BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.4 Daya Dukung Aksial berdasarkan Data Loading Test
2.4.1 Prosedur Test
• Standard Loading Test ASTM
• Cyclic Loading Test ASTM
• Slow maintained Load Test Method (SM Test)
• Quick maintained Load Test Method (QM Tst)
• Constant Rate of Penetration Test Method (CRP Test)
• Swedish Cyclic Test Method (SC Test) 2.4.2 Prosedur Pengukuran
• Pembacaan dilakukan terhadap waktu, beban pergerakan tiang pada saat sebelum dan sesudah tahapan pembebanan di berikan atau dikurangi.
• Pada saat proses pemberian beban harus dipastikan bahwa tiang uji mengalami keruntuhan. Untuk itu dilakukan pembacaan tambahan untuk selang waktu maksimal 10 menit selama 30 menit pertama dan selang waktu tidak lebih dari 20 menit untuk setelah 30 menit pertama tesebut.
• Setelah beban total diberikan harus dipastikan pula bahwa tiang uji tidak mengalami keruntuhan. Untuk itu dilakukan pembacaan tambahan untuk selang waktu maksimal 20 menit selama 2 jam pertama, selang waktu maksimal 1 jam untuk 10 jam berikutnya, serta tidak melewati selang waktu 2 jam untuk 12 jam berikutnya.
• Jika keruntuhan terjadi, lakukan pembacaan sesegera mungkin sebelum dilakukan pengurangan beban pertama.
• Selama proses pengurangan beban (Unloading) lakukan pembacaan untuk selang waktu tidak melewati 20 menit.
• Lakukan pembacaan terakhir pada saat 12 jam setelah seluruh beban diangkat.
Standard Loading Test
Beban yang diujikan sebesar 200% dari beban perencanaan dan dilaksanakan dengan pertambahan 25% dari beban perencanaan, kecuali jika terjadi keruntuhan sebelum beban tersebut tercapai. Pertambahan beban dilakukan jika kecepatan penurunan yang terjadi tidak lebih besar dari 0,01 in/hour atau 0,25 mm/jam tetapi tidak lebih lama dari 2 jam. Jika tidak terjadi keruntuhan maka total beban yang telah diberikan dapat diangkat kembali (unloading) setelah 12 jam didiamkan jika penurunan yang terjadi pada 1 jam terakhir tidak besar dari pada
0,01 in (0,25 mm). jika penurunan yang terjadi masih lebih besar dari pada 0,01 in (25 mm) maka biarkan beban selama 24 jam.
Jika waktu yang dimaksud pada 3 item diatas telah tercapai maka kurangi beban dengan tahap pengurangan sebesar 50% dari beban perencanaan atau 25%
dari beban total pengujian untuk setiap 1 jam. Jika tiang mengalami keruntuhan, maka pemompaan hydraulic jack dilanjutkan hingga penurunan yang terjadi adalah sama dengan 15% dari parameter tiang.
Cyclic Loading Test
Secara umum penambahan pemberian beban pada pembebanan cyclic ini adalah sama dengan yang telah diuraikan pada bagian sebelumnya, setelah beban yang diberikan sama dengan 50,100 dan 150% dari beban desain, biarkan masing-masing beban tersebut untuk 1 jam dan diangkat kembali beban dengan pengurangan, yang sa ma besarnya dengan pada saat increment pemberian beban.
Biarkan beban selama 20 menit untuk tiap tahap pengurangannya.
Cyclic loading procedur loading-unloading
Cyclic 1 0% 25% 50% 25% 0%
Cyclic 2 0% 50% 75% 100% 75% 50% 0%
Cyclic 3 0% 50% 100% 125% 150% 125% 100% 50% 0%
Cyclic 4 0% 50% 100% 150% 175% 200% 150% 100% 50%
Setelah beban yang diberikan diangkat semua untuk tiap tahapnya, berikan kembali beban dengan increment sebesar 50% dari beban desain sampai dengan sebesar tahap sebelum diangkat. Jarak increment tersebut adalah 20 menit.
