2nd – 5th September 2019 SESI 09 – DESAIN PONDASI RINA YULIET, ST, MT UNIVERSITAS ANDALAS RIKO ZULHENDRA, ST, MT PT. REKAYASA PRATAMA KONSULTAN 1. Peserta memahami jenis pondasi yang umum digunakan pada jembatan 2. Peserta mengetahui aspek-aspek yang akan menjadi faktor penentu untuk pemilihan tipe pondasi 3. Peserta memahami perhitungan daya dukung pondasi 4. Peserta memahami terhadap penyusunan konfigurasi pondasi dalam kelompok tiang 5. Peserta memahami dalam menentukan dan menggunakan parameter penurunan kelompok tiang 6. Peserta mengetahui faktor-faktor yang menentukan terhadap perhitungan interaksi tanahstruktur 7. Peserta mengetahui tata cara perhitungan interaksi tanah-struktur 1. Tipe Pondasi, Pemilihan Tipe Pondasi 2. Korelasi Parameter Tanah secara Umum 3. Perhitungan Kapasitas Aksial Tiang Tunggal • Pondasi Tiang Pancang • Bored Pile 4. Kapasitas Lateral Tiang Tunggal 5. Kapasitas Gaya Angkat Aksial Tiang Tunggal 6. Perhitungan Negative Skin Friction 7. Efisiensi Grup Tiang 8. Keruntuhan Blok Tiang 9. Perkiraan Penurunan Tiang 10. Interaksi Tanah dan Struktur Fondasi dari suatu struktur harus direncanakan dan dibangun agar aman dalam memikul bebanbeban yang bekerja padanya tanpa mengurangi kestabilan ataupun menyebabkan deformasi yang besar pada bangunan tersebut, atau bangunan lain di sekitarnya, jalan, ataupun lereng yang ada. Untuk mengatasi kedua hal tersebut, maka perancangan fondasi harus: a) Memenuhi persyaratan kekuatan, baik untuk struktur fondasinya maupun untuk lapisan tanah pendukung fondasi tersebut; b) Memenuhi peryaratan penurunan yang ditentukan. SNI 8460-2017 Persyaratan Perancangan Geoteknik Draft Konsensus Komisi Keamanan Jembatan Dan Terowo ngan Jalan (KKJTJ) 31 Mei 2018 Jenis-jenis Pondasi yang umum digunakan Pada Jembatan dan Tipikal Pemakaiannya Jenis Pondasi Dalam yang Umum Digunakan Pada Jembatan Pondasi dibedakan berdasarkan Material Pembentuk Proses Pembentukkan Data Tanah ya Pondasi Dangkal tidak Pondasi Dalam ya Pondasi Dangkal tidak Pondasi Dalam ya Pondasi Dangkal tidak Pondasi Dalam ya Pondasi Dangkal tidak Pondasi Dalam Lapisan tanah keras terdapat di permukaan Data Preliminary Jenis / Panjang Struktur Jembatan Struktur Jembatan sederhana dan bentang pendek Pondasi Kondisi Gempa Jembatan Terletak di Zona Gempa Kecil Data Teknis Scouring/ Gerusan Tidak terdapat gerusan atau Scouring ya Peningkatan kekuatan tanah (dilihat dari data SPT/Bor log) Kondisi Lensa dilihat dari data investigasi Lapangan Tiang Pancang Peningkatan kekuatan tanah beraturan berdasarkan kedalaman tanah` tidak Tiang Bor ya Tiang pancang tidak Tiang bor ya Tiang pancang Terdapat lensa dengan ketebalan <3m Pemilihan Tipe Pondasi Dalam Muka Air Tanah Terdapat muka air tanah tinggi dan lapisan aquifer aktif tidak Jenis Lapisan Tanah dilihat dari data investigasi Lapangan Tiang bor ya Tiang Pancang tidak Tiang Bor Lapisan tanah didominasi oleh tanah lempung lunak-medium / pasir loose-medium Parameter tanah merupakan faktor yang sangat penting di dalam analisa geoteknik. Parameter tanah tersebut antara lain, kuat geser, sudut geser dalam, dan kekakuan tanah. Parameter tanah didapatkan dari tes laboratorium, namun apabila tidak tersedia data laboratorium maka dapat dilakukan korelasi empiris berdasarkan penelitian yang telah dilakukan. Daya Dukung Aksial Tiang Tunggal Daya dukung ultimit aksial tiang tunggal secara umum terdiri dari dua penyusun, yaitu tahanan friksi yang bekerja pada selimut tiang dari interaksi antara tanah dengan permukaan selimut tiang dan tahanan ujung tiang yang berasal dari tanah di bawah dasar tiang. 