BMS Manual Bab 8

(1)

BRIDGE DESIGN MANUAL

BAGIAN 8

PERENCANAAN PONDASI TIANG

(2)

(3)

Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan Bagian 8 Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan Bagian 8

DAFTAR ISI



) ...) ... ... 8-388-38 8.2.4 Metode Tegangan Efektif (Metode

8.2.4 Metode Tegangan Efektif (Metode ) ...) ... ... 8-428-42 8.2.5 Metode

8.2.5 Metode Berdasarkan Data Berdasarkan Data CPT /Sondir CPT /Sondir ... 8-45... 8-45 8.2.6 Kapasitas

8.2.6 Kapasitas Tiang Pada Tiang Pada Tanah Berlapis Tanah Berlapis ... 8-57... 8-57 8.2.7

8.2.7 Perhitungan Gesek Perhitungan Gesek Dinding Negatif Dinding Negatif ... 8... 8-69-69 8.2.7.1 Gesek Dinding Negatif... 8-69 8.2.7.1 Gesek Dinding Negatif... 8-69 8.2.7.2 Pendekatan Tradisonal Untuk Menghitung Gesek Dinding

8.2.7.2 Pendekatan Tradisonal Untuk Menghitung Gesek Dinding Negatif ... 8-71Negatif ... 8-71 8.2.8 Kapasitas Gaya Angkat

8.2.8 Kapasitas Gaya Angkat Aksial Dari Tiang ... 8-79Aksial Dari Tiang ... 8-79 8.2.8.1 Kapasitas Gaya

8.2.8.1 Kapasitas Gaya Angkat Aksial Dari Tiang Angkat Aksial Dari Tiang Tunggal Tunggal ... 8-79... 8-79 8.2.9 Reduksi Kapasitas Aksial

8.2.9 Reduksi Kapasitas Aksial Untuk Beban Miring Atau Tiang Untuk Beban Miring Atau Tiang Miring Miring ... 8-84... 8-84 8.2.10 Kapasitas

8.2.10 Kapasitas Ultimit Untuk Pengaruh KUltimit Untuk Pengaruh Kelompok Tiang elompok Tiang ... 8-90... 8-90 8.2.10.1 Kapasitas Kelompok Tiang

8.2.10.1 Kapasitas Kelompok Tiang dalam Tanah Non Kohesif ... 8-92dalam Tanah Non Kohesif ... 8-92 8.2.10.2 Kapasitas

8.2.10.2 Kapasitas Kelompok Tiang dalam Kelompok Tiang dalam Tanah Kohesif Tanah Kohesif ... 8-93... 8-93 8.2.10.3 Keruntuhan Blok dari Kelompok Tiang ... 8-95 8.2.10.3 Keruntuhan Blok dari Kelompok Tiang ... 8-95 8.3 TAHAP 2.

8.3 TAHAP 2. KAPASITAS LATERAL TIANG ...KAPASITAS LATERAL TIANG ... 8-97... 8-97 8.3.1 Kapasitas Lateral D

8.3.1 Kapasitas Lateral Dari Tiang Tunggal ...ari Tiang Tunggal ... 8-97... 8-97 8.3.1.1 Metode Perencanaan Kapasitas Lateral ... 8-98 8.3.1.1 Metode Perencanaan Kapasitas Lateral ... 8-98

(4)

8.3.2 Kapasitas

8.3.2 Kapasitas Lateral Dari Lateral Dari Kelompok Tiang Kelompok Tiang ... 8-110... 8-110 8.4 TAHAP 3.

8.4 TAHAP 3. PERKIRAAN PENURUNAN TIANG ...PERKIRAAN PENURUNAN TIANG ... 8-113... 8-113 8.4.1 Penurunan Kelompok Tiang Pada Tanah Non Kohesif ... 8-113 8.4.1 Penurunan Kelompok Tiang Pada Tanah Non Kohesif ... 8-113 8.4.2 Penurunan Kelompok Tiang P

8.4.2 Penurunan Kelompok Tiang Pada Tanah Kohesif ...ada Tanah Kohesif ... 8-114... 8-114 8.4.3 Penurunan Kelompok Tiang P

8.4.3 Penurunan Kelompok Tiang Pada Tanah Berlapis ...ada Tanah Berlapis ... 8-116... 8-116 8.5 TAHAP 4.

8.5 TAHAP 4. PERHITUNGAN LENDUTAN LATERAL TIANG PERHITUNGAN LENDUTAN LATERAL TIANG ... 8-121... 8-121 8.5.1 Lendutan Lateral Dari

8.5.1 Lendutan Lateral Dari Tiang Tunggal ...Tiang Tunggal ... 8-121... 8-121 8.5.2 Pengaruh Kelompok Pada

8.5.2 Pengaruh Kelompok Pada Lendutan Lateral... 8-125Lendutan Lateral... 8-125 8.6 TAHAP 5. RENCANA TIANG DAN BALOK PONDASI CAP UNTUK KEAWETAN DAN SYARAT 8.6 TAHAP 5. RENCANA TIANG DAN BALOK PONDASI CAP UNTUK KEAWETAN DAN SYARAT

STRUKTURAL BAIK PADA

STRUKTURAL BAIK PADA PEMBEBANAN U.L.S ...PEMBEBANAN U.L.S ... 8-126... 8-126 8.6.1

8.6.1 Keawetan Beton Keawetan Beton Bertulang Bertulang ... 8-126... 8-126 8.6.2

8.6.2 Tiang Tiang Baja Baja ... 8-126... 8-126 8.6.3 Kapasitas

8.6.3 Kapasitas Tekuk Dari Tiang ... 8-127Tekuk Dari Tiang ... 8-127 8.6.4 Rencana

8.6.4 Rencana Momen Lentur Dan Gaya Momen Lentur Dan Gaya Geser Dalam Tiang Geser Dalam Tiang ... 8-128... 8-128 8.6.5 Rencana

8.6.5 Rencana Balok Pondasi Balok Pondasi Cap Cap ... 8-134... 8-134 8.6.6 Perkembangan Momen Tiang Dan Kapasitas Geser Pons Pada Balok Pondasi Cap 8.6.6 Perkembangan Momen Tiang Dan Kapasitas Geser Pons Pada Balok Pondasi Cap

...

... 8... 8-135-135 8.6.7

8.6.7 Tegangan Tiang Selama Tegangan Tiang Selama Pengangkatan Dan Pemancangan Pengangkatan Dan Pemancangan ... 8-136... 8-136 DAFTAR

(5)

Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan Bagian 8

8.1 METODOLOGI PERENCANAAN

8.1.1 Pendahuluan

Pada manual ini metode yang digunakan dalam perencanaan pondasi tiang adalah metode analisa statis. Metode analisa statis dapat dikategorikan sebagai metode analitik yang menggunakan sifat-sifat kompresibilitas dan kekuatan tanah untuk penentuan kinerja dan kapasitas tiang. Kapasitas tiang statis dari jumlah tahanan tanah/batuan disepanjang sisi tiang dan pada ujung tiang dapat diperkirakan dari analisa rekayasa geoteknik menggunakan data sbb :

1. Data uji laboratorium untuk menentukan parameter kuat geser tanah dan batuan disekitar tiang

2. Data uji penetrasi standar (Standard Penetration Test /SPT data) 3. Data uji in-situ (Cone Penetration Test /CPT / sondir)

Tanah dimana pondasi tiang pancang dipasang hampir selalu terganggu. Banyak faktor-faktor yang mempengaruhi derajat ketergangguan meliputi, tipe tanah dan kerapatan, tipe tiang (tiang dengan perpindahan, tiang tanpa perpindahan) dan metode pemasangan tiang yaitu pemancangan (diving), pengeboran (boring) dan penyemprotan ( jetting).

Untuk pondasi tiang pancang, gangguan tanah sangat sulit untuk dihindari. Berikut ini adalah tiga kategori dari fondasi tiang :

 Tiang dengan perpindahan besar (large displacement pile), yaitu tiang pejal atau berlubang dengan ujung tertutup yang dipancangkan kedalam tanah sehingga terjadi perpindahan volume tanah yang relative besar. Contoh : tiang kayu, tiang beton pejal, tiang beton prategang (pejal atau berlubang), tiang baja bulat (tertutup pada ujungnya.  Tiang perpindahan kecil (small displacement pile), sama dengan tiang pada type pertama

cuma volume tanah yang dipindahkan saat pemancangan relative kecil. Contoh : tiang beton berlubang dengan ujung terbuka, tiang beton prategang berlubang dengan ujung terbuka, tiang baja H, tiang baja bulat ujung terbuka, tiang ulir.

 Tiang tanpa perpindahan (non displacement pile), terdiri dari tiang yang dipasang didalam tanah dengan cara menggali atau mengebor tanah. Contoh : Tiang bor yaitu tiang beton yang pengecorannya langsung di dalam lubang hasil pengeboran tanah (pipa baja diletakan dalam lubang dan dicor beton).

