KAPASITAS PONDASI TIANG

KAPASITAS PONDASI TIANG

Kapasitas Tiang

Kapasitas Tiang (pile capasity) adalah kapasitas dukung tiang dalam mendukung beban. Kapasitas tiang dapat dilakukan dengan cara : Kapasitas tiang secara statis dengan menggunakan sifat-sifat teknis tanah dari Teori Mekanika Tanah Kapasitas tiang secara dinamis dengan menganalisis kapasitas ultimit dari data pemancangan tiang. Hasil ini perlu dicek dengan pengujian tiang untuk meyakinkan hasilnya.

Persyaratan-persyaratan yang harus dipenuhi dalam perancangan pondasi adalah: 1. 2.

Faktor aman terhadap keruntuhan akibat terlampauinya kapasitas dukung harus dipenuhi. Penurunan pondasi harus masih dalam batas-batas nilai yang ditoleransikan. Khusus untuk penurunan tak seragam (differential settlement) harus tidak mengakibatkan kerusakan struktur.

36

Kapasitas Tiang Tunggal 1) 2) 3)

Kapasitas dukung tiang berdasarkan hasil uji tanah Kapasitas dukung tiang didasarkan rumus pancang (Dynamic Formula) / Rumus dinamis Kapasitas dukung tiang didasarkan diagram penetrasi alat penetrometer a) b)

4)

Hasil Uji Kerucut Statis (Sondir) / Static Penetration Test Hasil Uji Penetrasi Standar / Standard Penetration Test (SPT) nilai SPT dpt dikorelasikan menjadi ϕ (Gbr 2.13), untuk digunakan sbg kapasitas dukung tiang.

Kapasitas dukung tiang didasarkan hasil uji beban langsung

Kapasitas Tiang Dari Hasil Uji Tanah

Kapasitas ultimit netto tiang tunggal (Qu) adalah jumlah dari tahanan ujung bawah ultimit (Qb) dan tahanan gesek ultimit (Qs) antara dinding tiang dan tanah di sekitarnya dikurangi dengan berat sendiri tiang

Tahanan ujung ultimit

Qu = Qb + Qs - Wp qb = Qb/Ab = cbNc +pbNq + 0,5 γ d Nγ Qb =Ab [cbNc +pbNq + 0,5 γ d Nγ]

Tahanan gesek dinding ultimit

Qs =ΣAs [cd +Kd potgϕd]

37

Kapasitas Tiang dalam tanah granuler


Qb =Ab pb’Nq Nq Grafik pada Gambar 2.14

Menurut Vesic (1967) dan Kerisel (1961), tahanan gesek dinding dan tahanan ujung tidak mesti bertambah bila kedalaman bertambah, hal ini disebabkan tekanan overburden konstan pada kirakira kedalaman z = 10 d sampai 20 d

Tahanan gesek dinding ultimit

Qs =As Kd po’tgδ Kd Tabel 2.2, δ Tabel 2.3

Contoh 2.1. Tiang baja bulat panjang 22 m dan diamater 0,4 dipancang ke dalam tanah pasir seperti data, muka air tanah 2m. Berat tiang 3,7 kN/m. Hitung Kapasitas ultimit tiang cara Poulos dan Davis, cara Brom. Kedalaman (m)

N-SPT

γb (kN/m3)

γsat (kN/m3)

γ’ = γsat - γw (kN/m3)

0 -2 2 – 10 10-21 >21

10 16 10 16

18 -

18,8 18,3 18,8

9 8,5 9

38

a. Cara Poulos dan Davis Kedalaman (m)

N-SPT

ϕ’

0 -2 2 – 10 10-21 >21

10 16 10 16

30o 32o 30o 32o

ϕ= Gbr 2.18b, Kd tgδ’ 0,75 ϕ’+10o

Pers 2.20,

32,5o 34o 32,5o 34o

1,20 1,30 1,20 1,30

Asumsi zc < 3m, ϕ=34, Gbr 2.18a zc/d =6,5 zc = 6,5x0,4 = 2,6m < 3m (sesuai asumsi). Tekanan overburden pada zc = 2,6m po’ = (2x18) + (0,6x9) = 41,4 kN/m2. Untuk > zc = 2,6m gunakan pb’ = po’ = 41,4 kN/m2.

a. Cara Poulos dan Davis A.

Tahanan ujung (Qb) Qb = Ab pb’ Nq Nq=60 Gbr 2.14 untuk L/d = 22/0,4 = 55 pada ϕ =0,5 (ϕ’+40) = 0,5(32o+40o) = 36o, Pers 2.19. Qb = Ab pb’ Nq Ab= ¼ π 0,42= 0,13 m2. Qb = 0,13x41,4x60 = 322,9 kN Cek tahanan ujung maks (fb = Qb/Ab) Fb = 322,9/0,13 = 2483,4 kN/m2 < 10700 kN/m2 … ok

B.

Tahanan Gesek (Qs) Keliling tiang = π d = π x0,4 = 1,26 m Qs = Σ As Kd tg δ p’rt

39

a. Cara Poulos dan Davis Qs = Σ As Kd tg δ p’rt 1,26 x 2 x 1,2 x ½ (0+36) = 54,47 1,26 x (2,6-2) x 1,3 x ½ (36+41,4) = 38,03 1,26 x (10-2,6) x 1,3 x 41,4 = 501,82 1,26 x (21-10) x 1,2 x 41,4 = 688,56 1,26 x (22-21) x 1,3 x 41,4 = 67,81 Qs = 1350,69 kN Cek thd tahanan gesek maks fs = kdtgδpo = 1,3x41,4 = 53,82 kN/m2 < 107 kN/m2 … ok

a. Cara Poulos dan Davis C.

Kapasitas ultimit netto Berat tiang dengan panjang 2 m Wp = 22 x 3,7 = 81,4 kN Kapasitas ultimit netto Qu = Qb + Qs – Wp = 322,9 + 1350,69 – 81,4 = 1592,19 kN

40

b. Cara Brom Kedalaman (m)

ϕ

Kepadatan

Κd (Tbel 2.2)

0 -2 2 – 10 10-21 >21

30o 32o 30o 32o

Tidak Sedang Tidak Sedang

0,5 0,7 0,5 0,7

δ (tiang baja) Tabel 2.3

Kd tgδ

20o 20o 20o 20o

0,18 0,25 0,18 0,25

Asumsi zc = 20d = 20x0,4 = 8m Tekanan overburden pada zc = 8m po’ = (2x18) + (6x9) = 90 kN/m2. Untuk > zc = 8m gunakan pb’ = po’ = 90 kN/m2.

b. Cara Brom A.

Tahanan ujung (Qb) Qb = Ab pb’ Nq Nq=22 Gbr 2.14 untuk L/d = 22/0,4 = 55 Qb = Ab pb’ Nq Ab= ¼ π 0,42= 0,13 m2. Qb = 0,13x90x60 = 257,4 kN Cek tahanan ujung maks (fb = Qb/Ab) Fb = 257,4/0,13 = 1980 kN/m2 < 10700 kN/m2 … ok

B.


41

b. Cara Brom Qs = Σ As Kd tg δ p’rt 1,26 x 2 x 0,18 x ½ (0+36) 1,26 x (8-2) x 0,25 x ½ (36+90) 1,26 x (10-8) x 0,25 x 90 1,26 x (21-10) x 0,18 x 90 1,26 x (22-21) x 0,25 x 90 Qs Cek thd tahanan gesek maks fs = kdtgδpo = 0,25x90 = 22,5 kN/m2 … ok

= 22,52 = 119,07 = 56,70 = 224,53 = 28,35 = 451,17 kN < 107 kN/m2

b. Cara Brom C.


42

Kapasitas Tiang dalam tanah granuler Contoh (halaman 82). Tiang panjang beton berbentuk bujur sangkar dengan lebar sisi 0,45m dan panjang 7m, dipancang dalam tanah pasir homogen. Dari hasil uji SPT diperoleh nilai N = 15 (sudah terkoreksi). Muka air tanah terletak pada permukaan tanah. Berat volume apung/terendam tanah γ’ = 11,8 kN/m2. Jika pada tiang akan bekerja beban-beban tarik 190 kN (gaya ke atas) dan tekan 250 kN (ke bawah), hitung faktor aman terhadap gaya tarik dan terhadap gaya tekan. Berat volume bahan tiang 25 kN/m3.

Pasir, N = 15 γ’= 11,8kN/m3

d =0,45m

L=7m

Kapasitas Tiang dalam tanah granuler Asumsi zc = 20d = 20x0,45 = 9m Tekanan overburden pada 7m po’ = 7x11,8 = 92,6 kN/m2. prt’ = ½ 92,6 = 41,3kN/m2. N = 15, ϕ = 31 (Gbr 2.13), untuk beton δ = ¾ ϕ = ¾ x31 = 23,25o, tg δ = 0,43. Ambil Kd = 1,3 (Tabel 2.2). 15 1) Tahanan gesek tiang Qs = Kd prt’ tg δ As

Tabel 2.2. 2.2

Qs = 1,3 x 41,3 x 0,43 x 4 x 0,45 x 7 Qs = 290,9 kN 31

43

Kapasitas Tiang dalam tanah granuler Tahanan ujung tiang

2)

ϕ = 31o, L/d = 15, Nq =25 (Gbr Qb = Nq pb’ Ab Qb = 25 x 7 x 11,8 x 0,45 x 0,45 Qb = 418,2 kN

2.14)

Berat tiang

3)

Wp = 0,45x0,45x7x25 = 35,43 kN

25 31

Faktor aman terhadap gaya tarik F = (Qs+Wp)/gaya tarik F = (290 + 35,43)/190 = 1,71(kurang !) Faktor aman terhadap gaya tekan F = (Qs+Qb - Wp)/gaya tekan F = (290 + 418,2 - 35,43)/250 F = 2,69 > 2,5 (Ok !)

Kapasitas Tiang dalam tanah kohesif


Qb =Ab [cbNc +pb]

Tahanan gesek dinding ultimit Qs =As ad cu ad (Gbr 2.20)

Berat sendiri (Wp) mendekati sama dengan berat tanah yang dipidahkan akibat adanya tiang, maka Ap Pb dapat dianggap sama Qb = Ab Cb Nc Nc =9 (Skempton, 1959)

Qs =Fw As ad cu untuk tiang meruncing 1,2 (Simon dan Menzies, 1977), tidak merincung Fw = 1

Qu =Qb + Qs – Wp = Ab[cbNc +pb]+Fw As ad cu-Wp

44

Kapasitas Tiang dalam tanah kohesif Berat sendiri (Wp) mendekati berat tanah yang dipindahkan, maka Ab Pb dapat dianggap sama dengan Wp, maka Qu = Ab cbNc + Fw As ad cu

Contoh : Tiang beton panjang 15 m dan diameter 0,45 m akan dipancang menembus tanah lempung, dengan kondisi lapisan tanah sebagai berikut : 0–5 m:lempung γ1’ =10kN/m3, cu1= 30 kPa,ϕu1=0o. 5–25m:lempung γ2’=13kN/m3, cu2=40 kPa, ϕu1 =0o. Hitunglah kapasitas ultimit tiang tersebut.

