STUDI KAPASITAS DAYA DUKUNG HORIZONTAL
PONDASI TIANG PANCANG PADA PEMBANGUNAN JETTY
PLTU TARAHAN PROVINSI LAMPUNG
(SKRIPSI)
Oleh HADI
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
ABSTRAK
STUDI KAPASITAS DAYA DUKUNG HORIZONTAL PONDASI TIANG PANCANG PADA PEMBANGUNAN JETTY PLTU TARAHAN PROVINSI
LAMPUNG Oleh HADI
Pondasi tiang termasuk dalam salah satu kategori dari pondasi dalam. Pondasi tiang, digunakan untuk tanah pondasi pada kedalaman yang normal tidak mampu mendukung bebannya dan tanah keras terletak pada kedalaman yang sangat dalam. Kapasitas daya dukung pondasi tiang didapatkan dari daya dukung ujung (end bearing capacity) yang diperoleh dari tekanan ujung tiang dan daya dukung geser atau selimut (friction bearing capacity) yang diperoleh dari daya dukung gesek atau gaya adhesi antara pondasi tiang dan tanah sekelilingnya.
Metodologi yang dipakai untuk menghitung gaya leteral pada pondasi tiang menggunakan metode Broms, sedangkan untuk menghitung defleksi yang terjadi akibat horizontal menggunakan metode konvensional dan metode Broms.
Sebelum menghitung beban leteral dan defleksi hitung terlebih dahulu tiang pancang tersebut masuk dalam katagori tiang panjang atau tiang pendek dan tiang ujung jepit atau tiang ujung bebas.
“Hasil perencanaan didapat besar gaya horizontal pada metode Broms didapatkan Hu sebesar 91,204 ton dan Mmax sebesar 2409,56 tm. Defleksi yang terjadi pada metode Konvensional didapat defleksi tiang sebesar 0,2112 m, pada metode Broms untuk tanah berbutir kasar sebesar 0,347 m.
ABSTRAK
THE EFFECT OF HORIZONTAL FORCE TOWARD HARBOUR STABILITY
By
HADI
In the construction of the power plant takes a jetty (pier) to facilitate distribution of coal as the primary fuel a steam power plant . Era of human development requires good and adequate infrastructure. Electricity is the most basic of human needs at this time, therefore, the construction of the power plant is needed to support the human need for social activities.
The methodology that we used to calculate the lateral force on pile foundations where Broms method, whereas to calculate the deflection that occurs due to horizontal forces we used the conventional method, Broms method. Before calculating the lateral loads and deflection, firstly should calculate whereas the pile category included in long pile or short pile and fix headed pile or free headed pile.
From the result of the plan we got horizontal force on Bromsmethod Hu was 91,204 ton and 2409,56 tm for Mmax. Deflection that occurs on conventional method, the pile deflection was 0,2112 m. The Broms method for fine-grained soil, the pile deflection was 0,086 m and for coarse-grained soil was 0,347m.
ABSTRAK
STUDI KAPASITAS DAYA DUKUNG HORIZONTAL PONDASI TIANG PANCANG PADA PEMBANGUNAN JETTY PLTU TARAHAN PROVINSI
LAMPUNG Oleh HADI
Pondasi tiang termasuk dalam salah satu kategori dari pondasi dalam. Pondasi tiang, digunakan untuk tanah pondasi pada kedalaman yang normal tidak mampu mendukung bebannya dan tanah keras terletak pada kedalaman yang sangat dalam. Kapasitas daya dukung pondasi tiang didapatkan dari daya dukung ujung (end bearing capacity) yang diperoleh dari tekanan ujung tiang dan daya dukung geser atau selimut (friction bearing capacity) yang diperoleh dari daya dukung gesek atau gaya adhesi antara pondasi tiang dan tanah sekelilingnya.
Metodologi yang dipakai untuk menghitung gaya leteral pada pondasi tiang menggunakan metode Broms, sedangkan untuk menghitung defleksi yang terjadi akibat horizontal menggunakan metode konvensional dan metode Broms.
Sebelum menghitung beban leteral dan defleksi hitung terlebih dahulu tiang pancang tersebut masuk dalam katagori tiang panjang atau tiang pendek dan tiang ujung jepit atau tiang ujung bebas.
“Hasil perencanaan didapat besar gaya horizontal pada metode Broms didapatkan Hu sebesar 91,204 ton dan Mmax sebesar 2409,56 tm. Defleksi yang terjadi pada metode Konvensional didapat defleksi tiang sebesar 0,2112 m, pada metode Broms untuk tanah berbutir kasar sebesar 0,347 m.
ABSTRAK
THE EFFECT OF HORIZONTAL FORCE TOWARD HARBOUR STABILITY
By
HADI
In the construction of the power plant takes a jetty (pier) to facilitate distribution of coal as the primary fuel a steam power plant . Era of human development requires good and adequate infrastructure. Electricity is the most basic of human needs at this time, therefore, the construction of the power plant is needed to support the human need for social activities.
