Daya Dukung Pondasi Tiang

Daya Dukung

Pondasi Tiang

1

batuan (rock)

tanah

lunak

Pondasi Dalam

~ untuk melimpahkan beban ke tanah di bawahnya

~ utamanya untuk tanah lunak atau beban berat

tanah

lunak

P I L E

PILES

PILES -- design

design

1.

Geotechnical

- strength and stiffness

⇒

“serviceability”

SIVA

3

⇒

“serviceability”

2.

Pile structural

strength

Cara Analisis Daya

Dukung

Tiang Tunggal

(Individual Piles)

Metoda Estimasi Kapasitas Beban

(Daya Dukung)

Analisis Statis (Static Analysis)

SIVA

5

Rumus Dinamis (Dynamic Formula)

Pola Keruntuhan

SIVA

Low load

Ultimate load

f

_s

=

ττττ

_max

f

_s

=

ττττ

_max

for the

SIVA 9

for the

full

length

f

_s

<<

ττττ

_max

Base resistance,

f

_b

, mobilized

Menentukan Daya

Dukung

CARA STATIS

(STATIC METHODS)

Static Pile

Capacity

SIVA

GEOTECHNICAL STRENGTH

Vertical compression loading:

ULTIMATE GEOTECHNICAL

STRENGTH

-

or capacity, R

_ug

b

b

s

s

ug

f

A

f

A

R

=

+

f

_s

=

average, fully mobilized, “skin friction”

(=

INTERFACE

friction and adhesion)

f

_b

=

ultimate base bearing pressure

contoh untuk tanah pasir :

( )

q

vb

b

(

σ

)

N

f

o

′

=

SIVA 13

Dependent upon –

SOIL TYPE

SOIL PROFILE

PILE MATERIAL

INSTALLATION

( )

q

vb

b

_o

Harga

Nq

q

N

Densification

5B

Rule

φφφφ

_o

= 30

°°°°

Half

pile

CL

B

Layer 1

SIVA 15

φφφφ

= 34

°°°°

φφφφ

= 47

°°°°

pile

Layer 2

φφφφ

_o

= 30

°°°°

5B

Q

_u

Q

_s

Basic

Basic Concept

Concept(Konsep

(Konsep Dasar)

Dasar)

Daya

Daya dukungdukung batasbatas tiangtiang (Q(Q_uu )) dapatdapat diturunkan

diturunkan menggunakanmenggunakan dasardasar--dasardasar mekanika

mekanika tanahtanah.. DayaDaya dukungdukung dianggapdianggap jumlah

jumlah daridari gesekan(gesekan(skinskin frictionfriction)) dandan dayadaya dukung

dukung ujung(enujung(endd--bearingbearing resistanceresistance)),, yaituyaitu Q

Q_uu =Q=Q_bb+Q+Q_ss--WW ………..((11)) dimana

dimana Q

Q == dayadaya dukungdukung total,total,

W

Qb

Q

_u

= Q

_s

+ Q

_b

- W

Q

Q_uu == dayadaya dukungdukung total,total, Q

Q_bb == dayadaya dukungdukung ujungujung Q

Q_ss == dayadaya dukungdukung gesekgesek

General

General behaviour(Prilaku

behaviour(Prilaku Umum)

Umum)

Shaft

Shaft resistanceresistance fullyfully mobilizedmobilized bilabila tiangtiang bergerak

bergerak cukupcukup kecilkecil (<(<00..0101D)D) Base

Base resistanceresistance mobilizedmobilized bilabila tiangtiang bergerakbergerak ((00..11D)D)

Ultimate Bearing Capacity

-Static Formula Method (Q

_u

=

Q

_p

+ Q

_s

)

Q

_u

= Ultimate Bearing Capacity

Q

_s

= fA

_s SIVA 17

Embedded

Length

= D

f = Unit Frictional

Resistance

A

_S

= Shaft Area

q

_P

= Unit Bearing

Capacity

A

_P

= Area of Point

Q

_P

= q

_P

A

_P

Arching at Pile

Tip

Ground Surface

B

Arching Action

D

_f

γγγγ

D

_f

P

_O

=

αγ

αγ

αγ

αγ

D

_f Zone of Shear & Volume Decrease

Loading Loading

Q_u

Q_S

Q_u

Q_B

Perilaku Frictional vs End

Bearing Piles

SIVA

19

Settlement Behaviour of Frictional Pile

Settlement Behaviour of End Bearing Pile Q_S

Q_{B Q}

Q_T

h_o

Q

Q

_DES

_DES

= Q

= Q

_B

_B

/F

/F

_B

_B

+ Q

+ Q

_s

_s

/F

/F

_ss

–

–

W

W

……

……

(2)

