2.8 Analisis Daya Dukung Jacked Pile Berdasarkan Kekuatan Bahan Kapasitas daya dukung tiang dapat dihitung berdasarkan kekuatan bahan
2.10.3 Parameter Tanah 1. Modulus Young (E)
Karena sulitnya pengambilan contoh asli di lapangan untuk tanah granuler maka beberapa pengujian lapangan (in-situ-test) telah dikerjakan untuk mengestimasi nilai modulus elastisitas tanah. Terdapat beberapa usulan nilai E yang diberikan oleh peneliti, diantaranya pengujian sondir yang dilakukan oleh De Beer (1965) dan Webb (1970) memberikan korelasi antara tahanan kerucut qc dan E sebagai berikut :
E = 2 x qc (dalam satuan kg/cm2) (2.19)
Bowles memberikan persamaan yang dihasilkan dari pengumpulan data sondir, sebagai berikut :
E = 3 x qc (untuk pasir) (2.20)
E = 2 x sampai dengan 8.qc(untuk lempung) (2.21) dengan qc dalam kg/cm2
Nilai perkiraan modulus elastisitas dapat diperoleh dari pengujian SPT (Standart Penetration Test). Nilai modulus elastis yang dihubungkan dengan nilai SPT, sebagai berikut:
E = 6 ( N + 5 ) k/ft2 (untuk pasir berlempung) (2.22)
E = 10 ( N + 15 ) k/ft2(untuk pasir) (2.23)
Hasil hubungan yang diperoleh adalah modulus elastisitas undrained (Es) sedangkan input yang dibutuhkan adalah modulus elastisitas efektif (Es’). Dengan menggunakan rumusan yang menggabungkan kedua modulus elastisitas tersebut, maka diperoleh yaitu :
E = (, ) (2.24)
Sedangkan untuk keperluan praktis dapat dipakai :
E’ = 0,8 x E (2.25)
Menurut Bowles, 1997, nilai modulus elastisitas tanah juga dapat ditentukan berdasarkan jenis tanah perlapisan (Tabel 2.6).
Tabel 2.6 Nilai perkiraan modulus elastisitas tanah (Hardiyatmo, 1994)
Macam tanah Es
4. Berpasir 300 – 425
Pasir
2. Tidak padat 500 – 1400
Lanau 20 – 200
Loses 150 – 600
Cadas 1400– 14000
Selain itu modulus elastisitas tanah dapat juga dicari dengan pendekatan terhadap jenis dan konsistensi tanah dengan N-SPT, seperti pada Tabel 2.7 dan Tabel 2.8 berikut ini :
Tabel 2.7 Korelasi N-SPT dengan modulus elastisitas pada tanah lempung (Randolph, 1978)
Very soft 2 0,020 0,5 250 170-340 60-110
Soft 2-4 0,020 0,5 375 260-520 80-170
Medium 4-8 0,020 0,5 750 520-1040 170-340
Stiff 8-15 0,010 0,45 1500 1040-2080 340-690
Very stiff 15-30 0,005 0,40 3000 2080-4160 690-1390
Hard 30 0,004 0,35 4000 2890-5780 960-1930
40 0,004 0,35 5000 3470-6940 1150-2310
60 0,0035 0,30 7000 4860-9720 1620-3420
80 0,0035 0,30 9000 6250-12500 2080-4160
100 0,003 0,25 11000 7640-15270 2540-5090
120 0,003 0,25 13000 9020-18050 3010-6020
Tabel 2.8 Korelasi N-SPT dengan modulus elastisitas pada tanah pasir (Schmertman,1970)
2. Poisson’s Ratio (μ)
Rasio poisson sering dianggap sebesar 0,2 – 0,4 dalam pekerjaan-pekerjaan mekanika tanah. Nilai sebesar 0,5 biasanya dipakai untuk tanah jenuh dan nilai 0 sering dipakai untuk tanah kering dan tanah lainnya untuk kemudahan dalam perhitungan. In idisebabkan nilai dari rasio poisson sukar untuk diperoleh untuk tanah.
Untuk nilai poisson ratio efektif (μ’) diperoleh dari hubungan jenis tanah, konsistensi tanah dengan poisson ratio seperti terlihat pada (Tabel 2.9). Sementara pada program Plaxis khususnya model tanah undrained μ' < 0,5.
Tabel 2.9 Hubungan jenis tanah, konsistensi danPoisson’s ratio (Μ) (Hardiyatmo, 1994)
Berat jenis tanah kering adalah perbandingan antara berat tanah kering dengan satuan volume tanah. Berat jenis tanah kering dapat diperoleh dari data Soil Test dan Direct Shear.
Subsurface
Very loose 0-4 28 0,45 0-16 0-15 0-440 0-160
Losse 4-10 28-30 0,4 16-40 15-35 440-1100 160-390
Medium 10-30 30-36 0,35 40-120 35-65 1100-3300 390-1200
Dense 30-50 36-41 0,3 120-100 65-85 3300 -5500 1200-1990
Very dense 50-100 41-45 0,2 200-400 85-100 5500-11000 1990-3900
Berat Isi Tanah Jenuh (γsat)
Berat jenis tanah jenuh adalah perbandingan antara berat tanah jenuh air dengan satuan volume tanah jenuh. Dimana ruang porinya terisi penuh oleh air. Nilai dari berat jenis tanah jenuh didapat dengan menggunakan rumus :
= (2.26)
Dimana :
Gs = Specific gravity E = Angka pori
Γw = Berat isi air (Kn/M3)
Nilai-nilai dari Gs, e dan γw didapat dari hasil pengujian tanah dengan Triaxial Test dan juga Soil Test.