𝑄𝑢 = 𝑅𝑠 + 𝑅𝑡 Dimana: Qu = daya dukung ultimit tiang Rs = tahanan friksi Rt = tahanan ujung Perhitungan DAYA DUKUNG SISI TIANG (Rs) Tanah Kohesif fs .Cu Rs fs. As fs.Cd .d Keterangan : fs = Tahanan gesek tiang persatuan luas (kPa) Cu = kuat geser tak teralirkan = faktor adhesi Keterangan : Rs = Tahanan gesek ultimit (kN) fs = Tahanan gesek tiang persatuan luas (kPa) As = Luas Selimut Tiang (m2) Cd = Keliling tiang pada kedalaman d (m) Δd = Panjang dari segmen tiang (m) Perhitungan DAYA DUKUNG SISI TIANG (Rs) Tanah non-Kohesif f s 2 N ' 100 kPa Keterangan : fs = Tahanan sisi tiang persatuan luas N = N`-SPT rata - rata Rs fs. As fs.Cd .d Keterangan : Rs = Tahanan gesek ultimit (kN) fs = Tahanan gesek tiang persatuan luas (kPa) As = Luas Selimut Tiang (m2) Cd = Keliling tiang pada kedalaman d (m) Δd = Panjang dari segmen tiang (m) Perhitungan Daya DUKUNG UJUNG TIANG (Rt) Tanah Kohesif qt cu.Nc 9.cu Keterangan : qt = tahanan ujung tiang persatuan luas (kPa) cu = kuat geser tak teralirkan Rt qt. At Keterangan : Rt = Daya dukung ujung qt = Tahanan ujung tiang persatuan luas (kPa) At = Luas ujung tiang Perhitungan DAYA DUKUNG UJUNG TIANG (Rt) Tanah non-Kohesif Dasar tiang berada dekat dengan antarmuka (interface) dari dua lapisan dengan lapisan tanah lunak berada di atas lapisan pendukung ' ' 40 N 40 N o D B B ' qt 400 N o 400 N B b Keterangan : d = lebar tiang atau diameter tiang (m) DB = kedalaman penanaman tiang pada lapisan pendukung (m) Nb = nilai N’-SPT koreksi rata-rata dari lapisan di atas lapisan pendukung No = adalah nilai N’-SPT koreksi rata-rata dari lapisan pendukung qt = tahanan ujung tiang persatuan luas (kPa) Untuk tiang pancang yang berada pada tanah non kohesif seragam ' 40 N B DB ' qt 400 N B b Rt qt. At Keterangan : Rt = Daya dukung ujung qt = Tahanan ujung tiang persatuan luas (kPa) At = Luas ujung tiang Mulai Input Data Tanah dan Dimensi Awal Pondasi Lanjut Ke A Perhitungan Daya Dukung Tiang Tunggal Pondasi Tiang Pancang Daya Dukung Ujung Tiang (Rt) Jenis Tanah Pasir Untuk tiang pancang yang berada pada tanah non kohesif seragam Jenis Tanah Lempung Hitung Daya Dukung Ujung Tiang, Tanah Lempung Metode Meyerhof dasar tiang berada dekat dengan antarmuka (interface) dari dua lapisan dengan lapisan tanah lunak berada di atas lapisan pendukung Lanjut Ke B A Daya Dukung Sisi Tiang (Rs) Jenis Tanah Pasir Jenis Tanah Lempung Tahanan sisi tiang persatuan luas, Tanah Lempung Metode Meyerhof B Hitung Daya Dukung Sisi Tiang, Tanah Pasir & Lempung Metode Meyerhof Hitung Daya Dukung Ujung Tiang, Tanah Pasir & Lempung Metode Meyerhof Hitung Kapasitas Tiang Ultimit Hitung Daya Dukung Izin Selesai Perhitungan DAYA DUKUNG SISI TIANG (Rs) Tanah Kohesif Metode Tegangan Total (Metode α) Tahanan gesek dinding tiang per satuan luas (fs) fs .Cu Rs fs. As Keterangan : Rs = Tahanan gesek (kN) fs = Tahanan gesek tiang persatuan luas (kPa) As = Luas selimut tiang Perhitungan DAYA DUKUNG SISI TIANG (Rs) Tanah Non Kohesif Metode Tegangan Total (Metode ) 𝑓𝑠 = 𝛽𝑝𝑜 Rs fs. As Perhitungan DAYA DUKUNG UJUNG TIANG (Rt) Tanah Kohesif 𝑅𝑡 = 𝑞𝑡 𝐴𝑡 