Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang

Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang membutuhkan data tanah yang didapatkan melalui pemeriksaan Sondir dan Boring serta pengujian sampel tanah di laboratorium

A. Data Tanah

1. Pemeriksaan Sondir

Bertujuan mengetahui letak kedalaman tanah keras / padat dengan cara ujung alat sondir yang berupa konus ditekan masuk kedalam tanah, gaya yang digunakan menekan konus sondir kedalam permukaan tanah di ukur dengan alat pengukur tekan (manometer gauge) yang menunjukan nilai tahan konus dalam kg/cm2, dibaca setiap interval 20 cm.Nilai manometer menunjukan kepadatan relatif (relative Density) dari lapisan-lapisan tanah yang dijumpai.

2. Boring (Pengambilan Sampel Tanah)

Pengambilan contoh tanah bertujuan untuk penyelidikan tanah tersebut di laboratorium. Penyelidikan lapangan mencangkup pengamatan visual, dan pengambilan contoh tanah tak terganggu (Undisturbed Samples).

a. Pengamatan visual
Meliputi pemeriksaan sifat tanah (kosistensi, jenis tanah, warna, perkiraan persentase butiran kasar/halus) sesuai dengan metode USCS.

b. pengambilan contoh tanah tak terganggu
Pengambilan contoh tanah dilakukan pada daerah rencana pondasi, sekurang-kurangnya satu titik untuk 1 pondasi harus diambil 1 buah contoh tanah. Tanah diambil dari Log Bor atau sumur uji sekurang-kurangnya 1 Tabung sample untuk setiap contoh tanah diberi identitas yang jelas (nomor Titik Bor, lokasi, kedalaman). Setiap titik Bor yang digali dan contoh tanah yang diambil, difoto. Dalam foto diberi identitas nomor sumur uji dan lokasi. Pada tempat-tempat yang diperkirakan terjadi perubahan lapisan tanah, baik kedudukan maupun macamnya harus diambil contoh tanah.

3. Pemeriksaan Laboratorium Tanah

Contoh tanah yang diambil dari lapangan diuji di laboratorium., pengujian tanah tak terganggu dengan parameter sebagai berikut  :
• Pemeriksaan Analisa Saringan (Sieve Analisis)
• Pemeriksaan Berat Volume
• Pemeriksaan Konsolidasi
• Pemeriksaan Kadar Air Asli
• Pemeriksaan Berat Jenis
• Pemeriksaan Kuat Geser Langsung
Jenis soil investigation yang akan dilaksanakan untuk pekerjaan perencanaan teknik disesuaikan dengan keperluan. Jenis pengujian laboratorium yang akan dilaksanakan tergantung kepada jenis/keadaan tanah, dan jenis konstruksi yang akan direncanakan.

B. Analisa Data

Analisa terhadap kondisi tanah dasar dimaksudkan untuk mengetahui sifat fisis dan sifat teknis dari tanah untuk menentukan jenis pondasi yang sesuai dengan keadaan tanah.

1. Teori dan Perhitungan Pondasi Tiang

Perhitungan daya dukung pondasi tiang dilakukan dengan cara menggunakan pehitungan manual berdasarkan rumus Meyerhoff untuk Daya Dukung Axial Tiang, serta dapat juga dilakukan dengan menggunakan program komputer APILE2 dari Ensoft. Perhitungan daya dukung juga dapat di check dengan menggunakan formula dinamik dan program Fadwave dari Bowless untuk masalah pemancangan tiang.

Formula Meyerhoff memperhitungkan adanya tegangan pada keseluruhan selubung tiang pondasi dan tegangan ujung pada ujung tiang pondasi. Besarnya tegangan ujung dan tegangan pada selubung tiang pondasi menurut Meyerhoff adalah sebagai berikut:

a. Tegangan selubung (skin friction):
Qs = 0.2 N Askin (untuk tanah berbutir kasar)
Qs = 𝛼Cu Askin (untuk tanah berbutir halus)
dimana :
Qs =  Tegangan friksi selubung tiang (ton)
Askin=  Luas selubung tiang yang  mengalami tegangan  (m2)
N =  N-SPT rata-rata pada selubung tiang
Cu =  Nilai kekuatan geser tanah (ton/m2)
𝛼 = Faktor koreksi untuk  nilai Cu

b. Tegangan ujung (end bearing) :
Qs = 40 N Atip (untuk tanah berbutir kasar)
Qs = 9 Cu Atip (untuk tanah berbutir halus)
dimana :
Qs =  Tegangan friksi selubung tiang (ton)
Askin=  Luas selubung tiang yang  mengalami tegangan (m2)
N =  N-SPT rata-rata pada ujung tiang (rata-rata 10 D diatas ujung tiang dan 4D di bawah ujung tiang)
Cu =  Nilai kekuatan geser tanah (ton/m2)

