BAB II KAPASITAS DUKUNG TIANG TUNGGAL

(1)

BAB II

KAPASITAS DUKUNG TIANG TUNGGAL

(2)

KAPASITAS DAYA DUKUNG TIANG

• Menurut Terzaghi, klasifikasi tiang dalam

mendukung beban

1. END/POINT BEARING PILE (tiang ujung)

2. FRICTION BEARING PILE (tiang gesek)

3. ADHESIVE BEARING PILE (tiang lekat)

• ANALISIS TIANG TUNGGAL

Methode menghitung kapasitas tiang

1. Rumus Pancang (dynamic formula)

2. Rumus berdasarkan sifat tanah (static pile capacity)

3. Pendekatan hasil uji penetrasi

(3)

Kapasitas dukung ultimit tiang secara dynamic didasarkan

pada rumus tiang pancang dan hanya berlaku untuk tiang

tunggal dan tidak memperhatikan :

1. Peilaku tiang yang terletak di dasar kelompok tiang

dalam mendukung beban struktur

2. Reduksi tahanan gesek sisi tiang akibat pengaruh

kelompok tiang

3. Perubahan struktur tanah akibat pemancangan

Penentuan hubungan antara tahanan dinamik tiang selama

pemancangan dengan kapasitas dukung tiang terhadap

beban statis disebut rumus pancang tiang. Rumus ini

tidak berlaku untuk tiang dalam lempung disebabkan

hubungan antara tahanan statis dan dimamik tidak tidak

bergantung waktu

(4)

Alat pancang tiang

• Pemukul jatuh (Drop

Hammer)

Pemukul jatuh terdiri dari

blok pemberat yang

dijatuhkan dari atas. Alat

ini digunakan pada

volume pekerjaan

pemancangan yang

sangat kecil.

(5)

• Pemukul aksi tiang

(single-acting hammer)

Pemukul ini berbentuk

memanjang dengan ram

yang bergerak naik oleh

udarar atau uap yang

terkompresi, sedangkan

gerakan turun ram

disebabkan oleh beratnys

sendiri.

(6)

• Pemukul aksi dobel

(double-acting

hammer)

Pemukul ini

menggunakan uap atau

udara untuk

mengangkat ram dan

untuk mempercepat

gerakan kebawahnya.

(7)

• Pemukul diesel (diesel

hammer)

Pemukul ini terdiri dari

silinder,blok anvil dan

sistem injeksi bahan

bakar. Pemukul tipe ini

ringan, kecil dan

digerakkan dgn

(8)

• Pemukul getar

(vibratory hammer)

Pemukul getar

merupakan unit alat

pancang yang bergetar

pada frekuensi tinggil.

Estimasi kapasitas

dukung tiang didasarkan

pada jumlah pukulan

yang dibutuhkan untuk

memancang tiang pada

penetrasi yang

(9)

RUMUS PANCANG (DYNAMIC FORMULA)

• Rumus ini merupakan perkiraan. Rumus pancang

diturunkan dari material tiang dengan prinsip kekekalan

momentum.

• Tenaga yang diberikan = tenaga digunakan + tenaga hilang

.V

W

M

_r_(awal)

=

r i

I

W

G

V

I

g

.V

W

M

g

M

p ce i r (awal) r (awal) r

=

−

=

(10)

• A = luas penampang tiang pancang

• E = modulus elastisitas • e_h = efisiensi hammer • E_h = tenaga palu yang

dipakai per satuan waktu • g = percepatan gravitasi • h = tinggi jatuh

• I = jumlah impuls

• K₁ = kompresi blok topi

• M_r = momentum balok besi panjang

• n = koefisien restitusi • nI = jumlah impuls yang

meyebabkan restitusi

• P_u = kapasitas tiang ultimit

• S = banyaknya penetrasi titik per satuan pukulan

• V_ce = kec. tiang pancang dan balok besi panjang akhir

kompresi • K₁ = kompresi blok topi

elastik dan topi tiang pancang • K₂ = kompresi tiang pancang

elastik

• K₃ = kompresi tanha elastik • L = panjang tiang pancang • m = masa

kompresi

• V_i = kec. balok besi panjang saat tumbukan

• V_p = kec. tiang pancang pada akhir retitusi

• V_r = kec. balok besi panjang pada akhir retitusi

• W_p = berat tiang pancang dan asesoris

(11)

Kapasitas tiang pancang ultimit banyak dirumuskan

diantaranya oleh Hilley, 1930

p r p 2 r 3 2 1 2 1 r h u

W

.W

n

W

)

K

(K

s

.h

.W

e

P

+

=

• Berdasar rumus diatas, pada saat pemancangan

proses calendering harus diperhatikan untuk

optimalisasi kapasitas ultimit tiang pancang.