Kapasitas Tiang dalam tanah kohesif (1). Tahanan ujung ultimit Qb = Ab cb2Nc = 0,16 x 40 x 9 = 57,6 kN Cek tahanan ujung maksimum fb = Qb/Ab = 57,6/0,16 = 360 kN/m2 < 10700 kN/m2 (Ok) (2). Tahanan gesek ultimit Keliling = πd = πx0,45 = 1,41 m Gbr 2.20, Tomlinson cu1 = 30 kPa, ad =0,92 cu2 = 40 kPa, ad = 0,80

45

Kapasitas Tiang dalam tanah kohesif Qs = Σ ad cu As 0–5m Qs1 = 0,92x30x1,41x5 = 195kN 5–15m Qs2 = 0,80x40x1,41x10= 451,2kN Qs = Qs1 + Qs2 = 646,2kN Cek tahanan gesek maksimum : fs=Qs/As = 451,2/14,1 = 32 kN/m2 < 107 kN/m2 (Ok) (3). Kapasitas ultimit netto : Qu =Qb + Qs = 57,6 + 646,2 = 703,8 kN

Kapasitas Tiang pada Tanah c - ϕ Untuk nilai sudut gesek ϕ yang sangat kecil, maka komponen gesekan diabaikan, demikian untuk kohesi (c) yang sangat kecil, hitungan kapasitas komponen kohesi juga diabaikan. Jika keduanya cukup berarti, maka kapasitas tiang dihitung dengan : Qu = Ab [cbNc +pbNq + 0,5 γ d Nγ] + ΣAs [cd +Kd potgϕd] - Wp

46

Kapasitas Tiang pada Tanah c - ϕ Contoh : Tiang beton bujur sangkar dengan lebar 0,4m dan panjang 8m dipancang dalam tanah pasir berlempung, dengan c = 40 kN/m2, ϕ = 28o dan berat volume basah γb = 21kN/m3. Jika dianggap muka air tanah sangat dalam, hitung kapasitas ultimit dan kapasitas ijin, bila F = 2,5. Berat volume beton 24 kN/m3.

Kapasitas Tiang pada Tanah c - ϕ (1)

Tahanan gesek ultimit dari komponen gesekan ϕ = 28o, δ = ¾ x 28o = 21o (tiang beton) Kd = 1 (Tabel 2.2. dan Tabel 2.3, 2.4) Prt’ = 0,5 (0+8x21) = 84 kN/m2 Qs1 = Kd Prt’ tg δ As = 1x84xtg21x8x4x0,4 Qs1 = 412,7 kN

(2)

Tahanan gesek ultimit dan komponen kohesi cu = 40 kN/m2, ad = cd/cu = 0,7 (Gambar 2.20) Qs2 = ad cu As = 0,7x40x8x4x0,4 = 358,4 kN Total Qs = Qs1 + Qs2 = 412,7+ 358,4 = 771,1 kN Cek tahanan satuan maksimum : fs = Qs/As = 771,1/(8x4x0,4) = 60,24 kN/m2 < 107 kN/m2

47

Kapasitas Tiang pada Tanah c - ϕ 3)

Tahanan ujung ultimit ϕ = 28o, Nc =30, Nq=19, Nγ=17 (Terzaghi)

Qb = Ab(1,3cNc+Pb’Nq+0,4γdNγ) Qb =(0,4)2(1,3x40x30 +21x8x19+ 0,4x21x0,4x17) Qb = 769,46 kN Cek thd tahanan ujung maksimum fb =Qb/Ab = 769,46/(0,4)2 = 4809,13 kN/m2 < 10700 kN/m2

Wp = 8x(0,4)2x24 =30,72 kN Qa = Qu/F Qa =(Qs+Qb-Wp)/F Qa =603,94 kN

Tiang Bor pada tanah pasir Contoh (hlm 84). Tiang bor berdiameter 0,5 m dipasang dalam tanah pasir homogen, dengan ϕ’ = 38o dan γ = 19kN/m3. Jika permukaan air tanah sangat dalam, berapakah kedalaman tiang yang dibutuhkan untuk beban tiang 750 kN, jika berat volume tiang 24 kN/m3 dan faktor aman F = 2,5.

Q=750kN

Pasir, ϕ’ = 38o γ= 19kN/m3

d =0,5m

L?

48

Tiang Bor pada tanah pasir 1)

Tahanan ujung ultimit ϕ = ϕ’-3o = 38o-3o=35o (pers 2.21), zc/d =7,2 (Gambar 2.18a), zc = 7,2x0,5 = 3,6m. Karena L tdk diketahui, ambil L/D = 40, Nq=60 (Gbr 2.14). Po’=3,6x19 =68,4kN/m2, Ab=¼π0,52=0,2m2 Qb = AbPb’Nq = 0,2x68,4x60=820,8 kN

2)

Tahanan gesek ultimit ϕ’=38o, kdtgδ=0,43 (Gbr 2.18c), k =πd=1,57m Qs =Σ As prt’kd tg δ = 1,57x3,6x½(0+68,4)x0,43 + 1,57xL1x68,4x0,43=46,17 L1 Qs = 83,1 + 46,17 L1 L = zc + L1

Tiang Bor pada tanah pasir Berat tiang Wp

= 0,2Lx24 = 4,8L =4,8(3,6+L1). = Q b + Q s – Wp Qu = 820,8+83,1+46,17L1-4,8(3,6+L1) = 886,62+41,37 L1 Qu/F = Q (untuk F = 2,5) 886,62 + 41,37L1 = 750 x 2,5 L1 = 23,9 meter

49

Kap Tiang Bor pada tanah Lempung Tahanan ujung tiang bor : Qb = µ Ab Nc cb Dengan, µ = faktor koreksi, µ = 0,8 untuk d < 1 dan µ = 0,75 untuk d>1. Nc = 9 (Skempton, 1966). Tahanan gesek dinding tiang bor : Qs = ad cu As, ad = 0,45 (Skempton, 1966). Qu = Qb + Qs Qu = µ Ab Nc cb + 0,45 cu As

Kap Tiang Bor pada tanah Lempung Contoh : Tiang bor dengan diamater 0,50m dan L = 20m akan dipasang pada tanah lempung dengan kondisi tanah spt Tabel. Bila muka air tanah di permukaan, hitung kapasitas ijin tiang, bila faktor aman F = 2,5. Kedalaman (m)

γ’ (kN/m2)

cu (kPa)

0 – 1,5 1,5 – 8 >8

7,5 9,0 10,0

30 50 75

Penyelesaian : Luas dasar tiang = Ab = ¼ π x 0,52 = 0,2 m2 Keliling tiang k = πd = πx0,5 = 1,67 m

50

Kap Tiang Bor pada tanah Lempung 1)

Tahanan ujung ultimit d < 1m, maka µ =0,8, ambil cb rata-rata pada 5d di bawah dasar tiang, cb = 75 kPa Qb = 0,8x75x0,2x9 = 108 kN

2)

Tahanan gesek ultimit = Σ 0,45cuAs = 0,45x30x1,67x1,5 = 33,81 kN 0,45x50x1,67x6,5 = 244,24 kN 0,45x75x1,67x12 = 676,35 kN Qs = 954,4 kN Cek thd tahanan gesek satuan maksimum fs =0,45x75 = 33,75 kPa < 107 kPa (ok) Qs

3)

Kapasitas tiang ultimit Qu = Qb+Qs = 108 + 954,4 = 1062,4 kN Kapasitas ijin ultimit Qa = Qu/F = 1062,4/2,5 = 424,96 kN

Tugas II (25% tugas)

Contoh Kasus Pondasi Dalam (Pondasi Tiang Pancang / Pondasi Tiang Bor / Sumuran)

Gambar (nilai 25%) Foto (nilai 25%) Data Tanah (nilai 20%) Kapasitas Dukung Tiang (nilai 15%) Analisis lengkap (nilai 15%) Tugaskelompok kelompok masing2 masing24mhs 4mhs Tugas dikumpul di Kuliah ke VI dikumpul di Kuliah ke VI

echo kazuma kalau anda ingin sukses, maka lupakan alasan, kalau anda selalu alasan, maka lupakanlah sukses

51

Kapasitas Tiang dari Uji Sondir Menurut Wesley Tahanan ujung

Qb =Ab qc/SF1

SF1 (3 untuk pasir, 5 untuk lempung) Qc = rata-rata perlawanan ujung konus 8d dari ujung tiang ke atas, dan 4d dari ujung tiang ke bawah. SF1 = 2 (menurut Metode Belanda)

Tahanan gesek dinding

Qs =K qf/SF2

SF2 (5 untuk pasir, 10 untuk lempung)

Kapasitas Tiang dari Uji Sondir Tanah Granuler Tahanan ujung

Qb =ω Ab qc

ω (faktor koreksi 0,5 jika qc tidak yakin, Tomlinson, 1977) Qc = rata-rata perlawanan ujung konus 8d dari ujung tiang ke atas, dan 4 d dari ujung tiang ke bawah. SF1 = 2 (Meyerhof, 1976)


Qs = As fs

fs= 2 qf (tiang beton), fs= qf (baja H) Vesic (1967) fs= qc/200 (tiang beton/kayu), fs= qc/400 (baja H) fs= qc/250 (beton/kayu di Belanda) Meyerhof (1956)

52

Kapasitas Tiang dari Uji Sondir Tanah Kohesif Tahanan ujung

Qb =Ab qc

Qc = cu Nc (Nc = 15 sampai 18) Bagemann (1965) Qc = rata-rata perlawanan ujung konus 8d dari ujung tiang ke atas, dan 4 d dari ujung tiang ke bawah.


Qs = As fs

fs= qf Bagemann (1965)

Kapasitas Tiang dari Uji Sondir Q=750kN 2

qc (kg/cm ) 0

50

100

150

200

0

5

Kedalam an (m )

Contoh (halaman 109) : Tiang pancang beton diameter 0,45m mendukung beban 750kN. Air tanah di permukaan, dari uji sondir diperoleh grafik seperti gambar. (0 – 10m lempung lunak, diabaikan). Hitung faktor aman. Penyelesaian : dicoba kedalaman tiang 23m (qc ~ 150 kg/cm2)

10

15

20

25

53

Kapasitas Tiang dari Uji Sondir

Tahanan gesek cara Meyerhof)

Qs1 = qc/200 = 25/200 = 0,125 kg/cm2)

Qs1 = 0,125 x 98,1 = 12,26 kN/m2)

Qs2 = qc/200 = 135/200 = 0,675 kg/cm2)

Qs2 = 0, 675 x 98,1 = 66,22 kN/m2)

Tahanan gesek total Qs = (π x d) (Qs1 x L2 + Qs2 x L3) Qs = (π x 0,45) (12,26x11 + 66,22x2)

Qs = 377,88 kN


Tahanan ujung

Qb = ω Ab qc

Qb = 0,5 x ¼ x π x 0,452 x 107,5 x 98,1 Qb = 836,60 kN

Berat tiang

qc 8d di atas ujung tiang = 80 kg/cm2, qc 4d di bawah ujung tiang = 135 kg/cm2 qc rata-rata = (80+135)/2 = 107,5 kg/cm2

Wp = ¼ x π x 0,452 x 25 x 23 = 87,8 kN

Faktor Aman

F = (Qs+Qb – Wp)/Q F = (377,88 + 836,60 - 87,8 )/750 F = 1,49

54

Kapasitas Tiang dari Uji SPT

Tahanan ujung

Qb =4 Nb Ab

Nb Nilai N pada dasar tiang, dan Ab luas dasar tiang dalam ft2

Atau Qb = Ab (38Nrt)(Lb/d) ≤ 380 Nrt (Ab) (kN) Nrt = N rata-rata dihitung dari 8d atas dasar tiang dan 4d bawah tiang (Meyerhof, 1976)


Qs =1/50 (Nrt As) (untuk tanah pasir jenuh) Qs =1/100 (Nrt As) (untuk tiang pancang baja profil)

Nrt Nilai N rata-rata sepanjang tiang, dan As luas selimut tiang dalam ft2


55


Qp = Ap 38 Nrt(Lb/D) ≤ 380 Nrt

N untuk 8d =(12+48)/2 = 30Ton sedangkan untuk 4d = 49 ton. Sehingga Nrt = (30+49)/2 =39,5Ton Lb = 20,45 – 15,00 = 5,45 m (kedalaman tanah keras (N=60) dari uji SPT = 20,45 m, kedalaman tiang =15m). Dimana dari 14,7m s/d 20,45, nilai SPT = 48 – 60) d = 32 cm

Qp = Ap 38 ( 39,5 ) (5,45/d) ≤ 380 (39,5) =0,0443 . ( 38x39,5 ) . 5,45/0,32 ≤ 15010 KN = 1501 ton Qp = 113,2 ton

