tugas pondasi 2

(1)

Dewi Asnah Teknik Sipil D4

(2)

(3)

07 643 022 Rekayasa Jalan dan Jembatan

A. Perhitungan Struktur Atas

1. Perhitungan beban mati pada bangunan atas

Tabel 1. Beban mati Bangunan atas

No Uraian Bahan Berat (Ton)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gelagar Memanjang WF. 32 x 240 Cover Plat 40.2,5 Diafragma type C-30 (W= 46,2 kg) Lantai aspal tebal 5 cm

Lantai beton tebal 20 cm Plat penyambung 121.80 Plat penyambung 100.40 Paku Rivet Ø 3 cm Tiang sandaran Pipa sandaran

Lantai beton trotoar tebal 20 cm Lantai trotoar 53.58 8.01 0.61 20.90 95.00 7.29 3.01 0.09 0.60 0.78 12.50 13.75 Total 216.13

Jadi beban mati untuk 1 abutment =

= = 108.06 ton

Faktor Keamanan : 1.2 = Beban x 1.2

(4)

2. Perhitungan beban hidup

Klas jembatan = 1, muatan hidup = 100%

a. Beban roda T = 100% x Beban roda 10 ton = 1 x 10 = 10 ton b. Beban garis P = 100% x Beban garis

12 ton = 1 x 12 = 12 ton c. Beban merata q = 100% x beban merata

2.2 ton/m = 1 x 2.2 = 2.2 ton/m

3. Perhitungan koefisien kejut (K)

K = 1 +

= 1 + = 1. 244

4. Perhitungan total beban hidup

a. Beban lajur V1 = ½ x q x L + P = ½ x 2.2 x 32 + 12 = 47.2 ton untuk 2 lajur = 2 x V1 = 2 x 47.2 = 94.4 ton 32 m

(5)

b. Beban Trotoar

V2 = q x lebar trotoar kanan dan kiri q = 500 kg/m2 = 500 x 1

V2 = ½ x q x L = ½ x 500 x 32 = 8000 kg = 8 ton

Total beban hidup = beban hidup pada lajur (V1) + beban hidup pada trotoar (V2) = 94.4 + 8

= 102.4 ton = 1024 kN

Beban hidup akibat kejut = Koefisien kejut (K) x beban garis (P) = 1.244 x 12

= 14.928 ton = 149.28 kN

5. Perhitungan gaya akibat tekanan tanah

Data tanah timbunan : 1. Bahan tanah kohesif

2. Sudut geser dalam (φ) = 12⁰ 3. Berat volume tanah ( ) = 18 kN/m3

(6)

Gambar 1.1 Gaya akibat tekanan tanah

a. Koefisien tekanan tanah aktif Ka = tg2 ( 45 – φ/2 )

= tg2 ( 45 – 12/2 ) = 0.656

b. Beban tambahan diatas timbunan oprit setinggi 60 cm q =  x 0.6 m = 18 x 0.6 m = 10.8 kN/m σ = Ka x  x H = 0.656 x 18 x 5.2 = 61.402 kN/m2 σq = Ka x q = 0.656 x 10.8 = 7.085 kN Jadi : Paγ = ½ x σ x panjang = ½ x 61.402 x 5.2 = 159.645 kN Paq = σq x panjang x H = 7.085 x 5.2 = 36.842 kN

(7)

c. Gaya akibat tekanan tanah

Tabel 2. Tekanan tanah

Bagian Gaya (kN) Lengan (m) Momen (kNm)

1 2 1 x 2

Paγ 159.645 1.743 278.261 Paq 36.842 2.61 96.198 Total 196.487 374.459

 Lengan : jarak dari titik berat kedasar abutment Tinggi abutmen (H) = 5.2 m Lengan : Paγ = 1/3 H = 1/3 x 5.2 = 1.743 m Paq = ½ H = ½ x 5.2 = 2.61 m