Pemilihan pondasi tiang pancang (Driving Pile) dan pondasi tiang bor (Bored Pile) masing-masing mempunyai keuntungan dan kerugian sebagai berikut :

(6)

Tabel 8.1 Keuntungan dan Kerugian Beberapa Pondasi Tiang Jenis pondasi tiang Keuntungan Kerugian Tiang pancang beton pracetak

 Bahan tiang dapat diperiksa sebelum dipancangkan

 Prosedur pelaksanaan tidak dipengaruhi oleh air tanah

 Dapat dipancang sampai kedalaman yang dalam

 Dapat menambah kepadatan tanah granular

 Kenaikan permuakaan tanah dan gangguan tanah akibat pemancangan dapat menimbulkan masalah

 Tiang mungkin rusak pada waktu pemancangan  Pemancangan sulit jika diameter tiang terlalu

besar

 Menimbulkan gangguan suara, getaran dan deformasi tanah yang dapat menimbulkan kerusakan bangunan sekitarnya

 Penulangan dipengaruhi oleh tegangan yang terjadi pada waktu pengangkutan dan pemancangan tiang. Tiang pancang beton cetak di tempat

 Panjang tiang dapat disesuaikan dengan kondisi tanah

 Pembesaran ujung tiang dapat menambah daya dukung

 Penulangan tidak dipengaruhi oleh masalah pengangkatan atau tegangan yang timbul akibat pemancangan  Tiang dapat dipancang dengan ujung

yang tertutup hingga tidak dipengaruhi air tanah

 Gangguan suara dan getaran dapat direduksi dengan menggunakan cara tertentu

 Kenaikan permukaan tanah akibat

pemancangan dapat merugikan bangunan disekitarnya

 Gangguan tanah dapat menyebabkan

rekonsolidasi dan berkembangnya gaya gesekan dinding negatif pada tiang s ehingga mengurangi daya dukungnya

 Pemancangan dapat menyebabkan terangkatnya tiang yang terlebih dahulu dipasang

 Mutu beton tidak dapat diketahui setelah selesai pemasangan

 Mutu beton dapat berkurang akibat pengaruh air pada penarikan pipa selubung

 Panjang tiang terbatas oleh gaya tarik

maksimum yang dapat dilakukan pada waktu menarik pipa selubung

 Tiang tidak dapat dipancang dengan diameter yang besar

 Pemancangan menimbulkan suara keras, getaran yang timbul dan deformasi tanah dapat membahayakan bangunan disekitarnya.

Tiang bor (Bored pile)

 Tidak ada resiko kenaikan muka tanah  Kedalaman tiang dapat divariasikan  Tanah dapat diperiksa dan dicocokan

dengan data laboratorium  Tiang dapat dipasang sampai

kedalaman yang dalam dengan diameter besar, dan dapat dilakukan pembesaran ujung bawah jika tanah dasar berupa lempung atau batu lunak  Penulangan tidak dipengaruhi oleh

tegangan pada`waktu pengangkutan dan pemancangan

 Pengeboran dapat mengakibatkan gangguan kepadatan bila tanah berupa pasir atau tanah yang berkerikil

 Pengecoran beton sulit bila dipengaruhi air tanah karena mutu beton tidak dapat dikontrol dengan baik

 Air yang mengalir kedalam lubang bor dapat mengakibatkan gangguan tanah sehingga mengurangi kapasitas dukung tanah terhadap tiang

 Pembesaran ujung bawah tiang tidak dapat dilakukan jika tanah berupa pasir

(7)

Tabel Korelasi

Jika pengujian laboratorium tidak dilakukan dan data yang ada hanya data N-SPT maka untuk memperkirakan nilai parameter tanah dapat digunakan table korelasi seperti Tabel 8.2 (untuk tanah non kohesif) dan Table 8.3 (untuk tanah kohesif).

Tabel 8.2. Nilai empiris untuk , Dr dan berat volume dari tanah non kohesif/ berbutir

berdasarkan nilai N koreksi (N’) (Menurut Bowles, 1977)

Deskripsi Sangat

lepas Lepas Sedang Padat

Sangat Padat Relatif density (Dr) 0-0.15 0.15-0.35 0.35-0.65 0.65-0.85 0.85-1.00 Nilai N’-SPT koreksi 0-4 4-10 10-30 30-50 > 50 Perkiraan sudut geser

dalam, (o) 25-30 27-32 30-35 35-40 38-43

Perkiraan berat volume

tanah, (kN/m3) 11.0-15.7 14.1-18.1 17.3-20.4 17.3-22 20.4-23.6 Cheney dan Chassie (1993), menganjurkan tahanan gesek ultimit dengan mengabaikan gaya-gaya pengunci partikel. Untuk perhitungan tahananan gesek dinding tiang pada endapan kerikil :

a. Sudut geser dalam () maksimum 32o untuk kerikil yang terdiri dari partikel bulat yang lunak

b. Sudut geser dalam () maksimum 36o untuk kerikil yang terdiri dari partikel bersudut yang keras.

Tabel 8.3. Nilai empiris untuk kuat tekan bebas (qu) dan konsistensi dari tanah kohesif

berdasarkan N koreksi (N’) (Menurut Bowles, 1977) Konsistensi Sangat

lunak Lunak Sedang Kenyal Sangat kenyal Keras qu(kPa) 0-24 24-48 48-96 96-192 192-384 >384 Nilai N-SPT koreksi (N’) 0-2 2-4 4-8 8-16 16-32 >32 (sat) (kN/m 3 ) 15.8-18.8 15.8-18.8 17.3-20.4 18.8-22 18.8-22 18.8-22 Catatan : Nilai korelasi tidak dapat diandalkan. Penggunaan hanya untuk perkiraan awal. Faktor Aman

Analisa statis menghasilkan kapasitas tiang ultimit. Untuk memperoleh kapasitas izin tiang (beban rencana tiang/ beban kerja) maka kapasitas ultimit tiang dibagi dengan faktor aman tertentu. Tujuan memberikan faktor aman adalah :

(8)

b. Memberikan keamanan terhadap variasi kuat geser dan kompresibilitas dari tanah c. Meyakinkan bahwa bahan tiang cukup aman mendukung beban yang bekerja

d. Untuk meyakinkan bahwa penurunan total yang terjadi pada tiang tunggal atau kelompok tiang masih dalam batas-batas toleransi

e. Untuk meyakinkan bahwa penurunan tidak seragam diantara tiang-tiang masih dalam batas-batas toleransi.

Berikut ini adalah faktor aman yang dianjurkan berdasarkan metode kontrol konstruksi Tabel 8.4 Faktor aman yang dianjurkan berdasarkan metode kontrol konstruksi

Metode Kontrol Konstruksi Faktor aman (FS) Uji beban statis (ASTM D-1143) dengan analisa persamaan

gelombang 2

Uji dinamis (ASTM D-4945) dengan analisa persamaan

gelombang 2.25

Tiang indikator dengan analisa persamaan gelombang 2.5

Analisa persamaan gelombang 2.75

Formula dinamis 3.5

8.1.2 Pokok-Pokok Perencanaan Tiang

Walaupun tidak terdapat pemisahan tegas antara bangunan bawah dan fondasi, bagian ini terutama dipusatkan pada fondasi.

Pokok perencanaan fondasi tiang yang mendukung bangunan bawah jembatan dinyatakan sebagai berikut :

a. Bahan tiang harus mempunyai keawetan memadai untuk pemakaian yang dipilih. b. Pada aksi dari pembebanan keadaan batas ultimit :

 Harus terdapat cukup ketahanan dari tanah pendukung.  Tiang-tiang harus mempunyai kekuatan memadai.

 Struktur harus mempunyai kekuatan memadai atau hubungan harus cukup baik sehingga mencegah keruntuhan akibat gerakan pondasi.

c. Pada pembebanan keadaan kelayanan, penurunan dan lendutan lateral dari pilar dan pangkal yang didukung :

 Tidak boleh membuat jembatan tidak layak digunakan.  Tidak boleh menimbulkan masyarakat khawatir

 Tidak boleh banyak mengurangi umur layanan jembatan

8.1.3 Tahapan Perencanaan

Tahap perencanaan yang diuraikan dalam Table 8.5 akan memberikan suatu pendekatan sistematik untuk mencapai perencanaan tersebut di atas. Pemilihan denah dan dimensi balok pondasi tiang-cap serta analisa rancangan untuk kombinasi beban rencana dibahas dalam

(9)

bagian 8.2 dan 8.3. Cara perhitungan bertahap di bawah ini menggunakan dimensi tersebut dan hasil analisa untuk memeriksa bahwa pondasi tiang akan menjadi awet, stabil, layak dan mempunyai kekuatan memadai. Bila salah satu tahap dalam perhitungan mengungkapkan bahwa dimesi pondasi kurang memadai, maka dimensi tersebut harus diperbaiki dan struktur dianalisa kembali sesuai dasar-dasar dalam bagian 8.2. Hasil-hasil baru tersebut kemudian diperiksa ulang apakah cukup memadai, seperti diuraikan dibawah.

Tabel 8.5. Tahapan perencanaan tiang

Tahap 1 Rencanakan panjang tiang dan penampang sehingga tanah memberikan kapasitas aksial ultimit.

