BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Deskripsi Umum Penentuan lapisan tanah di lokasi penelitian menggunakan data uji bor tangan dan data pengujian CPT yang diambil dari pengujian yang pernah dilakukan di sekitar Laboratorium Teknik Sipil Universitas Negeri Gorontalo. Uji bor tangan di lokasi penelitian (Gedung Laboratorium Teknik Sipil) menunjukkan tanah merupakan lempung yang mempunyai nilai c = 28,09 kN/m2 dan φ = 0,39⁰. Tanah lempung ini dalam pembangunan sebelumnya telah ditimbun dengan pasir yang mempunyai φ = 25⁰ dan c = 0,1 kN/m2. Pengujian CPT yang pernah dilakukan di sekitar Laboratorium Teknik Sipil menunjukkan lapisan tanah terdiri dari pasir berlanau, pasir, pasir berlanau, serta pasir tanpa diketahui konsistensi spesifiknya lebih lanjut. Hasil pengujian di sekitar Laboratorium Teknik Sipil seperti ditunjukkan dalam Tabel 4.1. Tabel 4.1 Pengujian CPT di Sekitar Laboratorium Teknik Sipil Lapisan Tanah (m) 3,20 – 4,00 4,20 – 5,00 5,20 – 6,00 6,20 – 7,00 7,20 – 8,00 8,20 – 8,80
Klasifikasi Tanah Pasir berlanau Pasir Pasir berlanau Pasir berlanau Pasir Pasir
Penentuan konsistensi tanah dalam Tabel 4.1 dilakukan secara empiris berdasarkan nilai tahanan kerucut statis (qc), seperti dalam Tabel 4.2. Tabel 4.2 Konsistensi Lapisan Tanah Berdasarkan Nilai Tahanan Kerucut (qc) Konsistensi Pasir padat berlanau Pasir padat Pasir sedang berlanau Pasir sangat padat
qc (kg/cm2) 180 150 85 235
Sudut gesek dalam (⁰) 44 42 38 47 33
34
Pondasi yang digunakan di lokasi penelitian berupa pondasi sumuran dan pondasi telapak yang diperkuat dengan cerucuk bambu. Pondasi sumuran memiliki dimensi panjang 1,2 m, lebar 1,2 m dan kedalaman 1,5 m. Pondasi telapak memiliki panjang 0,8 m, lebar 1 m, dan kedalaman 1 m. Dimensi perkuatan cerucuk bambu memiliki dimensi panjang 0,8 m, lebar 1 m, dan kedalaman 1,75 m. Diameter bambu yang digunakan sebagai perkuatan adalah ukuran 10 cm dan jarak antar cerucuk 35 cm. Kondisi muka air tanah di lokasi penelitian terletak -1,3 m dari permukaan tanah. Kondisi lapisan tanah dan pondasi di lokasi penelitian seperti dalam Gambar 4.1 MAT
Pasir Lempung Pasir padat berlanau Pasir padat Pasir sedang berlanau
Pasir sangat padat
Gambar 4.1 Kondisi Lapisan Tanah dan Pondasi di Lokasi Penelitian. 4.2 Klasifikasi Tanah Kekurangan uji CPT adalah tidak mampu memberikan nilai parameter tanah secara menyeluruh. Kekurangan dari uji CPT inilah digunakan metode secara empiris dalam penentuan karakteristik tanah di lokasi penelitian. Kondisi muka air tanah pada lokasi penelitian berada -1,3 m dari permukaan tanah, ini berarti kondisi tanah di bawah lapisan lempung adalah kondisi jenuh air.
35
Berat volume tanah dalam kondisi jenuh ( sat ) pada kedalaman -1,3 m ditentukan secara empiris dengan mensubtitusikan berat jenis dan angka pori tanah di lokasi penelitian ke dalam rumus penentuan sat . Pasir padat berlanau: γsat= =
w (Gs e) 1 e 9,81(2,65 0,38) 1 0,38
= 21,54 kN/m3 Pasir padat: γsat= =
w (Gs e) 1 e 9,81(2,67 0,45) 1 0,45
= 21,11 kN/m3 Pasir sedang berlanau: γsat= =
w (Gs e) 1 e 9,81(2,66 0,63) 1 0,63
= 19,8 kN/m3 Pasir sangat padat: γsat= =
w (Gs e) 1 e 9,81(2,68 0,49) 1 0,49
= 20,87 kN/m3
Data karakteristik tanah di lokasi penelitian berupa kohesi (c), sudut gesek dalam (φ), berat tanah jenuh ( sat ), berat basah ( b ), dan berat kering ( d ) ditunjukkan dalam Tabel 4.3. 35
36
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Sifat Fisik Tanah Lokasi Penelitian Parameter Tanah Pasir Pasir Pasir sangat Pasir sedang No Deskripsi Simbol Satuan Pasir Lempung padat padat padat berlanau 0-1 m 1-3 m berlanau 8,84,2 –5m 3,2 – 4 m 5,2-7 m
7,2 m
1
Berat Jenis
Gs
-
2,66
2,68
2,65
2,67
2,66
2,68
2
Kohesi
c
kN/m2
0,1
28,09
0
0
0
0
Sudut Gesek Berat Basah
⁰
25
0,39
44
42
38
47
3 4
b
kN/m3 17,48
16,03
20,5
19,7
18,4
20
d
kN/m3 15,85
11,28
17,8
16,2
14,5
16,8
kN/m3
16,67
21,54
21,11
19,8
20,87
5
Berat Kering
6
Berat Jenuh
sat
-
4.3 Analisis Beban Pondasi pada lokasi penelitian masing-masing mendukung kolom yang berbeda. Analisis beban yang bekerja pada pondasi dianalisis dengan menganggap tiap pondasi memikul 1/2 beban dari struktur di atasnya. Analisis beban yang terjadi hanya didasarkan pada beban mati struktural. Rekapitulasi Perhitungan beban ditunjukkan dalam Tabel 4.4.