(2)

d

Ultimate Limit State Design

Dimana F_B dan F_S adalah angka keamanan untuk komponen daya dukung ujung(end bearing strength) dan daya dukung gesek (shaft friction strength)

W

Q

_s D

(shaft friction strength)

Q

_b

=A

_b

[c

_b

N

_c

+P

_o

(N

_q

-1)+

γ

d/2N

_γ

+P

_o

] -W

_p

dimana A

_b

=luas penampang ujung tiang,

c

_b

=kohesi pada ujung tiang, P

_o

= overburden

stress pada ujung tiang dan d = lebar tiang.

Q

End Bearing Resistance

(Daya Dukung Ujung)

Anggapan-anggapan

1. Berat tiang sama dengan berat tanah yang dipindahkan oleh tiang

=> W

_p

=A

_b

P

_o

2. Panjang tiang (L) jauh lebih besar dibandingkan dengan lebar d

SIVA

21

=>

W

_p

=A

_b

P

_o

+ A

_b

γ

dN

_γ

/2

3. Demikian juga

φ>0,

N

_q

mendekati sama dengan N

_q

-1

Q

_b

=A

_b

[c

_b

N

_c

+P

_o

(N

_q

-1)+

γ

d/2N

_γ

+P

_o

] –W

_p

Daya Dukung Tiang pada

Tanah Berbutir (Granular

Soils)

Daya Dukung Ujung

(End Bearing Capacity)

Daya Dukung Gesek

(Skin Friction Capacity)

→ cara

(Skin Friction Capacity)

→ cara

Daya Dukung Ujung Tiang Bor

pada tanah berbutir (granular

soils)

Pada

Pada tanah

tanah berbutir

berbutir alami

alami (natural

(natural granular

granular soil),

soil), kohesi

kohesi

cc’’dapat

dapat dianggap

dianggap =

= 0

0.. Daya

Daya dukung

dukung ujung

ujung batas

batas untuk

untuk

tiang

tiang bor

bor pada

pada tanah

tanah berbutir

berbutir (granular

(granular soils)

soils) dapat

dapat

dinyatakan

dinyatakan dalam

dalam tegangan

tegangan vertikal

vertikal efektif,

efektif,

σσ

’’

_vv

d

d

an

an faktor

faktor

daya

daya dukung

dukung N

N

_qq

sbb

sbb ::

SIVA

23

daya

daya dukung

dukung N

N

_qq

sbb

sbb ::

Q

Q

_B

_B

=A

=A

_B

_B

N

N

_q

_q

σσ

_v

_v

’’

N

Daya Dukung

Gesek(Shaft Friction)

Daya dukung gesek batas (ultimate shaft friction capacity) q_s tiang dapat dinyatakan dalam tegangan vertikal efektif rata-rata sbb :

q

_s

=c’+K

_s

σ

_v

’

tan

δ

_s

q

_s

=

βσ

_v

’

(untuk c

’

=0)

dimana

K_s= koefisien tekanan tanah horisontal. Ks dapat juga sebagai koefisien tekanan tanah keadaan diam (at rest),

K =1-sinφ K₀=1-sinφ

σ_v’ = tegangan vertikal efektif rata-rata

δ = sudut geser tiang-tanah

β = shaft friction coefficient = Ks.tanδ

Q

_s

= A

_s

.q

_s

atau Q

_s

= pLq

_s

dimana p = perimeter(keliling) tiang dan L = panjang tiang A_s = luas selimut tiang = p.L

Harga

δδδδ

(Aas,1966) dan K

_s

(Broms,1966)

Jenis Tiang

δ

K

_s

Lepas (loose)

Padat (dense)

SIVA

25

Baja(steel)

20º

0,5

1,0

Beton(concrete)

¾

ϕ

1,0

2,0

KULHAWY (1984)

–

sand

parameters

Pile Type

K

_s

K

_o

δδδδ

φ′

φ′

φ′

φ′

Bored piles

0.7 to 1

1

Bored piles

0.7 to 1

1

Displacement piles

see below

- precast concrete

0.75 to 2

0.8 to 1

- smooth steel

0.75 to 2

0.5 to 0.7

Estimating Unit-Side Friction

Resistance,

f

_s

Effective Stress Analysis (

β

-Method)

z

s

f

=

β

σ

′

SIVA 27

Sands

Gravels

Silts and Clays

Total Stress Analysis (

α

-Method)

u

s

s

ββββ

-Method (Sands)

For large displacement piles,

Bhushan(1982)

+

=

β

=

0

.

