BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.10 Studi Literatur (Literature Review)
Beberapa peneliti telah melakukan berbagai penelitian tentang analisis daya dukung tiang pancang, penurunan tiang pancang, dan efisiensi kelompok tiang.
Penelitian tersebut dapat dijadikan sebagai referensi untuk perhitungan analitis dan metode elemen hingga. Beberapa hasil penelitiannya adalah sebagai berikut:
Andi Yusti dan Ferra Fahriani (2014) meneliti tentang analisis daya dukung tiang pancang diverifikasi dengan hasil uji Pile Driving Analyzer Test dan CAPWAP. Daya dukung ultimit pondasi tiang tunggal yang dihitung secara manual dengan beberapa metode yaitu, dengan metode Bagemann, metode deRuiter dan Beringen, metode Meyerhof (1976), metode Mayerhof (1956), metode α, metode Tomlinson (1977) dan metode Elemen Hingga Plaxis. Metode Mayerhof (1956) dengan menggunakan data tanah hasil pengujian Standar Penetrasion Test (SPT) paling mendekati dengan hasil pengujian PDA dan CAPWAP yang didapatkan di lapangan.
Takdir Rochjati Saptorini (2015) meneliti tentang analisis kapasitas daya dukung tiang pancang terhadap hasil uji Kalendering. Kapasitas daya dukung hasil calendering lebih besar dari kapasitas daya dukung review design, dengan demikian struktur dinyatakan aman. Review design dalam proyek konstruksi harus tetap mempetimbangkan faktor – faktor berikut kemudahan pelaksanaan, tercapainya standard teknis yang dipersyaratkan, serta efisiensi biaya dan waktu.Review design harus melalui prosedur yang benar, diketahui oleh semua unsur pengelola proyek, memiliki justifikasi teknis yang mendukung untuk diadakan review design serta terdokumentasi dengan baik. Untuk lebih meyakinkan tentang kapasitas tiang pancang yang terpasang perlu dilakukan pengujian dinamis berupa uji Pile Driven Analyzer (PDA).
Menurut Kazimierz Jozefiak, Artur Zbiciak, Maciej Maslakowski, dan Tomasz Piotrows (2015) tentang pemodelan numerik dan analisis daya dukung pondasi tiang pancang, pemodelan tanah – tiang pancang dimodelkan dengan menggunakan program Abaqus. FEM memberikan perkiraan daya dukung yang sangat aman. Hasil numerik daya dukung tiang pancang dan penurunan tiang pancang dibandingkan dengan hasil uji beban statis tiang pancang.
Raden Ridwan Pratama, Hikmad Lukman, dan Andi Rahmah MT (2016) meneliti tentang analisis daya dukung tiang pancang berdasarkan data Kalendering.
Dalam perhitungan analisa daya dukung tiang, pada saat pemancangan metode yang digunakan adalah metode Hiley, metode Engineering News Record, metode Canadian National Building Code dan metode Wika, dari ke empat metode tersebut ada beberepa tiang yang tidak memenuhi daya dukung ijin tiang yang direncanakan hal ini terjadi dikarnakan adanya tiang eror.
Kanakeswararao Thadapaneni, Sivaraju Sarikonda Venkata, Grandhi Ravi Teja ( 2017) Kapasitas beban beban vertikal utama dari analisis tiang dilakukan dengan Analisis Statis berdasarkan nilai-nilai c-ϕ di mana faktor daya dukung vesic digunakan untuk tanah kohesif dan kohesi yang lebih kecil. Masalah pondasi yang dimuat secara lateral di tanah berhubungan erat dengan balok pada pondasi elastis.
Sebuah balok dapat dimuat pada satu atau lebih titik sepanjang panjangnya. Nilai Ks ditemukan oleh bentuk yang paling umum untuk modulus horizontal atau lateral dari reaksi tanah dasar, di mana faktor daya dukung Hansen dan Vesic digunakan.
Bernanton, M. Ikhwan Yani, dan Suradji Gandi (2017) meneliti tentang analisis daya dukung tanah berdasarkan korelasi nila Standard Penetration Test dan Cone Penetration Test (CPT). Klasifikasi tanah dan korelasi antara pengujian CPT atau sondir dengan SPT serta mendapatkan nilai daya dukung tanah berdasarkan Teori Meyerhof, Terzaghi dan Peck. berdasarkan hasil penelitian apabila dibandingkan dengan hasil penelitian oleh Terzaghi dan Peck diperoleh perbedaanyang cukup signifikan angka.