Beban pondasi sumuran: a. Beban sloof
= 597,6
kg
b. Beban kolom bawah
= 2016,9
kg
c. Beban Balok Lantai
= 996
kg
d. Beban Plat Lantai t=12 cm
= 1195,2
kg
e. Beban dinding selasar
= 155,625 kg
f. Beban kolom atas
= 1992,6
kg
g. Beban Balok
= 876,48
kg
h. Beban Plat DAK
= 796,8
kg 36
37
Jumlah
= 8471,580 kg = 83,106
kN
a. Footing
= 1056
kg
b. Pedestal
= 64,8
kg
c. Beban sloof
= 817,2
kg
d. Beban kolom bawah
= 1220,1
kg
e. Beban Balok Lantai
= 1362
kg
f. Beban Plat Lantai t=12 cm
= 1634,4
kg
g. Beban kolom atas
= 12055,4 kg
h. Beban Balok
= 876,48
kg
i.
= 1089,6
kg
Beban pondasi telapak-cerucuk:
Beban Plat DAK Jumlah
= 18023,580 kg = 176,811 kN
Tabel 4.4 Rekapitulasi Pembebanan pada Pondasi Jenis pondasi Pondasi sumuran Pondasi telapak-cerucuk
Jumlah beban (kN) 83,106 176,811
4.4 Kapasitas Dukung Tanah Analisis kapasitas dukung tanah dilakukan dengan dua metode, yaitu metode Terzaghi dan metode Skempton. Analisis Terzaghi dilakukan dalam dua metode keruntuhan, yaitu metode keruntuhan geser umum dan metode keruntuhan geser lokal. Analisis Skempton didasarkan pada kondisi tanah lempung jenuh air. Data yang berkenaan dengan pondasi telapak di lokasi penelitian diperoleh dari Gambar Kerja Pembangunan Gedung Laboratorium Sipil (Lanjutan). Data pondasi yaitu: panjang = 0,8 m, lebar = 1 m, dan kedalaman = 1 m. Data yang berkenaan dengan tanah di lokasi penelitian ditunjukkan dalam Tabel 4.5.
37
38
Tabel 4.5 Data Tanah Lokasi Penelitian Parameter Tanah No
1 2 3 4 5 6
Satuan
Pasir 0-1 m
Lempung 1-3 m
Gs
-
2,66
2,68
c
kN/m2
0,1
28,09
⁰
25
0,39
b
kN/m3
17,48
16,03
d
kN/m3
15,85
11,28
kN/m3
-
16,67
Deskripsi Simbol Berat Jenis Kohesi Sudut Gesek Berat Basah Berat Kering Berat Jenuh
sat
a. Perhitungan kapasitas dukung menurut Terzaghi po = Df dpasir = 1 x 15,85 = 15,85 kN/m3
Nilai φ tanah lempung = 0,39⁰ nilai ini diinterpolasi pada faktor kapasitas dukung pada keruntuhan geser umum dan keruntuhan geser lokal. Nilai faktor kapasitas dukung pondasi seperti dalam Tabel 4.6.
Tabel 4.6 Nilai Faktor Kapasitas Dukung Pondasi Faktor Kapasitas Dukung No
Keruntuhan Geser Umum
Nc Nq Nγ
5,825
5,825
1,045
1,045
0,378
0,378
Keruntuhan Geser Lokal
38
39
Kapasitas dukung menurut Terzaghi dipakai kapasitas dukung untuk pondasi empat persegi panjang: qu = c Nc (1 + 0,3 B/L) + po Nq + 0,5 rt B N (1-0,2 B/L) = 28,09 x 5,825 (1 +0,3 (1/0,8)) + 15,85 x 1,045 + 0,5 x 9,61 x 1 x 0,378 x (1- 0,2 (1/0,8)) = 429,514 x 16,563 + 1,362 = 447,439 kN/m2
Beban pondasi baru sebesar q = 176,811 kN masih dalam bentuk berat. Beban pondasi dibagi dengan luas pondasi agar didapatkan berat persatuan luas pondasi sebesar q = 221,014 kN/m2. Faktor aman yang digunakan adalah F =3.
F
qu q u p o 447,44 15,85 = = = 2,014 < 3 q q p o 221,014 15,85 Faktor aman tidak terpenuhi, pondasi tidak aman dari bahaya keruntuhan
geser umum dan keruntuhan geser lokal.
b. Perhitungan kapasitas dukung menurut Skempton Letak pondasi berada pada kedalaman 1 m, maka Nc yang digunakan adalah pada kedalaman 0 ˂ Df ˂ 2,5 B. Df Nc = 1 0,2 B
Nc(permukaan)
1 = 1 0,2 6,20 = 7,440 1
Pondasi berbentuk persegi panjang, nilai Nc dikalikan dengan faktor bentuk pondasi 0,84 + 0,16 B/L. Nc(bs)= (0,84 + 0,16 B/L) Nc = (0,84 + 0,16 1/0,8) x 7,440 = 1,04 x 7,44 = 7,738
39
40
Kapasitas dukung tanah (qu) dihitung dengan rumus qu = cuNc(bs) + Df γsat. Tanah dalam kondisi terendam air (jenuh), digunakan berat tanah dalam kondisi jenuh γsat. qu = cuNc(bs) + Df γsat = 28,09 x 7,738+ 1 x 16,030 = 233,379 kN/m2
Kapasitas dukung ultimit netto dihitung dengan rumus qun= qu-Dfγ. qun= qu-Dfγ = 233,379 -1 x 16,030 = 217,349 kN/m2
Beban pondasi baru sebesar q = 176,811kN masih dalam bentuk berat. Beban pondasi dibagi dengan luas pondasi agar didapatkan berat persatuan luas pondasi sebesar q = 221,014 kN/m2. Tekanan pondasi netto dari beban yang bekerja di atas pondasi dihitung dengan rumus qn= q – Dfγ. qn= q – Dfγ = 221,014-1 x 16,030 =204,984 kN/m2 Faktor aman ditentukan sebesar F =3
F
qun 217,349 = = 1,060 < 3 qn 204,984
Faktor aman tidak terpenuhi, pondasi tidak aman dari bahaya keruntuhan kapasitas dukung. Hasil perhitungan kapasitas dukung menurut Terzaghi dan Skempton ditunjukkan dalam Tabel 4.7.