Sudut Geser Dalam (ø)
Sudut geser dalam bersama dengan kohesi merupakan faktor dari kuat geser tanah yang menentukan ketahanan tanah terhadap deformasi akibat tegangan yang bekerja pada tanah. Deformasi dapat terjadi akibat adanya kombinasi keadaan kritis dari tegangan normal dan tegangan geser. Nilai dari sudut geser dalam didapat dari engineering properties tanah, yaitu dengan triaxial test dan direct shear test.
Hubungan antara sudut geser dalam (ø) dengan nilai SPT setelah dikoreksi menurut Peck, Hanson dan Thornburn, 1974 adalah :
Ø (derajat) = 27,1 + 0,3 Ncor– 0,00054 N2cor (2.27) Dimana :
Ncor = Nilai N-SPT setelah ikoreksi
Kohesi (c)
Yaitu gaya tarik menarik antar partikel tanah. Bersama dengan sudut geser tanah, kohesi merupakan parameter kuat geser tanah yang menentukan
ketahanan tanah terhadap deformasi akibat tegangan yang bekerja pada tanah. Deformasi dapat terjadi akibat adanya kombinasi keadaan kritis dari tegangan normal dan geser. Nilai dari kohesi didapat dari engineering properties, yaitu dengan triaxial test dan direct shear test.
Permeabilitas (k)
Koefisien rembesan (Permeability) pada tanah adalah kemampuan tanah untuk dapat mengalirkan atau merembeskan air (atau jenis fluida lainnya) melalui pori-pori tanah. Berdasarkan persamaan Kozeny-Carman nilai permeabilitas untuk setiap layer tanah dapat dicari dengan menggunakan rumus :
k = (2.28)
Untuk tanah yang berlapis-lapis harus dicari nilai permeabilitas untuk arah vertikal dan horizontal dapat dicari dengan rumus :
k = ⋯ (2.29)
k = (kH + kH + ⋯ + kH ) (2.30)
Dimana :
H = Tebal lapisan (m) e = Angka pori
k = Koefisien permeabilitas (cm/dtk)
kv = Koefisien permeabilitas arah vertikal (cm/dtk) kh = Koefisien permeabilitas arah horizontal (cm/dtk)
Nilai koefisien permeabilitas tanah dapat ditentukan berdasarkan jenis tanah seperti pada Tabel 2.10 berikut ini :
Tabel 2.10 Nilai koefisien permeabilitas tanah (Das, 1995)
Jenis Tanah K
cm/dtk ft/mnt
Kerikil bersih 1.0 – 100 2.0 – 200 Pasir kasar 1.0 - 0.01 2.0 - 0.02 Pasir halus 0.01 - 0.001 0.02 - 0.002
Lanau 0.001 - 0.00001 0.002 - 0.00002 Lempung < 0.000001 < 0.000002 2.11 Kapasitas Daya Dukung Lateral
Untuk menentukan kapasitas lateral tiang terlebih dahulu harus menentukan apakah tiang tersebut tergolong sebagai tiang panjang atau tiang pendek. Hal tersebut dilakukan dengan menentukan faktor kekakuan tiang R dan T. Faktor kekakuan tersebut dipengaruhi oleh kekauan tiang EI dan kompresibilitas tanah yang dinyatakan dalam modulus tanah (K) yang tidak konstan untuk sembarang tanah tetapi bergantung pada lebar dan kedalaman tanah yang dibebani.
Perlu dibedakan model ikatan tiang dengan pelat penutup tiang pile cap dalam analisis gaya lateral. Model ikatan tersebut sangat mempengaruhi perilaku tiang dalam mendukung beban lateral. Model dari ikatan tiang terdiri dari 2 tipe, yaitu tiang ujung jepit (fixed-end pile) dan tiang ujung bebas (free-end pile). Jika kepala tiang dapat berinteraksi dan berotasi akibat beban geser dan/atau momen, tiang tersebut dikatakan berkepala bebas (free head). Jika kepala tiang hanya bertranslasi maka disebut dengan kepala jepit (fixed head). Menurut McNulty (1956), tiang yang disebut berkepala jepit (fixed head) adalah tiang yang yang ujung atasnya terjepit dalam pile cap paling sedikit sedalam 60 cm, sedangkan tiang berkepala bebas (free head) adalah tiang yang tidak terjepit ke dalam pile cap atau terjepit ke dalam pile cap kurang dari 60 cm.
Kapasitas tahanan maksimal akibat beban lateral dapat dianalisis dengan beberapa metode diantaranya metode Broms, 1964. Metode Broms akan dibahas lebih lanjut sebagai metode analisis yang dipakai dalam penelitian ini.