Kemudian beban tambahan untuk tahap berikutnya diberikan sesuai dengan prosedur yang telah di uraikan pada bagian sebelumnya.
Setelah beban total yang disyaratkan telah diberikan tahan dan angkat beban tersebut seperti yang telah di uraikan pada bagian sebelumnya.
Slow Maintained Load Test Metohod (SM Method)
Beban terdiri dari 8 incement (25%, 50%, 75%, 100%, 125%, 150%, 175%
dan 200%) hingga 200% dari beban rencana. Beban diberikan sesuai dengan masing-masing increment hingga dicapai penurunan sebesar 0,01 in/h (0,25 mm/jam) tetapi tidak lebih dari 2 jam setiap penambahannya. Pada penambahan beban mencapai pada penambahan beban mencapai 200% beban ditahan hingga 24 jam.
Jiaka waktu pada item 3 telah dicapai makan dilakukan pengurangan beban sebesar 25% pada tiap tahapnya dengan jarak masing-masing pengurangan tersebut adalah selama 1 jam. Jika beban telah diberikan dan dikurangi seluruhnya seperti pada langkah 1 hingga 4 diatas, berikan kembali beban sebesar 200% pada tiang dengan increment sebesar 50% dengan jarak masing-masing beban adalah selama 20 menit.
Jika beban yang diberikan telah dicapai seluruhnya(200% beban rencana) maka tambahkan kembali beban dengan increment sebesar 10% beban rencana hingga tiang mengalami keruntuhan. Jarak pada pertambahan beban ini adalah sebesar 20 menit.
Quic Maintained Load Test Method (QM Method)
Beban diberikan hingga 300% beban rencana dengan penambahan sebanyak 20 pertambahan (masing-masing increment sebesr 15% beban rencana). Beban ditahan pada setiap tahapnya untuk selama 5 menit dengan pembacaan dilakukan setiap 2.5 menit. Tambahkan beban jika beban pada setiap tahap dicapai. Setelah interval 5 menit, kurangi beban secara keseluruhan yang terjadi pada tiang. Metode ini tidak dapat digunakan untuk memperkirakan penurunan yang terjadi.
Constant Rate of Penetration Test Method (CRP Test)
Kepala tiang diberikan beban hingga kecepatan penurunan yang terjadi sebesar 0,05 in/min (1,25 mm/menit). Beban yang diperlukan untuk mencapai kecepatan penurunan seperti yang disebutkan pada item 1 kemudian dicatat, pengujian dilakukan hingga total penurunan mencapai 2 inch hingga 3 inch (50mm hingga 75 mm).
Swedish Cyclic Test Method (SC Test)
Tiang diberikan beban sebesar sepertiga dari beban rencana, beban dikurangi hingga seperenam beban rencana. Penambahan dan pengurangan beban diulangi sebanyak 20 kali. Tambahan beban hingga 50% lebih besar dari item 1 dan ulangi pada item 2 seperti prosedur ini dilakukan hingga terjadi keruntuhan. Metoda ini memerlukan waktu waktu yang cukup lama dan proses siklik merubah perilaku tiang hingga tiang sudah tidak sama dengan kondisi aslinya.
2.4.3 Interpretasi Loading Test
➢ Lihat bore log, lokasi testing
➢ Propertis tiang (strength, dimensi)
➢ Driving Equipment (model hammer, total weight, ram weight, energy)
➢ Driving record
➢ Code yang digunakan: interpretasi (Load vs time, dispacement vs time, load vs displecement)
2.4.4 Interpretasi Method
Umumnya data uji pembebanan diplotkan dengan beban sebagai absis dan penurunan sebagai ordinat. Data yang berupa titik ini kemudian digunakan untuk membuat perkiraan beban runtuh sehingga kapasitas yang diizinkan dapat dihitung.
