BAB II

KAPASITAS DUKUNG TIANG TUNGGAL

DYNAMIC FORMULA

KAPASITAS DAYA DUKUNG TIANG

• Menurust 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 TUNGGALMethode menghitung kapasitas tiang1. Rumus Pancang (dynamic formula)2. Rumus berdasarkan sifat tanah (static pile capacity)3. Pendekatan hasil uji penetrasi4. Uji beban langsung (load test)

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

IW

GV

Ig

.VWM

g

.VWM

pce

ir(awal)r

ir(awal)r

• A = luas penampang tiang pancang

• E = modulus elastisitas• eh = efisiensi hammer• Eh = tenaga palu yang

dipakai per satuan waktu• g = percepatan gravitasi• h = tinggi jatuh • I = jumlah impuls• K1 = kompresi blok topi

elastik dan topi tiang pancang• K2 = kompresi tiang

pancang elastik• K3 = kompresi tanha

elastik• L = panjang tiang

pancang• m = masa

• Mr = momentum balok besi panjang

• n = koefisien restitusi • nI = jumlah impuls yang

meyebabkan restitusi• Pu = kapasitas tiang ultimit• S = banyaknya penetrasi

titik per satuan pukulan• Vce = kec. tiang pancang

dan balok besi panjang akhir kompresi

• Vi = kec. balok besi panjang saat tumbukan

• Vp = kec. tiang pancang pada akhir retitusi

• Vr = kec. balok besi panjang pada akhir retitusi

• Wp = berat tiang pancang dan asesoris

• Wr = berat balok besi panjang

Kapasitas tiang pancang ultimit banyak dirumuskan diantaranya oleh Hilley, 1930

pr

p2

r

32121

rhu WW

.WnW

)KK(Ks

.h.WeP

• 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

Nilai S diperoleh dari hasil calendering• Nilai K :

K1 : dapat dilihat dalam tabel

K2 : dihitung dari (Pu.L/A.E)

K3 : 0 (untuk tanah keras; batuan, kerikil) 2,5 – 5 mm untuk material yang lain

Jenis pemancang Efisiensi hammer (eh)

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 (eh) berdasar alat pemancang

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

• Rumus Danish [Olsen dan Flaate (1976)] (Gunakan F=3 sampai 6)

0,0001E

LC

2A

PC

WW

0,5WnWC

.CCS

.C.EeP

3u

2

pr

p2

r1

32

1hhu

• Kode Bangunan Nasional Kanada (gunakan F=3)

Perhatikan bahwa satuan satuan dari C2 dan C3 sama seperti s

s) dari(satuan 2.A.E

.L.EeC

Cs

.EeP hh

11

hhu

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

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

s) dari(satuan

1,0s

.EeP hh

u

s

p

W

W

lain yangpalu semuauntuk 0,85dan pancangblok untuk 0,75eh

SI 2,4 Fps; 1,0b SI 104,5 Fps; 27a mmatau inciS

kNm atai kip.kakiE kNatau kipsP

s logb.EeaP

hu

hhu

• Janbu [lihat Olsen dan Flaate (1976), Mansur dan Hunter (1970), gunakan F=3 sampai 6

2s

hh

ddu

r

pd

u

hhu

A.E

.L.Eeλ

C

λ11Ck

W

W0,150,75C

.sk

.EeP

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

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

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

Untuk palu uap kerja rangkap ambil Ar = luas penampang blok besi panjang dan p = tekanan uap (atau udara); untuk yang rangkap tunggal dan gravitasi Arp = 0. Gunakan satuan yang sesuai ambil eh 1,0. Rumus di atas dan rumus lain dapat digunakanuntuk baja dan tiang pancang beton.

][ENR(1965)WW

WnW

0,1s

.E1,25.eP

pr

p2

rhhu

0,1s

W.heP rh

u

pAr

• Rumus Navy-McKay (gunakan F=6)

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

r

p1

1

rrhu W

WC

0,3C1s

pAW.heP

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

s) dari(satuan AE

.LPC

lainpancan tiangsemuauntuk 0,1

baja pancang guntuk tian 0,25 k WW

kWWC

Cs

.h.CeP

u2

pr

pr1

2

1hu

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 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

0,5 (0,002) 1,0 1,5 (0,06) 2,0

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

Landasan baja di atas baja baik di atas baja maupun tiang pancang beton

0,5

Palu besi cor di atas tiang-pancang beton tanpa topi 0,4

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 Wp = 75 kN, modulus elastis tiang E = 14000 MN/m2. Berapa kapasitas ultimit tiang, bila dihitung dengan cara Hilley dan Janbu ?

PenyelesaianBerat pemukul Wr = 30 kN, tinggi jatuh h = 1,5 ma. Dengan rumus Hilley :

Mula-mula dimisalkan lebih dahulu kapasitas ultimit Qu = 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

k2 = 1230 x 20/(0,4 x 0,4 x 14000000) = 0,01 m

22 MN/m 7,7kN/m 76870,4x0,4

1230

hWE

WW

WnW

kkk21s

.EeQ

rh

pr

p2

r

321

hhu

dari Tabel, untuk pemukul aksi tunggal eh = 0,75

kapasitas ultimit tiang :

karena hasil hitungan hampir mendekati dengan nilai Qu yang dimisalkan semula (1230 kN), maka hasil hitungan dapat dipakai.

Jadi kapasitas ultimit tiang = 1253 kN

(ok) kN 1230 kN 2531

7530

x750,530

0,00250,010,0065210,003

50,75.30.1,Q

2

u

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.

7,191,1333,5111,13C

λ11CK

1,1330750,150,75W

W0,150,75C

33,5x0,0030,16x14x10

0,75x45x20

AE.s

.L.Eeλ

21

21

ddu

r

pd

262hh

kN 15647,19.0,003

50,75.30.1,

.sK

.h.WeQ

: angultimit ti Kapasitas

u

rhu

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

Contoh soal 2

• Pada pengujian tiang dipakai pemukul aksi tunggal yang beratnya (Wr) 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 ?

• Penyelesaian :

Kapasitas ijin tiang menurut ENR

ton40,7 kg 406980,251,96

7000x75

0,25sF

hWQ r

u