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Data Umum Proyek
Adapun data umum proyek pembangunan Jembatan Sungai Deli Jalan Tol Medan Binjai adalah sebagai berikut :
1. Nama Proyek : Jalan Tol Trans Sumatera Seksi 1 Ruas Medan-Binjai
2. Fungsi Bangunan : Jembatan
3. Lokasi Proyek : Jembatan Sungai Deli
4. Pemilik Proyek : Kementerian Pekerjaan Umum,
Direktorat Bina Marga, Republik Indonesia 5. Konsultan Perencana : PT. Hutama Karya
PT.Mulia Karya Sejati International 6. Kontraktor Pelaksana : PT. Hutama Karya Infrastruktur 7. Kosultan Penelitian Tanah : CV.Citra Soil Konsultan
8. Status : Proyek Pemerintah
9. Ready Mix Concrete : PT. Keraton Beton Nusa Persada(Keraton) 10. Pile Supplier : PT. Wijaya Karya (WIKA)
11. Tipe Hammer : Diesel Hammer K-45/TD-50
Gambar 3.1 Denah Lokasi Proyek
Gambar 3.2 Dokumentasi di Jembatan Sungai Deli STS 1+575 3.2. Data Teknis Tiang Pancang
Dalam proyek ini digunakan pondasi tiang pancang dengan spesifikasi sebagai berikut :
Jenis pondasi : Pondasi Tiang Pancang
Diameter tiang pancang : Ø 60 cm
Panjang tiang pancang : 22 m
Mutu beton (f’c) : 50 mpa
Jumlah tiang pancang : 32 buah
Gambar 3.3 Pile Layout A7-N
3.3. Karakteristik Tanah
Pada penelitian ini, titik yang ditinjau adalah titik bore hole II. Dari hasil pengujian SPT dapat diketahui karakteristik tanahnya yang tertera pada tabel berikut :
Tabel 3.1 Deskripsi Tanah Bore Hole II dari hasil SPT
Lapisan Kedalaman Deskripsi Tanah
Lapisan 1 0.00–2.50
Lempung berpasir, abu-abu gelap, kekakuan sedang, plastisitas sedang, kadar air sedang Lapisan 2 2.50-5.00
Pasir berlanau, abu-abu, kepadatan rendah, non plastis kadar air rendah
Lapisan 3 5.00-6.50
Pasir halus bergravel kelanauan, abu-abu gelap, padat, non plastis, kadar air rendah
Lapisan 4 6.50-13.00
Lempung berpasir, abu-abu kehitaman, kekakuan sedang, plastisitas sedang, kadar air sedang
Lapisan 5 13.00-16.50
Pasir halus berlanau, abu-abu gelap, kepadatan rendah, non plastis, kadar air sedang Lapisan 6 16.50-20.00
Lempung berpasir halus kelanauan, abu-abu kehitaman, kekakuan sedang plastisaitas sedang, kadar air sedang Lapisan 7 20.00-30.00
Pasir kasar berlanau, abu-abu gelap, padat, non plastis, kadar air rendah
Dengan muka air tanah Bore Hole II dijumpai pada kedalaman -2,45 m
3.4. Tahap Penelitian
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, ada beberapa tahapan pelaksanaan sehingga tercapai tujuan dari penelitian ini. Untuk mempermudah tercapainya tujuan penulisan Tugas Akhir ini maka penulis melakukan beberapa tahapan sebagai berikut :
a. Tahap pertama
Mengumpulkan berbagai jenis literatur baik dalam bentuk buku maupun tulisan ilmiah yang berhubungan dengan Tugas Akhir ini.
b. Tahap kedua
Pengumpulan data-data penyelidikan tanah dari proyek tersebut yang terkait dengan penelitian yang sedang dikerjakan. Data-data tersebut antara lain : data SPT, data PDA dan data Kalendering.
c. Tahap ketiga
Melakukan analisa antara data yang diperoleh dari lapangan dengan buku dan jenis literatur lainnya yang berhubungan dengan penulisan Tugas Akhir ini.
d. Tahap keempat
Pada tahap ini dilakukan kegiatan menghitung dan membandingkan daya dukung ultimit dan penurunan elastis tiang pancang tunggal dan kelompok secara analitis pada Bore Hole II dari data hasil SPT, PDA dan Kalendering.
Setelah itu melakukan perhitungan nilai daya dukung ultimit dan penurunan elastis tiang pancang diameter 60 cm pada kedalaman 24 m pada Bore Hole I menggunakan program Metode Elemen Hingga dengan pemodelan tanah Mohr Coulomb.