Beban runtuh ultimate suatu tiang tekan hidrolis didefinisikan sebagai beban saat tiang tersebut amblas atau penurunan terjadi dengan cepatnya di bawah tekanan beban. Defenisi keruntuhan lain menganggap batas penurunan kotor 1,50 inchi (38 mm) dan penurunan bersih 0,75 inchi (19 mm) terjadi di bawah 2 kali beban rencana.
Banyak ahli teknik mendefinisikan beban runtuh adalah titik potong dari garis singgung awal kurva (penurunan vs beban) dengan garis singgung atau perluasan bagian akhir dari kurva. Ada beberapa metode interpretasi data loading test yang dibahas dalam tesis ini antara lain:
➢ Davisson’s Method (1972)
➢ Chin’s Method (1971)
➢ Mazurkiewicz’s Method (1972)
➢ Butler & hoy’s Method (1977) Davisson’s Method (1972)
Langkah-langkah untuk mendapatkan daya dukung ultimate dengan Metode Davisson adalah sebagai berikut:
1. Gambar kurva beban vs penurunan seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4 2. Dapatkan penurunan elastis, Δ = (Qva)L/AE dari tiang tekan hidrolis, di mana
Qva adalah beban kerja, L adalah panjang tiang tekan hidrolis, A adalah luas penampang tiang tekan hidrolis, dan E adalah modulus elastisitas bahan tiang tekan hidrolis.
3. Gambar garis OA menurut persamaan penurunan elastis (Δ) seperti yang didefinisikan pada point 2. Gambar sebuah garis BC sejajar dengan garis OA pada suatu jarak x, di mana x = 0,15 + D/120 in, (D = diameter tiang tekan hidrolis dalam satuan inchi)
4. Daya dukung ultimate adalah perpotongan antara garis BC dengan kurva beban-penurunan seperti tertulis di point 3.
Metode ini sejatinya direkomendasikan untuk driven piles, dan lebih cocok digunakan untuk metode QM Test. Keuntungan utama dari metode ini adalah batas garis BC dapat digambarkan sebelum pengujian dilakukan. Adapun hal itu dapat digunakan sebagai kriteria penerimaan untuk proof-tested contract pile.
Untuk lebih jelasnya, prosedur Metode Davisson dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 0.4 Grafik Interpretasi Dengan Davisson’s Method Chin’s Method (1971)
Dasar dari teori ini, diantaranya sebagai berikut (Gambar 2.5)
a. Kurva beban-penurunan digambar dalam kaitannya dengan S/Q, dimana:
S/Q = C1.S + C2 (2.10)
b. Kegagalan beban (Qf) atau beban terakhir (Qult) digambarkan sesuai Persamaan (2.9)
Qult = 1/C1 (2.11)
Gambar 0.5 Grafik hubungan beban dengan penurunan menurut meode Chin
Kegagalan metode Chin dapat digunakan untuk kedua tes beban yaitu tes beban dengan cepat dan tes beban yang dilakukan dengan lambat. Biasanya memberikan perilaku yang tidak realistik untuk kegagalan beban, jika tidak digunakan suatu kenaikan waktu yang konstan pada uji tiang. Jika sepanjang kemajuan tes beban statis, keruntuhan pada tiang akan bertambah maka garis Chin akan menunjukkan suatu titik temu, oleh karena itu dalam merencanakan tiap pembacaan Chin perlu dipertimbangkan. Di mana Chin memperhatikan batasan beban ynag diregresikan linier yang mendekati 1 (satu) dalam mengambil suatu hasil tes beban statis, dengan dasar nilai-nilai yang ditentukan dari dua cara yang telah disebutkan. Secara umum dua titik akan menentukan suatu gatis dan titik ketiga pada pada garis yang sama mengkonfirmasikan suatu garis (Fellenius, 2001) Mazurkiewicz’s Method (1972)
Metode ini mengasumsikan bahwa dengan kapasitas tahanan terbesar (ultimate) akan didapatkan dari beban yang berpotongan, diantaranya beban yang searah sumbu tiang untuk dihubungkan beban dengan titik-titik dari posisi garis terhadap sudut 450 pafa beban sumbu yang berbatasab dengan beban (Prakash dan Sharma, 1990). Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.6. Adapun langkah-langkah interpretasi tes pembebanan dari metode Mazurkiewicz adalah sebagai berikut:
➢ Plot kurva beban-penurunan
➢ Pilih sejumlah penurunan dan gambarkan garis vertikal yang memotong kurva.