18

+

0

.

65

D

_r

ββββ

-Method

(Sands)

For Auger-Cast

Piles, Neely

(1991)

SIVA 29

Do not divide into

layers

)

2800

(

140

kPa

psf

f

_s

=

β

σ

′

≤

Daya dukung ujung

Vesic/Kulhawy

Vesic (1977), mempertimbangkan

rigidity

index I

_r

tanah sbb

:

)

tan

)(

1

(

2

+

ν

σ

′

φ

′

=

zD r

E

I

SIVA 31

Daya dukung ujung:

dimana faktor daya dukung Nq dan N

γ

tergantung pada

φ

’

dan

I

_r

* * q zD b

B

N

N

q

′

=

γ

_γ

+

σ

′

Vesic’s

Vesic’s

N

_γ

*

SIVA

Daya dukung ujung Coyle

& Castello

Coyle & Castello

(1981)

mengembang

kan cara empiris

utk. Menghitung

utk. Menghitung

daya dukung

ujung.

Keruntuhan

menghasilkan

penurunan 10%

diameter.

Grafik spt

Daya dukung gesek Coyle

& Castello

Coyle & Castello

(1981) untuk

skin friction.

Grafik hubungan

skin friction,

SIVA 35

skin friction,

kedalaman dan

sudut geser spt.

Gambar.

Contoh

Soal

Daya Dukung Tiang pada

tanah Kohesif (Cohesive

Soils)

Daya Dukung Ujung

(End Bearing Capacity)

SIVA

37

Daya Dukung Gesek

(Skin Friction Capacity)

Daya Dukung Ujung Tiang

pada tanah Kohesif (Cohesive

Soils)

b

b

b

u

c

b

q

A

Q

s

N

q

'

.

*

=

=

′

N*c = 6.5 at Su = 25 kPa (500 psf)

N*c = 6.5 at Su = 25 kPa (500 psf)

= 8.0 at Su = 50 kPa (1000 psf)

= 9.0 at Su

≥≥≥≥

100 kPa (2000 psf)

Tiang Bor pada tanah

lempung (Clays)

Daya dukung ujung batas(ultimate end

bearing resistance) untuk tiang pada

tanah lempung sering dinyatakan

dalam kuat geser tak terdrainasi

(undrained shear strength), c

_u

, sbb:

SIVA

39

(undrained shear strength), c

_u

, sbb:

q

_B

=N

_c

c

_u

Q

_B

=A

_B

N

_c

c

_u

dimana

N_c= 9 bila ujung tiang terletak di bawah muka tanah lebih dari 4x diameter.

Tiang Bor pada tanah

lempung (Clays)

Daya

dukung

gesek

batas

(

ultimate shaft friction = q

_s

) untuk

tanah stiff over-consolidated clays

dapat

diperkirakan dengan

cara

dapat

diperkirakan dengan

cara

semi-empiris sbb:

q

_s

=

α

C

_u

Q

_s

=A

_s

.q

_s

Harga faktor adhesi

αααα

SIVA

Harga faktor adhesi

αααα

SIVA

Harga faktor adhesi

Cara

λλλλ

Vijayvergiya & Focht

(1972),Kraft, Focht &

Amerasinghe (1981)

mengembangkan cara

λ,utk menghitung

gesekan.

(

vav uav

)

av s s f_. =λσ,_. +2 _. SIVA 45

gesekan.

Rumus unit skin friction

rata-rata:

(

v

av

u

av

)

av

s

s

Analisis Daya Dukung berdasar

data SPT

Meyerhof(1976), mengusulkan rumus untuk daya

dukung ujung:

untuk sand dan gravel

untuk silt

r r e

N

B

D

N

q

'

=

0

,

4

₆₀'

σ

≤

4

,

0

₆₀'

σ

D

σ

σ

' ' '

=

≤

untuk silt

Rumus untuk daya dukung gesek:

untuk large displacement pile pd tanah non

kohesif

untuk small displacement pile pd tanah non

r r e

N

B

D

N

q

'

=

0

,

4

₆₀'

σ

≤

3

,

0

₆₀'

σ

60

50

N

f

_s

=

σ

r

σ

Analisis Daya Dukung berdasar

data Sondir (CPT)

Beban Sementara

Beban Statis Tetap

5

.

