BAB III KAPASITAS DUKUNG

BAB III

KAPASITAS DUKUNG

KELOMPOK TIANG

KELOMPOK TIANG

ANALISIS KELOMPOK TIANG

• Kelompok tiang merupakan kumpulan dari

beberapa tiang yang bekerja sebagai satu

kesatuan, digunakan apabila beban yang

diterima fondasi sangat besar.

• Secara teoritis satu tiang pancang dapat

mendukung satu kolom, permasalahan tingkat

mendukung satu kolom, permasalahan tingkat

kesulitan dalam pelaksanaan membuat tepat

pada titik yang direncanakan

• Idealnya dalam sebuah konstruksi beban/kolom

yang diterima diteruskan oleh lebih dari satu

tiang pancang yang disatukan dalam pile cap

(poer)

• Kapasitas kelompok tiang tidak selalu sama

dengan jumlah kapasitas tiang tunggal yang

berada dalam kelompoknya.

• Stabilitas kelompok tiang yang dipancang pada

tanahyang mudah mampat atau dipancang pada

lapisan tanah yang tidak mudah mampat namun

dibawahnya terdapat tanah lunak tergantung

dari dua hal :

1. Kapasitas dukung tanah disekitar dan dibawah

kelompok tiang

2. Pengaruh penurunan konsolidasi yang terletak

dibawah kelompok tiang.

• Cara pemancangan tiang : dipancang, dibor,

digetarkan, atau ditekan.

• Jika beban/kolom

membebani secara sentris terhadap pile cap/poer

maka beban akan terbagi rata ke seluruh tiang

rata ke seluruh tiang

pancang dalam satu pile cap/poer

JARAK TIANG PANCANG

• Permasalahan tiang dalam sebuah pile cap (poer) adalah menentukan jarak tiang pancang

• Susunan tiang dalam pile cap (poer) dibuat secara simetris agar pusat berat kelompok tiang dan poer terletak pada satu titik yang sama untuk menghindari terjadinya momen akibat timbul eksentrisitas

terjadinya momen akibat timbul eksentrisitas • Kapasitas tiang dalam pile cap (poer) sangat

mempengaruhi perhitungan kapasitas daya dukung dari pile cap/poer

• Jarak antar tiang (s) bervariasi menurut tingkat

karakteristik tanah, dimensi tiang pancang dan fungsi tiang

• Nilai s sangat bervariasi, secara umum dirumuskan:

– Jarak minimum, s : 2D – Jarak maksimum,s : 6D – Sebagai tiang friksi, s : 3D – Sebagai tiang tahanan ujung,

s: 2,5D

– Ujung tiang tidak terletak pada lapisan batuan

lapisan batuan s > 2D

s > 2x diagonal tiang persegi – Ujung tiang terletak pada

lapisan batuan

EFISIENSI KELOMPOK TIANG

• Efisiensi kelompok tiang merupakan rasio tahanan hambatan kulit pada kelompok dibanding dengan tahanan kulit pada masing-masing tiang pancang • Kapasitas daya dukung kelompok tiang tidak sama

dengan kapasitas daya dukung satu tiang dikalikan dengan banyaknya jumlah tiang

dengan banyaknya jumlah tiang

• Kapasitas daya dukung kelompok tiang sangat

dipengaruhi nilai efisiensi kelompok tiang tersebut,

dengan demikian kapasitas daya dukung kelompok tiang merupakan perkalian antara kapasitas daya dukung satu tiang dikalikan banyaknya tiang dikalikan efisiensi

Menurut coduto (1994), efisiensi tiang bergantung pada : 1. Jumlah, panjang,diameter,susunan,dan jarak tiang 2. Model transfer beban (tahanan gesek terhadap

tahanan dukung)

3. Prosedur pelaksanaan pemasangan tiang 4. Urutan pemasangan tiang

5. Macam tanah 5. Macam tanah

6. Waktu setelah pemasangan tiang 7. Interaksi pile cap dengan tanah 8. Arah dari beban yang bekerja

Converse-labbarre formula menyarankan persamaan

efisiensi tiang :

(

) (

)

90.m.n

1

m

n

1

n

m

1

E

_g

=

−

φ

−

+

−

m kolom n b a ri s (n – 1 ). s

• Keliling kelompok tiang = 2(m + n – 2)s + 4D • Efisiensi kelompok tiang merupakan rasio dari

kapasitas daya dukung kelompok dibanding n kali kapasitas daya dukung tiang tunggal

m kolom (m – 1).s

• Efisiensi kelompok tiang sangat tergantung dengan jarak tiang (s) dan akan bernilai 100% apabila

6D

s

atau

2

n

m

2.D

1,75.D.m.n

s

>

−

+

−

=

• Apabila 2D < s < 6D efisiensi kelompok tidak mencapai 100% karena ada suatu daerah tegangan yang menjadi 100% karena ada suatu daerah tegangan yang menjadi milik bersama

(

)

π

_D.m.n

4D

.s

2

n

m

2

π

_D.m.n.