3.5. Flowchart
Analisis Perhitungan Data Sekunder
Hasil dan Pembahasan
Kesimpulan
Data Penyelidikan Lapangan : - SPT
- Kalendering - PDA
-Analisis Daya Dukung Ultimit (vertikal dan horizontal ) dan Penurunan Pondasi Tiang Pancang :
- Analitis (Metode Meyerhof) - Program Metode Elemen
Hingga (Plaxis 8.6) Mulai
Perumusan Masalah
Pengumpulan Data Sekunder Studi Literatur
Selesai
62 BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pendahuluan
Pada bab ini penulis akan membahas perhitungan daya dukung ultimate (vertikal dan horizontal) dan penurunan pondasi tiang pancang, yaitu dengan metode Analitis dengan metode Meyerhof dan metode Numerik dengan menggunakan metode Elemen Hingga yaitu dengan Program Metode Elemen Hingga. Daya dukung ultimit tiang akan dihitung dengan menggunakan data hasil pengujian SPT, kalendering dan PDA.
4.2 Perhitungan Daya Dukung Aksial Tiang Pancang
Perhitungan daya dukung ultimit tiang pancang secara analitis dilakukan berdasarkan data hasil SPT, kalendering dan PDA.
4.2.1. Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Ultimit Aksial Tiang Pancang Berdasarkan Data SPT
Untuk menghitung kapasitas daya dukung ultimit tiang pancang ini menggunakan data SPT dilakukan perlapisan tanah menggunakan metode Meyerhof.
Ada dua rumus yang digunakan untuk melakukan perhitungan ini yaitu:
1. Jenis tanah non-kohesif (pasir).
2. Jenis tanah kohesif (lempung).
A. Daya Dukung Ultimit Pondasi Tiang pada Tanah Non-Kohesif (Pasir).
Contoh perhitungan diambil dari kedalaman 21 m BH-2, diameter 60 cm:
Jenis tanah = Pasir
NSPT = 47
N1 (10D ke atas) = 10(0,6) = 6 m ; 21m-6m = 18m
= ( 47+18+10) / 3 = 25
N2 (4D ke bawah) = 4(0,6) = 2,4m ; 21 m + 2,4 m = 23,40 m
= (47 + 51) / 2 = 49
Nb = 𝑁1+𝑁2
2 =25+ 49
2 = 37
Li = 3 m
Ap = 1
4𝜋𝐷2 = 0,28 m2
P = 𝜋𝐷 = 1,88 m
Daya dukung ujung dan daya dukung selimut tiang pancang dari Persamaan (2.4) dan (2.5) adalah :
Qp = 40 x Nb x Ap = 40 x 37 x 0,28 m2 = 414,40 kN = 42,26 Ton
Qs = 2 x N- SPT x P x Li
= 2 x 47 x 1,88 x 3 = 530,16 kN = 54,06 Ton
B. Daya Dukung Ultimit Pondasi Tiang Pancang Pada Tanah Kohesif (Lempung) Contoh perhitungan diambil dari kedalaman 9 m, BH-2 diameter 60 cm:
Jenis tanah = Lempung kepasiran
N-SPT = 21
Berdasarkan Persamaan (2,8) dan (2.6), daya dukung ujung tiang pancang adalah :
64 cu = N-spt x 2
3 x 10 = 21 x 2/3 x 10
= 140 kN/m2 Qp = 9 x cu x Ap
= 9 x 140 x 0,28 m2
= 352,80 kN
= 35,98 Ton
Maka, daya dukung selimut tiang pancang dari Persaman (2.7) adalah : α = 0,5 (APIMethod)
Li = 3 m
Qs = α x cu x P x Li
= 0,5 x 140 x 1,88 x 3 = 394,80 kN
= 40,26 Ton
Tabel 4.1 Bore Hole Tiang Pancang diameter 60 cm
66 Tabel 4.2 Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang
DRILLING LOG BH-II Depth (m) Soil Description Soil
Layer NSPT N1 N2 Nb α Cu Skin Friction(ton) End Bearing
(ton)
Q ultimate (ton) Local (ton) Cumm (ton)
0 Lempung Berpasir 1 0 0,00 5,50 2,75 0,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
3 Pasir Berlanau 2 11 5,50 14,50 10,00 0,00 0,00 0,00 0,00 11,42 11,42
6 Pasir Halus Berlanau 3 18 9,67 19,50 14,59 0,00 0,00 20,70 20,70 16,66 37,36
9 Lempung Berpasir 4 21 16,67 19,00 17,84 0,50 14,00 40,26 60,96 35,98 96,94
12 Lempung Berpasir 5 17 18,67 13,50 16,09 0,50 12,00 32,59 93,55 29,12 122,68
15 Pasir Halus Berlanau 5 10 16,00 14,00 15,00 0,00 0,00 11,50 105,06 17,13 122,19
18 Lempung Berpasir 5 18 15,00 32,50 23,75 0,50 12,00 34,51 139,56 45,36 184,92