Keterangan : qt = tahanan ujung tiang persatuan luas (kPa) At = luas ujung tiang (m2) Perhitungan DAYA DUKUNG UJUNG TIANG (Rt) Tanah non Kohesif 𝑅𝑡 = 𝑞𝑡 𝐴𝑡 Keterangan : qt = tahanan ujung tiang persatuan luas (kPa) At = luas ujung tiang (m2) Mulai Perhitungan Daya Dukung Tiang Tunggal Pondasi Bored Pile Daya Dukung Sisi Tiang ( ) Lanjut ke A Tanah Pasir Tanah Lempung Untuk Menentukan nilai Menentukan nilai Untuk Untuk Tanah berpasir Untuk Untuk Untuk Pasir berkerikil dan kerikil 0.55 Sub Bab 9.3.3 Hitung daya dukung sisi tiang Lanjut ke B A Daya Dukung Ujung Tiang ( ) Tanah Lempung Tanah Pasir Hitung daya dukung ujung tiang B Hitung daya dukung ultimit Hitung daya dukung izin Selesai Perhitungan DAYA DUKUNG SISI TIANG (Qs) Tanah Kohesif Qs cu li p Dengan : Qs = Daya dukung selimut tiang = Faktor adhesi antara tiang dan tanah cu = Undrained Shear Strength [kPa] Li = Panjang lapisan tanah [m] P = Keliling tiang [m] Perhitungan DAYA DUKUNG UJUNG TIANG (Qp) Tanah Kohesif Untuk tanah kohesif, kapasitas ujung tiang dapat dihitung dengan mengasumsikan nilai = 0. Jika mengacu kepada grafik variasi nilai Nc dan Nq Mayerhoff, 1976 akan diperoleh nilai Nc = 9 dan Nq = 0. Sehingga akan membentuk persamaan sebagai berikut : Qp Ap .cu .9 Dengan : Qp = Daya dukung ujung tiang cu = Undrained Shear Strength [kPa] Ap = Luas Ujung Tiang [m2] Perhitungan DAYA DUKUNG SISI TIANG (Qs) Tanah Non-Kohesif Qs ( K . '. tan ) li x p Dengan : K = Koefisien Tanah Lateral, = 1 (full displacement piles) ’ = Tegangan overburden efeketif δ = Sudut gesekan antara tiang dengan tanah, untuk tiang beton =3/4’ (Simons and Menzies, 1977) Li = Panjang lapisan tanah [m] P = Keliling tiang [m] Perhitungan DAYA DUKUNG UJUNG TIANG (Qp) Tanah non-Kohesif Q p '.N q . Ap Dengan : ’ = Tegangan overburden efeketif Nq = Faktor Daya Dukung Ap = Luas Ujung tiang MULAI Perhitungan Daya Dukung Tiang Tunggal Pondasi Tiang Pancang Daya Dukung Ujung Tiang (Qp) Lempung Qp= qp x Ap qp = 9 x cu Daya Dukung Sisi Tiang (Qs) Pasir Qp= σ’ x Nq x Ap Lempung Qs = α x cu x li x p Perhitungan Daya Dukung Tiang Tunggal Qu= Qp + Qs Perhitungan Daya Dukung Ijin SELESAI Pasir Qs = (K.σ’ tanδ) x Li x p Perhitungan DAYA DUKUNG SISI TIANG (Qs) Tanah Kohesif Qs cu li p Dengan : Qs = Daya dukung selimut tiang = Faktor adhesi antara tiang dan tanah Nilai yang digunakan untuk Bored Pile adalah 0.55 cu = Undrained Shear Strength [kPa] Li = Panjang lapisan tanah [m] P = Keliling tiang [m] Perhitungan DAYA DUKUNG UJUNG TIANG (Qp) Tanah Kohesif Qp Ap .cu .9 Dengan : Qp = Daya dukung ujung tiang cu = Undrained Shear Strength [kPa] Ap = Luas Ujung Tiang [m2] Perhitungan DAYA DUKUNG SISI TIANG (Qs) Tanah non-Kohesif Ground Surface Qs 2.N SPT .li. p [kN] Dengan : Qs = Daya dukung selimut tiang Li = Panjang lapisan tanah [m] p = Keliling Bored PIle [m] N = (N1 + N2)/2 N1, nilai N rata-rata dari dasar pondasi ke jarak 10D ke arah atas N2, nilai N rata-rata dari dasar pondasi ke jarak 4D ke arah bawah Tiang N1 (10 x D) D N2 (4 x D) Perhitungan DAYA DUKUNG UJUNG TIANG (Qs) Tanah non-Kohesif Ground Surface Qp 70.N SPT . Ap 4000. Ap (kN) Tiang Dengan : Ap = Luas Penampang Bored Pile NSPT = (N1 + N2)/2 N1, nilai N rata-rata dari dasar pondasi ke jarak 10D ke arah atas N2, nilai N rata-rata dari dasar pondasi ke jarak 4D ke arah bawah N1 (10 x D) D N2 (4 x D) MULAI Perhitungan