Tahap 2 Periksa apakah rencana kapasitas beban lateral ultimit memelebihi rencana pembebanan lateral ultimit

Tahap 3 Periksa apakah penurunan vertikal (dan perbedaan penurunan ) tidak akan menyebabkan keruntuhan dalam struktur tipe monolitik bersatu, akibat pembebanan keadaan U.L.S. dan tidak membuat jembatan tidak layak digunakan pada keadaan beban S.L.S. Lihat Bagian 8.4. Umumnya pemeriksaan penurunan hanya diperlukan bila dikhawatirkan akan terjadi penurunan besar akibat tanah pondasi lemah.

Tahap 4

Periksa apakah lendutan lateral tidak menyebabkan keruntuhan dalam struktur tipe monolitik bersatu, akibat pembebanan keadaan U.L.S. dan tidak melebihi nilai-nilai yang wajar untuk semua tipe struktur pada keadaan beban S.L.S. Lihat Bagian 8.5. Umumnya pemeriksaan lendutan lateral hanya diperlukan pada tipe jembatan yang monolitik tidak bersatu, bila dikhawatirkan akan terjadi perpindahan lateral besar akibat tanah lemah atau lepas sekitar bagian atas tiang.

Tahap 5 Periksa stabilitas keseluruhan untuk pondasi tiang bila kelompok tiang berada pada lereng tinggi dan terjal.

Tahap 6 Rencanakan tiang dan balok pondasi (cap) untuk keawetan dan syarat struktural baik. Untuk semua kombinasi beban U.L.S. Periksa tegangan pada pengangkatan dan pelaksanaan pemancangan untuk tipe tiang pancang.

8.2 TAHAP 1. KAPASITAS AKSIAL DARI TIANG

Pokok perencanaan untuk keadaan beban U.L.S (Ultimate Limite State) adalah bahwa kapasitas aksial ultimit tiang (Q u) harus melebihi beban aksial U.L.S. yang bekerja (S) yaitu

S

(10)

8.2.1 Kapasitas Aksial Ultimit Dari Tiang Tegak Vertikal

Jika tiang mengalami pembebanan tekan, maka ada tiga cara untuk menahan beban tersebut (Gambar 8.1) yaitu dengan mengerahkan :

 Tahanan gesek dinding tiang (Rs), dimana beban ditahan oleh gesekan dalam tanah non

kohesif atau adhesi dalam tanah kohesif.

 Tahanan ujung tiang (Rt) dimana beban ditahan pada dasar tiang

 Kombinasi dari tahanan gesek dinding tiang dan tahanan ujung tiang (Q u).

Gambar 8.1. Komponen dalam tahanan tiang Nilai kapasitas ultimit tiang (Q u) dapat ditentukan dengan persamaan sbb :

t s u R R Q





_(8.2) Atau t t d s t t s s u f A q A f C d q A Q











(8.3) Dimana

Rs adalah tahanan gesek ultimit (kN)

Rt adalah tahanan ujung ultimit (kN)

f s adalah tahanan gesek dinding tiang persatuan luas (kPa)

qt adalah tahanan ujung tiang persatuan luas (kPa)

As adalah luas selimut tiang (m 2

) At adalah luas ujung tiang (m2)

Cd adalah keliling tiang pada kedalaman d (m)

d adalah panjang dari segmen tiang (m) Tanah lunak Tanah lunak Tanah lunak Batuan Lapisan Tanah keras D Q u Q u Q u D D Rt _R_t Rs Rs DB

(11)

Dalam analisa statis, suatu kedalaman pemancangan tiang coba-coba dipilih dan kapasitas ultimit tiang (Q u) dihitung. Kapasitas ultimit maliputi perhitungan tahanan tanah dari seluruh

lapisan (Gambar 8.2), yang meliputi tahanan gesek dinding tiang pada lapisan yang rentan terhadap gerusan (Rs1), tahanan gesek dinding tiang pada lapisan lempung lunak yang tidak

sesuai (Rs2) dan tahanan gesek dinding tiang pada material pendukung yang sesuai (Rs3) serta

tahanan ujung tiang (Rt), atau :

t 3 s 2 s 1 s u R R R R Q





(8.4)

Gambar 8.2. Faktor aman untuk profil tanah

Beban rencana atau beban izin (Q a), adalah jumlah dari tahanan gesek dari material

pendukung yang sesuai dibagi dengan faktor aman (Tabel 8.3). Q a dapat dihitung dalam

bentuk persamaan sbb : FS R R FS Q Q _a



u



s



t (8.5)

Untuk profil tanah seperti pada Gambar 8.2 maka beban rencana dapat dihitung sebagai berikut : 2 R R FS R R Q _a



s3



t



s3



t (8.6) Lapisan 2 Lempung lunak (tidak sesuai) Lapisan 1 Pasir (mengalami gerusan) Lapisan 3 Material pendukung yang sesuai Q u D Rt Rs2 Rs1 Rs3

(12)

8.2.2 Kapasitas Aksial Tiang Dalam Tanah Non Kohesif.

8.2.2.1 Metode Meyerhof Berdasarkan Data SPT

 Tahanan ujung persatuan luas dari tiang, qt (kPa) untuk tiang yang dipancangkan di

kedalaman DB pada tanah non kohesif (pasir dan kerikil) bedasarkan metode Meyerhof

dapat diambil sebagai berikut :

' B B ' o ' B ' o t 400N b D N 40 N 40 N 400 q









(8.7) dimana :

b adalah lebar tiang atau diameter tiang (m)

DB adalah kedalaman penanaman tiang pada lapisan pendukung (m) '

o

N adalah nilai N’-SPT koreksi rata-rata dari lapisan di atas lapisan pendukung

' B

N adalah nilai N’-SPT koreksi rata-rata dari lapisan pendukung

Nilai batas dari 400N'B dicapai ketika kedalaman tiang pada lapisan pendukung 10 x

diameter tiang. Persamaan di atas diterapkan ketika dasar tiang berada dekat dengan antarmuka (interface) dari dua lapisan dengan lapisan tanah lunak berada di atas lapisan pendukung.

Untuk tiang pancang yang berada pada tanah non kohesif seragam, maka tahanan ujung tiang dapat dihitung sbb :

' B B ' B t 400N b D N 40 q





(8.8)

Nilai N-SPT koreksi (N’) berdasarkan pengaruh tegangan vertikal efektif akibat berat sendiri dapat dihitung sbb :

N C N'



_N (8.9) Yang mana





























o 10 N p 021 . 0 40 log 77 . 0 C dan CN< 2 (8.10) Dimana :

(13)

Nilai N dihitung dengan merata-ratakan nilai N’ pada zone 3 x diameter di bawah dasar'B

tiang. Faktor koreksi (CN) dapat juga ditentukan dari grafik berikut ini :

Gambar 8.3. Grafik untuk nilai N koreksi pada pasir akibat pengaruh tegangan overburden efektif

 Tahanan gesek rata-rata persatuan luas dari dinding tiang, f s (kPa) untuk tiang yang

dipancangkan pada tanah non kohesif menurut Meyerhof (1976) dapat diambil sbb :  Untuk tiang dengan perpindahan (tiang pipa ujung tertutup dan tiang beton

pracetak) dalam kPa : kPa 100 ' N 2 f _s





(8.11)

 Untuk tiang tanpa perpindahan (tiang baja H, tiang bor cetak ditempat), dalam kPa :

kPa 100 ' N f _s





(8.12)

8.2.2.2 Metode Nordlund

 Tahanan gesek persatuan luas dari dinding tiang (f s) dalam kPa untuk metode Nordlund

diambil sbb :













_ cos sin p C K f _s _F _d _(8.13) dimana :

K adalah koefisien tekanan tanah lateral pada titik tengah dari lapisan tanah

(lihat Gambar 8.5 s/d Gambar 8.8)

(14)

pd adalah tegangan overburden efektif pada titik tengah dari kedalaman increment d

(kPa)

δ adalah sudut gesek antara tiang dengan tanah (o) (Gambar 8.4) ω adalah Sudut tiang lancip dari sumbu vertikal (o)

Gambar 8.4. Hubungan antara δ/φ dengan volume tanah yang dipindahkan (V) untuk variasi tipe tiang (Nordlund, 1979)

a. Tiang ujung pipa tertutup dan bagian tabung tak lancip b. Tiang kayu

c. Tiang beton pracetak

d. Tiang Raymond (tiang lancip bergelombang))

e. Tiang Raymond (tiang lancip tidak bergelombang/seragam) f. Tiang Profil H

(15)

Gambar 8.5. Kurva rencana untuk mengevaluasi nilai Kδ untuk tiang dengan φf = 25o

(Hannigan et al., 2006 after Nordlund, 1979)

Gambar 8.6. Kurva rencana untuk mengevaluasi nilai Kδ untuk tiang dengan φf = 30 o

(16)

Gambar 8.9. Faktor koreksi untuk Kδdimana δ ≠ φf

 Tahanan ujung tiang persatuan luas (qp) dalam kPa dengan metode Nordlund/ Thurman

diambil sbb : t ' q t t N p q





(8.14)