Jarak titik berat : γo = _⅀⅀

= = 1.906 m ⅀ Pa Total = Gaya = 196.487 x 9 = 1768.383 kN Momen = ⅀ Pa Total x o = 1768.383 x 1.906 = 3370.538 kNm

(8)

B. Perhitungan Struktur Bawah

1. Desain awal abutment

Tinggi abutment (H) = 5.2 m Lebar telapak (B) = 2.6 m Tebal telapak = 0.7 m Tinggi dudukan = 1.02 m Lebar dudukan = 0.90 m

Gambar 2.1 Struktur Bawah

2. Data tanah

 Data boring :

Sudut geser dalam  = 12º Cohesi ( c ) = 25 Kpa Berat Jenis tanah = 18 kN/m3

 Tanah Timbunan :

Sudut geser dalam  = 10º Cohesi ( c ) = 30 Kpa Berat Jenis tanah = 19 kN/m

(9)

3. Perhitungan luas abutment

Tabel 3. Luas Abutment

No Factor Lebar (m) Tinggi (m) Luas (m2) 1 1 0.25 0.65 0.16 2 1 0.50 0.37 0.19 3 1 1.40 0.35 0.49 4 1 1.80 0.50 0.90 5 0.5 0.55 0.50 0.14 6 0.5 0.55 0.50 0.14 7 1 0.70 2.66 1.86 8 0.5 0.95 0.30 0.14 9 0.5 0.95 0.30 0.14 10 1 2.6 0.70 1.82

(10)

4. Perhitungan gaya akibat berat sendiri abutment Tabel 4. Titik berat abutment

5. Perhitungan titik berat gaya

Jarak titik : Ditinjau dari titik M (ujung pondasi)

Xo = _⅀⅀ Yo = ⅀ _⅀ = = = 1.351 m = 2.066 m No Pjg (m) Luas (m2) B x h Bj Beton (kN/m3) Gaya (kN) w Ttk Pst (m) X `Ttk Pst (m) y M x (kN/m) My (kN/m) 1 9 0.16 25 36.6 1.83 4.91 67 179 2 9 0.19 25 41.9 1.95 4.39 82 184 3 9 0.49 25 110.3 1.50 4.03 165 445 4 9 0.90 25 202.5 1.30 3.61 263 731 5 9 0.14 25 30.9 1.83 3.19 57 99 6 9 0.14 25 30.9 0.77 3.19 24 99 7 9 1.86 25 418.6 1.30 2.03 544 849 8 9 0.14 25 32.1 1.97 0.80 63 26 9 9 0.14 25 32.1 0.63 0.80 20 26 10 9 1.82 25 409.5 1.30 0.35 532 143 Total 5.98 1345 Total 1817.36 2780.05

(11)

6. Perhitungan momen akibat berat abutment Lengan Xo = 1.351 m

Momen = W x Xo = 1345 x 1.351 = 1878.4 kNm

(12)

7. Perhitungan Luas tanah dibelakang abutment Tabel 5. Luas tanah

No Factor Lebar (m) Tinggi (m) Luas (m2) 1 1 0.65 0.65 0.4225 2 1 0.40 0.2 0.792 3 1 0.40 0.5 0.2 4 0.5 0.55 0.5 0.1375 5 1 0.95 1.86 1.7651 6 0.5 0.95 0.3 0.1425

(13)

8. Perhitungan gaya akibat tanah

Tabel 6. Titik berat tanah

9. Perhitungan jarak titik berat Xo = _⅀⅀ Yo = ⅀ _⅀ = = = 2.224 m = 2.916 m Ditinjau dari titik m (ujung pondasi)

10. Perhitungan momen akibat urugan tanah dibelakang abutment (oprit) Lengan ( Xo ) = 2.224 m Momen = W x Xo = 560.5 x 2.224 = 1246.7 kNm No Pjg (m) Luas (m) b x h Bj Tanah (kN/m) Gaya (kN) W Ttk Pst (m) x Ttk Pst (m) y Mx (kN/m) My (kN/m) 1 9 0.4 18 68.4 2.275 4.91 155.712 355.731 2 9 0.8 18 128.3 2.400 4.35 307.930 557.866 3 9 0.2 18 32.4 2.400 3.11 77.760 100.699 4 9 0.1 18 22.3 2.017 3.02 44.921 67.374 5 9 1.8 18 285.9 2.125 1.93 607.636 551.590 6 9 0.1 18 23.1 2.283 0.90 52.711 20.777 Total 3.46 560.5 Total 1246.670 1634.037