Kemudian gambar garis horizontal darititik perpotongan ini pada kurva sampai memotong sumbu beban.
➢ Dari perpotongan masing-masing kurva, gambar garis 450 sampai memotong garis beban selanjutnya.
➢ Perpotongan ini jatuh kira-kira pada garis lurus. Titik yang di dapat oleh perpotongan dari perpanjangan garis ini pada sumbu vertikal (beban) adalah beban runtuh.
➢ Moda ini mengasumsikan bahwa kurva beban-penurunan berupa parabolic. Nilai beban keruntuhan yang didapat dari metoda ini seharusnya mendekati 80% dari kenyataan.
Gambar 0.6 Grafik hubungan beban dengan penurunan metode Mazurkiewicz (1992)
Butler and Hoy’s Method (1977)
Butler dan Hoy (1977) mempertimbangkan kegagalan beban saat beban terjadi perpotongan dua buah garis tangen, terhadap grafik hubungan antara beban-penurunan pada titik-titik yang berbeda (Salgado, 1999). Garis tangen pertama merupakan garis lurus awal yang diasumsikan sebagai suatu garis tekanan elastis.
Untuk garis tangen kedua diperoleh dan dibatasi pada suatu kemiringan sebesar 0,05”/ton pada kurva beban-penurunan.
Pada umumnya kurva beban-penurunan saat garis digambarkan lurus merupakan bagian pencerminan yang benar terhadap garis elastis. Pengamatan ini didasarkan pada Fellenius (1980), penggunaan suatu garis pencerminan yang diusulkan kembali sebagai suatu garis tekanan tekanan elastis sehingga suatu garis bantu lurus awal di dalam Gambar 2.7 untuk menentukan kegagalan beban.
Gambar 0.7 Grafik hubungan beban dengan penurunan metode Butler dan Hoy (1977)
2.5 DAYA DUKUNG LATERAL BORED PILE
Pondasi tiang dapat menahan beban lateral yang bekerja pada dinding penahan tanah, dimana beban lateral berasal dari tekanan tanah lateral yang mendorongnya. Pondasi tiang juga dapat menahan beban lateral seperti beban angin yang bekerja pada struktur bangunan tingkat tinggi seperti struktur rangka baja atau gedung pencakar langit,sehingga pondasi tiang mengalami gaya tarik dan gaya tekan. Pondasi tiang juga dapat menahan dinding turap yang menyangga pada pondasi tiang. Pondasi tiang juga menanggung beban lateral yang disebabkan gaya eksternal seperti hempasan gelombang air laut, angin, dan benturan kapal pada konstruksi lepas pantai.
Beban lateral yang diijinkan pada pondasi tiang diperoleh berdasarkan salah satu dari dua kriteria berikut :
• Beban lateral ijin ditentukan dengan membagi beban ultimit dengan suatu faktor keamanan.
• Beban lateral ditentukan berdasarkan defleksi maksimum yang diijinkan.
2.5.1 Menghitung Tahanan Beban Lateral Ultimate
Pondasi tiang tunggal terdiri dari dua klasifikasi yaitu pondasi tiang pendek dan pondasi tiang panjang. Langkah pertama yang perlu kita lakukan untuk menentukan kapasitas lateral tiang adalah menentukan apakah tiang tersebut berperilaku sebagai tiang panjang atau tiang pendek. Menurut Tomlinson, 1977, kriteria tiang kaku/rigid pile (pendek) dan tiang tidak kaku/elastic pile (panjang) berdasarkan faktor kekakuan R dan T yang dikaitkan dengan panjang tiang yang tertanam dalam tanah (L) diperlihatkan pada tabel di bawah ini:
Tabel 0.6 Kriteria pondasi tiang pendek dan pondasi tiang panjang (Tomlinson, 1977)
T dan R adalah faktor kekakuan tiang yang 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.