Kapasitas Tiang Bor dari Uji Sondir Meyerhof (1956) Pu= 1/3 * qc * Ap + ½ *K * JHP

qc = tahanan ujung konus (kg/cm2) Ap = luas penampang tiang (cm2) K = keliling tiang (cm) JHP= Jumlah hambatan pelekat (kg/cm)

Bustamante M & Gianeselli L Pu = Kc * qc * Ab + π * d * qf

Kc = 0.45 untuk qc > 50 kg/cm Kc = 0.40 untuk qc > 50 kg/cm tetapi < 120 kg/cm qc = Tahanan ujung konus (kg/cm2) qf = Total Friksi (kg/cm)

56

Kapasitas Tiang Bor dari Uji SPT Meyerhof (1956) Qu= 1/3 * 40 *N* Ab + 0,2 *N * Aps (tm)

N = Nilai N-SPT pada setiap lapisan atau ujung tiang Ab = Luas penampang tiang (m2)

Shioi & Fukui menyarankan Qu = 10 * N * Ab + 0 1 * N * Aps

Nakazawa menyarankan Qu= 15 * N * Ab + 0.5 * N * Aps

Kapasitas Tiang Bor dari Uji SPT CONTOH :

57

Kapasitas Tiang Bor dari Uji SPT

Cara Meyerhof

Qu= 1/3 * 40 * N * Ab + 0.2 * N * Aps Lapisan 1 (0.00 - 8.62) k = π * d = π * 0,8 = 2,518 m Qsi = 0.2 * N * Aps Qsi = =0.2*36.25*2.513*8.62 = 156.86 ton Lapisan 2 (8.62-17.50) Qs2 = 0.2 * N * Aps Qs2 = 0.2* 15*2.513*8.88 = 223.7 ton Q base = Qb = 1/3 *40 * N * Ab = 1/3 *40* 18*0.503 = = 120 ton

Qu= Qb + Qs

Qu = 120ton+ (156.86 + 223,7) ton Qu = 499,86 ton


Cara Shioi & Fukui

Qu = 10 * N * Ab + 0 1 * N * Aps Lapisan 1 (0.00 - 8.62) k = π * d = π * 0,8 = 2,518 m Qsi = 0.1 * N * Aps Qsi = =0.1*36.25*2.513*8.62 = 78.4 ton Lapisan 2 (8.62-17.50) Qs2 = 0.1 * N * Aps Qs2 = 0.1* 15*2.513*8.88 = 33.4 ton Q base = Qb = 10 * N * Ab = 10* 18*0.503 = = 90 ton

Qu= Qb + Qs

Qu = 90 ton+ (78.4 + 33.4 ) ton Qu = 201.8 ton

58


Cara Nakazawa

Qu = 15 * N * Ab + 0,5* N * Aps Lapisan 1 (0.00 - 8.62) k = π * d = π * 0,8 = 2,518 m Qsi = 0,5 * N * Aps Qsi = =0,5*36.25*2.513*8.62 = 392.2 ton Lapisan 2 (8.62-17.50) Qs2 = 0.5 * N * Aps Qs2 = 0.5* 15*2.513*8.88 = 167.17ton Q base = Qb = 15 * N * Ab = 15* 18*0.503 = = 135 ton

Qu= Qb + Qs

Qu = 135 ton+ (392.2 + 167.17) 7ton Qu = 694.4 ton

Kapasitas Tiang Bor dari Uji SONDIR

Metode langsung dan Meyerhof

Pu= 1/3 *qc * Ap + ½ * K * JHP

Ap = ¼ * π * (80)2 = 5026.55 cm2 k = π * d = π * 80 = 251.3 cm qc = 50 kg/cm2 JHP=1962kg/cm

Pu = 1/3*50*5026,55 + ½ *251,3 * 1962

Pu = 83775.8 kg +246525.3 kg Pu = 330301.1 kg = 330 ton

59

Kapasitas Tiang Bor dari Uji SONDIR

Cara Bustamante M & Gianeselli L

Qu = Kc * qc * Ab + π * d * qf

Ap = ¼ * π * (80)2 = 5026.55 cm2 k = π * d = π * 80 = 251.3 cm qc = 50 kg/cm2 JHP=1962kg/cm

Qu = 0.40 * 50 * 5026.55 + 251.3 * 1962

Qu = 100531 kg +493104.38 kg Qu = 593635.4 kg = 593 ton

Kapasitas Tiang dari Rumus Dinamis Kapasitas dukung ultimate dihitung berdasarkan rumus modifikasi Engineering News Record (ENR)

Pemukul tiang

60

Kapasitas Tiang dari Rumus Dinamis

Wr = berat palu Wp = berat tiang h = tinggi jatuh tiang S = penetrasi / Pukulan C = konstanta ( untuk pemukul dengan mesin tenaga uap, C = 0,1 inc dan untuk pemukul yang dijatuhkan C = 1 inc) E = efisiensi palu (Tabel 2.9b) n = koefisiensi restitusi (Tabel 2.9c)

Kapasitas Tiang dari Rumus Dinamis Kapasitas dukung ultimate dihitung berdasarkan rumus Danish berikut ini

Pemukul tiang

Pada rumus Danish diambil referensi dari (Olson dan Flaate, 1967. sumber : Joseph E. Bowles)

61


E = efisiensi palu (Tabel 2.9b) L = panjang tiang (m) Ap = luas penampang tiang (m2) Ep = Modulus young tiang (Tabel berikut) He = Wr . h = energi palu S = Pukulan Wr = berat palu (ton) h = tinggi jatuh tiang (m)

Kapasitas Tiang dari Rumus Dinamis Modulus elastis (Bowles, 1977)

62


Contoh, Diketahui :

Berat palu Wr = 1,5 ton Berat Tiang Wp = Ap . L . berat jenis tiang

Wp = (1/4 π 0,322 ). 15 . 2,4 Wp = 1,595 ton

Tinggi jatuh tiang h = 1,5 m Pukulan S =2,5/10 = 0,25 cm Konstanta C = 0,1 inc = 0,254 cm Efisiensi palu (Tabel 2.9b) E = 0,8 Koefisiensi restitusi (Tabel 2.9c) n = 0,45


Diketahui :

He = Wr . h = 1,5 ton . 150 cm = 225 T.cm L = 15 m = 1500 cm Ap = 1/4 π 0,322 = 440 cm2 Ep = 2.105 kg/cm2 = 2.102 T/cm2

Modifikasi Engineering News Record (ENR)

63


Danish


Kapasitas Dukung Ijin Tiang

Modifikasi Engineering News Record (ENR)

Metode Danis

64

Kapasitas Tiang dari Uji Beban Langsung Jenis tiang yang digukanakan sebagai tiang uji merupakan tiang khusus, dan tidak berfungsi sebagai tiang pondasi yang digunakan. Prinsip beban langsung adalah tiang dibebani secara bertahap selama 8 tahap. Sesudah beban ultimit, lalu dilakukan pengurangan beban. Setiap kali penambahan dan pengurangan beban, dicatat besarnya penurunan yang terjadi.

Uji Beban Langsung

65

Kapasitas Tiang dari Uji Beban Langsung Kapasitas dukung P’ = P ult/SF

P ult dari beban uji yang memberikan penurunan netto, dengan SF = 3 P ult dari beban uji yang mengakibatkan penurunan terhenti dalam waktu 40 jam, dengan SF = 2

100

Beban (kN) 200

300

400

0 5

S

netto

10 Penurunan (cm)

0

15 20 25 30 35 40

PONDASI SUMURAN

66

PONDASI SUMURAN

PONDASI SUMURAN (KAISON) Pondasi kaison berbentuk silinder, di Indonesia disebut pondasi sumuran karena bentuknya mirip sumur. Pondasi ini merupakan peralihan antara pondasi dangkal dan pondasi dalam. Pondasi kaison bor dengan mengebor terlebih dulu untuk membuat lubang kemudian diisi dengan beton yang dilindungi dengan pipa sebagai bagian dari pondasi atau ditarik setelah pengecoran.

67

Kapasitas dukung pondasi kaison

Qu = Qb + Qs Qu = quAb + fs As, fs = faktor gesek satuan antara tanah dan dinding (kN/m2)

qu = 1,3 c Nc + po Nq + 0,3 γ B Nγ

(kN/m2)

Pada tanah lempung

Skempton (1951) qu = c Nc, Nc di Tabel 3.1. Cook dan Withaker, 1966 Qs + Qb = Q + Ws + Wb Q = beban ultimit, Ws = berat tubuh kaison, Wb = berat ujung kaison, bila ada pembesaran ujung. Qs = As ad c’ ad = antara 0,35 – 0,45 Qb = Ab (cb Nc + γ Df)

Kapasitas dukung pondasi kaison Pada tanah pasir Kapasitas dukung ijin ujung kaison qa = γ B (Bk), Koef Bk grafik 3.3 Qs = As Kd po’ tg δ

Kd = Ko = 1- sin ϕ Untuk dinding kaison yang kasar, δ = ϕ, Untuk tanah di atas dasar pondasi yang mudah tergerus, nilai Qs diabaikan.

68

Contoh Pondasi Sumuran (Kaison)

Contoh 3.1. Kaison berdiameter 1 m dipasang pada kedalaman 6m pada tanah pasir padat dengan ϕ = 42o dan c = 0 kPa. Berat volume tanah γ = 1,94 t/m3 (19 kN/m3). Bila F = 2,5 berapa kapasitas dukung ijin. Penurunan yang terjadi maks 1”. Penyelesaian : Qu = Qb + Qs – Ws Qa = (qa Ab) +(1/F) (Qs – Ws) qa = γ B (Bk) Anggap S/B = 0,20 , S = 0,20x1m = 20cm Df/B = 6/1 =6, ϕ = 42o dari Gambar 3.3, Bk = 370 qa = γ B Bk = 19 x 1 x 370 = 7030 kN/m2 (pd 20cm)


qa = qa pd 20 cm x 2,54/20 , 1” = 2,54 cm qa = 7030 x 2,54/20 qa = 892 kN/m2

Tahanan gesek Qs = As Kd po’ tg δ Ab = ¼π B2 = ¼ π 12 = 0,785 m2 As = π B D = π x 1 x 6 = 18,85 m2 Kd = Ko = 1 – sin ϕ = 1 – sin 42o = 0,33 po’ = 6 x 19 = 114 kN/m2 δ = ϕ = 42o

Qs = As Kd po’ tg δ Qs = 18,85 x 0,33 x ½ (0+114) x tg 42o Qs = 319,6 kN

69


Berat sendiri kaison

Qa = (qa Ab) +(1/F) (Qs – Ws)

Ws = 0,25 x p x 12 x 6 x 25 = 117,8 kN Qa = (892 x 0,785) + (1/2,5) (319,6 – 117,8)

Qa = 780,9 kN

Contoh Pondasi Sumuran (Kaison) Contoh 3.2 Kaison bor dipasang dalam tanah lempung dan pasir, dengan data : 0-3m lempung N=5, 3-9m lempung N=7, dan 920, pasir dengan N = 28. Berat volume tanah pasir 1,83 t/m3 (18 kN/m3). Bila beban bangunan pada kaison 1400 kN, berapa kedalaman dan diameter kasion yang memenuhi bila penurunan maksimum 1” ?