40
41
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Kapasitas Dukung Parameter
Kapasitas Dukung Terzaghi
qu (kN/m2) 447,439
F=3 2,014 < 3
Skempton
233,379
1,060 < 3
Metode Terzaghi memberikan kapasitas dukung yang paling besar yaitu qu = 447,439 kN/m2 bila dibandingkan dengan metode Skempton. Besarnya kapasitas dukung tidak diimbangi dengan besarnya faktor aman terhadap bahaya keruntuhan tanah yang hanya sebesar F = 2,014. Ini menyebabkan tanah di bawah pondasi mengalami keruntuhan geser umum dan keruntuhan geser lokal. 4.5 Analisis Tegangan Regangan pada Pondasi Berhimpit 4.5.1 Metode Tambahan Tegangan Menurut Boussinesq Metode tambahan tegangan menurut Boussinesq memiliki kelebihan karena mudah dalam perhitungan analisisnya, sesuai dengan kondisi di lokasi penelitian, dan lebih valid bila dibandingkan dengan metode 2V:1H. Kekurangan metode ini adalah tidak dapat digunakan untuk tanah yang berlapis (tanah tidak homogen). Analisis
dalam
metode
tambahan
tegangan
menurut
Boussinesq
menggunakan dua beban yang berbeda. Beban pondasi sumuran sebesar 83,106 kN dan beban pondasi telapak sebesar 176,811 kN. Tegangan yang terjadi ditinjau pada titik 1, 2, 3, 4, dan 5 pada lapisan tanah yang dianggap mengalami tegangan yang besar. Titik 3 merupakan titik joint antara pondasi sumuran dan telapak. Lapisan-lapisan tanah yang menjadi titik tinjauan, yaitu pada lapisan sumurantelapak yang berhimpit - 1 m (lapisan 1), dan lapisan di bawah dasar pondasi 2,75 m (lapisan 2) dari permukaan tanah. Titik yang ditinjau ditunjukkan seperti dalam Gambar 4.2. Tambahan tegangan dihitung dengan membandingkan titik tinjauan dengan kedalaman terhadap beban aksial kolom yang bekerja. Nilai pengaruh Boussinesq (IB) dihitung dengan menggunakan rumus faktor pengaruh beban titik untuk teori Boussinesq. Tambahan tegangan (∆σ) yang terjadi ditambahkan dengan tekanan
41
42
overburden (po) untuk mendapatkan nilai tegangan total (σtotal ). Regangan yang terjadi dihitung berdasarkan tegangan total yang terjadi dibagi dengan modulus elastisitas tanah (E).
Lapisan 1 1m
1
2 3 4
5
Lapisan 2 2,75m
2 34
1
5
Gambar 4.2 Titik Tinjauan Tegangan-Regangan
Nilai modulus elastisitas tanah lempung ditentukan berdasarkan data laboratorium. Modulus elastisitas tanah pasir ditentukan secara empiris berdasarkan klasifikasi tanah. Modulus elastisitas tanah lempung dan pasir seperti dalam Tabel 4.8. Tabel 4.8 Modulus Elastisitas Tanah di Lokasi Penelitian Jenis tanah Pasir Lempung jenuh (PI sedang)
E (kN/m2) 5000 2833,33
Perhitungan tegangan-regangan: 1. Perhitungan pada Lapisan 1 a. Tegangan Titik 1 untuk pondasi sumuran:
42
43
r = 0,975 m z=
1
m
3 IB = 2 3 = 2
1 2 1 (r / z )
5/ 2
1 2 1 (0,975 / 1)
5/2
= 0,090
Q 83,106 I = x 0,090 2 B z 12
z =
= 7,464 kN/m2
Titik 1 untuk pondasi telapak: r
= 1,375 m
z
=
3 IB = 2 3 = 2
z =
1
m
1 2 1 (r / z )
5/ 2
1 2 1 (1,375 / 1)
5/2
= 0,034
Q 176 ,811 I = x 0,034 2 B z 12
= 5,943 kN/m2 Σ ∆σ z = ∆σz (sumuran)+ ∆σz(telapak) = 7,464 + 5,943 = 13,406 kN/m2
Tekanan overburden pada kedalaman yang ditinjau, 1 m: po = z γ = 1 x 15,85 = 15,85 kN/m2 43
44
σ total = po+ Σ σ z = 15,85 + 13,406 = 29,256 kN/m2
b. Regangan E
E
29,256 5000
= 0,006 kN/m2
2. Perhitungan pada lapisan 2 a. Tegangan Titik 1 untuk pondasi sumuran: r = 0,975 m z = 2,75 m 3 IB= 2 3 2
1 2 1 (r / z )
5/ 2
1 2 1 (0,975 / 2,75)
z =
5/2
= 0,355
83,106 Q x 0,355 I = 2 B z 2,75 2 = 3,901 kN/m2
Titik 1 untuk pondasi telapak: r = 0,975 m z = 2,75 m
44
45
3 IB = 2 3 = 2
z =
1 2 1 (r / z )
5/ 2
1 2 1 (1,375 / 2,75)
5/2
= 0,273
176 ,811 Q x 0,273 I = 2 B z 2,75 2 = 6,388 kN/m2
Σ ∆σ z = ∆σz (sumuran)+ ∆σz(telapak) = 3,901 + 6,388 = 10,289 kN/m2
Tekanan overburden pada kedalaman yang ditinjau, 2,75 m: po = z γ + po(lapisan 1) = 2,75 x 16,67 + 15,85 = 61,693 kN/m2
σ total = po + Σ σ z = 61,693 + 10,289 = 71,981 kN/m2
b. Regangan E
E
71,981 2833,33
= 0,025 kN/m2
45
46
Hasil perhitungan tegangan-regangan yang terjadi pada pondasi berhimpit ditunjukkan dalam Tabel 4.9.
Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Tegangan-Regangan Metode Boussinesq
Titik Tinjauan 1 2 3 4 5
Tegangan kN/m2 Lapisan 1 Lapisan 2 29,256 71,981 74,078 72,282 129,165 77,897 44,396 66,701 59,441 76,776
Regangan kN/m2 Lapisan 1 Lapisan 2 0,006 0,025 0,015 0,026 0,029 0,028 0,009 0,024 0,012 0,027
Hasil perhitungan tegangan-regangan dimasukkan dalam bentuk gambar untuk melihat perubahan tegangan-regangan pada tiap titik tinjauan.
a. Tegangan 1. Tegangan yang terjadi pada lapisan 1 pada titik 1, 2, 3, 4, dan 5. Tegangan yang terjadi ditunjukkan seperti dalam Gambar 4.3.
Tegangan kN/m2
180,000 129,165
120,000 74,078
60,000 29,256
59,441 44,396
0,000 1
2 3 4 Titik Tinjauan (m)
5
Gambar 4.3 Tegangan pada Lapisan 1 2. Tegangan yang terjadi pada lapisan 2 pada titik 1, 2, 3, 4, dan 5 . Tegangan yang terjadi ditunjukkan seperti dalam Gambar 4.4.
46
47
Tegangan kN/m2
180,000 120,000
77,897
71,981 60,000
76,776 66,701
72,282
0,000 1
2
3
4
5
Titik Tinjauan (m)
Gambar 4.4. Tegangan pada Lapisan 2 Gambar 4.3 dan Gambar 4.4 dijelaskan tegangan maksimum terjadi pada lapisan yang paling dekat dengan beban aksial kolom, yaitu pada lapisan 1 yang terletak pada kedalaman 1 m dari permukaan tanah. Tegangan maksimum pada lapisan 1 berada pada titik tinjauan 3 (tiga) yaitu sebesar 129,165 kN/m2. Titik 3 mengalami tegangan yang paling besar karena merupakan joint antara pondasi sumuran dan pondasi telapak-cerucuk. Joint pada titik 3 ini memikul jumlah tegangan dari masing-masing beban kolom pondasi sumuran dan pondasi telapakcerucuk. Tegangan terkecil terjadi di titik 1 sebesar 29,256 kN/m2 yang terletak pada lapisan 1. Tegangan terbesar pada lapisan 2 terjadi di titik 3 dengan tegangan sebesar 77,897 kN/m2, tegangan terkecil ditunjukkan pada titik 4 dengan 66,701 kN/m2. Pada lapisan 2 tambahan tegangan yang diakibatkan oleh beban semakin berkurang. Tambahan tegangan yang terjadi lebih dominan oleh karena massa tanah yang meningkat, yaitu pengaruh tekanan overburden.
b. Regangan 1. Regangan yang terjadi pada lapisan 1 pada titik 1, 2, 3, 4, dan 5. Tegangan yang terjadi ditunjukkan seperti dalam Gambar 4.5.
47
48
Regangan kN/m2
0,036 0,030
0,029
0,024 0,018
0,012
0,015
0,012 0,006
0,006
0,009
0,000 1
2
3
4
5
Titik Tinjauan (m)
Gambar 4.5 Regangan pada Lapisan 1 2. Tegangan yang terjadi pada lapisan 2 pada titik 1, 2, 3, 4, dan 5. Regangan yang terjadi ditunjukkan seperti dalam Gambar 4.6. 0,035 Regangan kN/m2
0,030
0,027
0,028
0,025
0,025
0,026
0,020
0,024
0,015 0,010 0,005 0,000 1
2
3
4
5
Titik Tinjauan (m)
Gambar 4.6 Regangan pada Lapisan 2. Regangan yang terjadi berbanding lurus dengan tegangan karena merupakan hasil perbandingan antara tegangan (σ) dengan modulus elastisitas tanah (E). Regangan terbesar pada lapisan 1 terjadi pada titik 3 (tiga) sebesar 0,029 kN/m2. Titik 3 mengalami regangan yang paling besar, ini karena titik 3 memikul beban aksial dari dua kolom yang berbeda yaitu sebesar 83,106 kN/m2 dan 176,811 kN/m2. Regangan terbesar pada lapisan dua terletak pada tinjauan titik 3 sebesar 0,028 kN/m2. Regangan lapisan dua meningkat oleh karena bertambahnya kedalaman tanah.
48
49
Hasil rekapitulasi tegangan-regangan yang terjadi pada pondasi berhimpit metode Boussinesq ditunjukkan pada Gambar 4.7 (a) dan Gambar 4.7 (b). Gambar 4.7 dijelaskan tegangan-regangan yang terjadi pada lapisan 1.
0,036 0,030
129,16 5
120
74,078
59,441
60 29,256
Regangan kN/m2
Tegangan kN/m2
180
0,029
0,024 0,018 0,012 0,006
44,396
0,012
0,015 0,006
0,009
0,000
0 1
2
3
4
1
5
Titik Tinjauan (m)
2
3
4
5
Titik Tinjauan (m)
Gambar 4.7 Tegangan-Regangan pada Lapisan 1.
Tegangan-regangan yang terjadi pada lapisan 2 seperti ditunjukkan pada Gambar 4.8 (a) dan Gambar 4.8 (b).
180
0,035
120 71,981 60
77,897
76,776
66,701
72,282
Regangan kN/m2
Tegangan kN/m2
0,030
0,027
0,028
0,025
0,025 0,026 0,024
0,020 0,015 0,010 0,005
0
0,000 1
2
3
4
Titik Tinjauan (m)
5
1
2
3
4
5
Titik Tinjauan (m)
Gambar 4.8 Tegangan-Regangan pada Lapisan 2. 49
50
4.5.2 Perhitungan Kapasitas Dukung Cerucuk Bambu Perhitungan kapasitas dukung cerucuk bambu didasarkan pada data gambar perencanaan Gambar Kerja Pembangunan Gedung Laboratorium Sipil (Lanjutan). Nilai faktor kapasitas dukung Nc digunakan Tabel 2.3 Faktor Kapasitas Dukung Nc, Nq,dan Nγ (Hardiyatmo, 2011). Data parameter cerucuk bambu dan dimensi pondasi ditunjukkan dalam Tabel 4.10.