The methodology that we used to calculate the lateral force on pile foundations where Broms method, whereas to calculate the deflection that occurs due to horizontal forces we used the conventional method, Broms method. Before calculating the lateral loads and deflection, firstly should calculate whereas the pile category included in long pile or short pile and fix headed pile or free headed pile.
From the result of the plan we got horizontal force on Bromsmethod Hu was 91,204 ton and 2409,56 tm for Mmax. Deflection that occurs on conventional method, the pile deflection was 0,2112 m. The Broms method for fine-grained soil, the pile deflection was 0,086 m and for coarse-grained soil was 0,347m.
STUDY KAPASITAS DAYA DUKUNG HORIZONTAL
PONDASI TIANG PANCANG PADA PEMBANGUNAN JETTY
PLTU TARAHAN PROVINSI LAMPUNG
(SKRIPSI)Oleh HADI
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Lampung
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
RIWAYAT HIDUP
Penulis yang bernama lengkap Hadi, lahir di Bandar lampung pada tanggal 18 Maret 1988. Penulis merupakan anak tunggal dari pasangan Bapak Moh Terry (ALM), dan Ibu Sumarni.
Penulis menempuh pendidikan Taman Kanak – Kanak (TK) di TK Daya Bandar Lampung diselesaikan pada tahun 1994, Sekolah Dasar (SD) Negeri 1 Kedaton Bandar Lampung lulus pada tahun 2000, Sekolah Menengah Pertama (SMP) di SMP Negeri 22 Bandar Lampung yang selesai pada tahun 2003, lalu melanjutkan Sekolah Menegah Kejuruan (SMK) di SMK Negeri 2 Bandar Lampung diselesaikan pada tahun 2006.
RIWAYAT HIDUP
Penulis yang bernama lengkap Hadi, lahir di Bandar lampung pada tanggal 18 Maret 1988. Penulis merupakan anak tunggal dari pasangan Bapak Moh Terry (ALM), dan Ibu Sumarni.
Penulis menempuh pendidikan Taman Kanak – Kanak (TK) di TK Daya Bandar Lampung diselesaikan pada tahun 1994, Sekolah Dasar (SD) Negeri 1 Kedaton Bandar Lampung lulus pada tahun 2000, Sekolah Menengah Pertama (SMP) di SMP Negeri 22 Bandar Lampung yang selesai pada tahun 2003, lalu melanjutkan Sekolah Menegah Kejuruan (SMK) di SMK Negeri 2 Bandar Lampung diselesaikan pada tahun 2006.
MOTTO
͞Berusahalah untuk tidak menjadi manusia yang berhasil tapi berusahalah menjadi manusia yang berguna͟
~ (Einstein) ~
“Musuh terbesar kita ada di dalam diri kita sendiri”
~ (Chandra Dwi Putra) ~
“Belajarlah menjadi kecil, agar bisa melihat gambar besarnya. Karna ketika kamu
kecil kemudian menjadi besar, kamu tidak akan melupakan tiap detailnya.”
PERSEMBAHAN
Alhamdulillahirobbil’alamin...
Teriring do’a dan rasa syukur kepada Allah SWT yang mencintaiku dan
membimbingku dalam menjalani hidup ini.
Ayah Moh Terry (ALM) dan mama Sumarni terima kasih atas segenap cinta dan
kasih sayang, do’a yang tak terputus, tulus,dan ikhlas. Terima kasih telah
membesarkan, mendidik, dan berkorban dalam segala hal tanpa lelah.
Adik sepupuKu, Anisa Hasanah yang melimpahkan dukungan serta motivasi yang
bermakna.
Teman - teman Seperjuangan Irene, Andre, dan siapapun yang pernah kukenal
dan ikut membantu. Terima kasih telah memberikan dukungan, motivasi
dan menemani dalam segala keaadaan. I love you all.