(17)

dimana :

f adalah faktor tidak berdimensi diambil dari Gambar 8.10

N’q adalah faktor daya dukung dari Gambar 8.11

pt adalah tegangan overburden efektif pada ujung tiang (kPa)

Gambar 8.10. Koefisient (Hannigan et al., 2006 modified after Bowles, 1977)

Gambar 8.11. Faktor kapasitas dukung, N′q

(18)

Gambar 8.12. Hubungan antara tahanan dasar tiang persatuan luas maksimum dengan sudut geser dalam () untuk tanah non kohesif (Meyerhof, 1976)

Dengan memasukan persamaan (8.13) dam (8.14) ke persamaan (8.3) maka kapasitas ultimit dari tiang (Q u) menurut Metoda Nordland dapat dihitung sbb :





t t ' q t d D d 0 d d F u C d N p A cos si n p C K Q

















   (8.15) Dimana d adalah kedalaman (m)

D adalah panjang penanaman tiang (m) Cd adalah keliling tiang pada kedalaman d (m)

d adalah panjang dari segmen tiang (m) At adalah luas ujung dasar tiang (m2)

Untuk suatu penampang melintang seragam dari tiang ( = 0) dan panjang penanaman tiang (D) dilakukan pada lapisan tanah yang memiliki sudut gesek dalam () dan berat volume efektif yang sama, maka persamaan Nordlund menjadi :

t t ' q t d d F u K C p sin C D N p A Q



_







(8.16)

Nilai sudut geser dalam () sangat berpengaruh pada perhitungan dengan metode Nordlund. Jika data uji laboratorium tidak ada maka nilai dapat diperkirakan dari nilai N’ SPT koreksi. Gambar 8.3 harus digunakan untuk mengkoreksi nilai N-SPT lapangan. Nilai N’-SPT koreksi kemudian digunakan pada Tabel 8.1 untuk memperkirakan nilai sudut geser dalam ().

Contoh 8.1. (Tanah Non Kohesif)

(19)

Tentukan luas penampang tiang yang sesuai dan panjang tiang (D), hasil investigasi tanah diberikan pada gambar di bawah ini :

Gambar 8.13. Profil tanah Contoh 8.1 Cara Perhitungan :

Cara 1. Perhitungan Kapasitas Tiang Aksial Statis dengan Metode SPT Meyerhof

Untuk profil tanah seperti yang diperlihatkan pada Gambar 8.13, perhitungan kapasitas aksial dari tiang menggunakan metode SPT Meyerhof. Panjang tiang yang dicoba D = 13 m, penampang tiang beton pracetak berukuran 0.35 x 0.35 m2.

Sub Tahap 1. Hitung tegangan overburden efektif (po) sbb :

Pada z =0, p_o





'



z



18



0



0 Pada z =0.5 m, p_o





'



z



18



0.5



9kPa Pada z =1 m, p_o



18



1



18kPa Pada z =7,

_

_

₇₉_.₁₄ _kPa 2 1 13 81 . 9 20 18 p_o

_











 









Pada z =13, p_o 18



209.81

  

 12 140.28 kPa Sub Tahap 2. Hitung nilai N’-SPT rata-rata (N' ) untuk setiap lapisan tanah

Pada soal ini nilai N’-SPT rata-rata disepanjang tiang yang tertanam kedalam tanah adalah sbb : 25 N'



Pasir N’-SPT rata-rata = 25 =18 kN/m3 sat = 20 kN/m 3 1 m D

(20)

Sub Tahap 3. Hitung tahanan gesek dinding tiang persatuan luas, f s (kPa) untuk setiap lapisan

tanah menggunakan persamaan (8.11) untuk tiang pancang dengan perpindahan sbb : kPa 100 ' N 2 f _s





kPa 100 kPa 50 25 2 f _s









Sub Tahap 4. Hitung tahanan gesek ultimit, Rs (kN) dengan menggunakan persamaan (8.3) d C f A f R_s



_s



_s



_s



_d





kN 910 m 13 m 35 . 0 4 kPa 50 R_s







Sub Tahap 5. Hitung nilai N’-SPT rata-rata pada lapisan pendukung NB'

Tanah dekat ujung tiang adalah tanah pasir homogen maka nilai N’ -SPT rata-rata pada lapisan pendukung adalahN'B



25

Sub tahap 6. Hitung tahanan ujung tiang persatuan luas, qt (kPa) gunakan persamaan (8.8)

 

kPa 000 , 10 kPa 143 , 37 q 25 400 35 . 0 13 25 40 q t t











Gunakan qt= 10,000 kPa (Nilai terendah)

Sub Tahap 7. Hitung tahanan ujung ultimit (Rt)



0.35m 0.35m



1,225kN kPa 000 , 10 A q R_t



_t



_t







Sub Tahap 8. Hitung kapasitas ultimit tiang, Q u(kN) kN 135 , 2 kN 225 , 1 kN 910 R R Q _u



_s



_t







Sub Tahap 9. Hitung beban izin rencana tiang, Q a (kN)

Faktor aman harus dipilih berdasarkan metode kontrol konstruksi yang diperlukan. Untuk analisa statis dianjurkan menggunakan faktor aman pada rentang 2 – 4, metoda analisa statis menganjurkan faktor keamanan 3. Sehingga beban izin rencana tiang (Q a) adalah :

(21)

Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan Bagian 8 kN 000 , 1 kN 7 . 711 3 kN 135 , 2 FS Q Q _a



u





Nilai beban izin rencana tiang lebih kecil dari beban luar yang bekerja sehingga dimensi tiang harus diperbesar.

Cara 2. Perhitungan Kapasitas Aksial Tiang Statis dengan Metode Norlund

Untuk profil tanah seperti pada Gambar 8.13, maka perhitungan kapasitas aksial dengan menggunakan metode Norldlund mengikuti tahap-tahap berikut ini :

Sub Tahap 1. Menggambarkan profil tanah kedalam lapisan dan menentukan sudut geser dalam () untuk setiap lapisan.

Hitung tegangan overburden efektif (po) dari hasil perhitungan Cara 1 Sub Tahap 1. Gunakan

nilai N’-SPT rata-rata untuk setiap lapisan tanah untuk memperkirakan nilai sudut geser dalam () dari Table 8.1. Untuk N'



25   = 35o

Sub Tahap 2. Tentukan , merupakan sudut gesek antara tiang dengan tanah berdasarkan pada nilai volume tanah yang dipindahkan (V) dan sudut geser dalam tanah ( )

a. Hitung volume tanah yang dipindahkan (V) persatuan panjang tiang. Karena penampang melintang tiang seragam maka  = 0o.



1m/m



0.1225m /m 35 . 0 35 . 0 V







3

Untuk penampang melintang tiang yang tidak seragam maka   0. Tiang harus dibagi menjadi beberapa bagian dan volume setiap bagian harus dihitung.

b. Berdasarkan nilai V = 0.1225 m3/m maka dengan menggunakan Gambar 8.4 untuk tiang beton pracetak (kurva c) didapatkan nilai / = 0.825

c. Hitung dari rasio/  = 0.825 (35o) = 28.875o

Sub Tahap 3. Tentukan koefisien tekanan tanah lateral (K) untuk setiap sudut geser dalam

()

Penentuan nilai K untuk sudut berdasarkan pada nilai V dan nilai , menggunakan Gambar

8.7. Diketahui bahwa sudut lancip tiang () = 0o Untuk Lapisan 1 :

(22)

Untuk

Untuk =35 =35oo dan V = 0.1225 m dan V = 0.1225 m33/m/m Untuk V = 0.093 m Untuk V = 0.093 m33/m /m KK = 1.75 = 1.75 Untuk V = 0.1225 m Untuk V = 0.1225 m33/m /m KK = = Untuk Untuk V V = = 0.93 0.93 m3/m m3/m KK = 2.35 = 2.35

Kemudian gunakan log interpolasi linier untuk menentukan nilai K

Kemudian gunakan log interpolasi linier untuk menentukan nilai K untuk untuk  = = 3535 o o dan V = dan V = 0.1225 m 0.1225 m33/m/m

Hasil log interpolasi linier untuk V = 0.125 m

Hasil log interpolasi linier untuk V = 0.125 m33/m adalah :/m adalah :





 

 



  

00..9393

 

loglog 00..093093





22..3535 11..7575



11..8282 log log 093 093 .. 0 0 log log 1225 1225 .. 0 0 log log 75 75 .. 1 1 K K











 Sub tahap 4.

Sub tahap 4. Tentukan Tentukan Faktor Koreksi Faktor Koreksi (C(CFF) untuk diterapkan pada K) untuk diterapkan pada K jika jika  00

Gunakan Gambar 8.9 untuk menentukan faktor koreksi untuk setiap K

Gunakan Gambar 8.9 untuk menentukan faktor koreksi untuk setiap K. Masukan nilai. Masukan nilai  dan dan

nilai

nilai// = 0.825 pada gambar untuk menentukan nilai C = 0.825 pada gambar untuk menentukan nilai CFF..