(14)

Gambar 2.3 Titik Berat Tanah

11. Stabilitas akibat guling

SF = _⅀⅀  1.5 Lebar abutment = 2.6 m

Jarak terhadap = ½ x Lebar abutment Titik tumpu = ½ x 2.6 m = 1.3 m  Momen abutment dengan Xo = 1.351 m = Xo x  W abutment = 1.351 x 1345 = 1817.4 m

(15)

 Momen urugan dibelakang abutment dengan Xo = 2.224 m

= Xo x  W tanah = 2.224 x 560.5 = 1274 kNm

Total momen yang bekerja :

MT = Momen akibat berat abutment + momen akibat berat urugan tanah = 1874.4 + 1246.67

= 3064.03 kNm

MG = 1729.89 kNm ( momen akibat tekanan tanah )

SF = ⅀

⅀  1.5

=

= 1.77  1.5 Aman

12. Stabilitas akibat geser SF =  1.5 = ⅀  1.5 S = ( W + Pav ) x tg φ = 1345 + 560.5 x tg φ 27 = ( 1345 + 560.5 ) x 0.5144 = 980.27

(16)

SF =  1.5 =

= 1.08  1.5

13. Stabilitas terhadap daya dukung tanah SF =  3 = = ⅀ _⅀   Dimana : ⅀V = Pv + W Pv = Ph x tg δ dengan Ph = Paq + Pa = 18.8 + 82.03 = 100.9 kN

Ph total = Ph x Panjang abutment = 100.9 x 9 = 908 kNm Pv = Ph total x tg δ = 908 x tg 27 = 908 x 0.5095 = 463 kNm

⅀V = Pv + ⅀W Abutment + bangunan atas = 462.51 + 1345 + 1296.76

(17)

x = _⅀ -

= – = 0.987 – 1.3 = -0.313

Sisa dari momen y : My = MT – MG = (⅀v . X) – MG = 3105 x 0.987 – 1729.89 = 1334.1 kNm Wy = 1/6 . B2 . L = 1/6 x 32 x 9 = 10.1 m3

Besarnya tekanan yang bekerja antara dasar telapak dan tanah dibawahnya (tekanan kontak). q maks = ⅀ + q maks = ⅀ + = + = + = 132.7 + 132 = 132.7 – 131.51 = 264.25 kNm = 1.10 kNm

Diketahui data tanah : C = 30 Kpa Df = 40 m

 = 19 Kn/m3

Dari nilai  = 12⁰ didapat faktor kapasitas dukung akibat kohesi N = (288 + 4 . (3x12)) / (40 – 12 ) = 15.43

(18)

NC = (6 x 12) / (40 – 12) = 2.57 Nq = (5 x 12) / (40 -12) = 2.14

14. Daya dukung Tanah Maksimum

(pondasi berbentuk empat persegi panjang)

qu = (C x Nc ( 1 + 0.3 B/L) + 0.5 B x  x N (1- 0.2 B/L) + ( x Df x Nq)) = (30 x 2.57 ( 1 + 0.3 x 2.6/5.2) + 0.5 x 2.6 x 19 x 15.43 (1- 0.2 2.6/5.2) + (19 x 40 x 2.14) ) = 2058.07 t/m3 SF =  3 =  3 = 7.7  3 Aman