21 Pasir Kasar Berlanau 6 47 25,00 49,00 37,00 0,00 0,00 54,06 193,62 42,26 235,88
24 Pasir Kasar Berlanau 7 51 38,70 52,50 45,60 0,00 0,00 58,66 252,29 52,08 304,34
27 Pasir Kasar Berlanau 7 54 50,67 56,00 53,34 0,00 0,00 62,11 314,40 60,91 375,31
30 Pasir Kasar Berlanau 7 58 54,33 58,00 56,17 0,00 0,00 66,71 381,11 64,15 445,26
4.2.2. Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang Berdasarkan Data Kalendering
Perhitungan daya dukung tiang pancang berdasarkan data Kalendering dengan data sebagai berikut :
Diameter tiang pancang (D) = 60 cm
Panjang tiang = 22 m = 2200 cm Luas tiang pancang = 0,28 m2
Berat Tiang per meter = 0,39 T/m (Tabel 2.12) Berat tiang keseluruhan (Wp) = 0,39 x 22 = 8,69T Tinggi jatuh (H) = 2 m = 200 cm
Rata-rata penetrasi 10 pukulan terakhir (S) = 1,60
10
=
0,16 cmBesarnya Rebound (K) = 1,90 Berat Hammer (Wr) = 4,50 T Koefisien restitusi (e) = 0,25
Energi alat pancang (E) = 1259700 kg/cm (Tabel 2.7) Modulus elastis tiang (Ep) = 33234,02 Mpa ; 338892,69 kg/m2
Dari Persamaan (2.9), (2.10), dan (2.11) maka daya dukung ultimitnya adalah : a) Metode Hiley b) Metode Danish Formula
Qu = η x E
Qu = 840384,61 kg = 840,38 ton
c) Metode Modified New Enginering News Record (ENR)
Qu=ef×Wr×h
4.2.3. Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang Berdasarkan Data PDA
Tabel 4.3 Hasil Analisis Program CAPCAW
No.
4.3. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Ultimit Lateral Pondasi Tiang Pancang
Kapasitas daya dukung lateral (horizontal) berfungsi untuk mengetahui kestabilitasan apakah tanah tersebut akan runtuh atau tidak. Untuk menghitung daya dukung horizontal, terlebih dahulu kita harus menghitung faktor kekakuan tiang untuk jenis tanah non-kohesifnya. Perhitungan kapasitas daya dukung lateral tiang pancang dilakukan dengan menggunakan metode Broms.
Metode ini hanya dapat digunakan pada satu jenis tanah saja, misalnya untuk lapisan pasir saja atau lapisan lempung saja. Sehingga, apabila tanah tersebut mempunyai lapisan yang bervariasi, maka akan diambil lapisan yang dominan untuk mewakili semua lapisan. Dari hasil pengujian SPT diketahui bahwa lapisan yang dominan adalah pasir.
Contoh perhitungan diambil pada kedalaman 21 m a) Data Tanah BH-II
Jenis tanah = Granular (pasir berlanau)
Berat isi tanah (γ) = 19,4 kN/m3 (Dari interpolasi Tabel 2.3 menggunakan nilai N-SPT yaitu 47)
Sudut geser tanah (ø) = 44,25o (Dari interpolasi Tabel 2.2 dengan
1. Daya dukung lateral BH-II untuk tiang pancang berdiameter 60 cm a. Cek kekakuan tiang akibat beban lateral (Persamaan 2.13 dan 2.14)
E = 4700 √50
T = √33.234.02 x 0,0063643 34000
5
= 0,36 m L ≥ 4 T
22 m ≥ 1,44 m
Jenis tiang pancang dikategorikan tiang panjang/elastic pile. Tahanan tiang terhadap gaya lateral akan ditentukan oleh momen maksimum yang dapat ditahan tiangnya sendiri (My).
b. Cek keruntuhan tanah akibat beban lateral Kp = tan2(45o+ ø/2)
= tan2(45° + 44,25° 2⁄ ) = 5,62 Maka dari Persamaan (2.38) nilai Hu adalah:
Hu= 2My 𝑒+0,54 √γdKpHu
Hu = 2 (285)
0 + 0,54 √ Hu 19,4(0,6)(5,62) Hu = 417,725 kN = 41,77 Ton Beban ijin lateral
H = 41,77 2,5
= 16,71 Ton
c. Cek terhadap grafik
Tahanan momen ultimit : Mu
d4γKp
=
285(0,6)4×19,4×5,62 = 20,17
Gambar 4.1 Penentuan nilai ultimit lateral berdasarkan plot garis Nilai tahanan ultimit sebesar 20,17 diplot ke grafik pada Gambar 2.12-b, sehingga diperoleh tahanan lateral ultimit 16.