Daya Dukung Tiang Tunggal Pondasi Bored Pile Daya Dukung Ujung Tiang (Qp) Lempung Qp = qp x Ap qp = 9.cu Daya Dukung Sisi Tiang (Qs) Lempung Qs = 0,55 x cu x li x p Pasir Qp = 70.Nspt.Ap Perhitungan Daya Dukung Tiang Tunggal Qu= Qp + Qs Perhitungan Daya Dukung Ijin SELESAI Pasir Qs = 2Nspt x Li x p Selain mengalami beban aksial tekan, beban tarik, tiang juga mengalami beban lateral, beban lateral ini terdiri dari beban angin, tekanan tanah lateral, beban gelombang air, benturan kapal dan kendaraan, gempa, dll. Deformasi fondasi akibat beban lateral harus berada dalam kriteria kinerja yang ditetapkan untuk struktur. Beban lateral dan momen pada tiang vertikal ditahan oleh kekakuan lentur dari tiang dan mobilisasi dari tahanan di sekitar tanah sebagai defleksi tiang Kekakuan lentur dari tiang didefensikan oleh modulus elastisitas tiang (E) dan momen inersia (I) Gambar tahanan tanah akibat beban lateral Tahanan tanah akibat beban lateral adalah suatu kombinasi dari tekanan tanah dan tahanan geser tanah Pendekatan perencanaan dasar untuk analisa kapasitas tiang lateral dari tiang vertikal dapat ditentukan dengan dua metode, yaitu : 1. Metode uji beban lateral 2. Metode Analitik a. Metode Brom (Metode dengan perhitungan tangan) b. Metode Reese (Metode dengan penyelesaian komputer) Dari beberapa metode di atas, metode yang relatif mudah adalah dengan menggunakan metode brom, karena menggunakan prosedur perhitungan tangan (manual) untuk menentukan beban lateral dan defleksi pada permukaan tanah. Pada metoda ini mempertimbangkan tiang sebagai suatu balok di atas pondasi elastis dan mengabaikan beban aksial pada tiang. Metode brom dapat digunakan untuk mengevaluasi tiang ujung bebas dan tiang ujung jepit pada profil tanah kohesif murni dan tanah non kohesif murni. Untuk tahapan pelaksanaan mengenai metode ini dijelaskan secara detail pada Panduan Perencanaan Jembatan, BMS, bagian 8, sub bab 8.3 Kapasitas Lateral Tiang P-y Curves mensimulasikan tahanan tanah arah lateral sebagai serangkaian spring nonlinear yang bervariasi dengan kedalaman tanah. Hal yang mempengaruhi perhitungan p-y curves • Tipe tanah • Tipe beban(static, dynamic, atau kombinasi). • Diameter dan bentuk fondasi • Kedalaman fondasi • Boundary Conditions kepala tiang • Konfigurasi grup tiang. Berdasarkan beberapa pendapat peneliti, kapasitas gaya angkat dari tiang tunggal harus diambil sebesar 1/3 dari tahanan gesek dinding tiang ultimit (Rs). Persamaan lain yang digunakan untuk menentukan kapasitas gaya angkat dari tiang tunggal ini adalah Quplift 0.7 Qs Wp Dimana : Qs = Daya dukung sisi W p = berat tiang (kN) Kapasitas Gaya Angkat Kelompok Tiang Menurut AASHTO AASHTO Specifications (2002) menggunakan nilai terendah dari tiga kriteria di bawah ini untuk perhitungan kapasitas gaya angkat dari kelompok tiang. Tiga kriteria tersebut adalah : 1. Kapasitas gaya angkat dari kelompok tiang adalah kapasitas gaya angkat dari tiang tunggal dikali dengan jumlah tiang dalam satu kelompok tiang. Kapasitas gaya angkat tiang tunggal adalah 1/3 dari tahanan sisi tiang yang dihitung dengan metode analisa statis, atau 1/2 dari beban runtuh yang ditentukan dari uji gaya angkat tiang 2. 2/3 dari berat efektif dari kelompok tiang dan tanah dalam suatu blok yang didefinisikan sebagai keliling dari kelompok tiang dan tanah dalam suatu blok yang didefinisikan sebagai keliling dari kelompok tiang dan Panjang tiang yang tertanam 3. 