2. Analisis Daya Dukung Axial Pondasi Tiang dengan Metode Transfer Beban

Analisis kapasitas daya dukung axial tiang dengan metode transfer beban (load transfer method) dilakukan dengan menggunakan bantuan program APILE2 yang dikeluarkan oleh Ensoft Inc (1990). Bentuk tipikal dari distribusi beban akibat beban aksial sepanjang tiang dapat dilihat dalam . Bentuk kurva distribusi beban tersebut dapat diidealisasikan dalam tiga bentuk kurva distribusi beban.
Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang
Gambar 1 Bentuk tipikal distribusi beban sepanjang tiang akibat beban aksial

Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang
Gambar 2  Kurva distribusi beban dan beban-settlement akibat beban aksial yang diidealisasi

Gambar 2 (a) menunjukkan bentuk distribusi beban aksial pada kondisi ujung tiang berada pada tanah dasar yang sangat keras (unyielding surface), sehingga pada kondisi ini, semua beban dipikul oleh tahanan ujung tiang. Beban aksial pada kasus ini terdistribusi merata sepanjang tiang. Settlement atau perpindahan pada puncak tiang hanya diakibatkan oleh kompresi pada tiang, yang dapat dihitung berdasarkan prinsip-prinsip mekanika. Kurva beban-settlement akan berupa garis lurus jika kekakuan tiang konstan terhadap kedalaman.

Gambar 2 (b) adalah contoh kasus untuk pondasi yang sama dengan kondisi tanah yang berbeda. Pondasi diletakkan pada permukaan yang cukup keras, tetapi masih memungkinkan terjadi settlement pada tanah dasar. Beban aksial pada kasus ini terdistribusi merata sepanjang tiang mirip dengan kasus pertama, tetapi settlement yang terjadi pada puncak tiang (pile top) diakibatkan oleh dua hal, yaitu kompresi pada tiang dan settlement pada ujung tiang (pile tip).

Pada kasus ketiga (Gambar 2 (c)) pondasi diletakkan bukan pada tanah keras, sehingga beban aksial pada fondasi dipikul seluruhnya oleh tahanan friksi yang uniform sepanjang fondasi. Bentuk kurva distribusi beban pada kasus ini berbentuk segitiga. Settlement yang terjadi pada tiang ini diakibatkan oleh kompresi pada puncak tiang dan settlement pada ujung tiang.

Dalam kenyataannya perilaku tiang akibat beban aksial merupakan kombinasi dari semua faktor-faktor tersebut di atas serta perilaku nonuniform dan non-linier dari tanah dan material tiang. Model yang lebih realistik ditunjukkan dalam Gambar 3 Dalam gambar tersebut tiang dimodelkan sebagai pegas elastik sedangkan tanah direpresentasikan sebagai kumpulan dari pegas-pegas nonlinier sepanjang tiang dan pada ujung tiang.

Untuk menganalisis permasalahan distribusi beban sepanjang tiang dan untuk menentukan pergerakan sepanjang tiang, maka digunakan persamaan differensial nonlinier. Dengan membagi tiang menjadi elemen-elemen dari selubung (shaft) seperti terlihat dalam Gambar 3 Berdasarkan gambar tersebut unit tegangan dapat dinyatakan dengan:

Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang
dimana:
E =  Modulus elastisitas dari tiang
A =  Luas penampang tiang
Qz =  Load pada titik z diselubung tiang
wz =  Perpindahan tiang pada titik z
Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang
Gambar 3  Model mekanika dari pondasi dalam yang diberi beban aksial

Dari persamaan diatas didapat:
Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang

Dengan mendifferensialkan persamaan tadi  terhadap z diperoleh:
Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang

Jika transfer beban dari tiang terhadap tanah pada titik z (dalam gaya per-unit luas) didefinisikan sebagai fz, maka:
Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang
dimana:
C =  luas selubung tiang pada titik z
Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang
Gambar 4  Elemen-elemen dari selubung tiang pada pondasi dalam yang diberi beban aksial