16 = Hu
Kp×γ×d3
Hu = 376,8 = 37,68Ton H =37,68
2,5 = 15,07 Ton
Hasil yang diperoleh secara analitis tidak jauh berbeda dengan cara grafis.
16
20,17
4.4. Penurunan Tiang Pancang Tunggal dan Kelompok
Pada proyek ini, ujung tiang pancang jatuh di tanah pasir, sehingga tidak memperhitungkan penurunan konsolidasi primer yang diperhitungkan adalah penurunan elastisnya.
4.4.1. Penurunan pada Tiang Pancang Tunggal Beban rencana : 100 ton
Nilai qc= 4N = 4(47) = 188 kg/cm2 Dimana:
qc(side) = perlawanan konus rata-rata pada masing-masing lapisan sepanjang tiang
Dari Persamaan (2.62), besar modulus elastisitas tanah di sekitar tiang (Es) adalah :
𝐸𝑠= 3 x 188 = 564 kg/cm2 = 56,4 MPa
Dari Persamaan (2.65), besar modulus elastisitas tanah di dasar tiang:
𝐸𝑏 = 10 × (N + 15) = 10 x (47 + 15) MPa
= 10 x 62 kg/cm2
= 620 Mpa Ep = 4700. √62
𝐸𝑝= 37007,8 MPa
Menentukan faktor kekakuan tiang dari Persamaan (2.47) dan (2.48) : Ra = 0,280𝑚2
1
4 𝜋(0,6)2
= 1
K =37007,8 × 1 60 = 616,796
Untuk 𝑑𝑏
Berdasarkan Persamaan (2.45) dan (2.46), maka tiang apung atau tiang friksi :
Berdasarkan Persamaan (2.46), untuk tiang dukung ujung : I = IoRkRbRμ
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Penurunan Elastis Tiang Pancang Tunggal Diameter 60 cm
No. Bentuk Penurunan Penurunan Tiang (mm)
1. Untuk tiang apung 1,80
2. Untuk tiang dukung ujung 2,10
Total Penurunan 3,90
Besar penurunan yang diijinkan (Sijin) : 3,90 mm < 25 mm (Aman).
b. Penurunan Elastis
Qwp = Daya dukung ujung – daya dukung selimut
= 414,4– 530,16
= -115,76 kN Qws = 530,16 kN Ap = 0,28 m2
Ep = 33.234,02 MPa = 33.234.020 kN/m2 L = 22 m
Dari Gambar 2.19 maka ζ= 0,67 D = 0,60 m
Cp = 0.02 (Cp dari Tabel 2.13)
Cs = (0.93 +0.16√22/0.6 ). 0.02 = 0.04
Qp = 40 x Li/d x Nb = 40 x (3/0,6)x 37 = 7.400 kN Berdasarkan Persamaan (2.50),(2.51), dan (2.52) maka :
Se(1) = (Qwp+ ξQws). L ApEp
Se(1) = (−115,76 + 0,67 x 530,16 ). 22 0,28 x 33.234.020
= 0,000566m
= 0,57 mm
Se(2) = QwpCp D. qp
Se(2) = −115,76 x 0,02 0,60 x 7400
= −0,00052m
= −0,52 mm
Se(3) = QwsCs L. qp
Se(3) = 530,16 x 0,04 22 x 7400
= 0,0013026 m
= 1,30 mm
Maka, dari Persamaan (2.49) didapat penurunan tiang total adalah : S = 0,57 - 0,52 + 1,30 = 1,35 mm
4.4.2. Penurunan Tiang Pancang Kelompok
Berdasarkan Persamaan (2.54), 2.55), dan (2.56) maka penurunan kelompok tiang adalah :
Diperoleh beban rencana pondasi dari data proyek sebesar 100 ton . q = Qg
LgBg
q = 100000 10560 x 4560
= 0,0021 kg/cm2 I = 1 − 2200
8 x 4560≥ 0.5 = 0,0603 ≥ 0,5
Sg = 2 x 0,0021 x √4560 x 0,0603 47
= 0,0003638 cm = 0,003638 mm
4.5. Menghitung Efisiensi Tiang Pancang Kelompok
Gambar 4.2 Susunan Kelompok Tiang Pancang a) Metode Converse-Labarre
Dari Persamaan (2.40), Efisiensi kelompok tiang (η) : 𝜂 = 1 − 𝜃(𝑛−1)m+(m−1)n
90𝑚𝑛
Θ = Arc tan (60/ 150 )
= 21,801 n = 8 ; m = 4
𝜂 = 1 − (21,801){(8 − 1)4 + (4 − 1)8
90 x 8x 4 } = 0,61 b) Metode Los Angeles
Dari Persamaan (2.41) maka efisiensi grup tiang adalah : 𝜂 = 1 − 𝑑
𝜋. 𝑠. 𝑚. 𝑛[𝑚(𝑛 − 1) + 𝑛(𝑚 − 1) + √2(𝑛 − 1)(𝑚 − 1)]
𝜂 = 1 − 0,6
Berdasarkan Persamaan (2.42), maka : η = { 1 − [ 11s