Jika tanah berupa lempung kaku terkonsolidasi berlebihan (stiff over consolidated clay), modulus tanah umumnya dapat dianggap konstan di seluruh kedalamannya.
Faktor kekakuan R dinyatakan dengan:
R = (EIK)
1⁄4
(2.12)
dimana :
E = modulus elastisitas bahan tiang (kg/cm2) I = momen Inersia tiang (cm4)
L = panjang tiang pancang (cm)
K = khd = k1/1,5 = modulus tanah
k1 = modulus reaksi subgrade dari Terzaghi (Tabel 2.5)
Tabel 0.7 Hubungan modulus subgrade (k1) dengan kuat geser undrained untuk lempung kaku terkonsolidasi berlebihan (overconsolidated) (Hardiyatmo,
2002)
Konsistensi Kaku Sangat kaku Keras
kohesi undrained Cu
Jika tanah lempung terkonsolidasi normal (normally consolidated) dan tanah granuler, modulus tanah dapat dianggap bertambah secara linier dengan kedalamannya (semakin ke bawah semakin besar). Faktor kekakuan untuk modulus tanah yang tidak konstan (T) dinyatakan dengan:
T = (EI
nh)
1⁄5
(2.13)
dimana:
nh = koefisien variasi modulus tanah (Tabel 2.9 dan 2.10) D = lebar atau diameter tiang (cm)
Tabel 0.8 Nilai-nilai nh untuk tanah granular (c = 0) Kerapatan relatif (Dr) Tidak padat Sedang Padat Interval nilai A 100 – 300 300 –
Tabel 0.9 Nilai-nilai nh untuk tanah kohesif
Tanah nh (kN/m3) Referensi
Gambut 55 Davidsson (1970)
27,7 – 111 Wilson dan Hilts (1967)
Loess 8033 –
11080
Bowles (1968)
2.5.2 Metode Broms
Metode perhitungan ini menggunakan teori tekanan tanah yang disederhanakan dengan menganggap bahwa sepanjang kedalaman tiang, tanah mencapai nilai ultimit.
Keuntungan metode Broms :
• Dapat digunakan pada tiang panjang maupun tiang pendek.
• Dapat digunakan pada kondisi kepala tiang terjepit maupun bebas.
Kerugian metode Broms :
• Hanya berlaku untuk lapisan tanah yang homogen, yaitu tanah lempung saja atau tanah pasir saja.
• Tidak dapat digunakan pada tanah berlapis. Broms membedakan antara tiang pendek dan panjang serta membedakan posisi kepala tiang bebas dan terjepit.
Broms, 1964, mengemukakan beberapa anggapan dalam metode ini bahwa tanah adalah salah satu dari non-kohesif saja (c = 0) atau kohesif saja (f = 0), oleh karena itu, tiang pada setiap tipe tanah dianalisis secara terpisah. Broms juga menyatakan bahwa tiang pendek kaku (short rigid pile) dan tiang panjang lentur (long flexible pile) dianggap terpisah. Tiang dianggap tiang pendek kaku (short rigid pile) jika L/T 2 atau L/R 2 dan dianggap tiang panjang lentur (long flexible pile) jika L/T 4 atau L/R 3,5.
Gambar 0.8 Tiang pendek dikenai beban lateral (Broms,1964)
Gambar 0.9 Tiang panjang dikenai beban lateral (Broms,1964)
Tiang pendek ujung bebas diharapkan berotasi di sekitar pusat rotasi, sedangkan untuk tiang ujung jepit bergerak secara lateral dalam bentuk translasi.