15. Perhitungan Gaya Gempa

a. Gaya gempa akibat beban horizontal

Data : Koef gempa (Kh) = 0.15

Tabel 4.9 Momen Akibat Gaya Gempa Bagian V (kN) 1 Koef gempa (Kh) 2 Gh (kN) 1 x 2 Lengan (m) Momen (kN/m) Gh x Lgn Beban Mati Abutment Berat Tanah 129.68 1345 560.4552 0.15 0.15 0.15 19.45 201.7967 84.06828 0.70 2.066 2.915553 13.62 417.007739 245.11 Total 305.32 675.73

(19)

b. Gaya tekanan tanah akibat gempa bumi (Tag) Pa = 907.73 kN

Kh = 0.15

Tag = Pa + (Pa x kH) = 908 + (908 x 0.15) = 1043.89 kN

Lengan = Jarak titik berat akibat gaya tekanan tanah (Yo) = 1.906 m

Momen = Tag x Lengan = 1044 x 1.9057 = 1989.38 kNm

 Keadaan tanpa beban hidup :

Girder = 1 x Bentang jembatan x pengaruh beban angin x 100% = 1 x 25 x 1.5 x 100%

= 37.5 kN

Sisi Lain = 1 x Bentang jembatan x pengaruh beban angin x 50% = 1 x 25 x 1.5 x 50%

= 18.8 kN

 Keadaan dengan beban hidup Gider = 50% x Akibat girder

= 0.5 x 37.5 = 18.8 kN

(20)

Sisi Lain = 50% x Akibat sisi lain = 0.5 x 18.8

= 9.4 kN

Beban Hidup = 2 x bentang jembatan x pengaruh beban angin x 100% = 2 x 25 x 1.5 x 100%

= 75 kN

Total beban angin = Akibat Girder + Sisi Lain + Beban Hidup = 18.8 + 9.38 + 75

= 103.13 kN

Untuk 1 Abutment = Total Beban / 2 = 103.13 / 2 = 51.563 kN

Lengan = Tinggi Abutment + Titik tangkap gaya angin = 5.23 + 2

= 7.23 m

Momen = Beban total 1 abutment x lengan = 51.563 x 7.23

= 372.76 kNm

C. Sekunder Perhitungan Beban

A. Perhitungan Gaya Akibat Gesekan Pada Tumpuan Bergerak (Gg) Peraturan PPJJR :

a. Koefisien Gesekan (f) = 0.15 - 0.18 b. Beban Mati = 129.68

(21)

Gg = Beban Mati x Koef Gesekan = 129.68 x 0.18

= 23.34 ton = 233.4 kNm

Lengan (Yo) = 5.2 m (Jarak tumpuan terhadap titik bawah abutment)

Momen = Gg x Lengan = 23.34 x 5.2

= 122.06 tonm = 1220.6 kNm

2. Perhitungan Gaya Akibat Rem Peraturan PPJJR :

a. Pengaruh gaya rem = 5 %

b. Titik tangkap gaya = 1.8 m diatas lantai kendaraan c. Diketahui beban hidup = 87.65 ton

Rm = Gaya Rem x Beban hidup = 5% x 87.65

= 4.383 ton = 43.83 kNm

Lengan = Tinggi abutment + Titik tangkap gaya rem = 5.2 + 1.8

= 9.41 m

Momen = Rm x Lengan = 4.38 x 9.41

(22)

3. Perhitungan Gaya Akibat Beban Angin Peraturan PPJJR :

a. Pengaruh beban angin = 150 Kg/cm2 = 1.5 kN/m2 b. Titik tangkap gaya = 2 m diatas lantai kendaraan c. Bentang jembatan = 25.00 m

d. Tinggi girder = 1.40 m e. Tinggi Sandaran = 1.00 m

D. Kombinasi Pembebanan

a. Kombinasi I

Tabel 4.10 Kombinasi Pembebanan I Gaya Simbol Vertikal

(kN) Horizontal (kN) Momen V (kN m) Momen H (kN m) Beban Mati Abutment Berat Tanah Beban Hidup Gaya Kejut Gaya Tek. Tanah Ms Ma Mt H K Ta 1296.76 1345.31 560.46 876.50 152.00 - - - - - - 907.73 - 1817.36 1246.670 - - - - - - - - 1729.89 Jumlah Jumlah 100% 4231.03 4231.03 907.73 907.73 3064.03 3064.03 1729.89 1729.89