Jika persamaan diatas diselesaikan secara simultan, maka diperoleh:
Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang
Transfer beban dapat dinyatakan sebagai fungsi dari perpindahan tiang (wz), yaitu:
Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang
dimana:

fz  =  Bilangan yang besarnya merupakan fungsi dari kedalaman z, dan  perpindahan tiang wz

Dengan mensubstitusikan persamaan di atas  diperoleh:
Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang
Salah satu metode untuk menyelesaikan persamaan diatas adalah dengan menggunakan metode beda hingga (finite difference method). Dengan menggunakan metode ini persamaan menjadi:
Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang
Persamaan ini juga dapat ditulis berdasarkan metode beda hingga menjadi:
Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang
Dengan mensubstitusikan persamaan diatas dan mengasumsikan EA konstan, maka diperoleh:
Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang
Persamaan-persamaan ini digunakan untuk mendapatkan solusi dari permasalahan tiang yang diberi beban aksial.

3. Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang

Perhitungan daya dukung tiang  disesuaikan dengan prediksi pelapisan sesuai dengan Gambar 4 diatas. Perhitungan daya dukung memperhitungkan masih bekerjanya negative skin friction.

a. Analisis Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang Dengan Metode Transfer Beban
Analisis kapasitas daya dukung axial tiang dengan metode transfer beban (load transfer method). Asumsi yang diambil dalam analisa disini ialah bahwa tahanan tanah terhadap defleksi lateral tiang adalah bersifat nonlinear dan merupakan fungsi dari defleksi tiang dan kedalaman tanah.
Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang
Gambar 5  Tahanan tanah di sekeliling tiang akibat gaya lateral pada tiang

Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang
Gambar 6 Bidang massa tanah yang menahan gaya lateral pada tiang

Dalam analisa disini digunakan kurva P-Y yang di generasi secara numerik dalam program. Hasil numerik tersebut tentunya telah dibandingkan dengan hasil eksperimentasi, sehingga dapat digunakan dalam analisa (Reese.1989). Kurva P-Y bervariasi terhadap kedalaman.
Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang
Gambar 7 Bentuk tipikal kurva P-Y

Adapun mode keruntuhan tiang akibat gaya lateral terbagi atas dua mode, yaitu mode keruntuhan untuk tiang pendek dan tiang panjang seperti tampak pada Gambar 7 Pada tiang panjang, sendi plastis akan terbentuk pada kedalaman tertentu, dan hanya bagian atas tiang yang akan mengalami defleksi lateral. Jika terdapat pilecap diatasnya, maka mode keruntuhan akan terjadi tergantung dari hubungan antara tiang dengan pilecap tersebut, apakah sendi atau jepit, seperti tampak pada Gambar 7 Pada titik dimana terjadi sendi plastis, bending moment pada tiang akan maksimum, dan sebaliknya gaya geser yang terjadi pada tiang akan nol.

Kesetimbangan horisontal diberikan oleh persamaan :
Hf = Pab – Pbc
Dan kesetimbangan moment :
Hf (e + h) = Pab (h – lab) + Pbc (lbc – h) 
Besarnya moment maksimum pada sendi plastis :
Hf [e + h – (h - lab)] = Hf (e + lab) = Mp

Untuk kasus dimana rotasi pada kepala tiang adalah nol, persamaan diatas tetap dapat digunakan dengan hanya menambah Mp pada sisi sebelah kanan dari kedua persamaan tersebut.
Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang
Gambar 8  Variasi tahanan tanah sepanjang tiang akibat gaya lateral pada tiang

Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang
Gambar 9  Mode keruntuhan pada tiang jika dikenakan gaya lateral

b. Gaya Lateral Ultimate
1. Tanah Non-kohesif
Broms (1964):
Pu = 3 Kp σ’v d
Praktis:
Pu ⇔ defleksi pada 10%  diameter tiang Reese (1974):
Pu = Kπ σ’v d , dekat permukaan tanah
Pu = Kp3 σ’v d , pada kedalaman seterusnya

2. Tanah Kohesif
Reese (1958) dan Matlock (1970):
pu = Pu/d = 2 Cu + σ’v + α Cu z/d 
dimana: αantara 0.5 – 3.
Randolph dan Houlsby (1984) mengusulkan α = 1.5.
Marsland dan Randolph (1977) mengambil analogi pressuremeter, memberikan persamaan untuk mendapatkan besarnya gaya per unit panjang pada tiang :
σ’h + 7 Cu) d ≤ Pu ≤ (σμ + pa + 7 Cu) d
dimana pa adalah tekanan atmosfer

Subscribe to receive free email updates:

0 Response to "Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang"

Post a Comment