BAB III Metodologi - · PDF fileMetodologi dalam penyusunan desain pondasi Jembatan Mahakam...
Transcript of BAB III Metodologi - · PDF fileMetodologi dalam penyusunan desain pondasi Jembatan Mahakam...
Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingga
Berli Setiadi 15004137 3-1 Nina Purwanti 15004154
BAB III
METODOLOGI
3.1 Umum
Pada pelaksanaan Tugas Akhir ini, kami menggunakan software PLAXIS 3D Tunnel 1.2 dan
Group 5.0 sebagai alat bantu perhitungan. Kedua hasil perhitungan software ini akan
dibandingkan untuk mendapatkan hasil yang optimum. Untuk perhitungan dengan
menggunakan software tersebut dibutuhkan data beban yang terjadi pada jembatan dan data
tanah. Data beban didapatkan dari struktur engineer dengan memperhitungkan kombinasi
beban yang terjadi antara lain beban mati, beban hidup, beban gempa, beban angin, dll. Dari
hasil perhitungan kombinasi beban, maka akan didapatkan besarnya momen, lintang, dan
aksial yang terjadi pada pondasi jembatan. Dari data inilah akan didesain struktur pondasi.
Adapun data tanah yang kami dapatkan, yaitu data penyelidikan lapangan berupa Boring Log
dimana tersedia data deskripsi tanah, ground water level, dan nilai N-SPT. Contoh tanah asli
(undisturbed sample), dan enam data pengujian sondir (Dutch Cone Penetration Test) dengan
kapasitas alat 2,5 ton. Data hasil pengujian laboratorium antara lain kadar air alami, berat jenis
tanah basah dan kering, specific gravity butiran tanah, void ratio dan porositas tanah, derajat
kejenuhan (degree of saturation) dan batas Atterberg (Atterberg limits).
3.2 Diagram Alir
Metodologi dalam penyusunan desain pondasi Jembatan Mahakam Ulu adalah :
Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingga
Berli Setiadi 15004137 3-2 Nina Purwanti 15004154
Mulai
Penentuan Tema
Pengumpulan Data Studi Literatur
Pengolahan Data Awal
Hasil bore hole dan Laboratorium Test
Parameter Tanah
Reaksi perletakan yang bekerja pada pondasi
Input Data
Kriteria Design Struktur Bawah
Analisis Pondasi
Manual PLAXIS 3D Tunnel 1.2 GROUPS
Analisis Perbedaan Metode Elemen Hingga dan Beda Hingga
Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg
Berli Setiadi 15004137 3-3 Nina Purwanti 15004154
• Studi Literatur
Studi Literatur berisi teori mengenai metoda finite element, PLAXIS 3D Tunnel 1.2,
Groups dan pondasi tiang pancang.
• Hasil Bore Hole dan Laboratorium Test
Bore Hole dan Laboratorium Test ini dilakukan untuk melakukan pengujian dari tanah
yang akan digunakan untuk pondasi Jembatan Mahakam Ulu. Pengujian dilakukan baik
secara langsung di lapangan maupun di Laboratorium. Kedua hasil pengujian ini akan
digunakan untuk mendapatkan parameter-parameter tanah.
• Parameter Tanah
Parameter tanah ini berupa nilai-nilai fisik dari tanah yang akan digunakan untuk
perhitungan dan analisis dari pondasi yang akan digunakan. Nilai-nilai yang akan didapat
adalah N-SPT, uji Sondir, c, sudut geser, Indeks Plastisitas, kadar air alami, berat jenis
tanah basah dan kering, specific gravity butiran tanah, void ratio dan porositas tanah,
derajat kejenuhan (degree of saturation) dan batas Atterberg (Atterberg limits).
• Reaksi Perletakan
Dari kriteria desain struktur atas yang ada, maka perencana struktur akan mendesain
struktur yang aman terhadap pembebanan yang ada. Dari hasil desain yang direncanakan
maka akan keluar nilai beban perletakan berupa gaya aksial, momen dan gaya lateral
maksimum yang akan dijadikan beban untuk mendesain pondasi.