Untuk

Untuk = 35 = 35oo  CCFF = 0.92 = 0.92

Sub tahap 5.

Sub tahap 5. Hitung tegangan overburden Hitung tegangan overburden efektif rata-rata pada bagian efektif rata-rata pada bagian tengah setiap lapisantengah setiap lapisan tanah, p

tanah, pdd (kPa). (kPa).

Tegangan overburden efektif pada titik tengah setiap lapisan tanah adalah sama dengan Tegangan overburden efektif pada titik tengah setiap lapisan tanah adalah sama dengan tegangan efektif rata-rata dari

tegangan efektif rata-rata dari lapisan 1 tersebut. lapisan 1 tersebut. Karena tegangan overburdeKarena tegangan overburden efektif tidakn efektif tidak linier pada lapisan 1 , maka lapisan ini haru dipisahkan pada lokasi muka air tanah kedalam linier pada lapisan 1 , maka lapisan ini haru dipisahkan pada lokasi muka air tanah kedalam lapisan 1a dan lapisan 1b. Tegangan efektif overburden rata-rata kemudian dihitung pada lapisan 1a dan lapisan 1b. Tegangan efektif overburden rata-rata kemudian dihitung pada titik tengah dari setiap lapisan.

titik tengah dari setiap lapisan. Lapisan

Lapisan 1a 1a : : ppd1ad1a = = 9 9 kPa kPa (titik (titik tengah tengah dari dari lapisan lapisan 1a 1a pada pada kedalaman kedalaman 0.5 0.5 m)m)

Lapisan

Lapisan 1b 1b : : ppd1bd1b = = 79.14 79.14 kPa kPa (titik (titik tengah tengah dari dari lapisan lapisan 1b 1b pada pada kedalaman kedalaman 7 7 m)m)

Sub Tahap 6.

Sub Tahap 6. Hitung tahanan gesek dindHitung tahanan gesek dinding tiang pada setiap lapisan. ing tiang pada setiap lapisan. Jumlah tahanan gesekJumlah tahanan gesek dinding tiang dari setiap

dinding tiang dari setiap lapisan tanah untuk memperoleh tahanan gesek ultimit, Rlapisan tanah untuk memperoleh tahanan gesek ultimit, Rss (kN) (kN) D D C C sin sin p p C C K K R

R_ss



_ _F_F _d_d



_d_d (Untuk penampang melintang tiang seragam)(Untuk penampang melintang tiang seragam)

Dimana C

Dimana Cdd = (4) (0.35 m) = 1.4 m = (4) (0.35 m) = 1.4 m

Lapisan

Lapisan 1a 1a : : RRs1as1a = = 1.82 (0.92) 1.82 (0.92) (9 (9 kPa) (sin kPa) (sin 28.87528.875 o o

) (1.4 m) (1 m) = 10.19 kN ) (1.4 m) (1 m) = 10.19 kN Lapisan

Lapisan 1b 1b : : RRs1bs1b = = 1.82 1.82 (0.92) (79.14 (0.92) (79.14 kPa) kPa) (sin (sin 28.87528.875 o o

) (1.4

) (1.4 m) (12 m) (12 m) =1,075 m) =1,075 kNkN Total

(23)

= 10.19 kN + 1,075 kN = 10.19 kN + 1,075 kN = 1,085.2 kN

= 1,085.2 kN Sub Tahap 7.

Sub Tahap 7. Koefisien Koefisien tt dan faktor daya dukung (N’dan faktor daya dukung (N’qq) dari sudut geser dalam () dari sudut geser dalam () dekat) dekat

ujung tiang. ujung tiang. Karena nilai

Karena nilai  tidak disediakan oleh uji laboratorium atau data in-situ, maka nilai tidak disediakan oleh uji laboratorium atau data in-situ, maka nilai  dapat dapat diestimasi dengan

diestimasi dengan menggunakan Tabel menggunakan Tabel 8.2 menggunakan 8.2 menggunakan nilai N’nilai N’-SPT terkoreksi rata-rata-SPT terkoreksi rata-rata pada zone 3 x Diameter di bawah ujung tiang (1.05 m). Tanah dekat ujung tiang adalah pasir pada zone 3 x Diameter di bawah ujung tiang (1.05 m). Tanah dekat ujung tiang adalah pasir padat dan kerikil.

padat dan kerikil.

25 25 N

N''toetoe   toetoe = 35 = 35 o o

a.

a. Masukan nilaiMasukan nilai  dekat ujung tiang pada Gambar 8.10 untuk menentukan koefisien dekat ujung tiang pada Gambar 8.10 untuk menentukan koefisien tt

berdasarkan pada rasio panjang tiang (D) terhadap diameter (d) berdasarkan pada rasio panjang tiang (D) terhadap diameter (d)

m m 14 14 .. 37 37 m m 35 35 .. 0 0 m m 13 13 b b D D



Untuk

Untuktoetoe = 35 = 35oo dan D/b = 37.14 dan D/b = 37.14 tt = 0.65 = 0.65

b.

b. Masukan nilaiMasukan nilaidekat ujung tiang untuk menentukan N’dekat ujung tiang untuk menentukan N’qq (Gambar 8.11) (Gambar 8.11)

Untuk

Untuktoetoe = 35 = 35 o o



 N’N’qq = 65 = 65

Sub Tahap 8.

Sub Tahap 8. Hitung tegangan overburden efektif pada ujung tiang, p Hitung tegangan overburden efektif pada ujung tiang, ptt (kPa) (kPa)

Tegangan overburden efektif pada ujung tiang harus dibatasi maksimum 150 kPa. Tegangan Tegangan overburden efektif pada ujung tiang harus dibatasi maksimum 150 kPa. Tegangan overburden efektif pada ujung tiang, p

overburden efektif pada ujung tiang, ptt sudah dihitung sebelumnya yaitu sebesar 140.28 kPa: sudah dihitung sebelumnya yaitu sebesar 140.28 kPa:

P

Ptt = 140.28 kPa < 150 kPa = 140.28 kPa < 150 kPa  OKOK

Sub Tahap 9.

Sub Tahap 9. Hitung tahanan ujung ultimit, R Hitung tahanan ujung ultimit, Rtt (kN) (kN)

a. a. Hitung RHitung Rtt : : kN kN 726 726 m m 35 35 .. 0 0 m m 35 35 .. 0 0 kP kPaa 28 28 .. 140 140 65 65 65 65 .. 0 0 A A p p N N R R_tt





_tt _q''_q _tt _tt







b. b. Batasan RBatasan Rtt = q = qLL AAtt

Dengan menggunakan sudut geser dalam estimasi (

Dengan menggunakan sudut geser dalam estimasi () ) dan dan Gambar Gambar 8.12 8.12 makamaka didapatkan nilai tahanan ujung ultimit persatuan luas (q

didapatkan nilai tahanan ujung ultimit persatuan luas (qLL) sebesar 5,000 kPa, sehingga) sebesar 5,000 kPa, sehingga

tahanan ujung ultimit adalah : tahanan ujung ultimit adalah :

(24)

R

Rtt = 5,000 kPa (0.35 m) (0.35 m) = 612 kN = 5,000 kPa (0.35 m) (0.35 m) = 612 kN

c.

c. Ambil nilai terendah dari dua nilai RAmbil nilai terendah dari dua nilai Rtt yang diperoleh dari langkah a dan b yang diperoleh dari langkah a dan b

R

Rtt = 612 kN = 612 kN

Sub tahap 10.

Sub tahap 10. Hitung kapaHitung kapasitas tiang sitas tiang ultimit, Q ultimit, Q uu (kPa) (kPa)

Q

Q uu = R = Rss + R + Rtt = 1,085.2 kN + 612 kN =1,697.2 kN < 2,000 kN = 1,085.2 kN + 612 kN =1,697.2 kN < 2,000 kN

Perhitungan kapasitas ultimit de

Perhitungan kapasitas ultimit dengan metode Nordlund kuranngan metode Nordlund kurang dari beban aksial g dari beban aksial ultimit dariultimit dari struktur sebesar 2,000 kN, maka diperlukan kedalaman pemancangan tiang yang lebih struktur sebesar 2,000 kN, maka diperlukan kedalaman pemancangan tiang yang lebih panjang untuk mencapai kapasitas 2,000 kN

panjang untuk mencapai kapasitas 2,000 kN Sub Tahap 11.

Sub Tahap 11. Hitung beban izin rencana, Q Hitung beban izin rencana, Q aa (kN) (kN)

Dalam metoda analisa statis dianjurkan menggunakan faktor keamanan 3. Sehingga beban Dalam metoda analisa statis dianjurkan menggunakan faktor keamanan 3. Sehingga beban izin rencana tiang (Q

izin rencana tiang (Q aa) adalah :) adalah :

kN kN 000 000 ,, 1 1 kN kN 7 7 .. 565 565 3 3 kN kN 2 2 ,, 697 697 ,, 1 1 FS FS Q Q Q Q _a_a



uu





Nilai beban izin rencana tiang lebih kecil dari beban luar yang bekerja sehingga dimensi tiang Nilai beban izin rencana tiang lebih kecil dari beban luar yang bekerja sehingga dimensi tiang harus diperbesar.

harus diperbesar. Cara 3.