Tabel 4.10 Data Parameter Cerucuk Bambu dan Dimensi Pondasi Deskripsi Diametar Bambu Panjang Lebar Jarak kohesi Kedalaman Faktor kapasitas dukung
Simbol d L B s cu Df Nc
Satuan m m m m kN/m2 m -
Nilai 0,1 0,8 1 0,35 28,09 2,75 5,825
Cerucuk dicek terhadap kemungkinan keruntuhan blok kelompok cerucuk:
s/d =
0,35 = 3,5 0,1
Kemungkinan keruntuhan blok tidak akan terjadi. Dicek kapasitas ijin kelompok cerucuk dihitung berdasarkan asumsi kelompok cerucuk merupakan kelompok tiang pancang: Qg
= 2D(B + L)cu + 1,3 cb Nc BL = 2 x 2,75 (1+0,8) 28,09 + 1,3 x 28,09 x 5,825 x 1 x 0,8 = 448,26 kN
kapasitas ijin kelompok cerucuk = =
Qg F 448,26 3
= 149,42 kN 50
51
Kapasitas ijin didasarkan pada cerucuk tunggal: cu= 28,09 kN/m2, dari gambar, diperoleh α =0,83 Qs = α cu As = 0,83 x 28,09 x π x 0,1 x 2,75 = 20,142 kN
Qb= Ab cu Nc = 1/4.π.d² x 28,09 x 5,825 = 1,286 kN Tahanan ujung sangat kecil, digunakan tahanan gesek (Qs) Qu = Qs Qu = 20,142 kN Digunakan F=2,5, untuk kapasitas tiang cerucuk: Qa = =
Qu 2,5 20,142 = 8,057 kN 2,5
Efisiensi cerucuk: Eg= 1
( n '1) m ( m 1) n 90 mn
Ѳ = arc tg d/s = arc tg (0,1/0,35) = 15,945⁰ n' = 3 , m = 2 Eg= 1 11,62
3 12 (2 1)3 90 x 2 x 3
= 0,793 Kapasitas kelompok cerucuk ijin: Qg = Eg n Qa = 0,793 x 6 x 8,057 = 38,350 kN 51
52
Hasil perhitungan kapasitas cerucuk bambu yang didasarkan pada kelompok cerucuk, cerucuk tunggal dan efisiensi cerucuk ditunjukkan dalam Tabel 4.11. Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Kapasitas Cerucuk Bambu Kapasitas cerucuk Qg berdasarkan kelompok cerucuk Qg berdasarkan cerucuk tunggal dan berdasarkan efisiensi kelompok cerucuk
Nilai
Satuan
149,42
kN
38,350
kN
Analisis perhitungan yang dilakukan menunjukkan tiang tidak mengalami keruntuhan blok. Analisis kapasitas ijin kelompok cerucuk menunjukkan nilai sebesar 149,42 kN, ini masih lebih kecil jika dibandingkan dengan beban aksial kolom yaitu sebesar 176,811 kN. Perhitungan dilanjutkan dengan dasar analisis kapasitas ijin cerucuk tunggal, perhitungan ini menunjukkan nilai sebesar 8,057 kN < 176,811 kN. Perhitungan dilanjutkan dengan menghitung efisiensi cerucuk tunggal dalam kelompok, nilai efisiensi grup meningkat signifikan menjadi 38,350 kN. Nilai tersebut masih lebih kecil dari beban aksial kolom sebesar 176,811. Pondasi tidak mampu menahan beban aksial kolom 176,811. Nilai yang digunakan adalah nilai dari Qg berdasarkan cerucuk tunggal dan berdasarkan efisiensi kelompok cerucuk, sebesar 38,350 kN. Pertimbangan ini diambil karena parameter perhitungan yang digunakan lebih mendetail. 4.6 Analisis Tegangan-Regangan Menggunakan Perangkat Lunak Plaxis 8.2 1. Input Data Data yang dimasukkan dalam input data Plaxis berupa data perlapisan tanah yang disesuaikan dengan hasil pengujian sifat-sifat fisik tanah di laboratorium. Data yang dimasukkan berupa hasil uji bor tangan dan uji CPT. Modulus young dari data dari uji CPT ditentukan secara empiris. Data masukan properti material tanah dan pondasi dalam Plaxis dapat dilihat dalam Tabel 4.12 dan Tabel 4.13. 52
53
Tabel 4.12 Propeties Struktur Pondasi No
Deskripsi
Simbol Satuan
Pondasi Sumuran
Pondasi Telapak
Cerucuk Bambu
1
Model material
-
-
Linear Elastis
Linear Elastis
Plates
2
Tipe material
-
-
Non porous
Non porous
Elastis
3
Berat volume
γunsat
kN/m3
24
24
-
4
Modulus young
Eref
kN/m2 2,418E+07
2,418E+07
130
5
Angka poisson
0,150
0,150
0,3
6
Kekakuan normal
EA
kNm
-
-
1,540E+05
7
Kekakuan lentur
EI
kNm2/m
-
-
130,000
8
Berat
w
kN/m/m
-
-
1,230E-04
2
9
Luas pondasi
l
m
1,2 x 1,2
0,8 x 1
-
10
Diameter bambu
d
m
-
-
0,1
11
Rayleigh
α
-
-
-
0,001
12
Rayleigh
β
-
-
-
0,010
2. General setting Masukan pada General Setting adalah model axisymmetry dengan elemen 15 titik nodal. Satuan (m) , gaya (kN) dan waktu (hari), dimensi geometri kanan: 5 m dan atas 4 m. General Setting dan dimension ditunjukkan dalam Gambar 4.9 dan Gambar 4.10.