Q=1400 kN

-3m

-9m

70


Penyelesaian : Coba B = 2m dan kedalaman Df = 10m. Qs tanah diabaikan karena relatif kecil pada tanah lempung dengan nilai N = 5 – 7. Qa = (qa Ab) qa = γ B (Bk) Anggap S/B = 0,20 , S = 0,20x200cm = 40cm Df/B = 10/2 =5, N = 28 ϕ = 42o (Gbr 3.13) dari Gambar 3.3, Bk = 150 qa = γ B Bk = 18 x 2 x 150 = 5400 kN/m2 (pd 40cm) qa = qa pd 40 cm x 2,54/40 , 1” = 2,54 cm qa = 5400 x 2,54/40 qa = 343 kN/m2


Qa = (qa Ab) Qa = 343 x ¼ x π x 22 Qa = 1077,6 kN < 1400 kN (tdk cukup) Tambah kedalaman sampai 13 m Df/B = 13/2 =6,5, dari Gbr 3.3, Bk = 200 qa = γ B Bk = 18 x 2 x 200 = 7200 kN/m2 qa = qa pd 40 cm x 2,54/40 , 1” = 2,54 cm qa = 7200 x 2,54/40 qa = 457,2 kN/m2

Qa = (qa Ab) Qa = 457,2 x ¼ x π x 22 Qa = 1436,3 kN > 1400 kN (memenuhi)

71


Contoh 3.3. Pondasi sumuran dipasang dalam tanah lempung jenuh (0-10m, cu = 50 kPa, 10 – 15m cu = 200 kPa). Diameter 1,2m pada kedalaman 10m, berat sendiri Ws= 270 kN. Berapa kapasitas dukung ultimit netto?

Penyelesaian :

Qu = Ab (cb Nc + γ Df) + As ad c’ – Ws

Ab = ¼ π 1,22 = 1,13 m2 As = π x 1,2 x 10 = 37,7 m2 Df/B =10/1,2 Nc = 9 (Tabel 3.1)

Qu = 1,13(200x9 + 20x10) + 37,7x0,45x50 – 270 Qu = 2838,3 kN

Tugas III (15% tugas)

Menghitung kapasitas tiang tunggal baik pancang, bor dan sumuran berdasarkan data lab, sondir & SPT

72

Pembahasan Soal-Soal Tugas III 1.

Tiang pancang beton dengan kedalaman 19 m diamater 0,4 m pada tanah pasir dengan data pengujian SPT dan Laboratorium seperti pada tabel. Apabila muka air tanah terletak pada 4 m dan hitunglah kapasitas tiang dengan Cara Poulos dan Davis, Cara Brom, dan Mayerhof (berdasarkan nilai SPT). Dan berapa faktor aman terhadap gaya tarik 300 kN dan gaya tekan 500 kN.

Kedalaman (m)

N-SPT

0–4 4–6 6 – 17 > 17

5 10 15 38

γb (kN/m3) 17

γsat (kN/m3) 20 21 21,5

Contoh 2.1. Tiang baja bulat panjang 22 m dan diamater 0,4 dipancang ke dalam tanah pasir seperti data, muka air tanah 2m. Berat tiang 3,7 kN/m. Hitung Kapasitas ultimit tiang cara Poulos dan Davis, cara Brom. Kedalaman (m)

N-SPT

γb (kN/m3)

γsat (kN/m3)

γ’ = γsat - γw (kN/m3)

0 -2 2 – 10 10-21 >21

10 16 10 16

18 -

18,8 18,3 18,8

9 8,5 9

73

a. Cara Poulos dan Davis Kedalaman (m)

N-SPT

ϕ’

0 -2 2 – 10 10-21 >21

10 16 10 16

30o 32o 30o 32o

ϕ= Gbr 2.18b, Kd tgδ’ 0,75 ϕ’+10o

Pers 2.20,

32,5o 34o 32,5o 34o

1,20 1,30 1,20 1,30

Asumsi zc < 3m, ϕ=34, Gbr 2.18a zc/d =6,5 zc = 6,5x0,4 = 2,6m < 3m (sesuai asumsi). Tekanan overburden pada zc = 2,6m po’ = (2x18) + (0,6x9) = 41,4 kN/m2. Untuk > zc = 2,6m gunakan pb’ = po’ = 41,4 kN/m2.

a. Cara Poulos dan Davis A.

Tahanan ujung (Qb) Qb = Ab pb’ Nq Nq=60 Gbr 2.14 untuk L/d = 22/0,4 = 55 pada ϕ =0,5 (ϕ’+40) = 0,5(32o+40o) = 36o, Pers 2.19. Qb = Ab pb’ Nq Ab= ¼ π 0,42= 0,13 m2. Qb = 0,13x41,4x60 = 322,9 kN Cek tahanan ujung maks (fb = Qb/Ab) Fb = 322,9/0,13 = 2483,4 kN/m2 < 10700 kN/m2 … ok

B.


74

a. Cara Poulos dan Davis Qs = Σ As Kd tg δ p’rt 1,26 x 2 x 1,2 x ½ (0+36) = 54,47 1,26 x (2,6-2) x 1,3 x ½ (36+41,4) = 38,03 1,26 x (10-2,6) x 1,3 x 41,4 = 501,82 1,26 x (21-10) x 1,2 x 41,4 = 688,56 1,26 x (22-21) x 1,3 x 41,4 = 67,81 Qs = 1350,69 kN Cek thd tahanan gesek maks fs = kdtgδpo = 1,3x41,4 = 53,82 kN/m2 < 107 kN/m2 … ok

a. Cara Poulos dan Davis C.


75

b. Cara Brom Kedalaman (m)

ϕ

Kepadatan

Κd (Tbel 2.2)

0 -2 2 – 10 10-21 >21

30o 32o 30o 32o

Tidak Sedang Tidak Sedang

0,5 0,7 0,5 0,7

δ (tiang baja) Tabel 2.3

Kd tgδ

20o 20o 20o 20o

0,18 0,25 0,18 0,25

Asumsi zc = 20d = 20x0,4 = 8m Tekanan overburden pada zc = 8m po’ = (2x18) + (6x9) = 90 kN/m2. Untuk > zc = 8m gunakan pb’ = po’ = 90 kN/m2.

b. Cara Brom A.

Tahanan ujung (Qb) Qb = Ab pb’ Nq Nq=22 Gbr 2.14 untuk L/d = 22/0,4 = 55 Qb = Ab pb’ Nq Ab= ¼ π 0,42= 0,13 m2. Qb = 0,13x90x60 = 257,4 kN Cek tahanan ujung maks (fb = Qb/Ab) Fb = 257,4/0,13 = 1980 kN/m2 < 10700 kN/m2 … ok

B.


76

b. Cara Brom Qs = Σ As Kd tg δ p’rt 1,26 x 2 x 0,18 x ½ (0+36) 1,26 x (8-2) x 0,25 x ½ (36+90) 1,26 x (10-8) x 0,25 x 90 1,26 x (21-10) x 0,18 x 90 1,26 x (22-21) x 0,25 x 90 Qs Cek thd tahanan gesek maks fs = kdtgδpo = 0,25x90 = 22,5 kN/m2 … ok

= 22,52 = 119,07 = 56,70 = 224,53 = 28,35 = 451,17 kN < 107 kN/m2

b. Cara Brom C.


77


Tahanan ujung

Qb =4 Nb Ab

Nb Nilai N pada dasar tiang, dan Ab luas dasar tiang dalam ft2

Atau Qb = Ab (38Nrt)(Lb/d) ≤ 380 Nrt (Ab) (kN) Nrt = N rata-rata dihitung dari 8d atas dasar tiang dan 4d bawah tiang (Meyerhof, 1976)


Qs =1/50 (Nrt As) (untuk tanah pasir jenuh) Qs =1/100 (Nrt As) (untuk tiang pancang baja profil)

Nrt Nilai N rata-rata sepanjang tiang, dan As luas selimut tiang dalam ft2


Qp = Ap 38 Nrt(Lb/D) ≤ 380 Nrt

N untuk 8d =(12+48)/2 = 30Ton sedangkan untuk 4d = 49 ton. Sehingga Nrt = (30+49)/2 =39,5Ton Lb = 20,45 – 15,00 = 5,45 m (kedalaman tanah keras (N=60) dari uji SPT = 20,45 m, kedalaman tiang =15m). Dimana dari 14,7m s/d 20,45, nilai SPT = 48 – 60) d = 32 cm

Qp = Ap 38 ( 39,5 ) (5,45/d) ≤ 380 (39,5) =0,0443 . ( 38x39,5 ) . 5,45/0,32 ≤ 15010 KN = 1501 ton Qp = 113,2 ton

78

Kapasitas Tiang dalam tanah granuler Faktor F= F= Faktor F= F= F=

aman terhadap gaya tarik (Qs+Wp)/gaya tarik (290 + 35,43)/190 = 1,71(kurang !) aman terhadap gaya tekan (Qs+Qb - Wp)/gaya tekan (290 + 418,2 - 35,43)/250 2,69 > 2,5 (Ok !)


Apabila pada tanah soal No. 1 digunakan pondasi tiang bor diameter 50 cm dengan beban tiang sebesar 700 kN, maka berapakah seharusnya kedalaman tiang bor yang digunakan (ambil faktor aman 2,5).

79

Tiang Bor pada tanah pasir Contoh (hlm 84). Tiang bor berdiameter 0,5 m dipasang dalam tanah pasir homogen, dengan ϕ’ = 38o dan γ = 19kN/m3. Jika permukaan air tanah sangat dalam, berapakah kedalaman tiang yang dibutuhkan untuk beban tiang 750 kN, jika berat volume tiang 24 kN/m3 dan faktor aman F = 2,5.

Q=750kN


d =0,5m

L?



2)

Tahanan gesek ultimit ϕ’=38o, kdtgδ=0,43 (Gbr 2.18c), k =πd=1,57m Qs =Σ As prt’kd tg δ = 1,57x3,6x½(0+68,4)x0,43 + 1,57xL1x68,4x0,43=46,17 L1 Qs = 83,1 + 46,17 L1 L = zc + L1

80


= 0,2Lx24 = 4,8L =4,8(3,6+L1). = Q b + Q s – Wp Qu = 820,8+83,1+46,17L1-4,8(3,6+L1) = 886,62+41,37 L1 Qu/F = Q (untuk F = 2,5) 886,62 + 41,37L1 = 750 x 2,5 L1 = 23,9 meter


Tiang baja panjang 12 m bujur sangkar dengan lebar 0,4 m dipancang pada tanah lempung dengan data tanah seperti tabel, hitung kapasitas ultimit tiang. Kedalaman (m) 0–2 2–8 >8

Kohesi, c (kN/m2) 20 30 40

γb γsat (kN/m3) (kN/m3) 17 20 21

81

Kapasitas Tiang dalam tanah kohesif Berat sendiri (Wp) mendekati berat tanah yang dipindahkan, maka Ab Pb dapat dianggap sama dengan Wp, maka Qu = Ab cbNc + Fw As ad cu

Contoh : Tiang beton panjang 15 m dan diameter 0,45 m akan dipancang menembus tanah lempung, dengan kondisi lapisan tanah sebagai berikut : 0–5 m:lempung γ1’ =10kN/m3, cu1= 30 kPa,ϕu1=0o. 5–25m:lempung γ2’=13kN/m3, cu2=40 kPa, ϕu1 =0o. Hitunglah kapasitas ultimit tiang tersebut.


82

Kapasitas Tiang dalam tanah kohesif Qs = Σ ad cu As 0–5m Qs1 = 0,92x30x1,41x5 = 195kN 5–15m Qs2 = 0,80x40x1,41x10= 451,2kN Qs = Qs1 + Qs2 = 646,2kN Cek tahanan gesek maksimum : fs=Qs/As = 451,2/14,1 = 32 kN/m2 < 107 kN/m2 (Ok) (3). Kapasitas ultimit netto : Qu =Qb + Qs = 57,6 + 646,2 = 703,8 kN


Apabila menggunakan pondasi tiang bor diamater 0,4 meter dan panjang 18 m, dengan data soal No. 3, maka hitunglah kapasitas ujin tiang dengan F = 2,5.