Teristimewa Sahabat – sahabatku yang selalu memberikan semangat dan
dukungan yang tak terhingga selama penyelesaian studi ini serta para
Pendidikku, Dosen, dan Guru – Guruku. Semoga kalian selalu menjadi
i A Beban Leteral Yang Bekerja Pada Tiang Tunggal ... 12
B Metode Broms ... 13
1 Metode Broms pada Tanah Berbutir halus ... 14
2 Metode Broms pada Tanah Berbutir Kasar ... 16
3 Metode Broms Chosive Soil, Long Pile ... 19
ii
D Defleksi Tiang Vertikal Akibat Memikul Beban Leteral ... 28
E Bagan Alir Penelitian ... 32
IV. PEMBAHASAN A Analisis Data Tanah ... 33
B Analisis Data Pasang Surut ... 35
1 Pengukuran di Pantai Teluk Betung Selatan ... 35
2 Pengukuran di Pantai Sebalang Proyek PLTU Lampung ... 36
3 Urain Pasut Harian Tunggal... 38
H Analisis Bebaan Leteral Pada Fondasi Tiang Pancang ... 57
I Metode Broms ... 60
J Analisis Lentur Dan Lentur Pada Tiang Vertikal Yang Tertanam ... 63
K Analisis Defleksi Tiang Vetikal ... 64
1 Metode Konvensional ... 64
2 Metode Broms ... 65
L Pembahasan Hasil Perhitungan ... 67
V. HASIL DAN PEMBAHASAN A Kesimpulan ... 70
B Saran ... 71
iii DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1 Harga Koefisien η1 ... 30
Tabel 3.2 Harga Koefisien η2 ... 30
Tabel 3.3 Koefisien Modulus Tanah ηh ... 31
iv DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
Gambar 3.1 ... 13
Gambar 3.2 ... 14
Gambar 3.3 ... 15
Gambar 3.4 ... 16
Gambar 3.5 ... 17
Gambar 3.6 ... 19
Gambar 3.7 ... 20
Gambar 3.8 ... 21
Gambar 3.9 ... 22
Gambar 3.10 ... 23
Gambar 3.11 ... 24
Gambar 3.12 ... 25
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Perkembangan jaman menuntut manusia dalam penggunaan sarana dan prasarana yang baik dan memadai. Listrik merupakan keperluan manusia yang paling mendasar pada saat ini, oleh karena itu pembangunan pembangkit listrik sangat dibutuhkan untuk menunjang kebutuhan manusia akan kegiatan sosialnya. Dalam pembangunan pembangkit listrik dibutuhkan sebuah jetty (dermaga) untuk mempermudah pendistribusian batu bara sebagai bahan bakar utama sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU).
2 Pada perencanaan pembangunan jetty sering digunakan pondasi tiang, hal ini disebabkan oleh beberapa pertimbangan yang lebih menguntungkan penggunaan pondasi tiang dibandingkan dengan jenis pondasi lainnya,
antara lain :
1. Meneruskan beban bangunan yang terletak di atas air atau tanah lunak, ke tanah pendukung yang kuat.
2. Untuk meneruskan beban ke tanah yang relatif lunak sampai kedalaman tertentu sehingga pondasi bangunan mampu memberikan dukungan yang cukup untuk mendukung beban tersebut oleh gesekan sisi tiang dengan tanah di sekitarnya.
3. Untuk menahan gaya – gaya horizontal dan gaya yang arahnya miring, yang bisa saja disebabkan oleh benturan kapal dan gelombang air laut.
Dengan berdasarkan pemaparan diatas, maka penelitian ini untuk meninjau daya dukung pondasi tiang pada jetty akibat beban vertical yang dihitung secara teoritis pada proyek pembangunan PLTU Lampung 2 x 100 MW.
B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian tugas akhir ini adalah seberapa besar kapasitas dukung pondasi tiang pancang akibat gaya horizontal dan berapa besarnya defleksi tiang yang akan terjadi pada dermaga/pelabuhan.
C. Pembatasan masalah
Batasan masalah dalam skripsi ini sebagai berikut :
3 2. Gaya yang di tinjau pada pondasi tiang pancang adalah akibat gaya horizontal / gaya lateral.
3. Defleksi tiang vertikal pada pondasi tiang pancang dermaga / pelabuhan.
D. Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk :
1. Mengetahui kapasitas dukung pondasi tiang dermaga / pelabuhan akibat beban leteral / gaya horizontal.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Umum
Tanah adalah akumulasi partikel mineral yang tidak mempunyai atau lemah ikatan antara partikelnya, yang terbentuk kerena pelapukan dari batuan.
Tanah merupakan bahan bangunan yang paling berlimpah di dunia dan di beberapa daerah tanah tanah tersebut merupakan bahan bangunan pokok yang dapat diperoleh di daerah setempat.
Tanah terdiri dari tiga komponen: padat (butir pasir, debu, dan bahan organik) ,cair (air didalam pori tanah) ,dan udara (di dalam pori tanah). (World Agroforestry Center, 2004)
Tanah selalu mempunyai peranan penting dalam suatu pekerjaan konstruksi.Tanah adalah sebagai dasar pendukung suatu bangunan atau bahan konstruksi dari bangunan itu sendiri.Pada umumnya semua bangunan dibuat diatas dan dibawah permukaan tanah. Maka diperlukan suatu sistem pondasi yang akan menyalurkan beban dari bangunan ke tanah.
5
fondasi yang sesuai dengan tanah pendukung yang terletak pada kedalaman 10 meter dibawah perukaan tanah pondasi tiang.
Secara umum pondasi tiang merupakan element struktur yang berfungsi meneruskan beban pada tanah, baik beban dari arah vertikal maupun arah horizontal.Pemakaian fondasi tiang pancang pada suatu bangunan, apabila tanah dasar dibawah bangunan tersebut tidak mempunyai daya dukung yang cukup untuk memikul berat bangunan dan bebannya, atau apabila tanah keras yang mempunyai daya dukung yang cukup untuk memikul berat bangunan dan bebannya tetapi letaknya sangat dalam.
B. Klasifikasi Tanah
Sistem klasifikasi tanah dibuat pada dasar nya untuk memberikan informasi tentang karakteristik dan sifat sifat fisis tanah.Karena variasivasif dan prilaku tanah yang begitu beragam, sistim klasifikasi secara umum mengelompokan tanah ke dalam kategori yang umum di mana tanah memiliki kesamaan sifat fisis.Sistem identifikasi untuk menentukan sifat sifat mekanis dan geoteknis tanah.System klasifikasi tanah yang umum di gunakan untuk mengelompokan tanah adalah Unified Soil Clasification System (USCS).Sistem ini didasarkan pada sifat sifat tanah yang sederhana seperti distribusi ukuran butiran, batas cair, dan indek plastisitasnya.
Ada beberapa klasifikasi yang ditemukan oleh Mountohar,AS antara lain :
6
selanjutnya di kembangkan oleh United State Bureau Of Reclamation (USBR) dan United State Army Corps Of Engineer (USACE). Dalam bentuk yang sekaran, sistem ini banyak digunakan dalam berbagai pekerjaan geoteknik.
2. Sistem Klasifikasi Association Of State Higway and Transportation Official Classfication (AASHTO)
Sistem klasifikasi AASHTO berguna untuk menentukan kualitas tanah guna pekerjaan jalan yaitu lapis dasar dan tanah dasar.Karena sistem ini ditujukan untuk pekerjaan jalan tersebut, maka penggunaan sistem ini dalam prakteknya dipertimbangkan terhadap maksud aslinya.
C. Dermaga
Dermaga adalah daerah perairan yang terlindungi terhadap gelombang dan angina untuk berlabuhnya kapal – kapal.Dermaga ini hanya merupakan daerah perairan dengan bangunan-bangunan yang diperlukan untuk pembentukannya, perlindungan, dan perawatan seperti pemecah gelombang, jetty dan sebagainya.
Adapun jenis-jenis dermaga adalah sebagai berikut :
1. Dermaga barang umum, adalah dermaga yang dipergunakan untuk bongkar muat barang umum.
2. Dermaga peti kemas, dermaga yang khusus diperuntuhkan untuk bongkar peti kemas.
7
4. Dermaga khusus, adalah dermaga yang khusus digunakan untuk mengangkut barang khusus. Seperti bahan bakar minyak, bahan bakar gas.
5. Dermaga kapal ikan, adalah dermaga yang digunakan kapal ikan.
D. Pondasi Tiang Pancang
Pondasi tiang digolongkan berdasarkan kualitas bahan material dan cara pelaksanaan. Menurut kualitas bahan material yang digunakan, tiang pancang dibedakan menjadi empat yaitu tiang pancang kayu.Tiang pancang beton, tiang pancang baja, dan tiang pancang composite.Pada umumnya di lapangan dijumpai tipe tiang yang merupakan kombinasi dari ketiga hal tersebut. Keadaan ini disebabkan karena jenis tanah merupakan campuran/kombinasi tanah berbutir kasar tanah berbutir halus dan kadang-kadang merupakan tanah yang kompak sehingga cara tiang meneruskan beban ke tanah dasar pondasi merupakan kombinasi.
Pemakaian pondasi tiang pancang mempunyai keuntungan dan kerugian, adalah sebagai berikut ini.
Keuntungan yaitu :
1. Karena tiang dibuat di pabrik dan pemeriksaan kualitas ketat, hasilnya lebih dapat diandalkan.
2. Prosedur pelaksaan tidak dipengaruhi oleh air tanah.
3. Daya dukung dapat diperkirakan berdasarkan rumus tiang pancang sehingga mempermudah pengawasan pekerjaan konstruksi.
8
1. Karena dalam pelaksanaan menimbulkan getaran dan kegaduhan maka pada daerah yang berpenduduk padat di kota dan desa.
2. Pemancangan sulit, bila diameter terlalu besar.
3. Bila panjang tiang pancang kurang, maka untuk melakukan penyambungannya sulit dan memerlukan alat penyambung khusus.
E. Pasang Surut
Pasang surut adalah fenomena naik turunnya muka air laut yang diakibatkan oleh gaya tarik menarik antara bumi dengaan benda-benda di angkasa terutama bulan dan matahari. Walau bulan mempunyai masa yang relative kecil disbanding matahari, namun karena yang letaknya relative dekat dengan bumi, makapengaruh bulan adalah lebih besar dbandingkan matahari. Kejadian pasang surut merupakan kejadian yang berosilasi, sehingga semakin panjang data yang dikumpulkan akan semakin baik hasil prediksi pasang surut.
Mengingat elevasi muka air laut selalu berubah setiap hari, maka diperlukan suatu elevasi yang di tetapkan berdasarkan data pasang surut, yang dapat digunakan sebagai pedoman didlam perencanaan suatu pelabuhan.
Beberapa elevasi tersebut adalah sebagai berikut :
1. Muka air tinggi adalah muka air tinggi yang dicapai pada saat air pasang dalam satu siklus pasang surut.
2. Muka air rendah adalah kedudukan muka air terendah yang dicapai pada saat air surut dalam siklus pasang surut.
9
4. Muka air rendah rerata adalah rerata dari muka air rendah selama priode sekitar 19 tahun.
5. Muka air laut rerata adalah muka air rerata antara muka air tinggi rerata dan muka air rendah rerata.
6. Muka air tinggi tertinggi adalah air tertinggi pada saat pasang surut purnama. 7. Air rendah terendah adalah air terendah pada saat pasang surut purnama.
F. Gelombang
Gelombang merupakan factor penting didalam perencanaan pelabuhan. Gelombang laut dapat dibangkitkan oleh angin, gaya tarik matahari dan bulan (pasang surut), letusan gunung berapi atau gempa di laut, kapal yang bergerak, dan sebagainya.
Gelombang secara garis besar bias di kelompokkan ke dalam 2 katagori, tergantung pada rasio antara panjang gelombang (L) dan kedalaman air (h). Jika L/h >>1 maka termasuk gelombang panjang.Masuk dalam katagori ini adalah gelombang pasang surut, gelombang banjir pada sungai.Jika L/h tidak lebih dari 1, maka termasuk gelombang pendek.
10
G. Gaya Benturan Kapal
Pada waktu merapat ke dermaga kapal masih mempunyai kecepatan sehingga terjadi benturan antara kapal dan dermaga.Dalam perencanaan dianggap bahwa benturan maksimum terjadi apabila kapal bermuatan penuh menghantam dermaga pada sudut 10° terhadap sisi depn dermaga.
Gaya benturan kapal yang harus ditahan dermaga tergantung pada energy benturan yang diserap oleh sistem fender yang dipasang pada dermaga.Gaya benturan bekerja secara horizontal dan dapat di hitung berdasarkan energy benturan. Hubungan antara gaya dan energy benturan tergantung pada type fender yang digunakan.
H. Pemecah Gelombang
Pemecah gelombang adalah bangunan yang digunakan untuk melindungi daerah perairan pelabuhan dari gangguan gelombang-gelombang.Bangunan ini memisahkan perairan dari laut bebas, sehingga perairan pelabuhan tidak banyak dipengaruhi oleh gelombang besar di laut.
11
BAB III
METODE PENELITIAN
A. Beban Leteral yang Bekerja Pada Tiang Tunggal
Gaya tahanan maksimum dari beban leteral yang bekerja pada tiang tunggal adalah persoalan yang kompleks, karena merupakan masalah interaksi antara element bangunan agak kaku dengan taanah, yang mana dapat diperlakukan berdeformasi sebagai elastis ataupun plastis.
Hubungan antara beban leteral dengan terjadinya deformasi tanah sebagai berikut:
1. Pada mulanya untuk pembedaan yang rendah tanah akan berdeformasi elastis disamping itu terjadi pergerakan tiang.
2. Untuk pembebanan selanjutnya, beban menjadi lebih besar, lapisan tanah akan runtuh plastis dan mentransfer seluruh bebannya kelapis tanah yang lebih dalam lagi.
13 Mekanisme keruntuhan dengan memperhatikan tipe tiang berdasarkan kekakuannya dapat dibedakan menjadi :
1. Rotasi untuk tiang pendek / kaku 2. Translasi untuk tiang pendek /kaku
3. Patahan pada deareah dimana terdapat moment lentur maksimum untuk tiang panjang / lentur
Gambar 3.1 Mekanisme keruntuhn pada tiang pendek ; a. Tiang bebas b. Tiang jepit
B. Metode Broms
14 1. Metode Broms pada tanah berbutir halus untuk short term loading : Reaksi dari tanah terhadap tiang dapat dilihat pada gambar 3.2
Gambar 3.2 Reaksi tanah dan momen lentur untuk tiang pendek akbat gaya leteral
Tegangan tanah sama dengan nol terjadi sampai sedaam 1,5 B dari permukaan tanah. Hal ini dianggap sebagai efek penyusutan tanah (soil shrinkage).
Urutan pekerjaan : (Free Head)
1. Dengan anggapan dasar seperti tersebut di atas dan referensi gambar 2.1 dihitung Mmax dan gaya leteral Hu
2. Mmax dan Hu bias didapat dari tiga persamaan sebagai berikut :
ƒ = ……….……..(3.1)
15 3. Dengan memasukan persamaan (2.1) ke (2.2) didapat persamaan A, kemudian dengan adanya hubungan g = L – f -1,5 B dan f seperti pada persamaan (2.1) dan dimasukan kedalam persamaan (2.3) didapat persamaan B.
4. Dari persamaan A dan persamaan B maka di dapat Mmax dan Hu.
(Fix Head)
Gambar 3.3 Freebody diagram tegangan untuk mencari Hu dan Mmax free head, short pile, c-soils
Σ Hu = 0
Hu = 9 Cu B (L -1.5 B)……….…………..(γ.4) Σ M pada permukaan,
Mmax = Hu (1/2 (L -1.5 B) + 1.5 B)
Mmax = Hu ………...……....(3.5) Persamaan (3.4) di distribusi ke persamaan (3.5) didapat nilai Mmax
16 Mmax = 9 Cu B (L2 -2,25 B2) ………(3.7)
2. Metode Broms pada tanah berbutir kasar : (Free Head)
Reaksi dari tanah berbutir kasar terhadap tiang dapat dilihat pada gambar 2.3 Anggapan dasar resultant pasif pada ujung pile untuk tanah kasar dapat diganti dengan gaya horizontal P.
(a) (b)
Gambar 3.4 Reaksi tanah dan moment lentur untuk tiang pendek akibat gaya leteral pada tanah berbutir kasar
(a). tiang bebas (b). tiang jepit
Urutan pekerjaan
1. Dengan anggapan dasar dan referensi gambar 2.3 dihitung dan gaya leteral Hu.
2. Diagram tegangan tanah dihitung dengan :
17 Dimana :
B = lebar tiang
Poz = effective overburden pressure pada kedalam z KP = coefficient of passive dari rankine
KP = = tan (45° + )
(Fixed Head)
Reaksi tanah untuk fixed head seperti terlihat pada gambar 3.4
R = B L Kp = 15 B L2 Kp
Gambar 3.5 Freebody diagram tegangan untuk mencari besar dan Mmax fixed head, short pile, -soils
R = γ B L Kp = 1,5 B L2
Kp
ΣH = 0 Maka Hu – R + P = 0
18
ΣMx lihat bagian atas gambar 3.4
Mx = Hu (e + x) - (γ B L Kp) x x
Mx = Hu (e + x) - B L Kp x3 ……….………(3.14)
= 0 maka Hu = B L Kp x2 = 0 X2 =
X =
Masukan ke persamaan (3.14) didapat :
Mx = Hu ( e + - B L Kp { }
Mmax = Hu ( e + – 3 Hu ………...(3.15)
Masukan ke persamaan (3.13) pada persamaan (3.15) didapat Mmax Free head Untuk Fixed head,
1. Besarnya Hu dicari dari keseimbangan gaya ΣH = 0
Hu = γ B L Kp 0,5 L = 1,5B L2 Kp …….………..……(
19 2. Besarnya Mu dicari dari
Dengan melihat bagian atas :
ΣMsurface = Hu . efix ………...………..(3.17)
Dengan melihat bagian bawah :
ΣMsurface = γ B L Kp 1/β L . β/γ L = B L3Kp ………...……..(3.18)
3. Metode Broms cohesive soils, long piles :
Cara sederhana dalam menghitung beban batas, berlaku untuk kondisi : - Pembebanan ringan, baaik untuk short atau long pile
- Lebar tiang = kecil sampai sedang - Dengan anggapan seperti gambar 2.5
R = B L Kp = 15 B L2 Kp
Gambar 3.6 Tiang tunggal mendapatkan gaya leteral dan di anggap sebagai kantilever (cara sederhanaa)
20 - Free headed pile : Hu = ………..………….………(3.19)
- Fixed headed pile : Hu = ………...…….(3.20) Dmana pada cara penyederhanaan ini zf yang diambil 1,5 m untuk tanah berbutir halus lunak dan 3,0 m untuk tanah berbutir keras.Selain itu oleh broms dikembangkan suatu cara untuk menghitung besar Hu dan Mmax dengan anggapan diagram tegangan yang dimobilisasi seperti terlihat pada gambar 3.7
(a) (b)
Gambar 3.7 Reaksi tanah dan momen lentur untuk tiang panjang akibat gaya leteral pada tanah berbutir halus
(a) Tiang bebas (free head) (b) tiang jepit (fixed head)
(Free head)
Urutan pekerjaan sebagai berikut :
1. Gambar diagram tegangan tanah dan momen lentur seperti gambar 3.7 di atas.
2. Untuk free head, pada tempat dimana terjadi patahan diambil ΣM ke atas (lihat
gambar 3.7) P = 9 Cu B f
21 3. Mencari besar nya f
ΣH = 0
H = P ; maka H = 9 Cu B f
F = ………...(3.22)
Gambar 3.8 freebody diagram tegangan untuk mencari besar Hu dan Mmax Free head long piles, c-soils
4. Apabila Mmax = diambil sebagai Mu dari penampang tiang maka persamaan (2.21) menjadi :
Mu = Hu (e + 1.5 B + 05 f)
22 (Fixed Head)
Dari freebody diagram tegangan seperti terlihat pada gambar 3.8 Didapat,
ΣMx = Mmax
2 Mu + Hu . f/2 – Hu (1.5 B + f) = 0 2 Mu – Hu (1.5 B + f/2) = 0
Gambar 3.9 freebody diagram tegangan untuk mencari besar Hu dan Mmax Fixed head long pile, c-soil
Maka,
Hu = ……….(3.24)
Metode Broms untuk tanah berbutir kasar, tiang panjang
23
Gambar 3.10 Reaksi tanah dan moment lentur untuk tiang panjang akibat gaya leteral pada tanah berbutir kasar
(Free Head) Urutan pekerjaan :
1. Dengan anggapan dasar serta referensi gambar 3.9 dicari besarnya Mu dan Hu. 2. Mmax dan Hu dihitung dari (lihat gambar 3.10)
f = 0,82 ………...……..(γ.β5)
Mmax = H (e + 0.67f) ………..(γ.β6)
24 Gambar 3.11 Freebody diagram tegangan untuk mencari besar Hu free head long
piles, c-soils
3. Dari ΣH = 0
Hu = R = γ B f kp . ½ f = 3
/2 f2 Kp B f2 =
f = = 0.82 ………...(γ.β8) ambil ΣMf = Mmax
Mmax = Hu (e + 2/3 f)
Hu = = ………...(γ.β9)
Persamaan 3.28 disubtitusikaan ke persamaan 3.29 Hu =
25 (Fixed Head)
Karena fixed maka timbul lendutan seperti berikut ini. Lihat gambar 3.10
Gambar 3.12 Freebody diagram tegangan untuk mencari besar Hu fixed head, long piles, Ø-soil
Lihat gambar 3.10 ΣMf = Mmax
2 Mu = Hu (e + f) + Hu 1/3 f = 0 2 Mu = Hu (2/3 f + e)
Hu = ……….(γ.γ1)
Dari ΣH = 0
Hu = R = γ B Kp ½ f = γ/β f2
Kp B
f= = 0.82 ………(γ.γβ)
26
Hu = ………..(γ.γγ)
4. Setelah Mmax didapat, harus dicek apakah : Mmax < Mu dari penampang tiang pancang (OK)
Mmax > Mu penampang tiang pancang, maka dimensi penampang harus diperbesar atau diubah.
Perlu dicatat bahwa beban leteral yang dapat ditahan oleh long pile lebih besar disbanding dengan short pile untuk penampang tiang yang sama.
C. Lentur dan Tekuk pada Tiang Vertikal yang sebagian Tertanam
perhitungan cara Davisson dan Robinson untuk tiang yang sebagian tertanam menerima gaya-gaya luar seperti pada gambar 3.11 di bawah ini
b
a
Gambar 3.13 Tekuk tiang yang menahan gaya vertikal dan horizontal pada ujung-ujung tiang
27 Menurut Davisson dan Robinson, untuk tiang yang sebagian tertanam menerima gaya luar berupa :
- Gaya axial P - Gaya horizontal H - Momen M
Maka untuk mendapatkan panjan ekivalen dari tiang yang dianggap berdiri bebas dengan jepit didasarkan dengan factor yang menentukan adalah modulus elastisitas tanah atau harga R dan T dari tiang yang tertanam tersebut.
Panjang ekivalen di tentukan berdasarkan rumus berikut :
Le = zf + e ……….(γ.γ4) Le = panjang ekivalen
Zf = jarak dari surface ke titik jepit dasar
= 1,4 untuk soil modulus yang tetap pada lapis tanah = 1,8 untuk soil modul yang berubah/naik linier
e = jarak dari tempat bekerjanya gaya luar sampai kepermukaan tanah
Persamaan (3.34) adalah suatu rumus pendekatan untuk menghitung panjang ekivalen yang menurut Davisson dan Robinson dapat digunakan untuk keperluan pemancangan struktur bila :
28 D. Defleksi Tiang Vertikal Akibat Memikul Beban Leteral
Dalam menghitung defleksi tiang vertikal akibat beban leteral dapat ditempuh dengan bermacam cara. Diantaranya yang paling sederhana adalah dihitung menurut rumus berikut (lihat gambar 2.9)
Gambar 3.14 Tiang menerima beban horizontal dan dianggap sebagai kantilever sederhana
y = ………...…(3.25)
y = ………..….(3.26)
persamaan (3.25) berlaku untuk defleksi pada kepala tiang free head, sedangkan persamaan (3.26) untuk defleksi fixed head.
Tanah berbutir halus ( cohesive soil )
Untuk mengetahui kekakuan tiang, Broms membaginya berdasarkan harga (flexibility factor)
29 =
untuk L < 1.5 (short/rigid pile untuk freeheaded pie)
yo = ………(3.27)
untuk L < 0.5 (short/rigid pile untuk freeheaded pie)
yo = ………...(3.28) Untuk long pile atau finite pile
Free headed pile bila L > β,5
yo = ………...………..……...(3.29) Fixed headed pile bila L > 1,5
yo = ………..……(3.30) dimana :
K = coefficient subgrade reaction untuk long pile
K = ………..……...(3.31) Dimana : α = suatu koefisien yang besarnya,
α = 0,5β ………..(3.32)
Dimana Ko bias diambil = Kh = K1 Untuk keperluan praktis :
Α = η1 . ηβ ………(γ.γγ)
30 Tabel γ.1 Harga koefisien η1 menurut broms
Shering strenth
Tabel γ.β Harga keofisien ηβ menurut Broms
Mineral forming pile Coefficient ηβ Steal
Apabila harga Ko didapat dari hasil percobaan horizontal subgrade reaction maka Ko dihitung dengan rumus,
Ko = 1,67 Eso Dimana,
Eso = modulus secan dari grafik tegangan regangan dengan tegangan yang dikenakan pada tanah yang besarnya 50% dari tegangan hancurnya.
Tanah berbutir kasar (cohensionles soil)
Untuk tanah berbutir kasar, kelakuan/tipe tiang dibuat dari besaran harga η dari Broms
η= ………...(γ.γ4)
dimana,
ηh = koefisien modulus tanah dari reese, bias dilihat dari tabel γ.γ
Harga defleksi yo dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut ini :
31 Free head
yo =
Tabel γ.γ Koefisien modulus tanah ηh
Relative density Loose Medium dense dense Ηh for dry or moist soil (Terzaghi)
KN/m3 Ton/feet3
ηh for submerged soil (Terzaghi) MN/m3
Tons/feet3
32 E. Bagan Alir Penelitian
Metode penelitian adalah tata cara pelaksanaan penelitian dalam rangka mencari penyelesaian atas masalah penelitian yang akan dilakukan.
Gambar 3.13 Bagan Alir Penelitian MULAI
Pengumpulan Data
Studi Kepustakaan
Mendapatkan Data Struktur Mendapatkan Data Tanah
Menghitung daya dukung Horizontal Tiang
kesimpulan Dan Saran Pembahasaan
70
BAB V PENUTUP
A. Kesimpulan
Dalam analisis perhitungan stabilitas dermaga pelabuhan akibat beban horizontaldalam skripsi ini ini didapatkan beberapa kesimpulan antara lain : 1. Kapal terbesar yang dapat berlabuh pada pelabuhan bermuatan 1000
GRT(Gross Register Tons) dan mempunyai gaya benturan kapal sebesar 2200 kgcm.
2. Tiang pancang pada dermaga ini digolongkan ke tiang panjang dan merupakan tiang bebas.
3. Analisis tiang yang menerima beban leteral yaitu :
a. Analisis menggunakan metode Broms didapatkan Horizontal ultimit (Hu) sebesar 91,204 ton dan Mmax sebesar 2409,56 tm.
71
B. Saran
Pada analisis perhitungan perhitungan stabilitas dermaga pelabuhan akibat beban horizontal dalam skripsi ini penulis memberikan beberapa saran antara lain :
1. Diperlukan analisis lebih lanjut untuk menghitung besarnya kapasitas dukung pondasi tiang dan defleksi bila tiang berkelakuan sebagai tiang panjang ujung jepit, tiang pendek ujung bebas,, dan tiang pendek ujung jepit.
DAFTAR PUSTAKA
Bowles, J.E. 1989. Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah. Erlangga. Jakarta.
Craig, R. F. 1987. Soil Mechaanic 4th Edition. Van Nostroad Reinhol Co. Ltd. Diterjemahkan oleh Budi Susilo Supandji, 1989. Mekanika Tanah Edisi Ke-empat. Erlangga. Jakarta.
Das, B.M. 1995. Mekanika Tanah I. Erlangga. Jakarta.
Hardiyatmo, H.C.2006. Tenik Pondasi 2. Beta Offset. Yogyakarta.
Thoresen, Carl,A. 2003. Port Designer’s Handbook: Recommendation and Guidelines. Thomas Telford. London.
Triatmojo, B. 1996. Pelabuhan. Beta Offset. Yogyakarta.
Triatmojo, B. 1999. Teknik Pantai. Beta Offset. Yogyakarta
Zulkarnain, I. 1998. Study Kegagalan Daya Dukung Aksial Tiang Pancang
Tunggal Secara Teoritis Terhadap Tes Pembenaan Di Proyek Pembangunan Terminal Curah Kering Pelabuhan Panjang. Skripsi Unipersitas Lampung. Lampung.