P

E

_g

=

=

+

−

+

Menghitung kapasitas dukung

Untuk menghitung kapasitas tiang yang berkaitan dengan keruntuhan block, terzaghi dan peck (1948), dengan asumsi :

1. Pile cap sangat kaku

2. Tanah yang berada didalam kelompok tiang berkelakuan seperti blok padat

C = kohesi tanah

Cb = kohesi tanah dibwh dasar kelompok tiang B = lebar kelompok tiang

L = panjang kelompok tiang

D = kedalaman tiang dibwh permukaan tanah Nc = faktor kapasitas dukung

(

B

L

)

c

C

N

BL

D

1

,

3

_{b c}

2

ANALISIS GAYA YANG BEKERJA PADA TIANG

1. Akibat beban V sentris • Akibat dari beban V

sentris tiang akan turun bersama dan reaksi pada tiang akan merata

V

tiang akan merata

n

V

P

_i

=

P_i = kapasitas tiap tiang n = bayaknya tiang

2. Akibat momen

• M_x : momen yang berporos pd sb X • M_y : momen yang berporos pd sb Y

+ + + = = = = + + + = 4 2 4 1 3 2 3 1 2 2 2 1 1 2 1 1 y 4 4 3 3 2 2 1 1 4 4 3 3 2 2 1 1 y x x . P x x . P x x . P x x . P M .x P .x P .x P .x P .x P .x P .x P .x P M P₁ P₂ P₃ P₄ x₁ x₄ x₃ x₂

∑

= + + + = n 1 2 i i y i 4 3 2 1 1 y 1 4 3 2 1 x .x M P x x x x .x M P

x_i : jarak tiang ke-i terhadap pusat berat kelompok tiang

M_y x₁ x₄

3. Kombinasi V sentris dan momen

∑

+ = _n 1 2 i i y i .y M .x M V arah dua Momen x .x M n V P arah satu Momen M_x M_y

∑

∑

+ + = _n 1 2 i i x n 1 2 i i y i y .y M x .x M n V P

• Apabila kapasitas tiang pancang tidak mampu menahan gaya yang bekerja (gaya horisontal dan momen)

pemancangan tiang dapat diubah dengan posisi miring untuk memperbesar kemampuan tiang dalam menahan gaya tersebut

• Perubahan posisi tersebut akan merubah gaya yang bekerja pada tiang pancang (timbul gaya vertikal dan bekerja pada tiang pancang (timbul gaya vertikal dan horisontal)

• Dalam pemancangan tiang dengan posisi miring,

kemiringan tiang berkisar antara 1:12 sampai kemiringan 5:12. Untuk kemiringan di luar nilai tersebut memerlukan peralatan yang khusus pada saat pemancangan (tidak ekonomis

Analisis Tiang Miring

• Jika q_t yang terjadi > q_{t ijin} →→→→

– jumlah tiang ditambah

– menggunakan tiang miring

denah Q H.h h H H q₁ q₂ q₃ q₄ 1 2 3 4 1 1 m₂ m₁ tampang tegak

• Dengan adanya tiang miring, masih berlaku :

• qi arah vertikal, termasuk tiang no 1 & 4 →→→→ q_v1 & q_v4

• dari gambar diatas :

• Untuk tiang no 1 :

∑

+

=

.

₂

x

x

M

n

Q

P

_i y i • Untuk tiang no 1 : »



Axial 1 1 1 1 1 1

m

q

q

q

q

m

_h v h v

→

=

=

1

2 1 1 1 1

=

m

+

m

q

q

v

• Tiang no 2 • Tiang no 3

)

(

₂2 2 2

∑

+

=

=

x

x

M

n

Q

q

q

_v y 3 3

q

v

q

=

• Tiang no 4 3 3

q

v

q

=

∑

+

=

₂4 4

.

x

x

M

n

Q

q

_v y 2 4 4

q

/ m

q

_h

=

_v

1

)

(

₂2 2 4 4

=

m

+

m

q

axial

q

v

• q_t = _ΣH/n →→→→ untuk setiap tiang

• Kemiringan tiang (m)

m = 2.5-6 ;

m < 2.5 →→→→ sulit pemancangan m > 6 →→→→ q_h tidak besar

ANALISIS UNTUK TIANG MIRING • Komponen gaya – Gaya vertikal – Momen • ΣM = M₁ + M₂ • M₂ = H.a 1 2 3 H a V M₁ m m • M2 = H.a H V M₁ M₂ P_{1 P} 2 P₃ P₁ P2 P3 P_3h P_3v P_1h P_1v 1 m₁ 1 m₃