Berdasarkan ketiga metode efisiensi kelompok tersebut, diambil nilai terkecil, yaitu metode Converse-Labarre dengan η = 0,61
Dari data PDA didapat nilai Qa= 228 Ton
Maka berdasarkan Persamaan (2.43) nilai Qg adalah : Qg = η .n . Qa
Qg = 0,61 x 32 x 228 = 4450,56 Ton
4.6. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang Berdasarkan Metode Elemen Hingga
Perhitungan kapasitas daya dukung tiang pancang pada bagian ini dihitung dengan menggunakan bantuan Software Plaxis. Daya dukung ultimit yang akan dihitung adalah daya dukung aksial pondasi tiang pancang. Pemodelan tanah yang diterapkan yaitu pemodelan Axisimetry.
Pemodelan geometri Axisimetry, dimana kondisi awal digambarkan seperempat yang sudah mewakili sisi yang lain karena dianggap simetris dan juga secara pemodelan tanah Mohr Coulomb. Adapun data-data yang perlu diketahui sebelum memulai pemodelan pondasi tiang pancang dapat dilihat pada Tabel 4.5.
Tabel 4.5 Data Data Pemodelan Tiang Pancang
No Keterangan Nilai
1 Lokasi Bore Hole II
2 Jenis Pondasi Tiang Pondasi tiang pancang
3 Diameter Tiang (m) 0,60
4 Panjang Tiang (m) 22,00
5 Luas Penampang (m2) 0,28
6 Modulus Elastisitas (Ep) (MPa) 33.234,02
7 Momen Inersia (I) (m4) 0,0063643
8 Berat Tiang (kN/m) 3,83
9 EA (kN/m) 94889,94
10 EI (kNm2/m) 211511,27
11 Angka Poisson (μ) 0,40
Karena keterbatasan data, maka sebagian parameter tanah seperti sudut geser dalam (ø), dan kohesi (c), diambil dari bantuan Program Allpile.
Tabel 4.6 Input Parameter Tanah untuk Program Metode Elemen Hingga pada Bore Hole II
4.6.1. Pemodelan pada Program MEH
Langkah-langkah pemasukan data ke program Metode Elemen Hingga adalah sebagai berikut
1. Mengatur parameter dasar dari model elemen hingga di jendela general settings.
Gambar 4.3 Lembar General Setting pada Program Plaxis
2. Pemodelan tanah digambar menggunakan garis geometri , diambil kedalaman 30 m (kedalaman Bore Hole II) yang terdiri dari beberapa layer dengan ketebalan tertentu.
3. Kemudian gambarkan dinding diafragma sebagai tiang dengan cara
menggunakan tombol pelat , lalu gunakan tombol interface untuk memisahkan kekakuan lebih dari satu elemen, yaitu kekakuan antara
tanah dan tiang.
4. Setelah itu gambarkan beban permukaan, yaitu sistem beban A-beban terpusat dengan menggunakan , kemudian input nilai bebannya dengan mengklik ujung beban sebesar 1000 KN. Pada Axi-simetri beban yang di input dibagi dengan 2π.
5. Untuk membentuk kondisi batas, klik tombol jepit standar (standard fixities
6. Kemudian masukkan data material dengan menggunakan tombol material set . Untuk data tanah, pilih soil & interface pada set type, sedangkan data tiang pilih plates pada set type. Setelah itu seret data-data yang telah diinput ke dalam pemodelan geometri awal, seperti pada Gambar 4.4.
(a)
(b)
(c)
Gambar 4.4 Input Data Material Set; (a) Data Lapisan Tanah(b) Data Tiang Pancang (c) Data material dimasukkan ke Pemodelan
Pada gambar data tiang pancang dapat kita lihat bahwa nilai diameter tiang yang dicantumkan yaitu sebesar 0,3 m. Berbeda dengan data pancang yang sebenarnya yaitu 0,6 m. Hal ini dikarenakan pada Axi-simetri pemodelan diameter tiang 1/2D .