1/2 dari berat efektif dari kelompok tiang dan tanah dalam suatu blok yang didefinisikan oleh keliling dari kelompok tiang dan panjang tiang yang tertanam ditambah 1/2 total tahanan geser tanah pada keliling permukaan dari kelompok tiang. Gesek dinding negatif (Negative Skin Friction) atau bahasa lain disebut downdrag disebabkan oleh penurunan tanah akibat penambahan beban setelah tiang dipancangkan. (Seperti pada gambar di samping). Penurunan disekitar tiang yang mendukung kepala jembatan yang menyebabkan gaya gesek dinding negatif Gesek Dinding Negatif Jika sebagian atau seluruh tanah disepanjang dinding tiang bergerak ke bawah relatif terhadap tiang (artinya tanah bergerak ke bawah sedangkan tiang diam). Akibatnya, arah gaya gesek dinding tiang menjadi ke bawah, sehingga menjadi gaya tambahan yang harus didukung oleh tiang. Gaya gesek oleh tanah pada dinding tiang yang bekerja ke bawah ini disebut sebagai gaya gesek dinding negatif. Gaya gesek dinding negatif bergantung pada bebarapa faktor : 1. Gaya relatif antara tanah timbunan dengan tiang 2. Gaya relatif antara tanah yang mampat dengan tiang 3. Kompresi (pemendekan) elastis tiang akibat beban struktur 4. Karakteristik tanah (tipe tanah, kuat geser, kompresibilitas, kedalaman lapisan, kekakuan tanah pendukung tiang) 5. Kecepatan konsolidasi lapisan tanah yang mampat. Jika gesek dinding negatif terjadi pada tanah lempung, maka kecepatan pembebanan harus dipertimbangkan. Briaud dan Tucker (1993) memberikan beberapa kriteria untuk mengidentifikasi kapan gaya gesek dinding negatif terjadi. Jika salah satu dari kriteria ini ditemui maka gaya gesek dinding negatif harus dipertimbangkan dalam perencanaan. Kriteria tersebut adalah : 1. Penurunan total dari permukaan tanah akan lebih besar dari 100 mm (4 in) 2. Penurunan total dari permukaan tanah sesudah pemancangan tiang lebih besar dari 10 mm (0.4 in) 3. Tinggi timbunan yang diletakan di atas permukaan tanah lebih dari 2 m (6.5 ft) 4. Ketebalan lapisan lempung lunak lebih besar dari 10 m (33 ft) 5. Muka air tanah terendah lebih dari 4 m (13 ft) 6. Panjang tiang lebih dari 25 m (82 ft) Tahap-tahap Prosedur untuk Menganalisa Gaya Gesek Dinding Negatif : Tahap 1. Menentukan sifat-sifat tanah dan profil tanah untuk menghitung penurunan Tahap 2. Menentukan kenaikan tegangan (Dp) terhadap kedalaman akibat beban timbunan B1 q B1 B2 p 1 2 2 B2 B2 Dimana : q H B B B 1 radian tan 1 1 2 tan 1 1 z z B 2 tan 1 1 z adalah berat volume tanah timbunan (kN/m3) H adalah tinggi timbunan (m) Beban timbunan Tahap 3. Menentukan penurunan tanah untuk lapisan tanah disepanjang tiang yang tertanam a. Tentukan parameter uji konsolidasi untuk setiap lapisan tanah dari hasil uji konsolidasi di laboratorium b. Hitung penurunan dari setiap lapisan tanah c. Hitung penurunan total disepanjang tiang yang tertanam dimana hasilnya sama dengan jumlah penurunan dari setiap lapisan tanah. (Penurunan tanah di bawah ujung tiang tidak dimasukkan dalam perhitungan). Tahap 4. Menentukan panjang tiang yang akan mengalami gaya gesek dinding negatif Jumlah penurunan antara tanah dan tiang perlu untuk mengerahkan gaya gesek dinding negatif sekitar 10 mm. Sehingga gaya gesek dinding negatif akan terjadi pada sisi tiang disetiap lapisan