08 - Desain Pondasi

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 
sH 
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.