Cara 3. Perhitungan Kapasitas APerhitungan Kapasitas Aksial Tiang Statis dengan ksial Tiang Statis dengan Metode Tegangan EfektifMetode Tegangan Efektif

Untuk profil tanah seperti pada Gambar 8.13, maka perhitungan kapasitas aksial dengan Untuk profil tanah seperti pada Gambar 8.13, maka perhitungan kapasitas aksial dengan menggunakan metode tegangan efektif mengikuti tahap-tahap berikut i

menggunakan metode tegangan efektif mengikuti tahap-tahap berikut i ni :ni : Sub Tahap 1.

Sub Tahap 1. Menggambarkan profil tanah Menggambarkan profil tanah kedalam lapisan kedalam lapisan dan menentukadan menentukan sudut gesn sudut geserer dalam (

dalam () untuk setiap lapisan.) untuk setiap lapisan. a.

a. Tentukan tekanan overburden efektif, pTentukan tekanan overburden efektif, poo pada titik tengah dari setiap lapisan pada titik tengah dari setiap lapisan

Profil tanah disepanjang tiang yang tertanam digambarkan kedalam 1 lapisan dengan Profil tanah disepanjang tiang yang tertanam digambarkan kedalam 1 lapisan dengan ketebalan yang d

ketebalan yang dicoba 13 m. icoba 13 m. Karena tegangan oveKarena tegangan overburden efektif rburden efektif tidak linier karenatidak linier karena adanya muka air pada lapisan tersebut maka lapisan ini harus dibagi menjadi lapisan 1a adanya muka air pada lapisan tersebut maka lapisan ini harus dibagi menjadi lapisan 1a dan lapisan 1b. Tegangan overburden efektif rata-rata dari setiap lapisan adalah sama dan lapisan 1b. Tegangan overburden efektif rata-rata dari setiap lapisan adalah sama dengan tegangan overburden efektif pada titik tengah dari lapisan tersebut, sebagai dengan tegangan overburden efektif pada titik tengah dari lapisan tersebut, sebagai berikut :

berikut : Lapisan

Lapisan 1a 1a : : ppd1ad1a = 9 kPa (titik tengah = 9 kPa (titik tengah dari lapisan 1a pada dari lapisan 1a pada kedalaman 0.5 m)kedalaman 0.5 m)

Lapisan

(25)

b. Tentukan sudut geser dalam pada setiap lapisan dari uji laboratorium atau data in-situ. Pada contoh soal ini data laboratorium atau data in-situ tidak tersedia, maka nilai sudut geser dalam () dapat diestimasi dengan menggunakan data nilai N’ -SPT terkoreksi rata-rata (N' ) =25

c. Hitung (N' ) pada setiap lapisan untuk memperkirakan nilai sudut geser dalam (). Dari Table 8.1 untuk N'



25  ’ = 35o

Sub Tahap 2. Pilih koefisien untuk setiap lapisan tanah

a. Gunakan pengalaman lokal untuk memilih koefisien  untuk setiap lapisan tanah. Asumsikan bahwa tidak ada pengalaman lokal.

b. Karena tidak ada pengalaman local maka gunakan Tabel 8.8 atau Gambar 8.19 untuk memperkirakan koefisien dari sudut geser dalam ’ untuk setiap lapisan.

= 0.38 (pasir,’ = 35o)

Sub Tahap 3. Untuk setiap lapisan tanah hitunglah tahanan gesek dinding tiang persatuan luas, f s (kPa)

o

s p

f





Lapisan 1a : f _s₁_a



0.38



9kPa





3.42kPa

Lapisan 1b : f _s₁_b



0.38



79.14kPa





30kPa

Sub Tahap 4. Hitung tahanan gesek dinding tiang pada setiap lapisan dan hitung tahanan gesek ultimit, Rs (kN) dari jumlah tahanan gesek dinding tiang pada setiap lapisan.

s s s f A

R



Dimana As adalah luas permukaan selimut tiang

Lapisan 1a : R_s₁_a



3.42

 

4



0.35m

  

1m



4.79kN

Lapisan 1b : R_s₁_b



30

 

4



0.35m



 

12m



504kN

Total : R_s



R_s₁_a



R_s₁_b



4.79



504



509kN

Sub Tahap 5. Hitung tahanan ujung tiang persatuan luas, qt (kPa)

t t t N P

(26)

a. Gunakan pengalaman lokal untuk memilih koefisien Nt. Asumsikan tidak ada pengalaman

local

b. Jika pengalaman local tidak ada, perkirakan koefisien Nt dari Tabel 8.8 atau Gambar 8.20

berdasarkan nilai sudut geser dalam (’)

Gunakan nilai sudut geser dalam ’= 35o dan Tabel 8.8 atau Gambar 8.20 untuk mengestimasi koefisien Nt. Dari table dan grafik didapatkan nilai Nt =55

c. Hitunglah tegangan overburden efektif pada ujung tiang (pt)

Tegangan overburden efektif pada ujung tiang (pt) sudah dihitung sebelumnya dan

didapatkan : pt = 140.28 kPa

Ketahanan dasar persatuan luas qt adalah :



140.28kPa



7,715.4kPa 55

P N

q_t



_t _t



Sub Tahap 6. Hitung tahanan ujung ultimit , Rt (kN)



0.35m

 

0.35m



945kN kPa 4 . 715 , 7 A q R_t



_t _t







Sub Tahap 7. Hitung kapasitas tiang ultimit, Q u (kN) kN 000 , 2 kN 454 , 1 kN 945 kN 509 R R Q _u



_s



_t









Sub Tahap 9. Hitung beban izin rencana, Q a (kN)

Pada metoda analisa statis dianjurkan menggunakan faktor keamanan 3. Sehingga beban izin rencana tiang (Q a) adalah :

kN 000 , 1 kN 7 . 484 3 kN 454 , 1 FS Q Q _a



u





Nilai beban izin rencana tiang lebih kecil dari beban luar yang bekerja sehingga dimensi tiang harus diperbesar.

(27)

Tabel 8.6. Rangkuman perkiraan kapasitas ultimit tiang untuk panjang tiang 13 m Metode yang digunakan untuk mengestimasi kapasitas tiang Tahanan gesek dinding tiang, Rs (kN) Tahanan ujung tiang, Rt (kN) Kapasitas tiang ultimit, Q u(kN) Beban izin rencana tiang, Q a(kN) Metode Meyerhof – Data SPT 910 1,225 2,135 711,7 Metode Nordlund – Data SPT 1,085.2 612 1,697.2 565.7 Metode tegangan efektif – Data SPT 509 945 1,454 484.7

Dari hasil perhitungan dengan menggunakan ketiga metode perkiraan, tidak satupun yang memenuhi persyaratan dimana beban izin rencana tiang (Q a) lebih kecil dari beban aksial dari

struktur (S) sebesar 1,000 kN, sehingga dimensi perlu diperbesar. Lakukan lagi perhitungan dengan memperpanjang tiang.

Contoh 8.2. (Tanah Non kohesif

_–

Sumber Pustaka 8.4)

Kepala jembatan ( Abutment ) dibangun pada profil tanah seperti yang diperlihatkan pada Gambar 8.14. Jika Faktor keamanan yang digunakan adalah 3 (dari kontrol konstruksi berdasarkan uji beban statis) tentukanlah beban rencana izin (Q a) dari tiang. Tiang beton

yang akan digunakan adalah beton prategang ukuran 356 mm x 356 mm dan panjang tiang yang digunakan adalah 11.5 m

(28)

Gambar 8.14. Profil tanah Contoh 8.2 Cara Perhitungan :

Cara 1. Perhitungan Kapasitas Tiang Aksial Statis dengan Metode SPT Meyerhof

Untuk profil tanah seperti yang diperlihatkan pada Gambar 8.14, hitunglah kapasitas aksial dari tiang dengan menggunakan metode SPT Meyerhof. Panjang tiang 11.5 m dan ujung atas tiang berada pada kedalaman 3 m di bawah permukaan tanah.