• Pemancangan tiang pancang harus dihentikan ketika

hasil calendering menunjukkan hasil :

1. Tiang kayu : 10 X pukulan , penetrasi tiang 5 – 6 cm 2. Tiang beton : 10 X pukulan , penetrasi tiang 3 – 4 cm 3. Tiang baja : 10 X pukulan , penetrasi tiang 1,2 – 2 cm

(12)

Jenis pemancang Efisiensi hammer (e_h)

Drop Hammer 0,75 – 1,00

Single Acting Hammer 0,75 – 0,85

Double Acting Hammer 0,85

Diesel Hammer 0,85 – 1,00

• Nilai efisiensi hammer (e

_h

) berdasar alat pemancang

Nilai S diperoleh dari hasil calendering

• Nilai K :

K

₁

: dapat dilihat dalam tabel

K

₂

: dihitung dari (P

_u

.L/A.E)

K

₃

: 0 (untuk tanah keras; batuan, kerikil)

2,5 – 5 mm untuk material yang lain

(13)

Beberapa formula tiang pancang dinamik (gunakan sembarang himpunan satuan yang konsisten)

(

)

0,0001

E

L

C

2A

P

C

W

0,5W

n

W

C

.C

C

S

.C

.E

e

P

3 u 2 p r p 2 r 1 3 2 1 h h u

+

=

+

=

+

=

• Kode Bangunan Nasional Kanada (gunakan F=3)

Perhatikan bahwa satuan satuan dari C dan C sama seperti s

• Rumus Danish [Olsen dan Flaate (1976)] (Gunakan F=3 sampai 6) Perhatikan bahwa satuan satuan dari C₂ dan C₃ sama seperti s

s)

dari

(satuan

2.A.E

.L

.E

e

C

s

.E

e

P

₁ h h 1 h h u

=

+

=

(14)

• Rumus Gates (gunakan F = 6) [Gates,1957]

• Rumus Eytelwein (gunakan F = 6) [Chelis,1941)

s)

dari

(satuan

1 ,

0 s

.E

e

P

_u h h













+

=

s p

W

(

)

lain yang palu semua untuk 0,85 dan pancang blok untuk 0,75 eh SI 2,4 Fps; 1,0 b SI 104,5 Fps; 27 a mm atau inci S kNm atai kip.kaki E kN atau kips P s log b .E e a P h u h h u = = = = = = − =

(15)

• Janbu [lihat Olsen dan Flaate (1976), Mansur dan Hunter (1970), gunakan F=3 sampai 6 2 s h h d d u r p d u h h u

A.E

.L

.E

e

λ

C

λ

1

1 C

k

W

0,15

0,75

C

.s

k

.E

e

P

=













+

=

+

=

s d



A.E



Gunakan satuan-satuan yang sesuai untuk menghitung P_u. Ada suatu ketaksepakatan didalam penggunaan e_h karena e_h tersebut muncul di dalam C_d; akan tetapi,kecocokan statistik yang lebih baik cenderung akan didapatkan dengan menggunakan e_h seperti yang diperlihatkan.

(16)

• Rumus-rumus ENR yang dirubah (gunakan F=6)

Menurut AASHTO (bagian 2.3.6 dan F=6, terutama untuk tiang pancang kayu)

]

[ENR(1965)

W

n

W

0,1

s

.E

1,25.e

P

p r p 2 r h h u

+

=

(

W

)

.h

e

P

=

h r

+

A

r

p

Untuk palu uap kerja rangkap ambil A_r = luas penampang blok besi panjang dan p = tekanan uap (atau udara); untuk yang rangkap

tunggal dan gravitasi A_rp = 0. Gunakan satuan yang sesuai ambil e_h

≅ 1,0. Rumus di atas dan rumus lain dapat digunakanuntuk baja dan tiang pancang beton.

(

)

0,1

s

W

.h

e

P

_u h r

+

=

A

r

p

(17)

• Rumus Navy-McKay (gunakan F=6)

• Kode Bangunan Uniform Pantai Pasifik (PCUBC) (dari Kode Bangunan Uniform, Bab 28) (gunakan F=4)

(

)

(

)

r p 1 1 r r h u

W

C

0,3C

1 s

p

A

W

.h

e

P

=

+

=

lain pancan tiang semua untuk 0,1 baja pancang g untuk tian 0,25 k W W kW W C C s .h.C e P p r p r 1 2 1 h u = = + + = + =

pada umumnya mulailah dengan C₂ = 0,0 dan hitunglah nilai P_u; reduksilah nilai sebesar 25%; hitunglah C₂ dan nilai P_u yang baru. Gunakan nilai P_u ini untuk menghitung C₂ yang baru, dan begitu seterusnya sampai nilai P_uyang digunakan ≅ P_u yang dihitung.

s) dari (satuan AE .L P C lain pancan tiang semua untuk 0,1 u 2 = =

(18)

Nilai-nilai k₁ –kompresi kepala tiang pancang dan topi sementara

k₁ (mm)

Tegangan pendorong P/A pada kepala tiang pancang atau topi, MPa (ksi)