2.5.2.1 Pada Tanah Kohesif
Pada tanah kohesif, tegangan tanah yang terjadi di permukaan tanah sampai kedalaman 1,5 kali diameter (1,5D) dianggap sama dengan nol dan konstan sebesar 9cu untuk kedalaman yang lebih besar dari 1,5D tersebut. Hal ini dianggap sebagai efek penyusutan tanah.
a. Tiang Ujung Bebas (Free-end Piles)
Beban lateral yang bekerja pada kedua jenis tiang tersebut akan menghasilkan pergerakan yang berbeda dari segi defleksi dan mekanisme keruntuhan tiang.
Pada tiang panjang tahanan terhadap gaya lateral akan ditentukan oleh momen maksimum yang dapat ditahan tiangnya sendiri (My).
Gambar 0.10 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan Kondisi Kepala Tiang Bebas Akibat Beban Lateral pada Tanah Kohesif
(Broms,1964)
Pada gambar di atas, f mendefinisikan letak momen maksimum, sehingga dapat diperoleh :
f = Hu / (9cu.D) (2.14)
Dengan mengambil momen terhadap titik dimana momen pada tiang maksimum, diperoleh:
Mmaks = Hu(e + 3 D 2⁄ + f) − 1 2⁄ f(9cu× D × f)
= Hu(e + 3 D 2⁄ + f) − 1 2⁄ f × Hu
= Hu(e + 3 D 2⁄ + 1 2⁄ f)
Mmaks = Hu (e + 1,5D + 0,5f) (2.15)
Momen maksimum dapat pula dinyatakan oleh persamaan berikut ini :
Mmaks = (9 4⁄ )D × g2× cu (2.16)
Dan L = 3D/2 + f + g (2.17)
di mana:
L = panjang tiang (m) D = diameter tiang (m) Hu = beban lateral (kN)
cu = kohesi tanah undrained (kN/m2)
f = jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m)
g = jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang (m) e = jarak beban lateral dari permukaan tanah (m)
Karena L = 3D/2 + f + g, maka Hu dapat dihitung dari Persamaan (2.17), diperoleh:
Hu = 9cu x D (L − g − 1,5D) (2.18) Di mana Nilai-nilai Hu yang diplot dalam grafik hubungan L/D dan Hu/cud2 ditunjukkan pada Gambar 2.11a yang berlaku untuk tiang pendek. Hitungan Broms untuk tiang pendek di atas didasarkan pada penyelesaian statika, yaitu dengan menganggap bahwa panjang tiang ekivalen dengan (L-3d/2), dengan eksentrisitas beban ekivalen (e + 3d/2).
Sedangkan untuk tiang panjang Gambar 2.11b tahanan terhadap gaya lateral akan ditentukan oleh momen maksimum yang dapat ditahan tiangnya sendiri (My) dengan menganggap Mmaks = My (Momen leleh), penyelesaian persamaan diplot ke dalam grafik hubungan antara My/cud3 dan Hu/cud2. Nilai beban lateral Hu dapat ditentukan secara langsung melalui grafik pada Gambar 2.10.
Tabel 0.10 Momen ultimate pondasi
Class Moment
Diameter
Gambar 0.11 Kapasitas beban lateral pada tanah kohesif; (a) untuk pondasi tiang pendek, (b) untuk pondasi tiang panjang (Broms,1964)
b. Tiang Ujung Jepit (Fixed-end Pile)
Pada tiang ujung jepit, Broms menganggap bahwa momen yang terjadi pada tubuh tiang yang tertanam di dalam tanah sama dengan momen yang terjadi di ujung atas tiang yang terjepit oleh pile cap.
Mekanisme keruntuhan akibat beban lateral yang terjadi pada pondasi tiang dengan kondisi kepala tiang terjepit dapat dilihat pada Gambar 2.12.