53
54
Tabel 4.13 Data Masukkan Material Tanah dalam Plaxis 8.2
No
Deskripsi
Simbol
Lempung 1-3 m
Nilai Pasir padat Pasir sedang Pasir sangat Pasir padat berlanau berlanau padat 4,2 – 5m 3,2 – 4 m 5,2 - 7 m 8,8 - 7,2 m
Satuan
Pasir 0-1 m
-
√
√
√
√
√
√
-
√
√
√
√
√
√
8 x 103
5 x104
6 x103
7 x104
1
Model material
2
Jenis perilaku material
MhorCoulomb Tak terdrainase
3
Modulus young
E ref
kN/m2
5000
4
Angka poison Kohesi (konstan) Permeabilitas
ν
-
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
c ref
kN/m2
0,1
28,09
1
1
1
1
kx : ky
m/hari
1
0,0001
1
1
1
1
25
0,39
44
42
38
47
5 8
2833,33
9
Sudut geser
φ
o
10
Sudut dilatansi Berat volume jenuh air Berat volume kering Berat volume efektif Kekuatan antar muka
ψ
o
0
0
14
12
8
17
γsat
kN/m3
-
16,67
21,54
21,11
19,8
20,87
γd
kN/m3
15,85
11,28
17,8
16,2
14,5
16,8
γ'
kN/m3
-
6,86
11,73
11,3
9,99
11,06
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
11 12 13 14
Rinter
55
Gambar 4.9 Tampilan General Setting Project
Gambar 4.10 Tampilan Dimension. 3. Geometri Masukan data model geometri digunakan data parameter tanah dalam Tabel 4.5. a. Data model material pasir ditunjukkan dalam Gambar 4.11.
56
Gambar 4.11 Tampilan Input Model Material Pasir.
Tampilan input parameter pasir pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.12.
Gambar 4.12 Tampilan Input Parameter Pasir. Tampilan input interfaces pasir pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.13.
57
Gambar 4.13 Tampilan Input Interfaces Pasir. b. Data model material lempung pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.14.
Gambar 4.14 Tampilan Input Model Material Lempung.
Tampilan input parameter lempung pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.15.
58
Gambar 4.15 Tampilan Input Parameter Lempung.
Tampilan input interfaces lempung pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.16.
Gambar 4.16 Tampilan Input Interfaces Lempung.
c. Data model material pasir padat berlanau pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.17.
59
Gambar 4.17 Tampilan Input Model Material Pasir Padat Berlanau.
Tampilan input parameter material pasir padat berlanau pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.18.
Gambar 4.18 Tampilan Input Parameter Pasir Padat Berlanau. Tampilan input interfaces pasir berlanau pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.19.
60
Gambar 4.19 Tampilan Input Interfaces Pasir Padat Berlanau.
d. Data model material pasir padat pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.20.
Gambar 4.20 Tampilan Input Data Model Material Pasir Padat.
Tampilan input parameter pasir padat pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.21.
61
Gambar 4.21 Tampilan Input Parameter Pasir Padat.
Tampilan input interfaces pasir padat pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan pada Gambar 4.22.
Gambar 4.22 Tampilan Input Interfaces Pasir Padat.
e. Data model material pasir sedang berlanau pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.23.
62
Gambar 4.23 Tampilan Input Data Model Material Pasir Sedang Berlanau.
Tampilan input parameter pasir sedang berlanau pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.24.
Gambar 4.24 Tampilan Input Parameter Pasir Sedang Berlanau.
Tampilan input interfaces pasir sedang berlanau pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan pada Gambar 4.25.
63
Gambar 4.25 Tampilan Input Interfaces Pasir Sedang Berlanau.
f. Data model material pasir sangat padat pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.26.
Gambar 4.26 Tampilan Input Data Model Material Pasir Sangat Padat.
Tampilan input parameter pasir sangat padat pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.27.
64
Gambar 4.27 Tampilan Input Parameter Pasir Sangat Padat.
Tampilan input interfaces pasir sangat padat pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan pada Gambar 4.28.
Gambar 4.28 Tampilan Input Interfaces Pasir Sangat Padat.
4. Pemodelan Pondasi Model yang digunakan dalam Plaxis versi 8.2 adalah axisymmetry, maka pondasi harus dikonversi luas tampangnya (A) kedalam luas tampang lingkaran. Diameter pondasi telapak dikonversi dari 1 m x 0,8 m menjadi 1 m. Data model material pondasi sumuran menggunakan model material linear
65
elastic dan tipe material non-porous. Berat jenis yang digunakan adalah berat jenis beton 2400 kg/m3 atau 24 kN. Modulus elastisitas yang digunakan sebesar 2,418x107 kN serta angka poisson sebesar 0,150. Tampilan input data model material pondasi sumuran pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.29.
Gambar 4.29 Tampilan Input Data Model Material Pondasi Sumuran.
Tampilan input parameter pondasi sumuran pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.30.
Gambar 4.30 Tampilan Input Parameter Pondasi Sumuran.
66
Tampilan input interfaces pondasi sumuran pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan pada Gambar 4.31.
Gambar 4.31 Tampilan Input Interfaces Pondasi Sumuran.
Data model material pondasi telapak menggunakan model material linear elastic dan tipe material non-porous. Berat jenis yang digunakan adalah berat jenis beton 2400 kg/m3 atau 24 kN. Data model material pondasi telapak dapat ditunjukkan dalam Gambar 4.32.
Gambar 4.32 Tampilan Input Data Model Material Pondasi Telapak.
67
Tampilan input parameter pondasi telapak pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.33.
Gambar 4.33 Tampilan Input Parameter Pondasi Telapak.
Tampilan input interfaces pondasi telapak pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan pada Gambar 4.34. .
Gambar 4.34 Tampilan Input Interfaces Pondasi Telapak.
68
Data model pondasi cerucuk bambu menggunakan model pelat (plates), material elastic. Berat jenis yang digunakan adalah berat jenis bambu yang sudah dikonversi kedalam material pelat. Data model material cerucuk bambu dalam Gambar 4.35.
Gambar 4.35 Tampilan Input Data Model Material Cerucuk Bambu.
Tampilan input 6 (enam) parameter tanah lapisan tanah dan pondasi pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.36.