2

.

p

O

f

A

Q

_a

=

+

.

.

p

O

f

A

Q

=

+

SIVA 47

Beban Statis Tetap

Beban Dinamis

5

.

3

.

p

O

f

A

Q

_a

=

+

8

.

5

.

p

O

f

A

Q

_a

=

+

Menentukan Daya

Dukung

CARA DINAMIS

(DYNAMIC METHOD)

SIVA 49

(DYNAMIC METHOD)

Prediksi Daya Dukung Batas

Tiang dengan Cara Dinamis

Pile Driving Formula

1.Rumus Janbu (Janbu formula)(1953)

Dimana

Q_u = daya dukung batas K_u = C_d [1+(1+λ_e/C_d)½_]

s

Wh

K

Q

u u

η

1

=

K_u = C_d [1+(1+λ_e/C_d) ] C_d = 0,75 + 0,15 Wp/W λ_e = (ηWhL)/(AEs2₎ L = panjang tiang

A = luas penampang tiang E = modulus elastisitas tiang

η = faktor efisiensi W = berat hammer Wp =berat tiang

2.Rumus Hiley (Hiley formula)(1925)

dimana

Q

_u

= daya dukung batas,

η

= efisiensi pukulan

hammer, k= koef. Hammer, W=berat hammer,

h=tinggi jatuh hammer, s= penurunan tiang per

pukulan, c= perubahan elastis tiang

3.Modified Engineering News Formula (1961)

2

/

c

s

kWh

Q

_u

+

=

η

SIVA 51

3.Modified Engineering News Formula (1961)

dimana

Qa = daya dukung ijin

E = energi per pukulan

W

_p

= berat tiang

e = koefisien restitusi

(

)

(

r p

)

p r a a

W

W

s

W

e

W

E

P

Q

+

+

+

=

=

1

,

0

)

.(

.

0025

,

0

2

t-z Method

Cara lebih tepat/teliti

Mempertimbangkan:

hubungan beban-penurunan untuk

skin friction dan end bearing

skin friction dan end bearing

method

bentuk hubungan beban-penurunan

perpendekan elastis tiang

Numerical method; commercial

Menentukan Daya

Dukung

UJI PEMBEBANAN TIANG

(FULL SCALE LOADING

TEST)

SIVA

53

Prediksi Daya Dukung

berdasar Uji pembebanan

Tiang

Pile Load Test (Uji Pembebanan Tiang)

Uji pembebanan tiang statis adalah cara

yang paling realistis dalam menentukan

daya dukung tiang. Prosedur tes terdiri dari

pemberian beban statis secara bertahap

pemberian beban statis secara bertahap

sampai beban yang direncanakan dan

mencatat penurunan tiang. Biasanya beban

ditransfer menggunakan hydraulic jack

yang diletakkan pada tiang bagian atas

dengan balok yang ditahan oleh dua atau

lebih tiang reaksi (anchor pile). Penurunan

tiang biasanya diukur mechanical gauges

Alasan mengapa perlu

Uji Pembebanan Tiang

Jumlah tiang yang dipancang banyak.

Kondisi tanah tidak umum(unusual),

sehingga analisa statis kurang

realistis.

Tiang bertumpu pada pada tanah

SIVA

55

Tiang bertumpu pada pada tanah

lunak sampai sedang.

Bangunan sangat sensitif terhadap

penurunan.

Perencana kurang pengalaman pada

daerah tersebut.

Pedoman menentukan

jumlah Tiang Uji

Jumlah panjang tiang(m)

Jumlah Tiang Uji

0 – 1800

0

1800 – 3000

1

1800 – 3000

1

3000 – 6000

2

6000 – 9000

3

9000 – 12000

4

Full Scale Static Load

Tests

SIVA

Full Scale Static Load

Tests

Pile Loading Test

SIVA

Belajar

SIVA

61

Exa

ms

My mama always said, “Exam is like a box

of chocolates; you never know what you

of chocolates; you never know what you

are gonna get”