(23)

b. Kombinasi II

Tabel 4.11 Kombinasi Pembebanan II Gaya Simbol Vertikal

(kN) Horizontal (kN) Momen V (kN m) Momen H (kN m) Beban Mati Abutment Berat Tanah Beban Hidup Gaya Kejut Gaya Tek. Tanah Gaya Gesekan Gaya Angin Susut & Rangkak Perubahan Suhu Ms Ma Mt H K Ta Gg A SR Tm 1296.76 1345.31 560.46 876.50 152.00 - - - - - - - - - - 907.73 233.42 51.56 - - - 1817.36 1246.67 - - - - - - - - - - - - 1729.89 1220.58 372.76 - - Jumlah Jumlah 125% 4231.03 5288.78 1192.71 1490.88 3064.03 3830.04 3323.23 4154.04

 Jenis Dan Kedalaman tiang Pancang yang digunakan

Direncanakan pondasi tiang pancang pipa isi beton dengan penampang bulat: Diameter Tiang = 40 cm

Panjang Tiang = 40 m Jumlah Tiang = 12 bh Jumlah Tiang arah x = 6 bh Jumlah Tiang arah y = 2 bh

 Luas Tiang (A) = ¼ x π x Ф = ¼ x π x 402 = 1256 cm²

(24)

 Keliling Tiang = 2 π D

= 2 x 3.14 x 40 = 251,5 cm

 Berat tiang pancang

Tebal pipa = 0.006 m

Berat pipa = 63.10 kg/m → Tabel baja pipa O

Berat beton = Beton x h x A = 25 x 1 x 0.118 = 2.954 kN/m¹

Dimana A = Luas O – Luas Pipa = ¼ π Ф² - (π (r1² - r2²))

= 0.126 – (3.14 (0.2² - (0.2 – 0.006)²)) = 0.126 – 0.00742296

= 0.118 cm2

Jadi berat tiang total = Berat pipa + Berat Beton = 63.10 + 295.44

= 358.54 kg/m¹

 Daya dukung Tiang Pancang

Dari nilai  = 12⁰ didapat faktor kapasitas dukung akibat kohesi N = (288 + 4 . (3x12)) / (40 – 12 ) = 15.43 NC = (6 x 12) / (40 – 12) = 2.57 Nq = (5 x 12) / (40 -12) = 2.14 C = 30 kpa  = 19 kn/m3 Df = 40 m Qc = 260 kg/cm2

(25)

a. Berdasarkan Rumus Terazaqhi

Qult = 1,3 C.Nc + . Df.Nq + 0,6..R.N

= (1,3 x 30 x 2,57) + 19 x 40 x 2,14 + ( 0,6 x 19 x (40/2) x 15,43 ) = 5244,67 kN

b. Berdasarkan hasil sondir Qult = + = + = 199393,33 kn c. Berdasarkan hasil SPT Nrata-rata = = 45,33 Ap = 1256 cm² As = K x kedalaman = 251,5 x 40 = 10060 m Ns = = 24,3 Qult = + = + = 401856,64

Berat Tiang / 12 meter = Berat tiang x Panjang tiang = 358.5 x 40

= 14340 kg = 14,34 kN

(26)

Q Netto = Qult – Berat Tinag / 12 meter = 5244,67 – 14,34

= 5230,33 kN

 Perkiraan Jumlah Ting Pancang

Jumlah Tiang Perbaris (m) = 6 bh Jumlah Tiang Perkolom (n) = 2 bh Jarak As Tiang ke As Tiang = 160 cm

 Efisiensi Tiang Pancang

E= 1 – θ ( ) ( ) Dimana: Θ = Arc tan (D/S) = Arc tan (40/160) = Arc tan 0.250 = 14.036 E = 1 – θ ( ) ( ) = 1 – 14.04 x ( ) ( ) = 1 – 14.04 x = 1 – 14.04 x 0.02 = 0.7531