(a)
(b)
Gambar 0.12 Defleksi dan mekanisme keruntuhan pondasi tiang dengan kondisi kepala tiang terjepit akibat beban lateral pada tanah kohesif; (a) pondasi
tiang pendek, (b) pondasi tiang panjang (Broms,1964)
Untuk tiang pendek, dapat dihitung tahanan ultimate tiang terhadap beban lateral dengan Persamaan berikut:
Hu = 9CuD (L –g – 1,5D) (2.19) Mmaks = Hu ( 0,5L + 0,75D) (2.20) di mana :
Hu = beban lateral (kN) D = diameter tiang (m) cu = kohesi tanah (kN/m2) L = panjang tiang (m)
g = jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang (m) Nilai-nilai Hu dapat diplot dalam grafik hubungan L/D dan Hu/cuD2 ditunjukkan pada Gambar 2.12a.
Sedangkan untuk tiang panjang, Hu dapat dicari dengan persamaan berikut:
Hu = 2My
(1,5D+0,5f) (2.21)
di mana:
My = momen leleh (kN-m)
f = jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m)
Nilai-nilai Hu yang diplot dalam grafik hubungan My/cud3 dan Hu/cud2 ditunjukkan pada Gambar 2.12b.
2.5.2.2 Pada Tanah Granular
Untuk tiang dalam tanah granular (c = 0), seperti pasir, kerikil, batuan, Broms menganggap sebagai berikut :
1. Tekanan tanah aktif yang bekerja di belakang tiang, diabaikan.
2.Bentuk penampang tiang tidak berpengaruh terhadap tekanan tanahultimit atau tahanan lateral ultimit.
3.Tahanan tanah lateral sepenuhnya termobilisasi pada gerakan tiang yang diperhitungkan.
Distribusi tekanan tanah dinyatakan oleh persamaan:
pu = 3 po Kp (2.22)
dimana :
pu = tahanan tanah ultimit po = tekanan overburden efektif Kp = tan2(45o+ ø/2)
ø = sudut geser dalam efektif
Tiang Ujung Bebas (Free-end Piles)
Tiang pendek (Gambar 2.13a) dianggap berotasi di dekat ujung bawah tiang.
Tekanan yang terjadi dianggap dapat digantikan oleh gaya terpusat yang bekerja pada ujung bawah tiang. Dengan mengambil momen terhadap ujung bawah, diperoleh :
Hu = 0,5 γDL
3Kp
e+L (2.23)
Momen maksimum terjadi pada jarak f di bawah permukaan tanah sehingga:
Hu = 1,5γ D Kp f2 (2.24)
Lokasi momen maksimum:
f = 0,82 √D KHu
pγ (2.25)
Sehingga momen maksimum diperoleh dengan persamaan berikut :
Mmaks = Hu (e + 1,5f) (2.26)
Gambar 0.13 Defleksi dan mekanisme keruntuhan pondasi tiang dengan kondisi kepala tiang bebas akibat beban lateral pada tanah granular; (a) pondasi
tiang pendek, (b) pondasi tiang panjang (Broms,1964) 2. Tiang Ujung Jepit (Fixed-end Pile)
Jika tiang ujung jepit yang kaku (tiang pendek), keruntuhan tiang berupa translasi, beban lateral ultimit dinyatakan oleh :
Hu = 1,5γ DL2 Kp (2.27)
Lokasi momen maksimum:
f = 0,82√D∙KHu
p∙γ (2.28)
Momen maksimum :
Mmax= 2
3Hu∙ L (2.29)
Momen leleh :
My = (0,5γ ∙ D ∙ L3∙ Kp) − HU∙ L (2.30)
di mana:
Hu = beban lateral (kN)
Kp = koefisien tekanan tanah pasif Mmax = momen maksimum (kN-m) My = momen leleh (kN-m) L = panjang tiang (m) D = diameter tiang (m)
f = jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m) 𝛾 = berat isi tanah (kN/m3)
e = jarak beban lateral dari permukaan tanah (m)
(a)
(b)
Gambar 0.14 Defleksi dan mekanisme keruntuhan pondasi tiang dengan kondisi kepala tiang terjepit akibat beban lateral pada tanah granular; (a) pondasi