Sub Tahap 1. Hitung tegangan overburden efektif (po) sbb :

Pada z =0, p_o





'



z



16.5



0



0 Pada z =2 m, p_o



16.5



2



33kPa Pada z =3.5 m, po



16.5



3.5



57.8 kPa Pada z =5 m, p_o



_

16.5



4

_{ }



6.7



1

_



66



6.7



72.7kPa Pada z =6.5 m, p_o



66



_

6.7



2.5

_



82.8kPa Pada z =8 m, p_o





16.5



4

 



6.7



3

 



7.8



1





93.9kPa Pada z =9.5 m, p_o



_

16.5



4

_{ }



6.7



3

_{ }



7.8



2.5

_





16.5



4

 



6.7



3

 



7.8



4





117.3kPa Pada z =12.5 m, p_o





16.5



4

 



6.7



3

 



7.8



5.5





129kPa 3 m 1 m 3 m 7 m 5.5 0.5 m Pasir halus berlanau lepas  = 16.5 kN/m3 ’ = 6.7 kN/m3

Pasir halus berlanau padat sedang  = 17.6 kN/m3 ’ = 7.8 kN/m3

Kerikil dan pasir padat  = 19.6 kN/m3 ’ = 9.8 kN/m3 Kedalaman 2 m 3.5 m 5 m 6.5 m 8 m 9.5m 11 m 12.5m 14 m 15.5m 17 m 18.5m 20 m

(29)

Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan Bagian 8 Pada z =14 m, p_o



_

16.5



4

_{ }



6.7



3

_{ }



7.8



7

_



140.7kPa Pada z =15.5 m p_o



_

16.5



4

_{ }



6.7



3

_{ }



7.8



7

_{ }



9.8



1.5

_



140.7



14.7



_

16.5



4

_{ }



6.7



3

_{ }



7.8



7

_{ }



9.8



3

_



140.7



29.4



_

16.5



4

_{ }



6.7



3

_{ }



7.8



7

_{ }



9.8



4.5

_



140.7



44.1



184.8kPa Pada z =20 m p_o



_

16.5



4

_{ }



6.7



3

_{ }



7.8



7

_{ }



9.8



6

_



140.7



58.8



_

16.5



4

_{ }



6.7



3

_{ }



7.8



7

_{ }



9.8



7.5

_



140.7



73.5



_

16.5



4

_{ }



6.7



3

_{ }



7.8



7

_{ }



9.8



9

_



140.7



88.2



_

16.5



4

_{ }



6.7



3

_{ }



7.8



7

_{ }



9.8



10.5

_



140.7



102.9



_

16.5



4

_{ }



6.7



3

_{ }



7.8



7

_{ }



9.8



12

_



140.7



117.6



_

16.5



4

_{ }



6.7



3

_{ }



7.8



7

_{ }



9.8



13.5

_



140.7



132.3



273kPa Pada z =29 m p_o





16.5



4

 



6.7



3

 



7.8



7

 



9.8



15





140.7



147



_

16.5



4

_{ }



6.7



3

_{ }



7.8



7

_{ }



9.8



16.5

_



140.7



1617



302.4kPa

Gunakan faktor koreksi pada Gambar 8.3 atau hitung faktor koreksi dengan menggunakan persamaan (8.10) untuk memperoleh Nilai N’-SPT terkoreksi.

Contoh menentukan nilai faktor koreksi (CF) pada kedalaman 17 m dimana po = 170.1 kPa

dengan menggunakan persamaan (8.10) :

81 . 0 1 . 170 021 . 0 40 log 77 . 0 C_N ₁₀































Rekapitulasi hasil perhitungan tegangan overburden efektif (po) dan faktor koreksi (CF) pada

setiap kedalaman dapat dilihat pada Tabel 8.6.

Sub Tahap 2. Hitung nilai N’-SPT terkoreksi rata-rata (N' ) untuk setiap lapisan tanah Disepanjang tiang yang tertanam kedalam tanah, profil tanah dibagi dalam 3 lapis yaitu :  Lapisan 1 (3 – 7 m), pasir halus berlanau lepas, maka :

7 3 8 7 7 N'1







 Lapisan 2 (7 – 14 m), pasir halus berlanau sedang padat, maka :

14 5 16 14 10 15 13 N'2







(30)

34 N'3



Tabel 8.7. Perhitungan nilai N’-SPT terkoreksi. Kedalaman (m) po(kPa) N-SPT Lapangan Faktor Koreksi (CF) N'-SPT Terkoreksi 0.8 13.2 4 1.66 7 2 33 4 1.36 5 3.5 57.8 6 1.17 7 5 72.7 6 1.09 7 6.5 82.8 8 1.05 8 8 93.9 13 1.01 13 9.5 105.6 15 0.97 15 11 117.3 11 0.93 10 12.5 129 15 0.90 14 14 140.7 18 0.87 16 15.5 155.4 40 0.84 34 17 170.1 39 0.81 32 18.5 184.8 41 0.78 32 20 199.5 43 0.75 32 21.5 214.2 41 0.73 30 23 228.9 44 0.71 31 24.5 243.6 45 0.69 31 26 258.3 48 0.67 32 27.5 273 42 0.65 27 29 287.7 44 0.63 28 30.5 302.4 49 0.62 30

Sub Tahap 3. Hitung tahanan gesek dinding tiang persatuan luas, f s (kPa) untuk setiap lapisan

tanah menggunakan persamaan (8.11) untuk tiang pancang dengan perpindahan sbb : kPa 100 ' N 2 f _s





Lapisan 1 : f _s_₁



2



7



14kPa



100kPa

Lapisan 2 : f _s_₂



2



14



28kPa



100 kPa

Lapisan 3 :f _s_₃



2



34



68kPa



100 kPa

Sub Tahap 4. Hitung tahanan gesek ultimit, Rs (kN) d C f A f R_s



_s



_s



_s



_d





(31)

Lapisan 1 : R_s₁



14kPa



4



0.356m



4m



80kN

Lapisan 2 : R_s₂



28kPa



4



0.356m



7m



279kN

Lapisan 3 : R_s₃



68kPa



4



0.356m



0.5m



48kN

Total : R_s



R_s₁



R_s₂



R_s₃



80



279



48



407kN

Sub Tahap 5. Hitung nilai N’-SPT terkoreksi rata-rata dekat ujung tiang N dan'o

' B

N .

Tanah dekat ujung tiang adalah kerikil dan pasir padat. Sehingga ujung tiang berada pada situasi dekat antar muka dari lapisan lunak di atas lapisan pendukung, Nilai N’ -SPT terkoreksi rata-rata untuk kedua lapisan pendukung N dan lapisan diatasnyaB'

' o

N perlu untuk dihitung. Nilai N’-SPT terkoreksi rata-rata pada lapisan atas :

14 5 16 14 10 15 13 N'o







Nilai N’-SPT terkoreksi rata-rata pada lapisan pendukung :

34 N'B



Sub tahap 6. Hitung tahanan ujung tiang persatuan luas, qt (kPa)

 



   



 

kPa 600 , 13 kPa 724 , 6 34 400 356 . 0 5 . 0 14 40 34 40 14 400 q_t













Gunakan qt = 6,724 kPa

Sub Tahap 7. Hitung tahanan ujung ultimit, Rt(kN)



0.356m 0.356m



854kN kPa 724 , 6 A q R_t



_t



_t







Sub Tahap 8. Hitung kapasitas tiang ultimit, Q u(kN) kN 261 , 1 kN 854 kN 407 R R Q _u



_s



_t







(32)

Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan Bagian 8 kN 3 . 420 3 kN 261 , 1 FS Q Q _a



u



Cara 2. Perhitungan Kapasitas Aksial Tiang Statis dengan Metode Norlund

Untuk profil tanah seperti pada Gambar 8.14, maka perhitungan kapasitas aksial dengan menggunakan metode Nordlund mengikuti tahap-tahap berikut ini :

Sub Tahap 1. Menggambarkan profil tanah kedalam lapisan dan menentukan sudut geser dalam () untuk setiap lapisan.

a. Gambarkan distribusi tegangan efektif (po) dari hasil perhitungan Cara 1 Sub Tahap 1

seperti pada Gambar 8.14.

b. Koreksi nilai N-SPT untuk setiap tegangan efektif menggunakan Gambar 8.3 atau menggunakan persamaan (8.10) atau lihat hasil perhitungan pada Tabel 8.6

c. Tentukan sudut geser dalam pada setiap lapisan dari uji laboratorium atau data in-situ. Pada contoh soal ini data laboratorium atau data in-situ tidak tersedia, maka nilai sudut geser dalam () dapat diestimasi dengan menggunakan data nilai N’ -SPT terkoreksi rata-rata (N' ) seperti yang sudah dihitung pada Tabel 8.6.

d. Hitung (N' ) pada setiap lapisan untuk memperkirakan nilai sudut geser dalam (). Dari hasil perhitungan dengan Cara 1 , profil tanah disepanjang tiang yang tertanam digambarkan kedalam 3 lapisan dengan ketebalan 4 m , 7 m dan 0.5 m. Nilai N’ -SPT terkoreksi rata-rata untuk setiap lapisan adalah sebagai berikut :

 Lapisan 1 (3 – 7 m), pasir halus berlanau lepas, maka :

7 3 8 7 7 N'1







 Lapisan 2 (7 – 14 m), pasir halus berlanau sedang padat, maka :

14 5 16 14 10 15 13 N'2







 Lapisan 3 (14 – 14.5 m), kerikil dan pasir padat, maka :

34 N'3



Gunakan nilai N’-SPT rata-rata terkoreksi untuk setiap lapisan tanah untuk memperkirakan nilai sudut geser dalam () dari Table 8.2

 Lapisan 1 . Untuk N'1



7   = 29o  Lapisan 2 . Untuk N'2



14   = 31o

(33)

 Lapisan 3 . Untuk N'3



34   = 36o

Sub Tahap 2. Tentukan , merupakan sudut gesek antara tiang dengan tanah berdarkan pada nilai volume tanah yang dipindahkan (V) dan sudut geser dalam tanah ( )

a. Hitung volume tanah yang dipindahkan persatuan panjang tiang (V). Karena penampang melintang tiang seragam maka  = 0o.