tanah dengan penurunan lebih besar dari 10 mm. Tahap 5. Menentukan besarnya gaya gesek dinding negatif (Q-s) Metode yang digunakan untuk menghitung gaya gesek dinding negatif disepanjang tiang harus sama dengan metode yang digunakan untuk menghitung tahanan gesek dinding ultimit (positif) kecuali gaya dalam arah yang berlawanan. Tahap 6. Menentukan kapasitas tiang ultimit dari tahanan gesek dinding tiang positif dan tahanan ujung tiang (Q+u) Tahanan ujung dan tahanan gesek positif akan terjadi pada kedalaman dimana pergerakan tanah – tiang relatif kurang dari 10 mm. Tahap 7. Menentukan kapasitas tiang ultimit netto (Qnetu) Qunet Qu Qs Tahap 8. Pertimbangkan alternatif untuk memperoleh kapasitas tiang ultimit netto yang lebih tinggi Alternatif yang digunakan mencakup : Penggunaan coating bitumen pada tiang untuk mengurangi tahanan gesek dinding negative Penggunaan tiang yang lebih panjang Penggunaan pembebanan awal (preloading) atau drainase vertikal untuk mengurangi penurunan sebelum pemasangan tiang Penggunaan timbunan ringan untuk mengurangi gaya gesek dinding negatif dll. Diagram Alir Perhitungan Gesek Dinding Negatif Mulai Tentukan sifat-sifat tanah dan profil tanah untuk menghitung penurunan Tentukan kenaikan tegangan (p) akibat timbunan q H B B2 1 B1 1 radian tan 1 1 tan z z B 2 tan 1 1 z p B1 q B1 B2 2 1 2 B2 B2 Lanjut ke A A Hitung penurunan tanah untuk lapisan tanah disepanjang tiang yang tertanam Tentukan panjang tiang yang akan mengalami gaya gesek dinding negatif Tentukan besarnya gaya gesek dinding negatif (Q-s) Hitung kapasitas tiang ultimit dari tahanan gesek dinding tiang positif dan tahanan ujung tiang (Q+u) Hitung kapasitas tiang ultimit netto (Qnetu) Pertimbangkan alternatif untuk memperoleh kapasitas tiang ultimit netto yang lebih tinggi Selesai Coduto, Foundation Design Priciples and Practices Penurunan Kelompok Tiang Pada Tanah Non Kohesif Metode Berdasarkan Data Uji SPT Mayerhoff (1976), merekomendasikan bahwa penurunan dari kelompok tiang pada endapan pasir homogen dapat diperkirakan sbb : s 0.96 p f BI f (Mayerhoff, 1976) N' Untuk pasir berlanau : s 1.92 p f BI f N' Dimana : D I f 1 0.5 8B Dimana : s = perkiraan penurunan total (mm) pf = tekanan pondasi (kPa) B = lebar dari kelompok tiang (m) N’ = nilai N’-SPT koreksi rata-rata pada kedalaman B di bawah ujung tiang D = kedalaman pemancangan tiang (m) If = faktor pengaruh dari kelompok tiang Penurunan Kelompok Tiang Pada Tanah Non Kohesif Metode Berdasarkan Data Uji CPT Mayerhoff (1976), menganjurkan hubungan berikut untuk memperkirakan penurunan maksimum menggunakan hasil uji data sondir pada tanah non kohesif jenuh : s 42 p f BI f qc (Mayerhoff, 1976) Dimana : s, pf, B dan If sudah didefinisikan sebelumnya pada metoda berdasarkan data uji SPT qc = Tahanan ujung rata-rata (kPa) pada kedalaman B di bawah ujung tiang Penurunan Kelompok Tiang Pada Tanah Kohesif (Terzaghi dan Peck, 1967) Penurunan kelompok tiang dapat dievaluasi menggunakan situasi pondasi ekivalen pada kedalaman 1/3 D di atas ujung tiang (seperti gambar di samping). Konsep pondasi ekivalen Penurunan Kelompok Tiang Pada Tanah Kohesif Persamaan yang digunakan untuk menghitung penurunan pada tanah kohesif tergantung pada kenaikan tegangan dan apakah tanah terlalu terkonsolidasi (Overconsolidated) atau terkonsolidasi normal (Normally Consolidated). Istilah