83

Kap Tiang Bor pada tanah Lempung Contoh : Tiang bor dengan diamater 0,50m dan L = 20m akan dipasang pada tanah lempung dengan kondisi tanah spt Tabel. Bila muka air tanah di permukaan, hitung kapasitas ijin tiang, bila faktor aman F = 2,5. Kedalaman (m)

γ’ (kN/m2)

cu (kPa)

0 – 1,5 1,5 – 8 >8

7,5 9,0 10,0

30 50 75

Penyelesaian : Luas dasar tiang = Ab = ¼ π x 0,52 = 0,2 m2 Keliling tiang k = πd = πx0,5 = 1,67 m

Kap Tiang Bor pada tanah Lempung 1)

Tahanan ujung ultimit d < 1m, maka µ =0,8, ambil cb rata-rata pada 5d di bawah dasar tiang, cb = 75 kPa Qb = 0,8x75x0,2x9 = 108 kN

2)

Tahanan gesek ultimit = Σ 0,45cuAs = 0,45x30x1,67x1,5 = 33,81 kN 0,45x50x1,67x6,5 = 244,24 kN 0,45x75x1,67x12 = 676,35 kN Qs = 954,4 kN Cek thd tahanan gesek satuan maksimum fs =0,45x75 = 33,75 kPa < 107 kPa (ok) Qs

3)

Kapasitas tiang ultimit Qu = Qb+Qs = 108 + 954,4 = 1062,4 kN Kapasitas ijin ultimit Qa = Qu/F = 1062,4/2,5 = 424,96 kN

84


Tiang pancang beton dengan diameter 0,5 m dan panjang 18 m, dengan data tanah seperti tabel. Berapakah kapasitas ijin (F=2,5). γb Kedalaman Kohesi, c Sudut (m) (kN/m2) gesek (kN/m3) (ϕ) 0–4 4–8 >8

25 30 0

0 28 34

γsat (kN/m3)

17 19 21

Kapasitas Tiang pada Tanah c - ϕ Contoh : Tiang beton bujur sangkar dengan lebar 0,4m dan panjang 8m dipancang dalam tanah pasir berlempung, dengan c = 40 kN/m2, ϕ = 28o dan berat volume basah γb = 21kN/m3. Jika dianggap muka air tanah sangat dalam, hitung kapasitas ultimit dan kapasitas ijin, bila F = 2,5. Berat volume beton 24 kN/m3.

85

Kapasitas Tiang pada Tanah c - ϕ (1)

Tahanan gesek ultimit dari komponen gesekan ϕ = 28o, δ = ¾ x 28o = 21o (tiang beton) Kd = 1 (Tabel 2.2. dan Tabel 2.3, 2.4) Prt’ = 0,5 (0+8x21) = 84 kN/m2 Qs1 = Kd Prt’ tg δ As = 1x84xtg21x8x4x0,4 Qs1 = 412,7 kN

(2)

Tahanan gesek ultimit dan komponen kohesi cu = 40 kN/m2, ad = cd/cu = 0,7 (Gambar 2.20) Qs2 = ad cu As = 0,7x40x8x4x0,4 = 358,4 kN Total Qs = Qs1 + Qs2 = 412,7+ 358,4 = 771,1 kN Cek tahanan satuan maksimum : fs = Qs/As = 771,1/(8x4x0,4) = 60,24 kN/m2 < 107 kN/m2

Kapasitas Tiang pada Tanah c - ϕ 3)

Tahanan ujung ultimit ϕ = 28o, Nc =30, Nq=19, Nγ=17 (Terzaghi)

Qb = Ab(1,3cNc+Pb’Nq+0,4γdNγ) Qb =(0,4)2(1,3x40x30 +21x8x19+ 0,4x21x0,4x17) Qb = 769,46 kN Cek thd tahanan ujung maksimum fb =Qb/Ab = 769,46/(0,4)2 = 4809,13 kN/m2 < 10700 kN/m2

Wp = 8x(0,4)2x24 =30,72 kN Qa = Qu/F Qa =(Qs+Qb-Wp)/F Qa =603,94 kN

86


Rencanakan tiang pancang beton pada kondisi tanah hasil pengujian sondir berikut ini, dan gambarkan grafik sondir dari data tersebut, hitung kapasitas dukung menurut Wesley dan Meyerhof.

Kapasitas Tiang dari Uji Sondir Menurut Wesley Tahanan ujung

Qb =Ab qc/SF1

SF1 (3 untuk pasir, 5 untuk lempung) Qc = rata-rata perlawanan ujung konus 8d dari ujung tiang ke atas, dan 4d dari ujung tiang ke bawah. SF1 = 2 (menurut Metode Belanda)


Qs =K qf/SF2

SF2 (5 untuk pasir, 10 untuk lempung)

87

Kapasitas Tiang dari Uji Sondir Tanah Granuler Tahanan ujung

Qb =ω Ab qc

ω (faktor koreksi 0,5 jika qc tidak yakin, Tomlinson, 1977) Qc = rata-rata perlawanan ujung konus 8d dari ujung tiang ke atas, dan 4 d dari ujung tiang ke bawah. SF1 = 2 (Meyerhof, 1976)


Qs = As fs

fs= 2 qf (tiang beton), fs= qf (baja H) Vesic (1967) fs= qc/200 (tiang beton/kayu), fs= qc/400 (baja H) fs= qc/250 (beton/kayu di Belanda) Meyerhof (1956)

Kapasitas Tiang dari Uji Sondir Tanah Kohesif Tahanan ujung

Qb =Ab qc

Qc = cu Nc (Nc = 15 sampai 18) Bagemann (1965) Qc = rata-rata perlawanan ujung konus 8d dari ujung tiang ke atas, dan 4 d dari ujung tiang ke bawah.


Qs = As fs

fs= qf Bagemann (1965)

88

Kapasitas Tiang dari Uji Sondir Q=750kN 2

qc (kg/cm ) 0

50

100

150

200

0

5

Kedalam an (m )

Contoh (halaman 109) : Tiang pancang beton diameter 0,45m mendukung beban 750kN. Air tanah di permukaan, dari uji sondir diperoleh grafik seperti gambar. (0 – 10m lempung lunak, diabaikan). Hitung faktor aman. Penyelesaian : dicoba kedalaman tiang 23m (qc ~ 150 kg/cm2)

10

15

20

25


Tahanan gesek cara Meyerhof)

Qs1 = qc/200 = 25/200 = 0,125 kg/cm2)

Qs1 = 0,125 x 98,1 = 12,26 kN/m2)

Qs2 = qc/200 = 135/200 = 0,675 kg/cm2)

Qs2 = 0, 675 x 98,1 = 66,22 kN/m2)

Tahanan gesek total Qs = (π x d) (Qs1 x L2 + Qs2 x L3) Qs = (π x 0,45) (12,26x11 + 66,22x2)

Qs = 377,88 kN

89


Tahanan ujung

Qb = ω Ab qc

Qb = 0,5 x ¼ x π x 0,452 x 107,5 x 98,1 Qb = 836,60 kN

Berat tiang

qc 8d di atas ujung tiang = 80 kg/cm2, qc 4d di bawah ujung tiang = 135 kg/cm2 qc rata-rata = (80+135)/2 = 107,5 kg/cm2

Wp = ¼ x π x 0,452 x 25 x 23 = 87,8 kN

Faktor Aman

F = (Qs+Qb – Wp)/Q F = (377,88 + 836,60 - 87,8 )/750 F = 1,49


Diketahui data tanah granuler pada kedalaman 0 – 12 m, dengan sudut gesek = 38o dan berat volume tanah sebesar 18 kN/m3. Jika direncanakan pondasi sumuran (kaison) berdiamater 0,8 m dengan kedalaman 9 meter, berapakah kapasitas ijin pondasi. (Ambil F = 2,5 dan penurunan maks 1”).

90


Contoh 3.1. Kaison berdiameter 1 m dipasang pada kedalaman 6m pada tanah pasir padat dengan ϕ = 42o dan c = 0 kPa. Berat volume tanah γ = 1,94 t/m3 (19 kN/m3). Bila F = 2,5 berapa kapasitas dukung ijin. Penurunan yang terjadi maks 1”. Penyelesaian : Qu = Qb + Qs – Ws Qa = (qa Ab) +(1/F) (Qs – Ws) qa = γ B (Bk) Anggap S/B = 0,20 , S = 0,20x1m = 20cm Df/B = 6/1 =6, ϕ = 42o dari Gambar 3.3, Bk = 370 qa = γ B Bk = 19 x 1 x 370 = 7030 kN/m2 (pd 20cm)


qa = qa pd 20 cm x 2,54/20 , 1” = 2,54 cm qa = 7030 x 2,54/20 qa = 892 kN/m2



91



Qa = (qa Ab) +(1/F) (Qs – Ws)

Ws = 0,25 x p x 12 x 6 x 25 = 117,8 kN Qa = (892 x 0,785) + (1/2,5) (319,6 – 117,8)

Qa = 780,9 kN


Pondasi sumuran (kaison) menerima beban sebesar 1800 kN. Dengan data N SPT = 18 (kedalaman 0 – 5 m), N = 36 (kedalaman > 5m), berat volume tanah 19 kN/m3). Bila penurunan maksimum 1”, rencanakan kedalaman dan diamater kaison yang memenuhi.

92

Contoh Pondasi Sumuran (Kaison) Contoh 3.2 Kaison bor dipasang dalam tanah lempung dan pasir, dengan data : 0-3m lempung N=5, 3-9m lempung N=7, dan 920, pasir dengan N = 28. Berat volume tanah pasir 1,83 t/m3 (18 kN/m3). Bila beban bangunan pada kaison 1400 kN, berapa kedalaman dan diameter kasion yang memenuhi bila penurunan maksimum 1” ?

Q=1400 kN

-3m

-9m


Penyelesaian : Coba B = 2m dan kedalaman Df = 10m. Qs tanah diabaikan karena relatif kecil pada tanah lempung dengan nilai N = 5 – 7. Qa = (qa Ab) qa = γ B (Bk) Anggap S/B = 0,20 , S = 0,20x200cm = 40cm Df/B = 10/2 =5, N = 28 ϕ = 42o (Gbr 3.13) dari Gambar 3.3, Bk = 150 qa = γ B Bk = 18 x 2 x 150 = 5400 kN/m2 (pd 40cm) qa = qa pd 40 cm x 2,54/40 , 1” = 2,54 cm qa = 5400 x 2,54/40 qa = 343 kN/m2

93


Qa = (qa Ab) Qa = 343 x ¼ x π x 22 Qa = 1077,6 kN < 1400 kN (tdk cukup) Tambah kedalaman sampai 13 m Df/B = 13/2 =6,5, dari Gbr 3.3, Bk = 200 qa = γ B Bk = 18 x 2 x 200 = 7200 kN/m2 qa = qa pd 40 cm x 2,54/40 , 1” = 2,54 cm qa = 7200 x 2,54/40 qa = 457,2 kN/m2

Qa = (qa Ab) Qa = 457,2 x ¼ x π x 22 Qa = 1436,3 kN > 1400 kN (memenuhi)


Pondasi kaison diamater 1,4 meter dengan kedalaman 8 meter, dipasang pada tanah lempung, dimana pada 0 – 5 m (cu = 40 kN/m2) dan 5m – 12 m (cu = 40 kN/m2), berat volume = 17 kN/m3. Berapakah kapasitas dukung ijin apabila faktor aman F = 2,5.

94


Contoh 3.3. Pondasi sumuran dipasang dalam tanah lempung jenuh (0-10m, cu = 50 kPa, 10 – 15m cu = 200 kPa). Diameter 1,2m pada kedalaman 10m, berat sendiri Ws= 270 kN. Berapa kapasitas dukung ultimit netto?

Penyelesaian :

Qu = Ab (cb Nc + γ Df) + As ad c’ – Ws

Ab = ¼ π 1,22 = 1,13 m2 As = π x 1,2 x 10 = 37,7 m2 Df/B =10/1,2 Nc = 9 (Tabel 3.1)

Qu = 1,13(200x9 + 20x10) + 37,7x0,45x50 – 270 Qu = 2838,3 kN

Pembahasan UTS 1.