1m/m



0.127m /m 356 . 0 356 . 0 V







3

Untuk penampang melintang tiang yang tidak seragam maka   0. Tiang harus dibagi menjadi beberapa bagian dan volume setiap bagia n harus dihitung.

b. Berdasarkan nilai V = 0.127 m3/m maka dengan menggunakan Gambar 8.4 didapatkan nilai / = 0.84

c. Hitung dari rasio/

Lapisan 1 :1 = 0.84 (29o) = 24.4o

Lapisan 2 :2 = 0.84 (31 o

) = 26o Lapisan 3 :3 = 0.84 (36o) = 30.2o

Sub Tahap 3. Tentukan koefisien tekanan tanah lateral (K) untuk setiap sudut geser dalam

()

Penentuan nilai K untuk sudut berdasarkan pada nilai V dan nilai , menggunakan Gambar

8.5, 8.6, 8.7, 8.8 dan 8.9. Diketahui bahwa sudut lancip tiang () = 0o Untuk Lapisan 1 :

Untuk1 = 29o dan V = 0.127 m3/m

Gunakan interpolasi linier untuk menentukan nilai K untuk sudut geser dalam  = 29 o

yang diperlukan pada kurva V = 0.093 m3/m dan kurva V = 0.93 m3/m yang diberikan.

Untuk V = 0.093 m3/m :

 = 25o K = 0.85 (Dari Gambar 8.5)

 = 29o K = (Gunakan interpolasi linier)

 = 30o K = 1.15 (Dari Gambar 8.6)

Gunakan interpolasi linier untuk menentukan K untuk= 29 o







30 25





1.15 0.85



1.09 25 29 85 . 0 K













(34)

Untuk V = 0.93 m3/m :

 = 25o K = 1 (Dari Gambar 8.5)

 = 30o K =1.45 (Dari Gambar 8.6)

Gunakan log interpolasi linier untuk menentukan K untuk= 29 o







30 25





1.45 1



1.36 25 29 85 . 0 K













Kemudian gunakan log interpolasi linier untuk menentukan nilai K untuk  = 29 o

dan V = 0.127 m3/m

V = 0.093 m3/m K = 1.09

V = 0.127 m3/m K= (Gunakan log interpolasi linier)

V = 0.93 m3/m K = 1.36

Hasil log interpolasi linier untuk V = 0.127 m3/m adalah :

   

  

0.93 log0.093





1.36 1.09



1.13 log 093 . 0 log 127 . 0 log 09 . 1 K ₁











 Untuk Lapisan 2 : Untuk1 = 31 o dan V = 0.127 m3/m

Untuk V = 0.093 m3/m :

 = 30o K = 1.15 (Dari Gambar 8.6)

 = 35o K = 1.75 (Dari Gambar 8.7)







35 30





1.75 1.15



1.27 30 31 15 . 1 K











 Untuk V = 0.93 m3/m :  = 30o K_ = 1.45 (Dari Gambar 8.6)

(35)







35 30





2.35 1.45



1.63 30 31 45 . 1 K













Kemudian gunakan log interpolasi linier untuk menentukan nilai K untuk  = 31o dan V =

0.127 m3/m

V = 0.093 m3/m K = 1.27

V = 0.127 m3/m K = (Gunakan log interpolasi linier)

V = 0.93 m3/m K = 1.63

   

0.93 log 0.093



1.63 1.27



1.32 log 093 . 0 log 127 . 0 log 27 . 1 K ₁











 Untuk Lapisan 3 : Untuk1 = 36 o dan V = 0.127 m3/m,

Untuk V = 0.093 m3/m :

 = 35o K = 1.75 (Dari Gambar 8.7)

 = 40o K = 3 (Dari Gambar 8.8)







40 35





3 1.75



2 35 36 75 . 1 K











 Untuk V = 0.93 m3/m :  = 35o K = 2.35 (Dari Gambar 8.7)

 = 40o K =4.3 (Dari Gambar 8.8)

Gunakan interpolasi linier untuk menentukan K untuk=36o







40 35





4.3 2.35



2.74 35 36 35 . 2 K













(36)

Kemudian gunakan log interpolasi linier untuk menentukan nilai K untuk  = 36 o

dan V = 0.127 m3/m

V = 0.093 m3/m K = 2

V = 0.127 m3/m K = (Gunakan log interpolasi linier)

V = 0.93 m3/m K = 2.74

   

  

0.93 log0.093





2.74 2



2.1 log 093 . 0 log 127 . 0 log 2 K ₁













Sub tahap 4. Tentukan Faktor Koreksi (CF) untuk diterakan pada K jika  0

Gunakan Gambar 8.9 untuk menentukan faktor koreksi untuk setiap K. Masukan nilai  dan

nilai/ = 0.84 pada gambar untuk menentukan nilai CF.

Lapisan 1 : Untuk1 = 20 o  CF1 = 0.96 Lapisan 2 : Untuk1 = 31o  CF1 = 0.94 Lapisan 3 : Untuk1 = 36 o  CF1 = 0.93

Sub tahap 5. Hitung tegangan overburden efektif rata-rata pada bagian tengah setiap lapisan tanah, pd (kPa).

Tegangan overburden efektif pada titik tengah setiap lapisan tanah adalah sama dengan tegangan efektif rata-rata dari lapisan tersebut. Tegangan overburden efektif vs kedalaman dapat dilihat pada Gambar 8.15. Karena tegangan overburden efektif tidak linier pada lapisan 1 , maka lapisan ini harus dipisahkan pada lokasi muka air tanah kedalam lapisan 1a dan lapisan 1b. Tegangan efektif overburden rata-rata kemudian dihitung pada titik tengah dari setiap lapisan.

Lapisan 1a : pd1a = 57.8 kPa (titik tengah dari lapisan 1a pada kedalaman 3.5 m)

Lapisan 1b : pd1b = 76.1 kPa (titik tengah dari lapisan 1b pada kedalaman 5.5 m)

Lapisan 2 : pd2 = 113.4 kPa (titik tengah dari lapisan 2 pada kedalaman 10.5 m)

(37)

Gambar 8.15 Diagram tegangan overburden efektif

Sub Tahap 6. Hitung tahanan gesek dinding tiang pada setiap lapisan. Jumlah tahanan gesek dinding tiang dari setiap lapisan tanah untuk memperoleh tahanan gesek ultimit, Rs (kN)

D C sin p C K

R_s



_ _F _d



_d (Untuk penampang melintang tiang seragam)

Dimana Cd = (4) (0.356 m) = 1.424 m

Lapisan 1a : Rs1a = 1.13 (0.96) (57.8 kPa) (sin 24.4o) (1.424 m) (1 m) = 37 kN

Lapisan 1b : Rs1b = 1.13 (0.96) (76.1 kPa) (sin 24.4o) (1.424 m) (3 m) = 146 kN

Lapisan 2 : Rs2 = 1.32 (0.94) (113.4 kPa) (sin 26.0o) (1.424 m) (7 m) = 615 kN

Lapisan 3 : Rs3 = 2.1 (0.93) (143.2 kPa) (sin 30.2 o

) (1.424 m) (0.5 m) = 100 kN Total : Rs = Rs1a +Rs1b + Rs2 +Rs3

= 37 kN + 146 kN + 615 kN + 100 kN=898 kN

Sub Tahap 7. Koefisien t dan faktor daya dukung (N’q) dari sudut geser dalam () dekat

ujung tiang. 3 m 1 m 3 m 7 m 16 m Pasir halus berlanau lepas  = 16.5 kN/m3 ’ = 6.7 kN/m3 Pasir halus berlanaupadat sedang  = 17.6 kN/m3 ’ = 7.8 kN/m3

Kerikil dan pasir padat

 = 19.6 kN/m3 ’ = 9.8 kN/m3

Distribusi tegangan efektif, po (kPa)

2 m 3.5 m 4 m 5.5 m 7 m 10.5 m 14 m 14.5m 0 m 30.5 m 57.8 66 76.1 86.1 113.4 140.7 143.1 145.6 307.3

BMS Manual Bab 8

BRIDGE DESIGN MANUAL

BRIDGE DESIGN MANUAL

BAGIAN 8

BAGIAN 8

PERENCANAAN PONDASI TIANG

PERENCANAAN PONDASI TIANG

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI

Contents

Contents





8.1 METODOLOGI PERENCANAAN

8.1.1 Pendahuluan

8.1.2 Pokok-Pokok Perencanaan Tiang

8.1.3 Tahapan Perencanaan

8.2 TAHAP 1. KAPASITAS AKSIAL DARI TIANG

8.2.1 Kapasitas Aksial Ultimit Dari Tiang Tegak Vertikal





































8.2.2

Kapasitas Aksial Tiang Dalam Tanah Non Kohesif.

8.2.2.1 Metode Meyerhof Berdasarkan Data SPT























































8.2.2.2 Metode Nordlund

























_

_

_