(27)

 Daya Dukung Kelompok Tiang Pancang q ijin = E x Q netto

= 0.7531 x 5230,33 = 3938,96 kN

 Daya dukung Kelompok Tiang = Q ijin x Jumlah Tiang = 3938,96 x 12

= 47267,52 kN

P maks = ∑ ± _∑

∑v = Gaya vertical M = Momen

N = Jumlah Tiang Keseluruhan Ny = Jumlah Tiang Arah Sumbu Y

∑x² = Jumlah kuadrat absis-absis tiang pancang = ( 2 x 2 ( 4.0 )² ) + ( 2 x 2 x ( 0.8 )² ) = 64 + 3

= 66.6 m²

X maks = 4.0 m (Jarak terjauh tiang arah X) Y maks = 0.8 m (Jarak terjauh tiang arah Y)

(28)

c. Kombinasi III

P maks = ∑ ± _∑

= +

= 493.62 + 157.15

= 650.77 kN < (Daya dukung tiang) = 650.8 kN < 681.1 kN Aman

d. Kombinasi IV

P maks = ∑ ± _∑

= +

= 509.88 + 175.14

E. Rekapitulasi Kombinasi Pembebanan

Tabel 5.1 Kombinasi Pembebanan Gaya Simbol Vertikal

(kN) Horizontal (kN) Momen V (kNm) Momen H (kNm) Kombinasi I Kombinasi II Kombinasi III Kombinasi IV K I K II K III K IV 4231.03 5288.78 5923.44 6118.54 907.73 1490.88 1731.15 2373.93 3064.03 3830.04 4289.64 2373.93 1729.89 4154.04 5230.03 5828.53

(29)

 Kontrol Kombinasi Pembebanan dengan Daya Dukung Tiang Ijin

Kombinasi I

P maks = ∑ ± _∑

= + = 352.6 + 51.98

Kombinasi II

P Maks = ∑ ± _∑

= + = 440.73 + 124.82

= 565.55 kN < (Daya dukung tiang) = 565.55 kN < 686.1 kN Aman F. Penurunan Pondasi Es = 0,7531 Qult = 5244 = 52,44 m B (lebar pondasi) = 0,4 m L (panjang pondasi) = 40 m s = 0,5 M = B/L = 40/4000 = 0,01 cm

(30)

 = * (√ _√ ) (√ _√ )+ = * (√ _√ ) (√ _√ )+ = 0,0063 + 0,054 = 0,06 cm Penurunan seketika : Se = (  ) = ( ) = 13,16 cm 0,13 m

Jadi penurunan seketika pada pondasi rigid adalah sebesar 0,13 m.

(31)

Perencanaan Sheet Pile dengan data sebagai berikut Diketahui :  = 16,4 Kn/

= 4 m = 6 m

 _{= 18 Kn/m3} __{= 12}_

Penyelesaian : Koefisien tanah aktif

Ka = ( ) = ( ) = 0,65

 = 16,4 x 4 x 0,656 = 43,034

Koefisien tanah pasif

Ka = ( ) = ( ) = 1,525

(  ) = ( )

= 113,8816 = _ _{( )} = _{( )} = 2,751

Karena tanah aktif maka, L = + z = + P = -  ( )( )

= 113,8816 – 18 ( )( ) = 113,8816

Ƶ (pusat tekanan pada area ACDE ) dengan momen di E

= 3,8159 1 ' ) ( 2  a p K K P z   18 ) 656 , 0 525 , 1 ( 8816 , 113 2 '   x z

(32)

(  )  ( ) = ( ) ( ) = 247,5 + 43,031 =317,531 __{( )} = _{( )} = 20,2999 _ ( ) = _{( )} =58,2440 [ _ _{( )} ( ) ] = [ ( ) ] _{( )} = = 1220,1308 _ [ ] ( ) = [ ] _{( )} = 3595,7744 3 4 4 0 2 4 2 3 4 1 4 4 AL AL AL A  L

(33)