Gambar 4.36 Tampilan Input Parameter 6 Lapisan Tanah dan Pondasi.
69
5. Antar muka (Interface) Interface digunakan bila antara struktur dan tanah tidak berinteraksi dengan sempurna dalam arti terjadi slip antar material struktur dan material tanah. Penggunaan Interface pada pemodelan Plaxis ditunjukkan dalam Gambar 4.37.
Gambar 4.37 Tampilan Geometri Interface.
6. Beban Beban yang diberikan berupa beban aksial masing-masing kolom. Beban yang diberikan pada masing-masing kolom berbeda karena mendukung kolom yang berbeda. Beban yang didukung pondasi sumuran sebesar
83,106 kN dan
pondasi telapak yang diperkuat cerucuk sebesar 176,811 kN. Tampilan beban yang didukung pondasi sumuran ditunjukkan dalam Gambar 4.38.
Gambar 4.38 Tampilan Beban untuk Pondasi Sumuran.
70
Beban aksial kolom untuk pondasi telapak ditunjukkan pada Gambar 4.39.
Gambar 4.39 Tampilan Beban untuk Pondasi Telapak.
7. Penyusunan jaring elemen (Generate mesh) Penyusunan jaring elemen untuk melakukan proses perhitungan dilakukan setelah input data material tanah dan pondasi selesai. Garis geometri dibentuk di sekitar pondasi, agar penyusunan jaring elemen lebih halus di sekitar pondasi dapat dijalankan. Jenis penyusunan jaring elemen ini disebut Refine Cluster. Refine Cluster ditunjukkan pada Gambar 4.40.
Gambar 4.40 Tampilan Refine Cluster Mesh.
71
8. Konsdisi awal (Initial condition) a. Water weight adalah berat jenis air dengan nilai 9,81 ~ 10 kN/m3. Berat jenis air ditunjukkan dalam Gambar 4.41.
Gambar 4.41Tampilan Water Weight.
b. Phreatic line digunakan untuk menentukan posisi muka air tanah. Muka air tanah di lokasi penelitian berada di dasar pondasi, yaitu 1 m dari permukaan tanah. Posisi muka air tanah ditunjukkan dalam Gambar 4.42.
MAT
Gambar 4.42 Tampilan Muka Air Tanah.
72
c. Tekanan air pori (Water pore pressure) Tahapan perhitungan setelah penentuan muka air tanah adalah penerapan tekanan air pori. Nilai tekanan air pori sebesar -122,52 kN/m2. Tekanan air pori ditunjukkan pada Gambar 4.43.
Gambar 4.43 Tampilan Water Pressure.
d. Koefisien tanah lateral (Ko) Penerapan tekanan tanah lateral pada tools Generate Initial stress, ditampilkan nilai penentuan nilai Ko yang didasarkan pada rumus Jaky: Ko= sin φ. Koefisien tanah lateral ditunjukkan pada Gambar 4.44.
Gambar 4.44 Tampilan Nilai Ko.
73
9. Proses Perhitungan (Calculation) a. Caculation type dipakai plastic calculation karena menganalisa teganganregangan yang bersifat elastoplastis. Calculation ditunjukkan dalam Gambar 4.45.
Gambar 4.45 Tampilan Kalkulasi. b. Menjalankan proses perhitungan ditunjukkan dalam Gambar 4.46 dan hasil kalkulasi ditunjukkan dalam Gambar 4.47.
Gambar 4.46 Tampilan Proses Kalkulasi.
74
Gambar 4.47 Tampilan Hasil Kalkulasi.
10.
Hasil (output)
Hasil proses perhitungan tegangan-regangan perangkat lunak Plaxis 8.2 berupa tampilan dalam bentuk shading. Gambar 4.48 menunjukkan nilai maksimum output tegangan dengan sebesar -315,18 kN/m2. Gambar 4.48 juga menunjukkan tampilan potongan A-A dan potongan B-B pada lapisan 1 dan lapisan 2 pada titik 1, 2, 3, 4, dan 5.
A
Tegangan kecil A
B
B Tegangan sedang
Tegangan besar
Gambar 4.48 Output Tegangan.
75
Tampilan dalam bentuk shading menggambarkan tingkat teganganregangan yang terjadi melalui variasi warna. Warna biru menggambarkan tingkat tegangan-regangan yang paling kecil, sedangkan warna merah menggambarkan tingkat tegangan-regangan yang paling besar. Gambar 4.49 menunjukkan nilai regangan sebesar -918,55x10-3 kN/m2. Gambar 4.49 juga menunjukkan tampilan potongan A-A dan potongan B-B pada lapisan 1 dan lapisan 2 pada titik 1, 2, 3, 4, dan 5.
A
Regangan kecil A
B
B Regangan sedang
Regangan besar
Gambar 4.49 Output Regangan.
11.
Potongan (Cross Section) untuk Tegangan
a. Hasil potongan A-A pada lapisan 1 ditunjukkan dalam Gambar 4.50. Tegangan pada pondasi sumuran tidak dapat diperoleh karena merupakan beton dan tidak mengandung elemen tanah. Tegangan hanya terjadi pada pondasi telapak-cerucuk yang dasarnya bersinggungan langsung dengan tanah. Tegangan tanah maksimum yang terjadi pada lapisan 1 terletak pada titik tinjauan 5 sebesar 325,212 kN/m2 dan tegangan minimum terletak pada titik 3 sebesar 55,034 kN/m2. Titik 5 menerima tegangan yang paling besar karena merupakan titik yang paling jauh dari pengaruh cerucuk bambu. Jarak dari cerucuk ini menyebabkan perlakuan titik ini bergerak bebas bila
76
menerima beban. Hasil tegangan pada titik tinjauan ditunjukkan dalam Gambar 4.51.
3
4
5
Gambar 4.50 Potongan A-A pada Lapisan 1.