Tiang bor dengan diamater 0,50m dan L = 20m akan dipasang pada tanah lempung dengan kondisi tanah spt Tabel. Bila muka air tanah di permukaan, hitung kapasitas ijin tiang, bila faktor aman F = 2,5. Kedalaman (m)

Kohesi, cu (kN/m2)

γsat (kN/m3)

0–3 3–9 >9

20 30 60

19 20 21

95

Kap Tiang Bor pada tanah Lempung Penyelesaian :

Luas dasar tiang = Ab = ¼ π x 0,52 = 0,0,196 m2 Keliling tiang k = πd = πx0,5 = 1,57 m 1)


d < 1m, maka µ =0,8, ambil cb rata-rata pada 5d di bawah dasar tiang, cb = 60 kPa Qb = µ cb Ab Nc = 0,8x60x0,2x9 = 84,82 kN

2)

Tahanan gesek ultimit

= Σ 0,45cuAs = 0,45x20x1,57x3 0,45x30x1,57x(9-3) 0,45x60x1,57x(20-9) Qs = 636,17 kN Cek thd tahanan gesek satuan maksimum fs =0,45x60 = 27 kPa < 107 kPa (ok) Qs

3)

= 42,41 kN = 127,23 kN = 466,52 kN

Kapasitas tiang ultimit Qu = Qb+Qs = 84,82 + 636,17 = 721 kN Kapasitas ijin ultimit Qa = Qu/F = 721/2,5 = 288,40 kN

2.

Tiang beton panjang 21 m dan diameter 0,50 m akan dipancang menembus tanah lempung, dengan kondisi lapisan tanah 0 – 7 m : lempung γ1’ =10 kN/m3, cu1 = 25 kPa, lapisan 7 – 26 m : lempung γ2’=13 kN/m3, cu2 = 50 kPa. Hitunglah kapasitas ultimit tiang tersebut.

96


Kapasitas Tiang dalam tanah kohesif Qs = Σ ad cu As 0–7m Qs1 = 0,96x25x1,57x7 = 262,89kN 7–21m Qs2 = 0,70x50x1,57x14= 769,69kN Qs = Qs1 + Qs2 = 1033,58 kN Cek tahanan gesek maksimum : fs=Qs/As = 769,69/(1,57x14) =35 kN/m2 < 107 kN/m2 (Ok) (3). Kapasitas ultimit netto : Qu =Qb + Qs = 88,36 + 1033,58 = 1121,94 kN

97

3.

Diketahui data tanah granuler pada kedalaman 0 – 10 m, dengan sudut gesek = 40o dan berat volume tanah sebesar 18 kN/m3. Jika direncanakan pondasi sumuran (kaison) berdiamater 1 m dengan kedalaman 5 meter, berapakah kapasitas ijin pondasi. (Ambil F = 2,5 dan penurunan maks 1”). Apakah pondasi ini, mampu memikul beban sebesar 700 kN.


Penyelesaian : Qu = Qb + Qs – Ws Qa = (qa Ab) +(1/F) (Qs – Ws) qa = γ B (Bk) Anggap S/B = 0,20 , S = 0,20x1m = 20cm Df/B = 5/1 =6, ϕ = 40o dari Gambar 3.3, Bk = 250 qa = γ B Bk = 18 x 1 x 250 = 4500 kN/m2 (pd 20cm)

98


qa = qa pd 20 cm x 2,54/20 , 1” = 2,54 cm qa = 4500x 2,54/20 qa = 571,5 kN/m2





Qa = (qa Ab) +(1/F) (Qs – Ws)

Ws = 0,25 x π x 12 x 5 x 25 = 98,17 kN Qa = (571,5 x 0,785) + (1/2,5) (211,87 – 98,17)

Qa = 494,33 kN < P = 700 kN tidak aman

99

Tiang Bor pada tanah pasir Nomor 4. Tiang bor berdiameter 0,5 m dipasang dalam tanah pasir homogen, dengan ϕ’ = 40o dan γ = 19 kN/m3. Jika permukaan air tanah sangat dalam, berapakah kedalaman tiang yang dibutuhkan untuk beban tiang 600 kN, jika berat volume tiang 24 kN/m3 dan faktor aman F = 2,5.

Q=600kN


d =0,5m

L?



2)

Tahanan gesek ultimit ϕ’=40o, kdtgδ=0,55 (Gbr 2.18c), k =πd=1,57m Qs =Σ As prt’kd tg δ = 1,57x3,75x½(0+71,25)x0,55 + 1,57xL1x71,25x0,55 Qs = 115,41 + 61,56 L1 L = zc + L1

100


= 0,196Lx24 = 4,71L =4,71(3,75+L1).

Q u = Q b + Q s – Wp =979,29+115,41+61,56L1-4,71(3,75+L1) = 1077,048+56,84 L1 Qu/F = Q (untuk F = 2,5) 1077,048+56,84 L1 = 600 x 2,5 L1 = 7,44 meter

5.

Tiang panjang beton berbentuk bujur sangkar dengan lebar sisi 0,40 m dan panjang 8m, dipancang dalam tanah pasir homogen dengan nilai Nspt = 20 (sudah terkoreksi). Muka air tanah terletak sangat dalam. Berat volume tanah γ = 18 kN/m3. Jika pada tiang akan bekerja beban-beban tarik 160 kN (gaya ke atas) dan tekan 350 kN (ke bawah), hitung faktor aman terhadap gaya tarik dan terhadap gaya tekan. Berat volume bahan tiang 25 kN/m3.

101

Kapasitas Tiang dalam tanah granuler Asumsi zc = 20d = 20x0,4 = 8m Tekanan overburden pada 8m po’ = 8x18 = 144 kN/m2. prt’ = ½ 144 = 72kN/m2. N = 20, ϕ = 33 (Gbr 2.13), untuk beton δ = ¾ ϕ = ¾ x33 = 24,75o, tg δ = 0,46. Ambil Kd = 1,5 (Tabel 2.2). 20 1) Tahanan gesek tiang Qs = Kd prt’ tg δ As

Tabel 2.2. 2.2

Qs = 1,5 x 72 x 0,46 x 4 x 0,4 x 8 Qs = 635,904kN 33

Kapasitas Tiang dalam tanah granuler 2)

Tahanan ujung tiang ϕ = 33o, L/d = 15, Nq =20 (Gbr Qb = Nq pb’ Ab Qb = 40 x 8 x 18 x 0,4 x 0,4 Qb = 921,6 kN

3)

Berat tiang Wp = 0,4x0,4x8x25 = 32 kN

2.14)

40 33

Faktor aman terhadap gaya tarik F = (Qs+Wp)/gaya tarik F = (635,904 + 32)/160 = 4,17 (Ok !) Faktor aman terhadap gaya tekan F = (Qs+Qb - Wp)/gaya tekan F = (635,904 + 921,6 - 32)/350 F = 4,36 > 2,5 (Ok !)

102

KELOMPOK TIANG

103

Tugas IV (25% tugas)

Makalah Ilmiah Pondasi Dalam (Pondasi Tiang Pancang / Pondasi Tiang Bor / Sumuran) Referensi

Judul (nilai 5%) Pendahuluan (nilai 10%) Tinjauan Pustaka (nilai 15%) Metodologi (nilai 10%) Analisa dan Pembahasan (nilai 20%) Kesimpulan (nilai 10%) Presentasi (nilai 30%) Tugas kelompok masing2 2mhs dikumpul di Kuliah ke XI Presentasi pada Kuliah ke 12 & 13

104

Kapasitas Kelompok Tiang

Kapasitas kelompok tiang tidak selalu sama dengan jumlah kapasitas tiang tunggal yang berada dalam kelompoknya. Stabilitas kelompok tiang tergantung dari :

Kemampuan tanah di sekitar dan di bawah kelompok tiang untuk mendukung beban total struktur Pengaruh konsolidasi tanah yang terletak di bawah kelompok tiang.

Kelompok tiang terdiri dari :

Kelompok dan efisiensi tiang dalam tanah kohesif Kelompok dan efisiensi tiang dalam tanah granuler

Kapasitas Kelompok Tiang Dalam Tanah Kohesif

Qg = 2D(B + L)c + 1,3 cb Nc BL

Qg = kapasitas kelompok tiang < n Qu c = kohesi di sekeliling tiang (kN/m2) cb = kohesi di dasar tiang (kN/m2) B = lebar kelompok (m) L L = panjang kelompok (m) D = kedalaman tiang (m) 1,3 = faktor utk persegi B

s

105

Efisiensi tiang (n'−1)m + (m − 1)n' 90mn' = efisiensi kelompok tiang = arc tg d/s d = diameter tiang = jumlah tiang dalam satu baris = jumlah baris tiang Q

Eg = 1 − θ Eg θ n’ m

Eg =

g

nQu

Qu = kapasitas tiang tunggal

Efisiensi tiang

Menurut Kerisel (1967) Jarak tiang

Efisiensi (Eg)

10d 8d 6d 5d 4d 3d 2,5d

1 0,95 0,90 0,85 0,75 0,65 0,55

106

Contoh : Kelompok tiang 5x5 dipancang dalam tanah lempung cu = 23 kN/m2 dan γ = 19 kN/m3. Kedalaman tiang D = 15m, diamater 0,30 m dan jarak tiang 0,75m. Ukuran luasan kelompok tiang L=B=3,3m. Hitung kapasitas ijin kelompok (F=3), kapasitas ijin berdasarkan tiang tunggal (F=2,5). Berapa beban kelompok tiang maksimum.

Penyelesaian : s/d = 0,75/0,3 = 2,5, jadi s = 2,5d Kapasitas ijin kelompok tiang Qg = 2D(B + L)c + 1,3 cb Nc BL Qg =2x15x(3,3+3,3)x23+1,3x23x9x3,3x3,3 Qg =7484,5 kN Qa = 7484,5/3 Qa = 2494,83 kN a)

107

Penyelesaian : b)

Kapasitas tiang dari tiang tunggal cu = 23 kN/m2 Gambar 2.20, ad=0,98 Qs = ad cu As Qs = 0,98x23xπx0,3x15 = 318,7 kN Qb = Ab c b N c Qb = ¼ xπx0,32x23x9 Qb = 14,63 kN (kecil diabaikan ~ 0) Qu = Qs + Qb = 318,7 + 0 = 318,7 kN Qa = Qu/F = 318,7 kN/2,5 = 127,5 kN

Penyelesaian :

Efisiensi

θ = arc tg d/s = arc tg (0,3/0,75) = 21,8o n’ = 5, m = 5 (n'−1) m + (m − 1)n' 90mn' (5 − 1)5 + (5 − 1)5 E g = 1 − 21,8 = 0,612 90 x5 x5 Eg = 1 − θ

Kapasitas kelompok tiang ijin = Eg n Qa = 0,612 x 25 x 127,5 = 1950,8 kN

Beban kerja tiang maksimum = 1950,8 kN (terkecil)

108

Kapasitas Kelompok Tiang Dalam Tanah Granuler

Pemancangan tiang ke dalam tanah granuler (pasir, krikil) menyebabkan tanah di sekitar tiang pada radius paling sedikit 3 kali diameter tiang memadat. Tiang dipancang berkelompok, maka tanah di antara tiang akan mempunyai kepadatan tinggi. Efisiensi maksimum dapat mencapai 2, bila jarak tiang 2 sampai 3 kali diameter tiang. O’Neill (1983), menyimpulkan :

Eg selalu lebih besar 1 dan mencapai maksimum pada s/d = 2. Jarak tiang 2<s/d<4, Eg > 1

Jarak Tiang (s)

Pada prinsipnya jarak tiang (s) makin rapat, ukuran poer makin kecil secara tidak langsung biaya murah, tetapi bila pondasi memikul beban momen, jarak tiang perlu diperbesar supaya tahanan momen bertambah. Jarak tiang diambil bila :

Ujung tiang tidak mencapai tanah keras, jarak tiang minimum >= 2 d Ujung tiang mencapai tanah keras, jarak tiang minimum >= d + 30 cm

109

Susunan tiang Susunan tiang atau denah tiang berpengaruh terhadap luasan poer (pile cap). Disamping ini diberikan cara penyusunan denah tiang, untuk menghemat poer.