∑

∑

+ = _n 1 2 i 2 2 x M.x n V P 2 Tiang

m V P x M.x n V P 1 Tiang 1h n 1 2 1 1 1v = + =

∑

∑

m V P x M.x n V P 3 Tiang 3 3h n 1 2 3 3 3v = + =

∑

∑

1 m m P1V P m V P P P P m 2 1 1 1 2 1 2 1v 2 1h 2 1v 1 1 1h + =       + = + = 1 m m P3V P m V P P P P m 2 3 3 3 2 3 2 3v 2 3h 2 3v 3 3 + =       + = + =

• Keseimbangan gaya yang bekerja pada tiang miring perlu

diperhatikan, dimana kesetimbangan itu digambarkan gaya yang bekerja sebagai vektor dan mempunyai resultante sama dengan nol • Gaya lateral yang masih bisa diterima oleh tiang dirumuskan

• Ht akan dipikul secara merata oleh tiaptiang dan besarnya harus kurang dari daya dukung ijin transversal (H_all)

∑

−

=

_i

t

H

h

H

• Jika h_t > H_all, maka usaha yang dapat dilakukan – Jumlah tiang ditambah

– Kemiringan tiang diperbesar – Jumlah tiang miring ditambah

all t t

H

n

H

h

=

<

1. Sebuah struktur bangunan dengan denah fondasi tergambar. Beban kolom V=750 kN. Pada fondasi tersebut juga bekerja beban momen M_x=150 kNm dan M_y=220kNm. Berat volume beton 24 kN/m3 _dan berat volume tanah 18 kN/m3. Berapakah beban yang akan

didukung oleh masing-masing tiang ?

V 0,5 m 1,5 m 0,6 m 1,40 m 1,40 m 1,40 m 0,6 m 0,6 m 0,7 m 0,7 m 0,6 m M_x My

Penurunan tiang

Pembeban tiang
pemendekan tiang
tanah mengalami penurunan

Penurunan tiang tunggal

Penurunan tiang tunggal

• Metode poulos dan davis (1980)

Penurunan yg terletak pada tanah homogen
modulus elastis dan poisson ratio

1. Untuk tiang apung

E

QI

=

d

s

S = penurunan kepala tiang Rh = fk ketebalan Q = beban yg bekerja Rµ = fk µ

Io = faktor pengaruh penurunan d = kedalaman Rk = faktor koreksi kompresibilitas

µ

R

R

R

I

I

E

h k 0 s

=

=

d

s

Penurunan tiang tunggal

• Metode poulos dan davis (1980)

2. Tiang dukung ujung

µ

R

R

R

I

I

E

QI

s

=

=

d

s

2 p A s A p

A

R

E

R

E

d

K

π

=

=

Rb = fk untuk kekakuan lapisan pendukung, K= ukuran kompresibilitas relatif antara tiang dan tanah

Ep dan Es = modulus elastisitas tiang dan tanah Ap = luas tampang tiang

µ

R

R

R

I

I

=

_{0 k b} 2 4 1 A

R

d

π

=

Penurunan kelompok tiang

Penurunan kelompok tiang pada Tanah pasir

data sondir • Metode vesic • Metode meyerhof

B

s

S

=

g

N

I

B

q

S

_g

=

2

g

≥





−

=

L

c g g

q

I

qB

S

2

=

S = penurunan tiang tunggal Sg = penurunan klpk tiang Bg = lebar klpk tiang

D = diameter atau sisi tiang tunggal

q = tek dasar fondasi N= nilai rerata Nspt terkoreksi pada pd kdlman Bq L = pjg tiang

D

s

S

_g

=

5

.

0

8

1

≥

















−

=

g

B

L

I

Soal

• Tiang berbentuk bujur sangkar lebar 25 cm dipasang menembus lapisan pasir setebal 25 m, dan menancap pada lempung kaku sedalam 1 m tiang dibebani sebesar nim/40 kN. Modulus elastisitas beton E=25200 Mpa, E pasir 6 Mpa dan E lempung kaku 14,6 Mpa. Rasio bahan tiang beton,µ = 0,2 (digit nim terakhir 0-3) , 0,24 (digit

nim terakhir 4-6) dan 0,28 (digit nim terakhir 7-9). hitung nim terakhir 4-6) dan 0,28 (digit nim terakhir 7-9). hitung penurunan segera kepala tiang :

• Bila tiang dianggap mengapung dalam lapisan paasir • Bila tiang dianggap didukung oleh lempung kaku