7. Kemudian klik generate mesh untuk membagi-bagi elemen menjadi beberapa bagian yang beraturan sehingga mempermudah dalam perhitungan lalu klik update.
8. Kemudian klik tombol initial conditions untuk memodelkan muka air tanah. Klik pada tombol phreatic level untuk menggambarkan kedalaman muka air tanah.
9. Kemudian klik tombol generate water pressure untuk mendefenisikan tekanan air tanah. Lalu setelah muncul diagram active pore pressures, klik update, maka akan kembali ke tampilan initial water pressure, lalu klik initial pore pressure, dan generate pore pressure maka akan muncul diagram untuk effective stresses, klik update lalu calculate.
10. Dalam window calculations terdapat beberapa fase yang akan dikerjakan otomatis oleh Plaxis dari awal hingga akhir pemodelan.
Gambar 4.5 Hitungan pada Program Plaxis
Pada fase konstruksi, hanya tiang pancang yang diaktifkan, sedangkan pada fase pembebanan, beban dimasukkan dan diaktifkan beserta tiangnya.
11. Kemudiann klik Hitung untuk melakukan perhitungan dengan otomatis pada program. Perhitungan yang telah selesai ditandai dengan tanda centang berwarna hijau pada setiap fase di Window Calculations.
Gambar 4.6 Tahap Kalkulasi
12. Setelah perhitungan telah selesai, akan diperoleh nilai ΣMsf dari kotak dialog Phi/c reduction seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.7 dan 4.8.
Gambar 4.7 Hasil Kalkulasi dan Besar ΣMsf Sebelum Konsolidasi Nilai Σ Msf pada fase 3 (sebelum konsolidasi) sebesar 2,98 Qu titik Bore Hole II adalah :
Qu = Σ Msf x (10 x 100)kN
= 2,98 x 1000 kN
= 2980 kN
= 298 Ton
∑Msf
Gambar 4.8 Hasil Kalkulasi dan Besar ΣMsf pada Fase 5
Nilai Σ Msf pada fase 5 (setelah konsolidasi) sebesar 3,08 Qu titik Bore Hole II adalah :
Qu = Σ Msf x (10 x 100)kN
= 3,08 x 1000 kN
= 3080 kN
= 308 Ton
Dari Gambar 4.7 dan 4.8 dapat dilihat nilai Safety Factor (ΣMsf) sebelum konsolidasi dan setelah konsolidasi. Nilai Safety Factor sebelum konsolidasi lebih besar dibandingkan dengan setelah konsolidasi.
4.7. Diskusi
4.7.1. Perbandingan Daya Dukung Ultimit Sebelum dan Setelah Konsolidasi dari Program MEH
Berdasarkan perhitungan dengan Program Metode Elemen Hingga didapatkan besar nilai daya dukung ultimit yang berbeda antara keadaan sebelum konsolidasi dan setelah konsolidasi. Besar nilai dukung ultimit tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.7.
∑Msf
Tabel 4.7 Daya Dukung Tiang Pancang dari Program Metode Elemen Hingga Qult Sebelum Konsolidasi
(Ton)
Qult Setelah Konsolidasi (Ton)
298 308
Daya dukung setelah konsolidasi lebih besar dibandingkan pada saat pemancangan. Lapisan pada pemodelan ini cenderung sama, karena didominasi oleh pasir.
4.7.2. Perbandingan Tekanan Air Pori Berlebih Sebelum dan Setelah Konsolidasi dari Program MEH
Nilai tekanan air pori berlebih ditentukan oleh jenis tanah. Pada Gambar 4.9 menunjukkan besarnya tekanan air pori berlebih yang terjadi sebelum terjadi konsolidasi (fase 2) dan setelah terjadinya proses konsolidasi (fase 4).