yang digunakan dalam persamaan ini adalah sbb : s = penurunan total (mm) H = ketebalan lapisan tanah (mm) Ccr = indeks pemuaian eo = angka pori awal Po = tegangan overburden efektif pada bagian tengah dari lapisan tanah (kPa) Cc = indeks pemampatan p = kenaikan tegangan pada lapisan kompresibel (kPa) • Tanah kohesif terlalu terkonsolidasi dimana po p pc : C C p p p s H cr log c H c log o 1 e p 1 e p o o o c Penurunan Kelompok Tiang Pada Tanah Kohesif • Tanah kohesif terlalu terkonsolidasi dimana po p pc : Ccr po p s H log 1 e p o o • Tanah kohesif terkonsolidasi normal, Penurunan dapat dihitunhg sbb : Cc po p sH log 1 e p o o Gambar di bawah menunjukan distribusi tekanan di bawah fondasi ekivalen untuk kelompok tiang yang didukung oleh berbagai kondisi tanah. Tiang yang didukung oleh tanah lempung keras/pasir di atas lempung lunak Tiang yang didukung oleh tanah lempung Tiang yang didukung oleh pasir di atas`tanah lempung Tiang yang didukung oleh tanah berlapis Gambar : Distribusi tekanan di bawah fondasi ekivalen untuk kelompok tiang (Cheney dan Chassie, 1993) Penurunan Kelompok Tiang Pada Tanah Berlapis Tiang sering dipasang pada profil tanah berlapis yang terdiri dari tanah non kohesif dan tanah kohesif, atau profil tanah dimana setiap lapisan tanah memiliki konsistensi berbeda yang dipengaruhi oleh pembebanan kelompok tiang. Persamaan yang digunakan untuk menghitung penurunan pada lapisan tanah berbutir. 1 po p s H ' log C p o Nilai C’ dapat dilihat dari grafik pada Gambar di bawah Gambar : Nilai indeks kapasitas dukung (C’) untuk tanah berbutir (Modifikasi menurut Cheney dan Chassie, 1993) • Ketika terjadi gempa maka respon dari tanah mempengaruhi respon dari struktur, dan respon dari struktur mempegaruhi respon dari tanah. Perilaku ini disebut soil-structure interaction. • Prilaku ini tidak dapat di perhitungkan jika tanah dan fondasi hanya di modelkan sebagai tumpuan jepit dalam analisa struktur. • Struktur atas, fondasi dan tanah harus di modelkan dan di analisa dalam waktu yang bersamaan untuk meperhitungkan efek dari SSI. Kriteria Penggunaan Interaksi Tanah Struktur 1. 2. Pada Saat Kondisi Pondasi Free Standing, dimana kondisi seperti ini terjadi pada pilar yang berada di sungai Jembatan yang akan didesain berada pada zona gempa kuat Menggunakan teknik superposisi, masalah di bagi menjadi dua bagian. 1. Free field Analysis: Reaksi dari tanah di tentukan terlebih dahulu. 2. Analisis struktur. o Tanah bisa di modelkan sebagai spring. o Superstruktur di modelkan dengan line dan/atau shell element. • Tanah dan struktur di modelkan dan di analisa dalam satu tahapan langsung. • Dapat respon dari tanah dan struktur secara berkesinambungan. Metoda substructure (Substructure method) Metoda langsung (Direct Method) • Waktu permodelan dan analysis relative singkat, sehingga di mungkinkan trial dan error dalam proses design. • Banyak simplifikasi. • Memerlukan perlaukan khusus agar hasilnya akurat. • Solusi langsung • Mengurangi simplifikasi model dan analisa. • Prilaku non linear struktur di masukan kedalam analisa. • Permodelan kompleks dan memakan waktu. • Membutuhkan software finite element yang bagus seperti Abaqus, dan Ansys yang mana tidak familiar bagi praktisi. Jika di tinjau dari sisi kepraktisan, maka metoda yang cocok untuk praktisi adalah metoda substruktur