320,00
325,212
280,00 Tegangan kN/m2
240,00 200,00 160,00 120,00 80,00 40,00 0,00
0,00 1
55,034
55,583
3
4
0,00 2
5
Titik Tinjauan (m)
Gambar 4.51 Tegangan pada Lapisan 1.
b. Hasil potongan B-B pada lapisan 2 ditunjukkan dalam Gambar 4.52. Tegangan terbesar terdapat pada titik tinjauan 4 sebesar 218,465 kN/m2 dan
77
tegangan terkecil terletak pada titik 5 sebesar 96,447 kN/m2. Titik 4 menerima tegangan paling besar karena tegak lurus dengan beban aksial kolom pondasi telapak-cerucuk. Hasil tegangan pada titik tinjauan ditunjukkan dalam Gambar 4.53.
3
5
4
Gambar 4.52 Potongan B-B pada Lapisan 2. 360
Tegangan kN/m2
300 240 186,381 180 176,56
218,465 187,02
120 96,477
60 0 1
2
3
4
5
Titik Tinjauan (m)
Gambar 4.53 Tegangan pada Lapisan 2.
78
Penyebaran tegangan pada lapisan 1 adalah jumlah antara penyebaran beban dari permukaan tanah dengan beban yang disebabkan dari massa tanah. Penyebaran tegangan pada lapisan 2 masih dipengaruhi oleh beban kolom, ini menyebabkan tegangan yang terjadi semakin besar meskipun kedalaman bertambah. Hasil rekapitulasi tegangan yang terjadi pada lapisan 1 dan lapisan 2 ditunjukkan pada Tabel 4.14. Tabel 4.14 Hasil Perhitungan Tegangan
Titik Tinjauan 1 2 3 4 5 12.
Tegangan kN/m2 Lapisan 1 Lapisan 2 0,00 176,560 0,00 186,381 55,034 187,020 55,583 218,465 325,212 96,477
Potongan Melintang (cross section) untuk Regangan
a. Potongan A-A pada lapisan 1 ditunjukkan dalam Gambar 4.54. Regangan tanah maksimum yang terjadi pada lapisan 1 terletak pada titik tinjauan 5 sebesar 0,770 kN/m2, sedangkan regangan minimum terjadi pada titik tinjauan titik 4 sebesar 0,0010 kN/m2. Regangan pada titik 1 bernilai -0,006 kN/m2, ini berarti regangan berubah arah dari searah dengan gravitasi bumi menjadi berlawanan dengan gravitasi bumi. Hasil regangan pada titik tinjauan ditunjukkan dalam Gambar 4.55.
79
1
2
3
4
5
Gambar 4.54 Potongan A-A pada Lapisan 1. 0,793
0,770
0,693
Regangan kN/m2
0,593 0,493 0,393 0,293 0,193 0,093
-0,006
0,002
0,007
1
2
3
0,001
-0,007 4
5
Titik Tinjauan (m)
Gambar 4.55 Regangan pada Lapisan 1.
b. Potongan A-A pada lapisan 2 ditunjukkan dalam Gambar 4.56. Regangan tanah maksimum yang terjadi pada lapisan 2 terletak pada titik tinjauan 4 sebesar 2,284 kN/m2. Regangan terkecil terletak pada titik tinjauan 5 sebesar 0,165 kN/m2. Hasil regangan pada titik tinjauan ditunjukkan dalam Gambar 4.57.
80
1
5
3 4
2
Gambar 4.56 Potongan B-B pada Lapisan 2. 3,000 2,500 Regangan kN/m2
2,284 2,000 1,500
1,205
1,000 0,500
0,570
1
0,165
0,416
0,000 2
3
4
5
Titik Tinjauan (m)
Gambar 4.57 Regangan pada Lapisan 2.
Penyebaran regangan maksimum pada lapisan 1 terjadi pada titik 5, ini diakibatkan tegangan tanah yang besar terjadi pada titik tersebut. Penyebaran regangan pada lapisan 1 di titik 1 bernilai negatif karena tanah yang ditekan oleh pondasi memberikan reaksi sehingga tanah menggembung keluar. Pengaruh regangan maksimum pada titik 5 menerus pada lapisan 2 dan beralih
81
pada titik 4. Peningkatan regangan ini diakibatkan oleh pengaruh beban kolom serta bertambahnya kedalaman tanah. Hasil rekapitulasi tegangan yang terjadi pada lapisan 1 dan lapisan 2 ditunjukkan pada Tabel 4.15. Tabel 4.15 Hasil Perhitungan Regangan Regangan kN/m2 Lapisan 1 Lapisan 2 -0,006 0,57 0,002 1,205 0,007 0,416 0,001 2,284 0,77 0,165
Titik Tinjauan 1 2 3 4 5
Hasil rekapitulasi tegangan-regangan yang terjadi pada pondasi berhimpit menggunakan Plaxis 8.2 ditunjukkan pada Gambar 4.58 (a) dan Gambar 4.58 (b). Gambar 4.58 dijelaskan tegangan-regangan yang terjadi pada lapisan 1.
0,793 320,00
325,21 2
280,00
0,593 Regangan kN/m2
Tegangan kN/m2
240,00 200,00 160,00 120,00 80,00
55,583
0,00 1
0,00 2
3
0,393 0,293
0,093
-0,006 0,002 0,007
0,001
-0,007 4
Titik Tinjauan (m)
(a)
0,493
0,193
55,034
40,00 0,00
0,770
0,693
5
1
2
3
4
Titik Tinjauan (m)
(b)
Gambar 4.58 Tegangan-Regangan pada Lapisan 1.
5
82
Tegangan-regangan yang terjadi pada lapisan 2 seperti ditunjukkan pada
360
3,000
300
2,500
240
186,38 1
180 120
218,46 5 187,02
176,56
96,477
60
2,284
2,000 Regangan kN/m2
Tegangan kN/m2
Gambar 4.59 (a) dan Gambar 4.59 (b).
1,500
1,205
1,000 0,500
0,570 0,416
0,000
0 1
2
3
4
Titik Tinjauan (m)
(a)
5
1
2
3
0,165 4
Titik Tinjauan (m)
(b)
Gambar 4.59 Tegangan-Regangan pada Lapisan 2.
5