Bahan tiang pancang 3,5 (0,5) 7,0 (1,0) 10,5 (1,5) 14 (2,0) Tiang – pancang baja atau

pipa, langsung di atas kepala

0 0 0 0

Tiang pancang kayu 1,0 (0,005) 2,0 (0,1) 3,0 (0,15) 5,0 (0,2) Tiang pancang kayu 1,0 (0,005) 2,0 (0,1) 3,0 (0,15) 5,0 (0,2) Tiang pancang beton pra-cor

dengan paking 75-100 mm di dalam topi

3,0 6,0 (0,25) 9,0 (0,37) 12,5 (0,5)

Topi bertutup baja yang mengandung paking kayu untuk baja H atau tiang pancang pipa

1,0 2,0 3,0 4,0 (0,16)

Lingkaran serat 5 mm di antara dua plat baja 10 mm

(19)

Nilai-nilai representatif koefisien restitusi untuk digunakan dalam persamaan-persamaan dinamik

BAHAN n

Kayu garuk 0

Tiang-pancang kayu (ujung yang tak mengerut) 0,25 Bantalan kayu pampat di atas tiang pancang baja 0,32 Bantalan kayu pampat pada tiang pancang baja 0,4 Bantalan kayu pampat pada tiang pancang baja 0,4 Landasan baja di atas baja baik di atas baja maupun

tiang pancang beton

0,5

(20)

Contoh soal 1

• Tiang dari beton berbentuk persegi panjang mempunyai

lebar sisi 0,4 m dan panjang 20 m. Tiang dipancang

dalam tanah pasir dengan dasar tiang terletak pada

lapisan kerikil padat. Penetrasi akhir s = 3 mm/pukulan,

dengan menggunakan pemukul aksi-tunggal berat 30 kN

dengan tinggi jatuh 1,5 m. Tiang diberi penutup serta

dibungkus setinggi 75 mm pada kepala tiang. Berat tiang

W

_p

= 75 kN, modulus elastis tiang E = 14000 MN/m

2

_.

Berapa kapasitas ultimit tiang, bila dihitung dengan cara

Hilley dan Janbu ?

(21)

Penyelesaian

Berat pemukul Wr = 30 kN, tinggi jatuh h = 1,5 m a. Dengan rumus Hilley :

Mula-mula dimisalkan lebih dahulu kapasitas ultimit Q_u = 1230 kN Tegangan pancang =

Dengan nilai tersebut , dari Tabel 2.9a, diperoleh k₁=6,5 mm=0,0065 m Dengan mengambil nilai n = 0,5 dan k3 = 2,5 mm=0,0025 m

2 2 MN/m 7,7 kN/m 7687 0,4x0,4 1230 = =

Dengan mengambil nilai n = 0,5 dan k3 = 2,5 mm=0,0025 m k2 = 1230 x 20/(0,4 x 0,4 x 14000000) = 0,01 m

(

)

h

W

E

W

n

W

k

2

1 s

.E

e

Q

r h p r p 2 r 3 2 1 h h u

=

+

=

(22)

dari Tabel, untuk pemukul aksi tunggal e

_h

= 0,75

kapasitas ultimit tiang :

(

)

(ok) kN 1230 kN 253 1 75 30 x75 0,5 30 0,0025 0,01 0,0065 2 1 0,003 5 0,75.30.1, Q 2 u ≈ = + + + + + =

karena hasil hitungan hampir mendekati dengan nilai Qu

yang dimisalkan semula (1230 kN), maka hasil hitungan

dapat dipakai.

(23)

b. Dengan rumus Janbu

• Karena dipakai pemukul aksi tunggal, eh = 0,75; s =3 mm= 0,003 m, • Berat pemukul, Wr = 30 kN, E = 14000 MN/m2.

( )

7,19 1,13 33,5 1 1 1,13 C λ 1 1 C K 1,13 30 75 0,15 0,75 W W 0,15 0,75 C 33,5 x0,003 0,16x14x10 0,75x45x20 AE.s .L .E e λ 2 1 2 1 r p d 2 6 2 h h =         + + =           ₊ + = = + =       + = = = = 7,19 1,13 33,5 1 1 1,13 C λ 1 1 C K d d u  =           ₊ + =             ₊ + = kN 1564 7,19.0,003 5 0,75.30.1, .s K .h .W e Q : ang ultimit ti Kapasitas u r h u = = =

• dari hasil-hasil hitungan (a) dan (b), terlihat bahwa rumus Janbu memberikan kapasitas ultimit yang lebih tinggi daripada Rumus Hilley

(24)

Contoh soal 2

• Pada pengujian tiang dipakai pemukul aksi tunggal yang beratnya (W_r) 7000 kg dengan tinggi jatuh h = 75 cm. Jika penetrasi akhir rata-rata untuk penetrasi tiang 15 cm, adalah s = 1,9 cm/pukulan, berapa kapasitas ijin tiang tersebut bila digunakan Engineering News Formula ?