yang mana tanah di modelkan sebagai spring (linear /non linear, fondasi dimodelkan sebagai elemen garis dan stuktur atas lainnya bisa di modelkan sebagai element garis ataupun shell. Sedangkan direct methods lebih cocok untuk para peneliti. Fondasi di modelkan hanya frestanding saja. Fondasi di modelkan seluruhnya Ujungnya di beri condense marix 6x6 per masing masing pile Semua fondasi di wakilkan dengan satu condensed matrix 6x6. Rotational stiffness P-y Curves mensimulasikan tahanan tanah arah lateral sebagai serangkaian spring nonlinear yang bervariasi dengan kedalaman tanah. Hal yang mempengaruhi perhitungan p-y curves • Tipe tanah • Tipe beban(static, dynamic, atau kombinasi). • Diameter dan bentuk fondasi • Kedalaman fondasi • Boundary Conditions kepala tiang • Konfigurasi grup tiang. Ahmed dkk. (2014) melakukan penelitian yang menyimpulakan bahwa hasil dari bending moment pile Antara L-pile dan SAP 2000 menggunakan p-y curve mempunyai kemiripan yang cukup signifikan. Dengan catatan jarak antar spring tidak terlalu jauh (sekitar 1 m) • Walaupun hasil analisis menggunakan P-y curves spring mendekati hasil dari hasil metoda finite different dan finite element, akan tetapi pengunaan non linear spring tidak praktis untuk keperluan design yang sering trial dan error. Apalagi untuk model yang kompleks, waktu analis akan menjadi cukup lama. • Untuk itu diperlukan perlakuan khusus untuk melinearkan p-y curves yang hasilnya mendekati hasil model non-linear. Linearized p-y curves Linearisasi p-y curve bisa dilakukan dengan: • mengambil titik di posisi 0.5 kapasitas ultimit • menarik garis lurus yang memotong titik tersebut dari titik 0,0. • kemiringan garis tersebutlah yang jadi nilai linear spring. Pada percobaan ini, linearisasi tidak hanya di ambil pada titik 0.5 ulimit saja, tapi juga 0.4, 0.35, dan 0.3, seperti yang di jelaskan pada gambar Model Finite element / Finite different Continuum model Metoda pengujian • Pembuatan model dengan tanah metoda finite difference (contohnya L Pile). • Ekstrak P-Y curves dari model tersebut. • P-y curve di linearkan dengan metoda 0,5 ultimit, 0,4 ultimit, 0,35 ultimit, dan 0,3 ultimit. • Di buat model yang serupa dengan model finite different mengunakan sotware finite element yang biasa di gunakan oleh praktisi (seperti sap 2000, midas civil, stad pro dll) • Masing masing model di beri deformamsi yang bervariasi • Hasil dari bending moment metoda finite different dan finite element dari hasil linearisasi di bandingkan. Pile Head Displacement: 5 cm Pile head displacement: 13 cm Pile head displacement: 20 cm Pile head displacement: 40 cm Pile head displacement: 65 cm Corelasi Antara model finite element dan finite different secara visual dapat di lihat dari grafik di atas. Tapi untuk menilai korelasi lebih akurat dilakukan pengukuran menggunakan metode the square of the Pearson product moment correlation coefficient atau lebih di kenal dengan R-Square value, dimana nilai R-square =1 berarti grafik terkorelasi sempuran, sedangkan nilai R-square =0 beratti tidak ada korelasi Antara grafik itu. • Jika perpindahan head pile cukup kecil (kurang dari 20 cm), maka linierisasi dapat diambil pada 0,30,35 kapasitas ultimit kurva p-y. • Jika deformasi besar (lebih dari 25 cm), linierisasi pada kapasitas ultimit dianjurkan pada 0.4-0.5 kapasitas ultimit.
