tiang, dapat memodelkan proses konsolidasi, dapat mengetahui safety factor, plastic point, excess pore pressures, active pore pressures, effective stresses, vektor gaya dan lainnya. o Plaxis lebih baik dalam visualisasi model tanah. o Permodelan tanah dalam Plaxis Tunnel 3D 1.2 dapat menyerupai kontur tanah yang

sesungguhnya.

•

Sedangkan, kelebihan dan kekurangan dari analisis dengan menggunakan Group 5.0 ialah o Input dan permodelan pada Group 5.0 lebih sederhana sehingga lebih mudah dalam

pengerjaannya, tetapi permodelan lapisan tanah di Group tidak dapat mengikuti kontur tanah yang sesungguhnya. o Analisis yang dilakukan Group 5.0 menggunakan metoda yang telah didukung

secara empirik. Group 5.0 menggunakan kurva t-z dan p-y dalam menganalisis tiang. o Group 5.0 telah memperhitungkan faktor reduksi grup tiang terhadap hasil

analisisnya. o Group 5.0 memodelkan pilecap dengan kekakuan yang sangat kaku sehingga

distribusi beban yang terjadi adalah sama untuk setiap tiang.


15004137 15004154

4‐58


o Group 5.0 kurang memperhitungkan perilaku tanah yang terjadi setelah diberikan

pembebanan. o Output yang dihasilkan analisis Group yakni berupa penurunan, defleksi, shear dan

momen yang terjadi pada tiang. Output yang dihasilkan tidak selengkap Plaxis.


15004137 15004154

4‐59

BAB IV ANALISIS PONDASI

Recommend Documents