(a) Sebelum Konsolidasi (b)Setelah Konsolidasi Gambar 4.9 Nilai Tekanan Air Pori Berlebih
Tabel 4.8 Perbandingan Nilai Tekanan Air Pori Berlebih Jenis tekanan air pori
Proses
Sebelum Konsolidasi Setelah Konsolidasi Tekanan air pori berlebih 33,55 kN/m2 876,73x10-3 kN/m2
Pada Gambar 4.9 kita dapat melihat bahwa tekanan air pori berlebih tanah pada saat sebelum lebih besar dari setelah konsolidasi. Hal ini disebabkan karena setelah konsolidasi pori-pori air mengecil sehingga tekanan air pori berlebih setelah
4.7.3. Perbandingan Penurunan Sebelum dan Setelah Konsolidasi dari Program MEH
Penurunan pondasi dapat ditinjau dalam dua keadaan yakni sebelum (fase2) dan sesudah konsolidasi (fase 4). Dari hasil perhitungan dengan program Metode Elemen Hingga didapat hasil penurunan seperti pada Gambar 4.10 berikut :
(a) Sebelum Konsolidasi (b) Setelah Konsolidasi Gambar 4.10 Nilai Penurunan Tiang Pancang Tunggal Tabel 4.9 Penurunan Tiang Pancang dari Program Metode Elemen Hingga
Penurunan Tanah sebelum konsolidasi (mm)
Penurunan Tanah setelah konsolidasi (mm)
13,37 13,84
4.7.4. Hasil Perhitungan Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang Tunggal Tabel 4.10 Nilai Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang Data dan Metode
4.7.5. Hasil Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Lateral Tiang Pancang Tabel 4.11 Kapasitas Daya Dukung Ultimit Lateral Tiang Pancang
Metode Perhitungan
Bore Hole II
𝐻𝑢𝑙𝑡𝑖𝑚𝑖𝑡 (ton) 𝐻𝑖𝑗𝑖𝑛 (ton) Secara Analitis (ton) 41,77 16,71 Secara Grafis (ton) 37,68 15,07
4.7.6. Hasil Penurunan Tiang Pancang
Tabel 4.12 Hasil Penurunan Tiang Pancang
Metode Penurunan
Penurunan Poulus dan Davis 3,90 < 25
Penurunan Elastis 1,35 < 25
Hasil CAPCAW 14,40 < 25
Program MEH 13,84 < 25
4.7.7. Nilai Efisiensi Kelompok Tiang (η)
Tabel 4.13 Efisiensi Kelompok Tiang Metode Perhitungan Efisiensi Kelompok Tiang Metode Converse – Labarre 0,61
Metode Los Angeles 0,68
Metode Seiler – Keeney 0,84
Maka efisiensi kelompok tiang (η) diambil sebesar 0,61 (Metode Converse-Labarre). Maka hasil perhitungan nilai daya dukung kelompok sebesar 4450,56 Ton.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil perhitungan pada Proyek Pembangunan Jalan Bebas Hambatan Medan – Binjai, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Hasil perhitungan kapasitas daya dukung aksial tiang pancang tunggal pada kedalanan 21 yang diperoleh berdasarkan data SPT (BH-II) bernilai 235,88 Ton, menggunakan data kalendering, dengan tiga metode, yaitu :
a) Hiley = 112,69 Ton b) ENR = 755,36 Ton c) Danish = 840,38 Ton
serta perhitungan hasil PDA dari analisis CAPCAW bernilai 228,00 Ton, dan Metode Elemen Hingga adalah bernilai 308,00 Ton.
2. Hasil perhitungan kapasitas daya dukung lateral tiang pancang tunggal pada kedalanan 21 dengan metode Broms secara analitis bernilai 41,77 Ton, dan secara grafis bernilai 37,68 Ton.
3. Hasil perhitungan penurunan Poulus and Davis bernilai 3,90 mm, untuk penurunan elastis tiang tunggal bernilai 1,35 mm, menggunakan Metode Elemen Hingga bernilai 13,84 mm dan CAPWAP 14,40 mm dengan penurunan ijin tiang sebesar 25 mm.
4. Hasil perhitungan efisiensi kelompok tiang dengan metode Converse Laberre bernilai 0,61, untuk efisiensi metode Los Angeles Group bernilai 0,68, dan efisiensi metode Seiler – Keeney bernilai 0,84, berdasarkan ketiga metode tersebut, diambil nilai terkecil yaitu metode, Converse Laberre. Maka daya dukung kelompok sebesar 4450,56 Ton.
5. Faktor keamanan tiang pancang yang didapat sebelum konsolidasi bernilai 2,98 dan sesudah konolidasi bernilai 3,08.
5.2. Saran
1. Sebelum melakukan analisa perhitungan,kita harus memiliki data parameter tanah yang lengkap, umumnya yaitu data SPT dan Kalendering karena data tersebut sangat mempengaruhi dalam membuat rencana analisa perhitungan baik secara analitis maupun Metode Elemen Hingga.
2. Menghitung nilai daya dukung ijin tiang pancang dapat dilakukan dari data SPT, Kalendering dan PDA.
2. Menghitung nilai daya dukung ijin tiang pancang dapat dilakukan dari data SPT, Kalendering dan PDA.