tiang pendek, (b) pondasi tiang panjang (Broms,1964)
Sedangkan untuk tiang ujung jepit yang tidak kaku (tiang panjang), dimana momen maksimum mencapai My di dua lokasi (Mu+ = Mu-) maka Hu dapat diperoleh dari Persamaan (2.33):
Hu = 2My
e+ 2f 3
(2.31)
f = 0,82√D∙KHu
p∙γ (2.32)
Persamaan (2.31) disubstitusi ke Persamaan (2.32), sehingga nilai Hu menjadi : Hu = 2My
𝑒+0,54 √γDKpHu
(2.33)
di mana:
Hu = beban lateral (kN)
Kp = koefisien tekanan tanah pasif = tan2(45o+ ø/2) My = momen ultimit (kN-m)
D = diameter tiang (m)
f = jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m) 𝛾 = berat isi tanah (kN/m3)
e = jarak beban lateral dari permukaan tanah (m) = 0
Nilai beban lateral (Hu) untuk pondasi tiang pendek dan panjang dapat diperoleh berdasarkan grafik gambar Gambar 2.15
(a) (b)
Gambar 0.15 Kapasitas beban lateral pada tanah granular; (a) tiang pendek, (b) tiang panjang (Broms,1964)
2.6 DAYA DUKUNG KELOMPOK BORED PILE
Pondasi tiang pancang yang umumnya dipasang secara berkelompok. Yang dimaksud berkelompok adalah sekumpulan tiang yang dipasang secara relatif berdekatan dan biasanya diikat menjadi satu dibagian atasnya dengan menggunakan pile cap. Untuk menghitung nilai kapasitas dukung kelompok tiang, ada bebarapa hal yang harus diperhatikan terlebih dahulu, yaitu jumlah tiang dalam satu kelompok, jarak tiang, susunan tiang dan efisiensi kelompok tiang. Kelompok tiang dapat dilihat pada Gambar 2.16
Gambar 0.16 Kelompok tiang (Tomlinson, 1977)
a. Jumlah Tiang (n)
Untuk menentukan jumlah tiang yang akan dipasang didasarkan beban yang bekerja pada pondasi dan kapasitas dukung ijin tiang, maka rumus yang dipakai adalah sebagai berikut ini.
n =P/Qa (2.34)
di mana:
P = Beban yang berkerja
Qa = Kapasitas dukung ijin tiang tunggal b. Jarak Tiang (s)
Jarak antar tiang pancang didalam kelompok tiang sangat mempengruhi perhitungan kapasitas dukung dari kelompok tiang tersebut. Menurut K. Basah Suryolelono (1994), pada prinsipnya jarak tiang (s) makin rapat, ukuran pile cap makin kecil dan secara tidak langsung biaya lebih murah. Tetapi bila pondasi memikul beban momen maka jarak tiang perlu diperbesar yang berarti menambah atau memperbesar tahanan momen.
Jarak tiang biasanya dipakai bila:
1. Ujung tiang tidak mencapai tanah keras maka jarak tiang minimum ≥ 2 kali diameter tiang atau 2 kali diagonal tampang tiang.
2. Ujung tiang mencapai tanah keras, maka jarak tiang minimum ≥ diameter tiang ditambah 30 cm atau panjang diagonal tiang ditambah 30 cm.
c. Susunan Tiang
Susunan tiang sangat berpengaruh terhadap luas denah pile cap, yang secara tidak langsung tergantung dari jarak tiang. Bila jarak tiang kurang teratur atau terlalu lebar, maka luas denah pile cap akan bertambah besar dan berakibat volume beton menjadi bertambah besar sehingga biaya konstruksi membengkak (K. Basah Suryolelono, 1994).
Gambar 0.17 Susunan tiang bor (Hardiyatmo, 2002)
2.6.1 Efisien Kelompok Tiang
Menurut Coduto (1983), efisiensi tiang bergantung pada beberapa faktor yaitu:
Menurut Coduto (1983), efisiensi tiang bergantung pada beberapa faktor yaitu: