Analisa Pondasi Jembatan dgn Elemen Hingga -4.pdf

(1)

Berli Setiadi 15004137 4‐1 Nina Purwanti 15004154

BAB IV

ANALISIS PONDASI

4.1. Analisis Kondisi Lapisan Tanah

Untuk mengetahui kondisi lapisan tanah di lokasi proyek secara rinci dibutuhkan penyelidikan tanah yang lebih lengkap. Identifikasi lengkap baik berupa identifikasi visual, pengujian lapangan, maupun pengujian laboratorium dilakukan untuk mendapatkan berbagai karakteristik lapisan tanah. Identifikasi ini yang nantinya akan digunakan dalam analisis daya dukung untuk keperluan pondasi struktur jembatan. Sesuai dengan keperluan proyek, beberapa aspek yang perlu mendapat perhatian di dalam penyelidikan tanah dan analisisnya, yaitu :

• Kondisi lapisan tanah pada lokasi pondasi struktur jembatan.

• Daya dukung lapisan dalam tanah untuk keperluan perhitungan kapasitas pondasi.

• Pemilihan pondasi dan analisis daya dukungnya pada area struktur jembatan. • Analisis timbunan tanah.

• Analisis perilaku penurunan lapisan permukaan tanah.

Berikut ini adalah pekerjaan penyelidikan tanah yang telah dilakukan di lokasi proyek : a. Penyelidikan lapangan

Enam bor dalam :

− DB-1 dan DB-2 hingga kedalaman 40 meter (di darat) − DB-3 dan DB-4 hingga kedalaman 50 meter (di sungai) − DB-5 dan DB-6 hingga kedalaman 60 meter (di darat)

Standard Penetration Test (SPT), yang dilaksanakan di dalam masing-masing lubang bor, pada interval kedalaman setiap dua meter.

Contoh tanah asli (Undisturbed Sample) yang diambil dari dalam lubang bor untuk digunakan dalam pengujian laboratorium.

Enam pengujian sondir (Dutch Cone Penetration Test) S-1 hingga S-6, dengan kapasitas alat 2,5 ton.

(2)

b. Pengujian laboratorium

Identifikasi umum karakteristik tanah (General Identification Test) − Kadar air alami (Natural Water Content)

− Berat jenis tanah basah dan kering (Wet and Dry Density) − Spesific Gravity butiran tanah

− Void ratio dan porositas tanah

− Derajat kejenuhan (Degree of Saturation) − Batas Atterberg (Atterberg Limits) Pengujian perilaku mekanika tanah

− Uji Triaksial Unconsolidated Undrained − Uji konsolidasi tanah

− Pengeboran tanah

4.1.1 Kondisi Lapisan Tanah

Berdasarkan hasil penyelidikan tanah yang dilakukan, ternyata kedua lokasi proyek ini (Loa Janan dan Loa Buah) memiliki jenis lapisan tanah yang berbeda. Kondisi lapisan tanah di lokasi Loa Janan menunjukkan kondisi yang lebih baik, dimana lapisan tanah keras dapat dijumpai pada kedalaman sekitar 15-20 m. Di Loa Buah, kondisi lapisan tanahnya lebih lunak, dimana tidak dijumpai lapisan tanah keras hingga kedalaman pengeboran mencapai 60 meter.

Gambar 4.1 menunjukkan kondisi lapisan tanah diantara dua lokasi daerah dimana dilakukan pengeboran.

(3)

Gambar 4.1 Profil Memanjang Lapisan Tanah

Dari pengeboran yang dilakukan pada 6 titik tersebut, didapatkan nilai N-SPT pada DB 4 untuk pembangunan pier 7. Gambar 4.2 menunjukkan nilai N-SPT pada setiap lapisan

(4)

(5)

Berli Setiadi 15004137

Nina Purwanti 15004154 4‐5

Berdasarkan hasil pengeboran dari titik DB4 untuk P7 diatas maka dibuatlah lapisan tanah (soil layer) yang nantinya akan digunakan dalam analisis pondasi tiang pancang baik itu dengan perhitungan manual maupun dengan menggunakan program-program Ensoft seperti PGROUP serta Plaxis 3D. Tabel 4.1 akan menggambarkan hasil interpretasi N-SPT untuk keperluan desain.

Tabel 4.1 Parameter tanah pada lokasi P7

Kedalaman γ E (m) (kN/m3) (kN/m2) 17-51 1-4 Clayey Sand 16.5 15 10350 0.35 51-57 7-14 Clayey Sand 16.5 22 12000 0.33 57-71 18-21 Clayey Sand 16.5 30 18000 0.31 71-79 28-33 Clayey Sand 18 35 22000 0.3 79-95 40-49 Clayey Sand 18 38 35000 0.3 N-SPT Jenis Tanah φ ν

Ketinggian muka air berada di atas titik 0 m dikarenakan pengeboran ini dilakukan di tengah sungai Mahakam Ulu sehingga perhitungan nilai efektif shear strength akan digunakan dengan nilai berat volume efektif (γ’). Data mengenai muka air tanah sangat penting dalam analisis karena kondisi tanah di bawah dan di atas muka air tanah akan memberikan nilai effective shear strength yang berbeda.

4.2 Data Pembebanan

Jembatan Mahakam Ulu akan menjadi penghubung antara dua daerah yakni Loa Janan dan Loa Buah. Sesuai fungsinya, jembatan ini akan dilalui oleh banyak kendaraan. Kendaraan-kendaraan yang berlalu lalang tersebut pasti akan memberikan dampak berupa beban kepada jembatan tersebut. Beban yang pertama kali diterima struktur atas tersebut nantinya akan ditransfer ke struktur bawah dari mulai pile cap dan didistribusikan ke pondasi dibawahnya. Data pembebanan sangat penting untuk diketahui karena juga merupakan dasar pertimbangan bagi desain awal dalam menentukan ukuran pondasi. Dengan pembebanan yang ada, daya dukung pondasi akan dianalisis hingga ukurannya menjadi optimal namun tetap mampu menahan beban yang terjadi. Berikut beban-beban yang haris dipikul pondasi pada P7 di Jembatan Mahakam Ulu.

(6)

Beban-beban pada kondisi layan: Beban Aksial = 56470.42 KN Beban-beban pada kondisi gempa:

Beban Aksial = 56470.42 KN

Beban yang terjadi pada sumbu lemah (besar momen dan lateral yang terjadi):

o Lateral = 237.6 KN

o Momen arah Y = 2376 KNm

Beban yang terjadi pada sumbu kuat (besar momen dan lateral yang terjadi yakni sebesar 30% dari momen dan lateral yang terjadi pada sumbu lemah):

o Lateral = 71.28 KN

o Momen arah Z = 712.8 KNm

4.3 Analisis Pembebanan Aksial

Perhitungan beban aksial yang bekerja pada sebuah grup tiang mutlak diperlukan untuk mengetahui beban terbesar yang akan dipikul sebuah tiang. Dengan mengetahui beban terbesar yang akan dipikul oleh sebuah tiang tersebut maka akan dilakukan desain awal pondasi. Pondasi tersebut akan dicek kekuatan dan daya dukungnya terhadap beban yang ada. Pada analisis pembebanan aksial ini, beban yang turut berperan yakni beban aksial itu sendiri serta momen arah Y dan arah Z yang akan terlihat pengaruhnya pada pembebanan secara aksial dengan perhitungan di bawah ini.

4.3.1 Perhitungan Beban Akibat Beban Aksial

Beban aksial yang terjadi pada grup tiang akan didistribusikan secara merata. Berikut Gambar 4.3 dan 4.4 di bawah yang menjelaskan bagaimana distribusi beban pada grup akibat beban aksial

(7)

Gambar 4.3 Pendistribusian beban aksial pada grup tiang

Gambar 4.4 Distribusi beban aksial

Dengan beban aksial yang didistribusikan merata pada tiap tiang maka beban aksial yang diterima satu tiang adalah

Keterangan,

m = jumlah baris tiang grup, n = jumlah kolom tiang grup,

KN x V_p 2352.934 4 6 42 . 56470 ₌ =

4.3.2 Pengaruh Momen Arah Y Terhadap Distribusi Beban Aksial

Pengaruh momen arah Y dalam distribusi beban aksial pada tiang dapat dilihat dari penjelasan Gambar 4.5 di bawah ini;

(8)

Gambar 4.5 Pengaruh momen arah y terhadap distribusi beban aksial

Keterangan, My = 2376 KN m L1 = 1.5 m L2 = 4.5 m m = 6 n = 4

Besarnya beban aksial pada tiang akibat momen adalah

8 . 8 ) 5 . 4 5 . 1 ( 6 2 2376 2 2 ₊ = = x α KN x l V_my =α ₂ =8.8 4.5=39.6

4.3.3 Pengaruh Momen Arah Z Terhadap Distribusi Beban Aksial

Pengaruh momen arah Z dalam distribusi beban aksial pada tiang dapat dilihat dari penjelasan Gambar 4.6 di bawah ini;

(9)

Gambar 4.6 Pengaruh momen arah z terhadap distribusi beban aksial

Keterangan, Mz = 712.8 KNm L1 = 1.5 meter L2 = 4.5 meter L3 = 7.5 meter m = 4 n = 6

Besarnya beban aksial pada pile akibat momen z adalah

131 . 1 ) 5 . 7 5 . 4 5 . 1 ( 4 2 8 . 712 2 2 2 ₊ ₊ = = x α KN x l Vmz =α 2 =1.131 7.5=8.486

4.3.4 Perhitungan Beban Aksial Total

Dengan ketiga perhitungan diatas, maka beban aksial terbesar yang akan diterima oleh tiang dalam grup nantinya ialah;

KN V =2352.934+39.36+8.486=2401.02

(10)

Nina Purwanti 15004154 4‐10

4.4 Desain Awal Tiang Pancang dalam Grup

Dalam menentukan dimensi dan jumlah awal pondasi tiang pancang, digunakan metode trial and error. Dengan metoda tersebut, diameter dan kedalaman tiang akan disesuaikan dengan kapasitasnya dalam rangka menahan beban-beban yang terjadi. Bila telah didapatkan dimensi yang menghasilkan daya dukung yang optimal maka dimensi tersebut yang akan dipakai dalam proses desain selanjutnya. Berikut Gambar 4.7 memberikan gambaran desain konfigurasi tiang grup pondasi tiang pancang pada proyek jembatan Mahakam Ulu yaitu :

Gambar 4.7 Konfigurasi tiang grup pondasi tiang pancang

Diameter Tiang(luar) = 1 m

(11)

Nina Purwanti 15004154 4‐11

Panjang Tiang = 73 m

Tiang merupakan tiang komposit dengan baja pada bagian luarnya dan beton di bagian dalamnya dapat dilihat pada Gambar 4.8 di bawah ini,

Gambar 4.8 Tampak Atas Tiang Pancang

beton baja beton betn baja baja komposit A A xA E xA E E + + =( ) ( ) ) 7359 . 0 0495 . 0 ( ) 7359 . 0 / 20000000 ( ) 0495 . 0 / 200000000 ( 2 2 + + = kN m x kN m x Ekomposit 2 / 3135680kN m Ekomposit =

(12)

Nina Purwanti 15004154 4‐12

4.5 Analisis Kapasitas Aksial Tiang 4.5.1 Kapasitas Aksial Tiang Tunggal

Dalam analisis kapasitas aksial tiang, metoda yang akan digunakan ialah metoda API. Desain awal tiang yang telah ditentukan sebelumnya dipakai dalam analisis ini. Setelah nanti didapatkan kapasitas aksial tiang tersebut, maka akan dibandingkan dengan beban terbesar yang terjadi pada tiang sesuai dengan analisis pembebanan yang telah dilakukan sebelumnya.

p s

u Q Q

Q = +

Keterangan,

Qu = Daya dukung aksial ultimit Qs = Daya dukung skin friction

Qp = Daya dukung End Bearing

Berikut adalah uraiannya serta perhitungan manualnya yang akan disajikan dalam Tabel 4.1,

Calc Method : Based on N‐SPT

Pile

Properties

Cu = 6*N‐SPT Type : Steel Pile

Compression Diameter : 1 m

Skin Friction(Qs) = α*Cu*perimeter*l (c‐soil) Thick : 0.011 m

=

2*N‐

SPT*perimeter*l (φ‐soil) Perimeter : 3.141593 m

End Bearing(Qp) = 9*Cu*area (c‐soil) Area : 0.785398 m2

= 40*N‐SPTav*l/D (φ‐soil) Unit weight : 78.5 KN ≤400*N‐SPTav Ultimate(Qu) = Qs+Qp Pull Out Skin Friction(Qs) = 0.7*Qs(compression) Pile Weight(Wp) = Areapile*Unit weight of pile*l Ultimate(Qpu) = Qs+Wp

(13)

Nina Purwanti 15004154 4‐13

Tabel 4.2 Analisis Daya Dukung Aksial Depth

(m) Layer N‐SPT Cu(kN/m2) D (m) Perimeter Area Qs Wp Qpu

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 clayey sand 1 6 1 3.14 0.79 6.28 0.00 0.00 0.00 0 18 clayey sand 1 6 1 3.14 0.79 6.28 12.57 31.42 12.57 8.80 19 clayey sand 1 6 1 3.14 0.79 6.28 18.85 62.83 18.85 13.19 20 clayey sand 1 6 1 3.14 0.79 6.28 25.13 94.25 25.13 17.59 21 clayey sand 1 6 1 3.14 0.79 6.28 31.42 125.66 31.42 21.99 22 clayey sand 1 6 1 3.14 0.79 6.28 37.70 157.08 37.70 26.39 23 clayey sand 3 18 1 3.14 0.79 18.85 56.55 565.49 56.55 39.58 24 clayey sand 3 18 1 3.14 0.79 18.85 75.40 659.73 75.40 52.78 End Qu Qout(KN) Soil Pile Friction ΣFriction

(14)

Nina Purwanti 15004154 4‐14

Depth

(m) Layer N‐SPT Cu(kN/m2) D (m) Perimeter Area Qs Wp Qpu

25 clayey sand 3 18 1 3.14 0.79 18.85 94.25 753.98 94.25 65.97 26 clayey sand 3 18 1 3.14 0.79 18.85 113.10 848.23 113.10 79.17 27 clayey sand 3 18 1 3.14 0.79 18.85 131.95 942.48 131.95 92.36 28 clayey sand 6 36 1 3.14 0.79 37.70 169.65 1,884.96 169.65 118.75 29 clayey sand 6 36 1 3.14 0.79 37.70 207.35 1,884.96 207.35 145.14 30 clayey sand 6 36 1 3.14 0.79 37.70 245.04 1,884.96 245.04 171.53 31 clayey sand 6 36 1 3.14 0.79 37.70 282.74 1,884.96 282.74 197.92 32 clayey sand 3 18 1 3.14 0.79 18.85 301.59 942.48 301.59 211.12 33 clayey sand 5 30 1 3.14 0.79 31.42 333.01 1,570.80 333.01 233.11 34 clayey sand 6 36 1 3.14 0.79 37.70 370.71 1,884.96 370.71 259.50 35 clayey sand 7 42 1 3.14 0.79 43.98 414.69 2,199.11 414.69 290.28 36 clayey sand 7 42 1 3.14 0.79 43.98 458.67 2,199.11 458.67 321.07 37 clayey sand 10 60 1 3.14 0.79 62.83 521.50 3,141.59 521.50 365.05 38 clayey sand 5 30 1 3.14 0.79 31.42 552.92 1,570.80 552.92 387.04 39 clayey sand 5 30 1 3.14 0.79 31.42 584.34 1,570.80 584.34 409.04 40 clayey sand 5 30 1 3.14 0.79 31.42 615.75 1,570.80 615.75 431.03 41 clayey sand 7 42 1 3.14 0.79 43.98 659.73 2,199.11 659.73 461.81 42 clayey sand 7 42 1 3.14 0.79 43.98 703.72 2,199.11 703.72 492.60 43 clayey sand 8 48 1 3.14 0.79 50.27 753.98 2,513.27 753.98 527.79 44 clayey sand 8 48 1 3.14 0.79 50.27 804.25 2,513.27 804.25 562.97 45 clayey sand 7 42 1 3.14 0.79 43.98 848.23 2,199.11 848.23 593.76 46 clayey sand 4 24 1 3.14 0.79 25.13 873.36 1,256.64 873.36 611.35 47 clayey sand 4 24 1 3.14 0.79 25.13 898.50 1,256.64 898.50 628.95 48 clayey sand 4 24 1 3.14 0.79 25.13 923.63 1,256.64 923.63 646.54 Soil Pile

Friction ΣFriction End Qu

Qout(KN)

(15)

Nina Purwanti 15004154 4‐15

Depth

(m) Layer N‐SPT Cu(kN/m2) D (m) Perimeter Area Qs Wp Qpu

49 clayey sand 7 42 1 3.14 0.79 43.98 967.61 2,199.11 967.61 677.33 50 clayey sand 7 42 1 3.14 0.79 43.98 1011.59 2,199.11 1011.59 708.11 51 clayey sand 11 66 1 3.14 0.79 69.12 1080.71 3,455.75 1080.71 756.50 52 clayey sand 11 66 1 3.14 0.79 69.12 1149.82 3,455.75 1149.82 804.88 53 clayey sand 12 72 1 3.14 0.79 75.40 1225.22 3,769.91 1225.22 857.65 54 clayey sand 12 72 1 3.14 0.79 75.40 1300.62 3,769.91 1300.62 910.43 55 clayey sand 19 114 1 3.14 0.79 119.38 1420.00 5,969.03 1420.00 994.00 56 clayey sand 19 114 1 3.14 0.79 119.38 1539.38 5,969.03 1539.38 1077.57 57 clayey sand 21 126 1 3.14 0.79 131.95 1671.33 6,597.34 1671.33 1169.93 58 clayey sand 21 126 1 3.14 0.79 131.95 1803.27 6,597.34 1803.27 1262.29 59 clayey sand 21 126 1 3.14 0.79 131.95 1935.22 6,597.34 1935.22 1354.65 60 clayey sand 21 126 1 3.14 0.79 131.95 2067.17 6,597.34 2067.17 1447.02 61 clayey sand 21 126 1 3.14 0.79 131.95 2199.11 6,597.34 2199.11 1539.38 62 clayey sand 18 108 1 3.14 0.79 113.10 2312.21 5,654.87 2312.21 1618.55 63 clayey sand 20 120 1 3.14 0.79 125.66 2437.88 6,283.19 2437.88 1706.51 64 clayey sand 19 114 1 3.14 0.79 119.38 2557.26 5,969.03 2557.26 1790.08 65 clayey sand 19 114 1 3.14 0.79 119.38 2676.64 5,969.03 2676.64 1873.65 66 clayey sand 18 108 1 3.14 0.79 113.10 2789.73 5,654.87 2789.73 1952.81 67 clayey sand 18 108 1 3.14 0.79 113.10 2902.83 5,654.87 2902.83 2031.98 68 clayey sand 23 138 1 3.14 0.79 144.51 3047.34 7,225.66 3047.34 2133.14 69 clayey sand 23 138 1 3.14 0.79 144.51 3191.86 7,225.66 3191.86 2234.30 70 clayey sand 31 186 1 3.14 0.79 194.78 3386.64 9,738.94 3386.64 2370.65 71 clayey sand 31 186 1 3.14 0.79 194.78 3581.42 9,738.94 3581.42 2506.99 72 clayey sand 28 168 1 3.14 0.79 175.93 3757.34 8,796.46 3757.34 2630.14 73 clayey sand 28 168 1 3.14 0.79 175.93 3933.27 8,796.46 12729.73 2753.29 4500.72 7254.02 Qu Qout(KN) Soil Pile

(16)

Nina Purwanti 15004154 4‐16

Dari tabel diatas dapat disimpulkan sebagai berikut

Gambar 4.9 Kapasitas aksial tiang

Pada kedalaman 73 meter, analisis berhenti karena kapasitas aksial tiang telah mencukupi untuk memikul beban yang ada,

Qs = 3933.27 KN Qe = 8796.46 KN Qu = 12729.73 KN Qall = 4243.243kN 3 73 . 12729 ₌

Bila besar Qall dibandingkan dengan hasil analisis pembebanan aksial pada tiang yang telah dilakukan dalam subbab sebelumnya maka, besar beban aksial terbesar yang akan diterima oleh tiang = 2401.02 KN

(17)

Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154 4‐17 ) ( 02 . 2401 243 . 4243 ok Beban Qall kN kN → > >

4.5.2 Kapasitas Aksial Tiang Grup

Dalam menentukan kapasitas aksial grup tiang, diperlukan sebuah analisis dari jarak antar tiang dalam grup tersebut. Saat tiang-tiang pada grup tiang ditempatkan terlalu dekat antara satu dengan yang lainnya, maka yang terjadi ialah berkurangnya kapasitas aksial dari tiang-tiang tunggal tesebut. Oleh karena itu, telah ditetapkan bahwa spasi minimum antara tiang-tiang yakni sebesar 2.5D.

Untuk mengetahui kapasitas aksial grup tiang maka terlebih dahulu akan dihitung efisiensi dari grup tiang tersebut (efisiensi dihitung berdasarkan metode converse-labarre untuk semua jenis tanah;

θ η _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − + − − = 2 1 1 2 2 1 90 ) 1 ( ) 1 ( 1 n n n n n n Dimana;

n1 = jumlah tiang pada baris 1 n2 = jumlah tiang pada baris 2

θ = tan-1 (diameter tiang/spasi tiang) Jadi, efisiensi grup tiangnya ialah,

676 . 0 435 . 18 4 6 90 6 ) 1 4 ( 4 ) 1 6 ( 1 = ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ − + − − = x x x η η=67.6%

kapasitas aksial grup tiang ialah, xQu

nx Q_ug = η Dengan,

Qu = 12729.73 kN (diperoleh dari Tabel 4.2 Analisis Daya Dukung Aksial)

n = 6 x 4 = 24

η = 67.6 %

xQu nx Q_ug = η

(18)

Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154 4‐18 73 . 12729 676 . 0 24x x = = 206527.14 kN = 206527.14 > 56470.42 (OK)

Setelah dilakukan analisis terhadap kapasitas aksial tiang grup didapatkan hasil bahwa parameter dan konfigurasi tiang tersebut mampu menahan beban aksial yang ada.

4.5.3 Analisis Penurunan Tiang Tunggal

4.5.3.1 Analisis Penurunan Tiang Tunggal Akibat Beban Servis

Pada Principles of Foundation Engineering oleh Braja M.Das dituliskan bahwa penurunan tiang akibat beban yang bekerja akan dipengaruhi oleh tiga faktor yakni;

s = s1 + s2 + s3 keterangan,

s = total penurunan pada tiang s1 = penurunan elastik tiang

s2 = penurunan tiang akibat dari beban pada ujung tiang s3 = penurunan tiang akibat dari beban sepanjang selimut tiang

Bila material tiang dianggap elastic, maka eformasi tiang akan dihitung dengan rumus:

keterangan,

Qwp = beban yang ditanggung ujung tiang saat tiang dibebani Qws = beban yang ditanggung selimut tiang saat tiang dibebani

Ap = Luas pile = 0.785m2 L = Panjang pile

Ep = Modulus elastisitas material pile = 31335680 kN/m2

= 0,67

Maka penurunan elastik tiangnya ialah,

Qwp = 1623.52 kN Qws = 729.41 kN L = 73 meter 31335680 785 . 0 73 )) 41 . 729 ( 67 . 0 52 . 1623 ( 1 x s = +

(19)

Nina Purwanti 15004154 4‐19

m s₁ =0.0063

Analisis penurunan tiang akibat beban pada ujung tiang dapat dihitung dengan persamaan di bawah ini (metoda Vesic) :

m Dq C Q s p p wp 0074 . 0 46 . 8796 * 1 04 . 0 * 52 . 1623 2 = = = dengan

qp = tahanan ujung ultimate tiang = 8796.46 kN

Cp = koefisien empirik tanah (dapat dilihat pada Tabel 4.3) = 0.04

Tabel 4.3 Koefisien Empirik Tanah

Soil Type Driven Pile Bored Pile

Sand(dense to loose) 0.02‐0.04 0.09‐0.18 Clay(stiff to soft) 0.02‐0.03 0.03‐0.06 Silt(dense to loose) 0.03‐0.05 0.09‐0.12 From "Design Pile Fundations," byA.S. Vesic,in NCHRP Synthesis of Highway Practise42, Transportation Research Board,1997 Reprinted by permission

Vesic (1977) juga membuat sebuah korelasi empirik untuk menghitung besarnya s3 yaitu :

p s ws Lq C Q s₃ = dengan 04 . 0 ) 1 73 16 . 0 93 . 0 ( + = = 0.092

maka perhitungan penurunan tiangnya adalah, m x x s 0.00011 46 . 8796 73 092 . 0 915 . 741 3 = =

Dari hasil perhitungan diatas, akan diambil nilai penurunan dari masing-masing kategori. Sehingga hasil perhitungan penurunan dapat dirangkum sebagai berikut:

S = S1 + S2 + S3

(20)

Nina Purwanti 15004154 4‐20

S = 0.0138 m =13.71 mm

4.5.3.2 Analisis Penurunan Tiang Tunggal Akibat Beban dengan Gempa

Pada Principles of Foundation Engineering oleh Braja M.Das dituliskan bahwa penurunan tiang akibat beban yang bekerja akan dipengaruhi oleh tiga faktor yakni;

s = s1 + s2 + s3 keterangan,

s = total penurunan pada tiang s1 = penurunan elastik tiang

s2 = penurunan tiang akibat dari beban pada ujung tiang s3 = penurunan tiang akibat dari beban sepanjang selimut tiang

Bila material tiang dianggap elastic, maka eformasi tiang akan dihitung dengan rumus:

keterangan,

Qwp = beban yang ditanggung ujung tiang saat tiang dibebani Qws = beban yang ditanggung selimut tiang saat tiang dibebani

Ap = Luas pile = 0.785m2 L = Panjang pile

Ep = Modulus elastisitas material pile = 31335680 kN/m2

= 0,67

Maka penurunan elastik tiangnya ialah,

Qwp = 1659.146 kN Qws = 741.915 kN L = 73 meter 31335680 785 . 0 73 )) 915 . 741 ( 67 . 0 146 . 1659 ( 1 x s = + m s₁ =0.0064

Analisis penurunan tiang akibat beban pada ujung tiang dapat dihitung dengan persamaan di bawah ini (metoda Vesic) :

(21)

Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154 4‐21 m Dq C Q s p p wp 0076 . 0 46 . 8796 * 1 04 . 0 * 146 . 1659 2 = = = dengan

qp = tahanan ujung ultimate tiang = 8796.46 kN Cp = koefisien empirik tanah = 0.04

Vesic (1977) juga membuat sebuah korelasi empirik untuk menghitung besarnya s3 yaitu :

p s ws Lq C Q s₃ = dengan 04 . 0 ) 1 73 16 . 0 93 . 0 ( + = = 0.092

maka perhitungan penurunan tiangnya adalah, m x x s 0.00011 46 . 8796 73 092 . 0 915 . 741 3 = =

Dari hasil perhitungan diatas, akan diambil nilai penurunan dari masing-masing kategori. Sehingga hasil perhitungan penurunan dapat dirangkum sebagai berikut:

S = S1 + S2 + S3

= 0.0064 + 0.0076 + 0.00011 m S = 0.01411 m =14.11 mm

(22)

Nina Purwanti 15004154 4‐22

4.5.4 Perhitungan settlement tiang grup

4.5.4.1 Perhitungan settlement tiang grup dengan beban servis

Penurunan (settlement) pada grup tiang dihitung menggunakan persamaan yang dikemukakan oleh Meyerhoff (1961) sebagai berikut :

s D B e

s_g( )= g Untuk grup tiang terjadi penurunan sebesar

71 . 13 1 12 ) (e = sg 49 . 47 ) (e = s_g mm

4.5.4.2 Perhitungan settlement tiang grup dengan beban gempa

Penurunan (settlement) pada grup tiang dihitung menggunakan persamaan yang dikemukakan oleh Meyerhoff (1961) sebagai berikut :

s D B e

s_g( )= g Untuk grup tiang terjadi penurunan sebesar

11 . 14 1 12 ) (e = s_g 88 . 48 ) (e = s_g mm

4.6 Kapasitas Lateral Tiang

4.6.1 Kapasitas Lateral Tiang Tunggal

Untuk menganalisis kapasitas tiang yang dibebani secara lateral, maka akan dibuat sebuah kurva p-y yang mewakili perilaku tanah pada kedalaman tertentu akibat diberikannya gaya lateral pada tiang. Kurva p-y ini tidak tergantung pada bentuk dan kekakuan tiang dan juga tidak dipengaruhi oleh beban di atas dan di bawah bagian diskrit tanah pada kedalaman tertentu. Asumsi ini memang tidak sepenuhnya benar, namun pengalaman menunjukkan

(23)

Nina Purwanti 15004154 4‐23

bahwa defleksi tiang pada suatu kedalaman hanya bergantung pada reaksi tanah pada kedalaman tersebut.

Berikut ini ialah prosedur pembuatan p-y curve untuk menghasilkan kurva tersebut dengan parameter tanah yang dipakai ialah tanah pada studi kasus tugas akhir ini.

Step 1

Gunakan nilai sudut geser dalam (Φ) dan berat (γ) representatif dari tanah di lapangan. Φ = 150

γ = 16.5 kN/m3 Step 2

Hitung faktor-faktor berikut: α = ₂1φ 0 0 ₇_.₅ 15 2 1 ₌ = x α β = 45+α 0 5 . 52 5 . 7 45+ = = β K_o =0,4 ₌tan2(45₋ ₂1_φ) A K 767 . 0 ) 5 . 7 45 ( tan2 0 ₋ 0 ₌ = A K _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − − + + − + − = x k x B x K x K B p o A o

cr ( tan tan ) tan (tan sin tan )

) tan( tan cos ) tan( sin tan _β _α _β _φ _β _α φ β β α φ β β φ γ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ₊ ₊ ₋ ₋ − + −

= (1 tan52.5tan7.5) 0.4 tan52.5(tan15sin52.5 tan7.5) 0.7679(1) ) 15 5 . 52 tan( 5 . 52 tan 5 . 7 cos ) 15 5 . 52 tan( 5 . 52 sin 15 tan 4 . 0 5 . 16 x x x x pcr x x Pcr =7.363 2 +18.31

γ _(tan8 β ₁₎ γ _tanφ_tan4 β

x B K x B K p_cd = _A − + _o 5 . 52 tan 15 tan 5 . 16 ) 1 ( 4 . 0 ) 1 5 . 52 (tan 5 . 16 ) 1 ( 767 . 0 8 4 x x p_cd = − + x P_cd =76.227

(24)

Nina Purwanti 15004154 4‐24

Tabel 4.4 Nilai Pcr dan Pcd Berdasarkan Kedalaman

Kedalaman Pcr (kN/m) Pcd (kN/m) (m) 0 0 0 1 25.6569 76.22149 2 66.0105 152.443

Nilai dari kedalaman kritis didapatkan dengan mengeplot pcr dan pcd dengan kedalaman x pada skala yang biasa. Titik perpotongan dari dua kurva akan memberikan x, namun karena kedalaman yang diambil dalam perhitungan ini belum ada yang mendekati kedalaman kritis, maka kurva pcr dan pcd tidak bertemu seperti yang ada pada Gambar 4.10 di bawah ini,

Gambar 4.10 Kurva Pcr dan Pcd Vs Kedalaman

pcr dapat digunakan untuk kedalaman dari permukaan tanah sampai kedalaman kritis x, dan pcd dapat digunakan di bawah kedalaman kritis. Dengan hasil pengeplotan seperti diatas, dimana kedua kurva tersebut tidak bertemu, maka nilai pc yang akan diambil yakni hanya pcr saja.

(25)

Nina Purwanti 15004154 4‐25

Step 3

Diambil nilai nh yang sesuai dengan karakteristik tanah dari Tabel 2.2. Kemudian faktor berikut dihitung;

pm =B1pc

Dengan B1 diambil dari Tabel 2.3 dan pcr dari kurva pada step 2 untuk kedalaman di atas titik kritis.

60 B ym =

Dengan B adalah lebar tiang.

p_u = A₁p_c

Dan dengan A1 diambil dari Tabel 2.3 80 3B y_u = m u m u y y p p m − − = m m my p n=

( )

m m m y p C= 1 ( )1 − ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = n n h k x n C y _p=_Cy1n

(26)

Nina Purwanti 15004154 4‐26

Tabel 4.5 Faktor-faktor dalam pembuatan p-y curve

Setelah faktor-faktor diatas diperhitungkan, maka akan dibuat kurva p-y dari parameter tanah yang ada. Berikut ini Tabel 4.6 dan 4.7 untuk nilai p dan y pada kedalaman yang telah ditentukan.

Tabel 4.6 Nilai p dan y pada kedalaman satu meter

untuk(x=1m)

yk 0.00035 pk 1.22462

ym 0.01667 pm 12.8284

yu 0.0375 pu 22.578

Tabel 4.7 Nilai p dan y pada kedalaman dua meter

Dari tabel diatas, didapatkan kurva p-y untuk tanah asli yang dapat dilihat pada Gambar 4.11 sebagai berikut: Kedalaman

(m) x/B A1 B1 Pc Pm Pu m n C yk p pk

0 0 2.85 2.18 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0.88 0.5 25.66 12.83 22.58 467.98 1.64 154.63 0.0003499 154.63y^0.61 1.22 2 2 0.88 0.5 66.01 33.01 58.09 1204.03 1.64 397.83 0.0006652 397.83y^0.61 4.66 untuk(x=2m) yk 0.00067 pk 4.6565 Ym 0.01667 pm 33.005 Yu 0.0375 pu 58.089

(27)

Nina Purwanti 15004154 4‐27

Gambar 4.11 p-y curve pada kedalaman 1 dan 2 meter

Step 4

Setelah kurva p-y dibuat untuk suatu sistem tanah dan tiang, permasalahan tiang yang dibebani secara lateral dapat diselesaikan dengan cara iterasi yang mengikuti cara-cara sebagai berikut:

hitung T untuk suatu sistem tanah dan tiang dengan nilai nh yang diperkirakan atau telah diberikan 3 / 3500kN m nh = 2 / 1538187kN m EI = 377 . 3 3500 1538187 5 5 = = = h p p n I E T 5 614 . 21 377 . 3 73 > = = T L

(long pile behavior) kN

Qg =9.9 kNm Mg=99

(28)

Nina Purwanti 15004154 4‐28

Berikut ini akan dihitung defleksi lateral yang terjadi pada tiang di berbagai kedalaman. Perhitungan akan disajikan dalam bentuk tabel.

1st Trial 3 / 3500kN m nh = 2 / 1538187kN m EI = 377 . 3 3500 1538187 5 5 = = = h p p n I E T m

Berikut Tabel 4.8 perhitungannya,

Tabel 4.8 1st Trial

x z Ay By Ya yb y P kh=P/y

0 0 2.435 1.623 0.000603795 0.001 0.0018 0 0

1 0.296 1.952 1.143 0.000484028 8E‐04 0.0013 2.75 2077.84 2 0.592 1.496 0.752 0.000370956 6E‐04 0.0009 5.68 6156.43

Dari tabel diatas didapatkan nilai nh untuk perhitungan kedua, 2nd Trial 3 / 84 . 2077 kN m n_h = 2 / 1538187kN m EI = 74869 . 3 21 . 3078 1538187 5 5 = = = h p p n I E T m

Berikut Tabel 4.9 perhitungannya,

Tabel 4.9 2nd _Trial

x z Ay By Ya yb y P kh=P/y

0 0 2.435 1.623 0.000825587 0.001 0.0023 0 0

1 0.267 1.952 1.143 0.000661826 0.001 0.0017 3.20 1885.36 2 0.534 1.496 0.752 0.000507219 7E‐04 0.0012 6.62 5577.78

(29)

Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154 4‐29 3 / 36 . 1885 kN m nh = 2 / 1538187kN m EI = 82229 . 3 58 . 3004 1538187 5 5 = = = h p p n I E T m

Setelah diamati ternyata nilai T tidak berbeda jauh antara T pada 1st trial hingga nilai T yang terakhir didapatkan. Oleh karena itu, untuk perhitungan selanjutnya, ditetapkan bahwa nilai T yang akan dipakai untuk menentukan besarnya defleksi tiang selanjutnyan ialah T yang didapatkan pada hasil perhitungan terakhir, T = 3.82229. Berikutnya akan disajikan analisis defleksi pada tiang akibat gaya lateral yang diberikan pada tiang. Perhitungan dan hasil pengeplotannya dapat dilihat pada Tabel 4.10 dan Gambar 4.12,

Tabel 4.10 Nilai Defleksi Tiang setelah Diberikan Beban Lateral

Gambar 4.12 Kurva Defleksi Vs Kedalaman pada single pile

X(m) Z Ay By yA(m) yB(m) Y(m)

0 0 2.435 1.623 0.0009 0.0015 0.0024013

1 0.26162 1.952 1.143 0.0007 0.0011 0.0017764

(30)

Nina Purwanti 15004154 4‐30

4.6.2 Kapasitas Lateral Tiang Grup

Seperti halnya pada analisis kapasitas aksial tiang dalam grup, analisis kapasitas lateral tiang dalam grup pun akan mempertimbangkan efek efisiensi yang ada. Efisiensi ini terjadi karena adanya efek interaksi antar tiang ketika dibebani secara aksial maupun secara lateral. Dari berbagai eksperimen yang telah dilakukan membuktikan bahwa tiang akan berperilaku seperti unit individu dalam grup bila jarak antara mereka sekitar 6-8 diameter dari ukuran tiang itu sendiri.

Reduksi pada kapasitas lateral tiang telah dipublikasikan oleh Davisson pada tahun 1970 . Dalam tabel yang menyatakan hubungan antara jarak antar tiang dan factor reuksi itu menjelaskan bahwa, reduksi kapasitas terjadi dengan cara mereduksi nilai nh.

Untuk kasus tugas akhir ini, dengan spasi antar tiang sebesar 3B(3m) maka factor reduksi yang ditetapkan dalam tabel ialah 0.25 dari besar nh yang ada. Perhitungan dan pengeplotan nilai defleksi tiang grup beban lateral akan disajikan dalam Tabel 4.11 dan Gambar 4.13 di bawah ini.

3 / 339 . 471 kN m n_h = 2 / 1538187kN m EI = 04354 . 5 3500 1538187 5 5 = = = h p p n I E T m

Tabel 4.11 Nilai Defleksi Tiang Grup Beban Lateral

X(m) z Ay By yA(m) yB(m) Y(m)

0 0 2.435 1.623 0.002 0.0027 0.0046678

1 0.19827 1.952 1.143 0.0016 0.0019 0.0034831

(31)

Nina Purwanti 15004154 4‐31

Gambar 4.13 Kurva Defleksi Vs Kedalaman pada group pile

4.7 Analisis Menggunakan Software Group 5.0 4.7.1 Permodelan

Dalam software Group ini, untuk mendapatkan output yang diinginkan, maka terlebih dahulu data-data yang ada harus di-input ke dalamnya. Berikut ini adalah permodelan pondasi pada Jembatan Mahakam Ulu dengan cara memasukkan koordinat tiap-tiap tiang pada analisis mode 3 Dimensi. Gambar 4.14, Gambar 4.15 dan Gambar 4.16 akan memperlihatkan tampak atas, tampak samping dan tampilan 3 dimensinya.

(32)

Nina Purwanti 15004154 4‐32

Gambar 4.14 Tampak Atas Permodelan Grup Tiang pada software Group 5.0

(33)

Nina Purwanti 15004154 4‐33

Gambar 4.16 Tampilan 3D Permodelan Grup Tiang pada software Group 5.0

4.7.2 Hasil Analisis Group

4.7.2.1 Hasil Analisis Grup Tiang untuk Kondisi Pembebanan Servis

Setelah semua data tentang parameter tanah dan tiang di-input ke dalam software Group 5.0, hasil dari proses analisis perangkat lunak tersebut pun akan ditampilkan dalam kurva-kurva di bawah ini. Pada subbab ini, kurva-kurva yang ditampilkan adalah kurva-kurva akibat beban servis yang terjadi pada jembatan Mahakam Ulu.

(34)

Nina Purwanti 15004154 4‐34

Gambar 4.17 Defleksi yang terjadi pada tiang akibat beban servis

(35)

Nina Purwanti 15004154 4‐35

Gambar 4.19 Shear yang terjadi pada tiang akibat beban servis

(36)

Nina Purwanti 15004154 4‐36

4.7.2.2 Hasil Analisis Grup Tiang untuk Kondisi Pembebanan dengan Gempa

Berikut ini, kurva yang ditampilkan adalah kurva hasil analisis Group dengan pembebanan gempa yang terjadi pada jembatan Mahakam Ulu.

Gambar 4.21 Defleksi yang terjadi pada tiang akibat pembebanan dengan gempa

(37)

Nina Purwanti 15004154 4‐37

Gambar 4.23 Shear yang terjadi pada tiang akibat pembebanan dengan gempa

Gambar 4.24 Kurva Axial Load Vs Settlement yang terjadi pada tiang akibat pembebanan dengan gempa

(38)

Nina Purwanti 15004154 4‐38

4.8 Analisis Menggunakan Plaxis Tunnel 3D 7.2 4.8.1 Beban Servis

Berikut ini adalah hasil keluaran dari program Plaxis yang menunjukkan reaksi tanah dan tiang akibat beban servis yang diberikan. Hasil berupa keterangan penurunan, defleksi, gaya-gaya dalam tiang akan disajikan dalam gambar-gambar di bawah ini,

(39)

Nina Purwanti 15004154 4‐39

Gambar 4.26 Total displacement tanah beban servis

(40)

Nina Purwanti 15004154 4‐40

Gambar 4.28 Vertical Displacement Tiang Beban Servis

(41)

Nina Purwanti 15004154 4‐41

Gambar 4.30 Shear forces tiang beban servis

(42)

Nina Purwanti 15004154 4‐42

4.8.2 Beban Gempa

Berikut ini adalah gambar-gambar hasil keluaran dari analisis Plaxis akibat pembebanan dengan gempa pada pondasi jembatan,

(43)

Nina Purwanti 15004154 4‐43

Gambar 4.33 Total displacement tanah beban gempa

(44)

Nina Purwanti 15004154 4‐44

Gambar 4.35 Vertical displacement tiang beban gempa

(45)

Nina Purwanti 15004154 4‐45

Gambar 4.37 Horisontal displacement tiang beban gempa (Uz)

(46)

Nina Purwanti 15004154 4‐46

Gambar 4.39 Shear forces tiang beban gempa

(47)

Nina Purwanti 15004154 4‐47

4.9 Rekapitulasi Hasil Analisis Manual, Group dan Plaxis

4.9.1 Rekapitulasi Hasil Analisis Manual, Group dan Plaxis Untuk Beban Servis

• Berikut ini adalah Tabel 4.12 yang memberikan rekapitulasi hasil analisis manual

Tabel 4.12 Hasil analisis manual

Settlement Aksial

(mm) (kN)

47.49 2352.93

• Hasil analisis Group

Berikut Gambar 4.41 yang member gambaran konfigurasi tiang grup pada analisis dengan perangkat lunak Group 5.0

Gambar 4.41 Konfigurasi tiang grup pada analisis Group 5.0

Pada pembebanan dengan beban servis, beban diberikan tepat diatas dan ditengah-tengah pile cap. Setelah masukkan beban telah diberikan dan analisis dilakukan, didapatkan hasil keluaran berupa penurunan tiang, momen maupun gaya-gaya dalam tiang. Di bawah ini Tabel 4.13 yang memberikan hasil rekapitulasi dari analisis Group.

(48)

Nina Purwanti 15004154 4‐48

Tabel 4.13 Hasil analisis Group 5.0

Settlement Defleksi Aksial Shear Momen

(mm) (mm) (kN) (kN) (kNm) 1 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 2 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 3 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 4 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 5 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 6 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 7 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 8 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 9 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 10 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 11 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 12 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 13 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 14 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 15 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 16 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 17 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 18 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 19 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 20 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 21 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 22 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 23 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 24 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 56400 Group Tiang JUMLAH AKSIAL

(49)

Nina Purwanti 15004154 4‐49

• Hasil analisis Plaxis

Berikut Gambar 4.41 yang memberikan gambaran mengenai konfigurasi tiang grup pada Plaxis.

Gambar 4.42 Konfigurasi tiang grup pada analisis Plaxis

Di bawah ini ialah Tabel 4.14 yang memberikan hasil rekapitulasi analisis Plaxis.

Tabel 4.14 Hasil analisis Plaxis

(mm) (mm) (kN) (kN) (kNm) 1 57.51 2.41 3226.35 10.80 89.52 2 57.51 2.38 2857.40 9.75 102.02 3 57.51 2.38 2629.75 10.57 108.02 4 57.51 2.38 2676.85 10.64 108.02 5 57.51 2.38 2880.95 10.11 102.05 6 57.51 2.41 3234.20 10.46 89.50 7 57.51 0.8 2190.15 7.38 29.14 8 57.51 0.79 1774.10 3.05 31.33 9 57.51 0.79 1507.20 3.36 31.93 10 57.51 0.79 1554.30 3.40 31.93 11 57.51 0.78 1797.65 3.52 31.35 12 57.51 0.81 2190.15 3.38 29.07 13 57.51 0.99 2260.80 8.85 57.10 14 57.51 0.76 1813.35 3.15 28.61 15 57.51 0.75 1546.45 3.38 26.56 16 57.51 0.75 1593.55 3.38 26.55 17 57.51 0.76 1829.05 3.26 28.46 18 57.51 1.2 2260.80 14.65 56.60 19 57.51 2.38 3218.50 15.03 90.53 20 57.51 2.35 2849.55 9.83 88.60 21 57.51 2.33 2629.75 10.61 94.58 22 57.51 2.33 2669.00 10.65 94.58 23 57.51 2.34 2873.10 10.17 88.67 24 57.51 2.41 3234.20 18.48 90.31 57297.15 Tiang JUMLAH AKSIAL Plaxis

(50)

Nina Purwanti 15004154 4‐50

Nilai gaya-gaya Plaxis di atas telah dikalikan dengan panjang tiang ke dalam bidang sejauh 0.785

• Pada Tabel 4.15 di bawah ini, dapat dilihat perbandingan hasil analisis antara Group 5.0 dan Plaxis

Tabel 4.15 Perbandingan hasil analisis Group 5.0 dan Plaxis

Settlement Defleksi Aksial Shear Momen Settlement Defleksi Aksial Shear Momen

(mm) (mm) (kN) (kN) (kNm) (mm) (mm) (kN) (kN) (kNm) 1 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.41 3226.35 10.80 89.52 2 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.38 2857.40 9.75 102.02 3 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.38 2629.75 10.57 108.02 4 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.38 2676.85 10.64 108.02 5 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.38 2880.95 10.11 102.05 6 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.41 3234.20 10.46 89.50 7 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.8 2190.15 7.38 29.14 8 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.79 1774.10 3.05 31.33 9 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.79 1507.20 3.36 31.93 10 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.79 1554.30 3.40 31.93 11 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.78 1797.65 3.52 31.35 12 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.81 2190.15 3.38 29.07 13 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.99 2260.80 8.85 57.10 14 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.76 1813.35 3.15 28.61 15 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.75 1546.45 3.38 26.56 16 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.75 1593.55 3.38 26.55 17 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.76 1829.05 3.26 28.46 18 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 1.2 2260.80 14.65 56.60 19 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.38 3218.50 15.03 90.53 20 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.35 2849.55 9.83 88.60 21 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.33 2629.75 10.61 94.58 22 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.33 2669.00 10.65 94.58 23 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.34 2873.10 10.17 88.67 24 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.41 3234.20 18.48 90.31 56400 57297.15 Group Plaxis Tiang JUMLAH AKSIAL

Perbandingan aksial maksimum Group dan Plaxis adalah

1.37 2350 2 . 3234 = =

Perbandingan jumlah gaya aksial Group dan Plaxis adalah

1.011 56400 15 . 57297 = =

• Pada Tabel 4.16 beikut, dibandingkan hasil analisis manual, Plaxis dan Group

Tabel 4.16 Perbandingan nilai settlement dan axial

Manual Group Plaxis

Settlement (mm) 47.49 5.6 57.51

(51)

Nina Purwanti 15004154 4‐51

4.9.2 Rekapitulasi Hasil Analisis Manual, Group dan Plaxis Untuk Beban Gempa

• Berikut ini disajikan Tabel 4.17 Hasil analisis manual akibat beban gempa

Tabel 4.17 Hasil analisis manual untuk beban gempa

Settlement Aksial

(mm) (kN)

48.89 2401.02

• Hasil analisis Group

Berikut Gambar 4.42 yang memberikan gambaran konfigurasi tiang grup dan arah pembebanan pada analisis dengan menggunakan perangkat lunak Group 5.0

Gambar 4.43 Konfigurasi tiang grup dan arah pembebanan pada analisis Group 5.0 Setelah dilakukan proses input, berikut ini Tabel 4.18 yang memberikan rekapitulasi hasil analisis Group untuk beban gempa

(52)

Nina Purwanti 15004154 4‐52

Tabel 4.18 Hasil analisis Group untuk beban gempa

(mm) (mm) (kN) (kN) (kNm) 1 5.78 4.81 2420 10.3 102 2 5.79 4.81 2420 10.3 102 3 5.8 4.81 2430 10.3 102 4 5.81 4.81 2430 10.3 102 5 5.82 4.81 2430 10.3 102 6 5.83 4.81 2440 10.3 102 7 5.64 4.81 2370 10.3 102 8 5.65 4.81 2370 10.3 102 9 5.66 4.81 2380 10.3 102 10 5.67 4.81 2380 10.3 102 11 5.68 4.81 2380 10.3 102 12 5.69 4.81 2390 10.3 102 13 5.51 4.81 2320 10.3 102 14 5.52 4.81 2320 10.3 102 15 5.53 4.81 2330 10.3 102 16 5.54 4.81 2330 10.3 102 17 5.55 4.81 2330 10.3 102 18 5.56 4.81 2340 10.3 102 19 5.37 4.81 2270 10.3 102 20 5.38 4.81 2270 10.3 102 21 5.38 4.81 2270 10.3 102 22 5.4 4.81 2280 10.3 102 23 5.41 4.81 2280 10.3 102 24 5.42 4.81 2290 10.3 102 56470 Tiang Group JUMLAH AKSIAL

(53)

Nina Purwanti 15004154 4‐53

• Hasil analisis Plaxis

Di bawah ini Gambar 4.43 akan memberikan gambaran mengenai konfigurasi tiang grup pada analisis Plaxis

Gambar 4.44 Konfigurasi tiang grup dan arah pembebanan pada analisis Plaxis Setelah semua input telah diberikan, berikut ini Tabel 4.19 yang memberikan hasil analisis Plaxis akibat beban gempa

Tabel 4.19 Hasil analisis Plaxis untuk beban gempa

(mm) (mm) (kN) (kN) (kNm) 1 57.54 9.62 3171.40 26.69 227.07 2 57.54 9.63 2841.70 26.43 218.15 3 57.54 9.63 2700.40 25.09 216.15 4 57.54 9.63 2739.65 25.11 216.24 5 57.54 9.63 2943.75 24.80 218.13 6 57.54 9.63 3320.55 25.99 226.75 7 57.54 9.62 2088.10 18.65 155.67 8 57.54 9.62 1727.00 16.78 142.46 9 57.54 9.63 1577.85 16.69 140.14 10 57.54 9.63 1617.10 16.70 140.39 11 57.54 9.63 1852.60 16.81 142.89 12 57.54 9.63 2260.80 18.14 155.72 13 57.54 9.62 2158.75 10.84 98.70 14 57.54 9.62 1766.25 10.60 89.74 15 57.54 9.62 1609.25 9.96 87.06 16 57.54 9.63 1656.35 9.93 87.24 17 57.54 9.63 1884.00 10.32 90.14 18 57.54 9.64 2339.30 14.69 99.23 19 57.54 9.62 3171.40 14.88 60.80 20 57.54 9.62 2833.85 7.34 87.49 21 57.54 9.62 2700.40 8.20 94.36 22 57.54 9.62 2739.65 7.11 94.49 23 57.54 9.63 2935.90 5.11 87.86 24 57.54 9.64 3320.55 18.54 60.64 57956.55 Plaxis Tiang Jumlah Aksial

(54)

Nina Purwanti 15004154 4‐54

• Setelah dianalisis satu per satu dengan Group dn Plaxis, di bawah ini Tabel 4.20 yang membandingkan hasil keluaran dari kedua analisis tersebut,

Tabel 4.20 Perbandingan hasil analisis Group dan Plaxis untuk beban gempa

Settlement Defleksi Aksial Shear Momen Settlement Defleksi Aksial Shear Momen

(mm) (mm) (kN) (kN) (kNm) (mm) (mm) (kN) (kN) (kNm) 1 5.78 4.81 2420 10.3 102 57.54 9.62 3171.40 26.69 227.07 2 5.79 4.81 2420 10.3 102 57.54 9.63 2841.70 26.43 218.15 3 5.8 4.81 2430 10.3 102 57.54 9.63 2700.40 25.09 216.15 4 5.81 4.81 2430 10.3 102 57.54 9.63 2739.65 25.11 216.24 5 5.82 4.81 2430 10.3 102 57.54 9.63 2943.75 24.80 218.13 6 5.83 4.81 2440 10.3 102 57.54 9.63 3320.55 25.99 226.75 7 5.64 4.81 2370 10.3 102 57.54 9.62 2088.10 18.65 155.67 8 5.65 4.81 2370 10.3 102 57.54 9.62 1727.00 16.78 142.46 9 5.66 4.81 2380 10.3 102 57.54 9.63 1577.85 16.69 140.14 10 5.67 4.81 2380 10.3 102 57.54 9.63 1617.10 16.70 140.39 11 5.68 4.81 2380 10.3 102 57.54 9.63 1852.60 16.81 142.89 12 5.69 4.81 2390 10.3 102 57.54 9.63 2260.80 18.14 155.72 13 5.51 4.81 2320 10.3 102 57.54 9.62 2158.75 10.84 98.70 14 5.52 4.81 2320 10.3 102 57.54 9.62 1766.25 10.60 89.74 15 5.53 4.81 2330 10.3 102 57.54 9.62 1609.25 9.96 87.06 16 5.54 4.81 2330 10.3 102 57.54 9.63 1656.35 9.93 87.24 17 5.55 4.81 2330 10.3 102 57.54 9.63 1884.00 10.32 90.14 18 5.56 4.81 2340 10.3 102 57.54 9.64 2339.30 14.69 99.23 19 5.37 4.81 2270 10.3 102 57.54 9.62 3171.40 14.88 60.80 20 5.38 4.81 2270 10.3 102 57.54 9.62 2833.85 7.34 87.49 21 5.38 4.81 2270 10.3 102 57.54 9.62 2700.40 8.20 94.36 22 5.4 4.81 2280 10.3 102 57.54 9.62 2739.65 7.11 94.49 23 5.41 4.81 2280 10.3 102 57.54 9.63 2935.90 5.11 87.86 24 5.42 4.81 2290 10.3 102 57.54 9.64 3320.55 18.54 60.64 56470 57956.55 Tiang Group Plaxis JUMLAH AKSIAL

Perbandingan aksial maksimum Group dan Plaxis adalah

1.36 2440 55 . 3320 = =

Perbandingan jumlah gaya aksial Group dan Plaxis adalah

1.026 56470 55 . 57956 ₌ =

• Berkut ini Tabel 4.21 yang membandingkan hasil analisis manual, Plaxis dan Group

Tabel 4.21 Perbandingan nilai settlement,deflection dan axial untuk beban gempa

Manual Group Plaxis

Settlement (mm) 48.89 5.83 57.54

Defleksi (mm) 4.67 4.81 9.64

(55)

Nina Purwanti 15004154 4‐55

4.9.3 Analisis Hasil Group dan Plaxis

Setelah mengamati hasil analisis dari kedua metode yang kami gunakan yakni metoda elemen hingga (pada perangkat lunak Plaxis Tunnel 3D 1.2) dan metode beda hingga (pada perangkat lunak Group 5.0), terdapat beberapa perbedaan yang akan dianalisis. Pada analisis juga digunakan hasil perhitungan manual sebagai bahan pertimbangan dalam menganalisis kedua metode diatas. Berikut uraiannya,

• Pada analisis aksial, perbandingan antara hasil perhitungan Plaxis dan hasil perhitungan Group yang maksimum mencapai 1.37 kali lipat. Bila kedua perhitungan ini dibandingkan dengan hasil perhitungan manual, maka hasil dari Group lebih mendekati perhitungan manual. Hal ini terjadi karena Group 5.0 mendefinisikan pile cap dengan kekakuan sempurna, sehingga beban yang terjadi disebarkan secara merata oleh pile cap kepada tiang. Dengan begitu, analisis yang dilakukan Group 5.0 mirip dengan perhitungan manual yang menggunakan metoda distribusi beban paku keling. Pada Plaxis Tunnel 3D 1.2, kekakuan pile cap dan tiang harus didefinisikan lewat input modulus young. Oleh karena itu, pada analisis Plaxis beban yang diberikan tidak disebarkan secara merata ke semua tiang. Selain itu, Plaxis mendeteksi adanya perilaku tanah yang turun sehingga makin memperbesar gaya aksial yang terjadi pada tiang. Pada Gambar 4.26 dan 4.33 diatas, dapat dilihat pergerakan tanah yang turun tersebut. • Pada analisis penurunan, perbandingan antara hasil perhitungan Plaxis dan Group

mencapai 10 kali lipat. Pada analisis penurunan ini, perhitungan manual lebih mendekati hasil Plaxis daripada hasil Group. Pada Group 5.0, penurunan dihitung dengan kurva t-z. Kurva t-z merupakan kurva empirik hasil generalisasi dari banyak percobaan. Kurva ini telah dimodifikasi sesuai dengan lapisan tanah dan efisiensi grup tiang. Dengan dilakukannya generalisasi, berarti kurva tersebut mungkin kurang mewakili pada tanah-tanah lain dengan parameter yang berbeda. Kelemahan lainnya ialah belum dilakukannya percobaan untuk men-develop kurva t-z tiang grup. Hal ini kami analisis menjadi penyebab perbedaan antara hasil analisis Plaxis dan Group. • Pada analisis defleksi tiang, hasil perhitungan Plaxis berbeda sekitar 5 mm dari hasil

(56)

Nina Purwanti 15004154 4‐56

perhitungan manual, maka hasil Group dan manual hampir mirip. Hal ini disebabkan karena metode perhitungan manual yakni dengan menggunakan kurva p-y merupakan metode yang dipakai Group dalam menganalisis. Di lain pihak, hasil Plaxis yang lebih besar karena Plaxis dapat mendeteksi adanya gerakan lateral tanah seperti yang dapat dilihat pada Gambar 4.34. Pada gambar tersebut, terlihat bahwa ada pergerakan horizontal tanah yang mendorong tiang.

• Pada analisis momen, perbandingan antara perhitungan Group dan Plaxis mencapai dua kali lipat. Pada Plaxis, meskipun pembebanan baru diberikan hanya beban aksial saja, namun keluarannya menyatakan bahwa telah ada momen terjadi pada tiang (dapat dilihat pada Tabel 4.14). Hal ini dikarenakan, adanya tekanan lateral yang diberikan tanah pada tiang ketika beban aksial diberikan (dapat dilihat pada Gambar 4.27). Pada Plaxis, momen terjadi sepanjang tiang sedangkan pada Group momen hanya terjadi pada bagian atas tiang. Hal ini memperkuat dugaan bahwa momen Plaxis lebih besar karena Plaxis dapat mendeteksi tekanan lateral yang diberikan tanah sepanjang tiang. Faktor lain yang mempengaruhi terjadinya momen ini adalah kekakuan pile cap pada Plaxis didefinisikan sehingga ada kemungkinan pile cap melendut. Lendutan ini dapat menambahkan momen pada tiang.

• Setelah mengamati perbedaan nilai momen dan penurunan hasil analisis antara Group 5.0 dan Plaxis 3D Tunnel 1.2, kami mencoba menganalisis Plaxis lebih jauh dengan mengubah-ubah input E. Kami membandingkan keluaran yang dihasilkan oleh Plaxis setelah nilai E kami ubah. Berikut Tabel 4.22 yang memberikan rekapitulasi hasil keluaran Plaxis setelah E atau R-inter diubah.

Tabel 4.22 Rekapitulasi hasil Plaxis dengan E yang bervariasi (1)

Kedalaman E Settlement Momen

(m) (kN/m2) (mm) (kNm) 17-51 1-4 Clayey Sand 10350 0.35 51-57 7-14 Clayey Sand 12000 0.33 57-71 18-21 Clayey Sand 18000 0.31 71-79 28-33 Clayey Sand 22000 0.3 79-95 40-49 Clayey Sand 35000 0.3 58.07 108.02 N-SPT Jenis Tanah ν

(57)

Nina Purwanti 15004154 4‐57

Semakin besar nilai E yang dimasukkan, maka kekakuan tanah semakin besar juga yang menyebabkan deformasi lateral tanah yang menekan tiang semakin kecil. Hal ini menyebakan momen yang terjadi menjadi lebih kecil. Fenomena ini memperkuat analisis bahwa pada momen pada Plaxis lebih besar daripada Group karena adanya tekanan lateral tanah pada tiang, sementara Group tidak memperhitungkan fenomena ini.

• Secara umum, kelebihan dan kekurangan memodelkan pondasi dalam software Plaxis Tunnel 3D 1.2 adalah

o Input permodelan pondasi yang seharusnya axisymetri kurang sempurna karena dimodelkan secara plane strain.

o Input interface pada permodelan tanah-tiang kurang sempuna karena kurang lengkapnya data yang ada. Seharusnya, interface dimodelkan secara khusus untuk tiap kasus yang berbeda sehingga hasil yang didapatkan dapat sesuai dengan hasil percobaan.

(58)

Nina Purwanti 15004154 4‐58

o Input Parameter tanah yang dimasukkan ke dalam Plaxis seperti modulus young (E) dan poisson ratio (v) didapatkan dari korelasi empiris dengan kohesi, dan nilai ini memiliki rentang yang cukup besar oleh karena itu parameter yang dimasukkan belum tentu mewakili keadaan tanah dilapangan.

o Plaxis meninjau tanah dan tiang secara keseluruhan dengan membaginya menjadi elemen-elemen kecil. Elemen-elemen ini dihitung satu per satu dan terhubungkan hasilnya satu sama lain dengan node-node.

o Plaxis memiliki fitur yang lebih lengkap seperti dapat memodelkan tahapan konstruksi, memodelkan sifat tanah lebih lengkap, dapat mengetahui pergerakan tanah dan tiang, dapat memodelkan proses konsolidasi, dapat mengetahui safety factor, plastic point, excess pore pressures, active pore pressures, effective stresses, vektor gaya dan lainnya.

o Plaxis lebih baik dalam visualisasi model tanah.

o Permodelan tanah dalam Plaxis Tunnel 3D 1.2 dapat menyerupai kontur tanah yang sesungguhnya.

• Sedangkan, kelebihan dan kekurangan dari analisis dengan menggunakan Group 5.0 ialah

o Input dan permodelan pada Group 5.0 lebih sederhana sehingga lebih mudah dalam pengerjaannya, tetapi permodelan lapisan tanah di Group tidak dapat mengikuti kontur tanah yang sesungguhnya.

o Analisis yang dilakukan Group 5.0 menggunakan metoda yang telah didukung secara empirik. Group 5.0 menggunakan kurva t-z dan p-y dalam menganalisis tiang.

o Group 5.0 telah memperhitungkan faktor reduksi grup tiang terhadap hasil analisisnya.

o Group 5.0 memodelkan pilecap dengan kekakuan yang sangat kaku sehingga

(59)

Nina Purwanti 15004154 4‐59

o Group 5.0 kurang memperhitungkan perilaku tanah yang terjadi setelah diberikan pembebanan.

o Output yang dihasilkan analisis Group yakni berupa penurunan, defleksi, shear dan momen yang terjadi pada tiang. Output yang dihasilkan tidak selengkap Plaxis.