Perencanaan Pondasi Tiang

110

Perencanaan Pondasi Tiang Hitung kapasitas tiang tunggal (Qa) Rencanakan jumlah tiang n = V/Qa, V beban kolom Rencanakan susunan tiang Beban aksial maksimum pada tiang harus lebih kecil dari Qa

Qi max = V/n ± My xi/ Σx2 ± Mx yi/ Σy2

Qgrup (kelompok) lebih besar dari V

Qgrup = Eq n Qa

Beban vertikal eksentris V

V

e M=V.e

O

O

111

Beban horizontal eksentris H

M=H.h

h H O

O

Beban kombinasi horizontal & vertikal H

V e M=V.e+H.h

h H O

O

112

Jarak tiang ke titik berat (x0,y0) Y x0

y2

Mx

y1

My

X

y3

y0

I

II x2 x1

III x3

Analisa Stabilitas Konstruksi Tiang Pancang a.

Beban tiang

Beban vertikal

Beban tarik Beban desak

Beban lateral Beban momen

Dikelompokkan berdasarkan Beban tetap Beban sementara

113

Analisa Stabilitas Konstruksi Tiang Pancang b.

Kapasitas dukung tiang

Kapasitas dukung terhadap beban tarik Kapasitas dukung terhadap beban desak Kapasitas dukung terhadap beban lateral

Kapasitas dukung ijin Angka keamanan (SF) sebesar 3 untuk beban tetap Untuk beban sementara angka keamanan (SF) sebesar 2 atau pa sementara = 1 ½ pa tetap

Analisa Stabilitas Konstruksi Tiang Pancang c.

Jumlah tiang Jumlah tiang (n) didasarkan pada beban tetap (V), n = (V/pa), pa = kapasitas dukung ijin tiang, n diambil bilangan bulat yang terbesar.

d.

Susunan tiang Susunan tiang memberikan ukuran poer paling kecil, jarak antara tiang diambil yang minimum dan disarankan mempunyai pusat kelompok tiang sentris terhadap letak resultan beban yang bekerja, agar tiang menerima beban secara bersama-sama dan merata.

114

Analisa Stabilitas Konstruksi Tiang Pancang e.

Kontrol 1)

2) 3) 4)

5)

Kontrol dilakukan terhadap beban tetap (pterjadi < pa). Untuk beban lateral, dimungkinkan menggunakan tiang miring. Kontrol terhadap beban sementara (ps < 1½ pa). Kapasitas dukung kelompok tiang harus lebih dari beban yang bekerja. Untuk beban lateral cukup besar, dapat menambah jumlah tiang miring atau tiang lainnya. Poer dianalisis dengan konstruksi beton bertulang, dan penurunan yang terjadi perlu diperhatikan dengan Mekanika Tanah.

Contoh 1 Sebuah bangunan monumental dibuat dari konstruksi beton bertulang dengan penampang 2m x 2m dan tinggi bangunan di atas muka tanah 20m. Bangunan ini menggukan poer, tebal 1m, permukaan atas poer rata dengan muka tanah. Koefisien gempa : 0,1. Karakteristik tiang dengan kapasitas dukung tiang yang diijinkan, desak pa = 400 kN/tiang, tarik ta = 100 kN/tiang dan lateral ha = 10 kN/tiang. Tiang beton bertulang dengan γbeton = 25 kN/m3. Rencanakan susunan tiang.

115

Penyelesaian : A. Beban tetap Berat sendiri bangunan di atas tanah P1 = 2x2x20x25 = 2000 kN Berat poer ditaksir P2 = 250 kN V = P1 + P2 = 2250 kN

20 m

P1

1m P2

Jumlah tiang

x1

n = V/pa = 2250/400 = 5,6 Diambil n = 8> 5,6 karena 0,5 ada beban gempa. Jarak tiang s = 1m > 2d, 1,0 disusun simetris.

Berat sendiri P1 =2000, 1,0 0,5 Berat poer (p2 = 3x3x1x25 = 225 kN), V = 2225 kN.

0,5

1,0

x2

1,0

0,5

P = (V/n) = 2225/8 = 278 kN < pa = 400 kN … ok

116

B. Beban sementara H = koef gempa x Berat sendiri bangunan di atas tanah H = 0,1 x 2000 = 200 kN 10 m Momen M = H.h = 200 x (10+1) 1m = 2200 kNm

x1 = 1m, x2 = 1m (tiang di tengah tidak ada jarak terhadap pusat pondasi). Σx2 =3x12 + 3x22 =3(1)2 + 3(1)2 = 6 m2 Tidak mampu menahan beban sementara, dicoba dengan menambah jarak tiang

20 m H

P1

1m P2

Beban maksimum tiang deret III

V M . x2 + n Σx 2 2225 2200.1 = + 8 6 = 645 kN > 1 12 pa = 600 kN

pmax = pmax pmax

Beban maksimum tiang deret I

V M .x1 + n Σx 2 2225 2200.(−1) = + 8 6 = −88,5 kN < ta = 100 kN

pmin = pmin pmin

117

Jumlah tiang n = 8> 5,6 Jarak tiang s = 1,25m > 2d, disusun simetris.

x1

x2

1,25

1,25

0,5

1,25

Berat sendiri P1 =2000, 1,25 Berat poer (p2=3,5x3,5x1x25=306kN), V = 2306 kN.

0,5 0,5

0,5

P = (V/n) = 2306/8 = 288 kN < pa = 400 kN … ok

x1 = 1,25m, x2 = 1,25m (tiang di tengah tidak ada jarak terhadap pusat pondasi). Σx2 =3x12 + 3x22 =3(1,25)2 + 3(1,25)2 = 9,4 Beban V =2306 kN H = 200 kN M = 2200 kNm


V M .x2 + n Σx 2 2306 2200.1,25 = + 8 9,4 1 = 581 kN < 1 2 pa = 600 kN

pmax = pmax pmax

OK

Beban maksimum tiang deret I

V M .x1 + n Σx 2 2306 2200.(−1,25) = + 8 9,4 1 = −4,3 kN < 1 2 t a = 150 kN

pmin = pmin pmin

118

C. Beban Lateral Tanpa tiang miring ha = H/n = 200/8 = 25 kN > ha = 10kN Perlu tiang pancang miring.

x1

x2

0,5

(2, 4, 5, dan 7) 1,25 Kemiringan 1:m = 1:4 Tiang I, 1,25 komponen vertikal tiang I 0,5 p1=V4=p6 = -4,3kN Komponen horizontal 0,5 H4 = V4/m = -1,07 kN () h4 P4 = (-v4/m)(1+m2)0,5 m=4 = -4,43 kN p4 1 v4

1

2

3

4

5 8

6

7

1,25

1,25

0,5

p5 v5 m=4 h5

Tiang II (2,7), komponen vertikal V2=V7 = V/n = 288 kN Tiang III (3,5,8) komponen vertikal p3 = V5 = p8 = 581 kN Komponen horizontal H5 = V5/4 = 145 kN () P5 = (V5/4)(1+m2)0,5 = 599 kN < 1 ½ pa Beban lateral Ht = H + Σhi = 200 + (-h4 – h5) = 54 kN ha = Ht/n = 6,7 kN < ha’

119

Contoh 2 Suatu kolom bangunan memikul beban Beban P (vertikal) Mx My Tetap 1500 kN 600 kNm 300 kNm Sementara 1900 kN -500 kNm 500 kNm Kolom ini didukung oleh pondasi tiang yang mempunyai kapasitas dukung 200 kN/tiang. Tebal poer yang digunakan 75 cm, dan muka atas poer rata dengan muka tanah. Bila diketahui berat volume beton 24 kN/m3, rencanakan susunan tiang yang diperlukan dengan menggunakan jumlah tiang sedikit mungkin.

Penyelesaian : A. Beban tetap Berat kolom P1 = 1500 kN Berat poer ditaksir = 300 kN P2 V = P1 + P2 = 1800 kN Jumlah tiang (n) n = V/pa = 1800/200 =9

P1

0,75 P2

120

My P1

Jarak tiang s = 1m > 2d, disusun simetris.

0,75

P2

Berat kolom P1 =1500 kN Berat poer =3x3x0,75x24 P2 =162 kN V = 1662 kN. Mx = 600 kNm (+) My = 300 kNm (+)

x1 = 1m, x2 = 1m (tiang di tengah tidak ada jarak terhadap pusat pondasi). Σx2 = Σy2 =3x12 + 3x22 =3(1)2 + 3(1)2 = 6 m2

x1

x2

0,5 1,0

1,0 0,5 0,5

1,0

1,0

0,5


V M y .x M x . y + + n Σx 2 Σy 2 1662 300.1 600.1 = + + 9 6 6 = 335 kN > pa = 200 kN

pmax = pmax pmax

Beban minimum tiang deret I

V M y .(− x ) M x .(− y ) + + n Σx 2 Σy 2 1662 300.(−1) 600.(−1) = + + 9 6 6 = 35 kN > 0 kN

pmin =

Pmax > Pa, dicoba dengan menggeser pusat kolom ke arah yang berlawanan dengan momen.

pmin pmin

121

My P1

ex = My/P1 = 0,2m (+) ey = Mx/P1 = 0,4m (+)

P2 x1

ΣMx = Mx + P1(-ey)=0 ΣMy = My + P1(-ex)=0 pmax pmax pmax

ΣV ΣM y .x ΣM x . y = + + n Σx 2 Σy 2 1662 0.1 0.1 = + + 9 6 6 = 185 kN < pa = 200 kN

0,75

x2

0,5 1,0

1,0 0,5 0,5

1,0

1,0

0,5

B. Tinjauan terhadap beban sementara Berat kolom P1 =1900 kN Berat poer P2 =3x3x0,75x24 =162 kN V = 2062 kN. Mx = -500 kNm My = +500 kNm ΣMx = Mx + P1(-ey)=-1260 kNm ΣMy = My + P1(-ex)=120 kNm Σx2

= Σy2

= 6 m2

Pmax > 1 ½ Pa, tidak aman susunan tiang perlu diubah.

Beban maksimum tiang 9

V ΣM y .x ΣM x . y + + n Σx 2 Σy 2 2062 120.1 − 1260.(−1) = + + 9 6 6 = 459 kN > 1 12 pa = 300 kN

pmax = pmax pmax

Beban minimum tiang 1

V ΣM y .( x) ΣM x .( y ) + + n Σx 2 Σy 2 2062 120.( −1) − 1260.(1) = + + 9 6 6 = −1 kN < 0 kN (tarik )

pmin = pmin pmin

122

Dicoba dengan jumlah tiang (n) = 12 disusun seperti gambar P1

Beban tetap Berat kolom P1 =1500 kN Berat poer P2 =3x4x0,75x24 =216 kN V = 1716 kN. ex = My/P1 = ey = Mx/P1 = ΣMx = Mx +

ΣMy

=

My

P2 x1 0,5

Σy2

x3

1

1,0

0,2m 0,4m

1,0

P1(-ey)=0

My + P1(-ex)=0

1,0 12

0,5 0,5

Σx2

0,75

1,0

1,0

0,5

=4x12 + 4x22 + 4x32 =4(1)2 + 4(0)2 + 4(1)2 = 8 m2 = 3y12 + 3y22 + 3y32 + 3y42 = 3(1,5)2 + 3(0,5)2 + 3(0,5)2 + 3(1,5)2 = 15 m2 ΣV Σ M y . x ΣM x . y pmax = + + n Σx 2 Σy 2

1716 0.1 0.1,5 + + 12 8 15 = 143 kN < pa = 200 kN

pmax = pmax

123

B. Tinjauan terhadap beban sementara Berat kolom P1 =1900 kN Berat poer P2 =216 kN V = 2116 kN. ΣMx = -1260 kNm ΣMy = +120 kNm Σx2

m2

=8 Σy2 = 15 m2 Tiang 12, x = 1m, y = -1,5 m Tiang 1, x = - 1m, y = +1,5 m

Beban maksimum tiang 12

V ΣM y .x ΣM x . y + + n Σx 2 Σy 2 2116 120.1 − 1260.(−1,5) = + + 12 8 15 = 317 kN > 1 12 pa = 300 kN

pmax = pmax pmax

Beban minimum tiang 1

V ΣM y .(− x ) ΣM x .(− y ) + + n Σx 2 Σy 2 2116 120.(−1) − 1260.(1,5) = + + 12 8 15 = 35 kN > 0 kN

pmin = pmin pmin

Jarak tiang ditambah Berat kolom P1 =1900 kN Berat poer P2 =257 kN V = 2157 kN. ΣMx = -1260 kNm ΣMy = +120 kNm

x1 0,5

x3

1

1,25

1,0

Σx2 =8 m2 2 Σy = 3y12 + 3y22 + 3y32 + 3y42 1,25 = 3(1,75)2 + 3(0,5)2 + 3(0,5)2 + 3(1,75)2 0,5 = 23 m2

12 0,5

1,0

1,0

0,5

124

Tiang 12, x = 1m, y = -1,75 m Tiang 1, x = - 1m, y = +1,75 m Beban maksimum tiang 12

V ΣM y .x ΣM x . y + + n Σx 2 Σy 2 2157 120.1 − 1260.(−1,75) = + + 12 8 23 1 = 277 kN < 1 2 pa = 300 kN

pmax =

pmax pmax Beban minimum tiang 1

V ΣM y .(− x) ΣM x .(− y ) + + n Σx 2 Σy 2 2157 120.(−1) − 1260.(1,75) = + + 12 8 23 = 83 kN > 0 kN

pmin = pmin pmin

TURAP

125

Turap (sheet pile)

Konstruksi turap, sama seperti konstruksi dinding penahan tanah. Hanya saja penahan tanah terbuat dari pasangan batu dan beton bertulang, sedangkan turap terbuat dari papan atau tiangtiang tipis yang dipancang sejajar. Konstruksi turap tidak mengandalkan berat konstruksi saja, tetapi jepitan yang terjadi dalam tanah dan perlawanan papan angker di belakang konstruksi. Konstruksi turap digunakan pada :

Dermaga pelabuhan, tepi laut, sungai, saluran, dll Coffer dam pada pembuatan pier jembatan Pemecah gelombang Penahan tanah pada pekerjaan-pekerjaan sementara.

Klasifikasi Turap

Dari segi konstruksi

Turap tanpa angker (cantilever sheet pile) Turap angker

Dari segi bahan

Turap kayu Turap beton bertulang Turap baja

126

Analisis Stabilitas Konstruksi Turap

Konstruksi turap tanpa angker

Jenis tanah nir-kohesif Jenis tanah kohesif

Konstruksi turap dengan angker

Jenis tanah nir-kohesif Jenis tanah kohesif

Konstruksi turap tanpa angker pada Jenis tanah nir-kohesif

Analisis stabilitas turap

Angka keamanan (SF) (ΣMp/ΣMa) >= SF = 1,50~2,00

Angka keamanan (SF) digunakan untuk membagi Ep (tekanan tanah pasif) sehingga diperoleh bagian turap yang dipancang. Panjang turap yang dipancang diambil d = 1,2 ~ 1,4 do. Panjang do didapat pada (ΣMDo = 0).

127

Konstruksi turap tanpa angker pada Jenis tanah nir-kohesif Contoh (hlmn 83). Suatu turap kayu menahan tanah setinggi 2m, dengan sudut gesek internal (ϕ) =30o, berat volume tanah (γ) = 18 kN/m3, dan kayu mempunyai kuat tarik yang diijinkan = 10 Mpa = 10.000 kPa. Tentukan panjang turap yang dipancang dan dimensi turap. Penyelesaian : Koef tekanan tanah aktif ϕ 1 2 o Ka = tg (45 − ) = 2 3

Koef tekanan tanah pasif

ϕ

Kp = tg 2 (45 o + ) = 3 2

Konstruksi turap tanpa angker pada Jenis tanah nir-kohesif Ditinjau turap dengan lebar 1m tegak lurus bidang gambar H1 = H +do = 2 + do EA = ½ (H1)2 γ Ka H = ½ (2 + do)2 x 18 x (1/3) 2 = 3 (2 + do) kN Lengan di titik Do : eA = 1/3 (2+ do) EP = ½ (do)2 γ Kp EA = ½ (do)2 x 18 x (3) do EP = 27 (do)2 kN Do Lengan di titik Do : ep = 1/3 do

128

Konstruksi turap tanpa angker pada Jenis tanah nir-kohesif a)

Panjang do Tinjau terhadap titik Do, ΣMDo = 0 -Ea ea + Ep ep = 0 (-3 (2 + do)2 ) ( 1/3 (2+ do ) + (27 (do)2 ) ( 1/3 do ) = 0

Diperoleh do = 1,85m d = 1,2do =1,2x1,85 = 2,3m Panjang total Ht = H +do = 2 + 2,3 = 4,3 m

H

EA do

EP Do

Konstruksi turap tanpa angker pada Jenis tanah nir-kohesif b)

Dimensi turap Tinjau terhadap titik Do, (dΣMx /d x) = 0 (d/dx)[(-3 (2 + x)2 ) ( 1/3 (2+ x) + H (27 x2 ) ( 1/3 x )] = 0

Diperoleh x = 1m M max =- 18 kNm Atau ΣFH = 0 (-3(2 + x)2)+(27 x2)=0 Diperoleh x = 1m

EA do

EP Do

129

Konstruksi turap tanpa angker pada Jenis tanah nir-kohesif Misal tebal turap = t m, dan lebar b = 1m, 1 t2 W = b.t 2 = m 3 6 6

Sedangkan _

M W 18 10.000 = 2 ⇒ t = 10,4 cm t 6

σ kayu =

Dipakai tebal papan turap t = 11cm Atau dimabil 12 cm

Konstruksi turap dengan angker pada Jenis tanah nir-kohesif a) b) c) d) e)

Menentukan panjang bagian turap yang dipancang (d) Dimensi papan turap Menentukan panjang letak angker (a) Dimensi batang angker Letak papan angker

130

Contoh (hlmn 101) q= 10 kN/m2

Suatu turap baja seperti gambar dengan karakteristik tanah yang diuraikan dalam tabel.Tentukan dimensi turap dan angker dengan jarak as-as 3 m.

1,5m 3m

A

4m

Lokasi

γ (kN/m3)

c (kN/m2)

ϕ

Atas MAT Bwh MAT Bwh B

18 9,5 12

0 0 0

30 30 35

B Dm

Penyelesaian q= 10 kN/m2

1,5m 3m

A

EA1

H1 γ=18

EA2

kN/m3 q

H1γKA1 γ=9,5 kN/m3

4m

EA3

H2

EA4

ϕ = 30o B

Dm

H2γKA1 γ=12 kN/m3 ϕ = 35o

d

EA5 Ep

dγKp

EA6

dγKA2

131

K A1 = tg 2 (45o − K P 1 = tg 2 (45o +

ϕ1 2

) = 0,3

ϕ1 2

)=3

K A2 = tg 2 (45o − K P 2 = tg 2 (45o +

ϕ2 2

ϕ2 2

) = 0,27 ) = 3,70

Gaya Aktif No. 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Gaya Aktif (kN) EA1= EA2= EA3= EA4= EA5= EA6=

10.0,3.3 = 9 ½ 18.0,3.32 = 24,3 (10+18.3)4.0,3 = 76,8 ½ 9,5.0,3.42 = 22,8 (64+38).do.0,27 = 27,4do ½ 12.0,27.do2 = 1,62do2

Lengn thd A (m)

Momen thd A (kNm)

0 2/3 .3 -1,5 = 0,5 3+4/2 – 1,5 = 3,7 3+4x2/3 – 1,5 =4.17 3+4+do/2 – 1,5=5,5+do/2 3+4+2/3 do–1,5 =5,5+2/3 do

0 12,15 268,8 95,08 27,5do(5,5+do/2) 1,62do2(5,5+2/3 do)

Didapat

∑ E A = 132,9 + 27,5d o + 1,62d 0

2

d  2   2 ∑ M A = 376 + 27,5d o  5,5 + o  + 1,62d o  5,5 + d o  2  3   

Gaya Pasif No. 1.

Gaya Pasif (kN)

Lengan thd A (m)

Momen thd A (kNm)

Ep = ½ 12.3,7.do2 3+4+2/3 do -1,5 22,2 do2 (5,5+2/3 do) = 5,5 +2/3 do = 22,2do2

Didapat 2 ∑ E p = 22,2d o 2  2 ∑ M p = 22,2d o  5,5 + d o  3   (∑ M A )total = 0

(∑ M A )total

= ∑MA −∑M p

d  2  2   2 2 0 = 376 + 27,5d o  5,5 + o  + 1,62d o  5,5 + d o  − 22,2d o  5,5 + d o  2 3 3       Dengan cara coba-coba

Didapat do = 2,35 m, sehingga d =1,5do = 3,5m Panjang total turap 10,5 m

132

EA1

H1

EA2 q H1γKA1 EA3

H2

EA4 B H2γKA1

Ep

x

EA6

EA5 d

X

xγKp

xγKA2

Momen maksimum terjadi pada titik X dari B

(∑ M A )total

= ∑M A − ∑M p

(∑ M A )total

x 2  2     = 376 + 27,5 x 5,5 +  + 1,62 x 2  5,5 + x  − 22,2 x 2  5,5 + x  2 3  3     = 376 + 151,25 x − 99,4 x 2 − 13,7 x 3

(∑ M A )total

d ( ∑ M A )total Letak momen maksimum = 0 + 151,25 − 198,8 x − 41,1x 2 dx Diperoleh x = 0,945 m dari titik B M max =418,6 kNm

Bila digunakan σt’ = 140 MN/m2 W = (Mmax/σt’) = 2990 cm3 Dari Tabel profil baja, digunakan Profil Larsssen 25 W = 3040 cm3> W = 2990 cm3 Dimensi Profil b=550mm, h=420mm, t=20mm, s=11,5mm t s

h

Y

b

Y

b

133

Menentukan reaksi Angker (RA) ΣMDo = 0 No .

Gaya Aktif (kN)

1. 2. 3. 4. 5. 6.

10.0,3.3 = 9 ½ 18.0,3.32 = 24,3 (10+18.3)4.0,3 = 76,8 ½ 9,5.0,3.42 = 22,8 (64+38).2,35.0,27 = 64,7 ½ 12.0,27.2,352 = 8,95

Σ No. 1. 2.

Lengn (m)

Momen thd Do (kNm)

7,85 7,35 4,35 3,69 1,17 0,78

70,65 178,60 334,08 83,90 75,72 7,01

206,55 Gaya Pasif (kN) Ep = ½ 12.3,7.2,352 = 122,60 R

H1

1,5m A EA1 RA q

EA2 H1γKA1

EA3

H2

EA4 H2γKA1

749,96 Lengan (m)

Momen (kNm)

0,78

95,63

7,86

7,85R

d

EA5 Ep dγKp Do

EA6

dγKA2

Kondisi keseimbangan ΣMDo = 0 ΣMDo = -Momen aktif + Momen pasif 0 = - (749,96) + (95,63 + 7,85R) Didapat R = 83,35 kN/m’ Jarak batang angker 3 m, batang angker memberikan beban sebesar : RA = 3 R RA = 250 kN Gunakan baja ST SP 37 dengan σ’ = 140 MN/m2 Batang angker dengan tampang lingkaran A = RA/σ’ Diperlukan diameter 4,77 cm diambil 5 cm

134

KAPASITAS PONDASI TIANG

Recommend Documents