• Kriteria Desain Struktur Bawah
Kriteria desain struktur bawah ini berisikan mengenai syarat-syarat yang dibutuhkan dalam
mendesain struktur pondasi. Persyaratan ini tentunya akan ditentukan oleh parameter dan
jenis tanah yang ada serta nilai pembebanan yang ada.
Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg
Berli Setiadi 15004137 3-4 Nina Purwanti 15004154
• Analisis Pondasi Dalam
Analisis pondasi dalam menggunakan tiga metoda, yaitu perhitungan manual, perhitungan
dengan menggunakan PLAXIS 3D Tunnel 1.2 dan perhitungan dengan menggunakan
Groups. Hasil dari analisis ini adalah nilai daya dukung pondasi, gaya-gaya dalam yang
bekerja pada tiang dan settlement. Hasil ini akan disesuaikan kembali dengan beban
maksimum, settlement ijin, safety factor, kapasitas tiang yang ada. Jika hasil ini memenuhi
maka perhitungan pondasi ini yang akan digunakan.
3.3 Analis Menggunakan PLAXIS Tunnel 3D 1.2
Pemodelan finite elemen dengan aplikasi software PLAXIS digunakan untuk melakukan
perhitungan deformasi selama konstruksi pada timbunan di atas tanah lunak dan pengaruhnya
terhadap pondasi jembatan.
Langkah-langkah permodelan dalam Plaxis Tunnel 3D 1.2 adalah :
1. Modelkan geometri tanah dengan geometry line.
2. Berikan kondisi batas (boundary condition) terhadap lapisan tanah gunakan standard
fixities. Maksud dari standard fixities adalah :
• Batas kiri dan kanan bersifat horizontally fixed, artinya pada bagian ini lapisan
tanah tidak mengalami displacement dalam arah horizontal tetapi dalam arah
vertikal saja.
• Batas bawah bersifat horizontally fixed dan vertically fixed, artinya pada bagian ini
tanah tidak mengalami deformasi vertical maupun horizontal
• Batas atas bersifat free, artinya pada bagian ini dapat mengalami deformasi vertical
maupun horizontal.
3. Set data material, material yang diperlukan antara lain berat isi tanah, permeabilitas,
modulus young, poison ratio, kohesi, dan sudut geser.
Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg
Berli Setiadi 15004137 3-5 Nina Purwanti 15004154
Gambar 3.1 Model geometri tanah dan pondasi
4. Membentuk mesh lapisan tanah (mesh generation) yang merupakan pembagian
struktur menjadi elemen-elemen cluster dan titik-titik nodal elemen (nodes). Kegunaan
mesh ini adalah untuk melakukan perhitungan dalam metode elemen hingga.
Gambar 3.2 Mesh generation
Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg
Berli Setiadi 15004137 3-6 Nina Purwanti 15004154
5. Membentuk model 3D
Gambar 3.3 Membentuk model 3D
6. Membentuk mesh lapisan tanah (mesh generation) 3D.
Gambar 3.4 Model 3 dimensi
Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg
Berli Setiadi 15004137 3-7 Nina Purwanti 15004154
7. Masukan kondisi awal
8. Tentukan kondisi air tanah ( groundwater condition).
Gambar 3.5 Kondisi air tanah
9. Menghitung tegangan-tegangan awal (initial stress). Tegangan efektif dan tekanan air
pori pada kondisi awal dihitung dahulu. Dalam kasus ini berat air diambil 10 kN/m3.
Permukaan air tanah dimodelkan dengan phreatic line.
Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg
Berli Setiadi 15004137 3-8 Nina Purwanti 15004154
Gambar 3.6 Tegangan awal
10. Run Plaxis dengan tahapan, konstruksi lalu pemberian beban.
Gambar 3.7 Calculation
Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg
Berli Setiadi 15004137 3-9 Nina Purwanti 15004154
11. Tampilkan hasil keluaran berupa perpindahan (displacement), aksial, lateral dan
momen. Hasil akan ditampilkan pada Bab IV Analisis Pondasi.
3.4 Analisis Menggunakan GROUP 5.0
Software Group 5.0 digunakan sebagai pembanding hasil software Plaxis. Hal ini dilakukan
untuk memastikan bahwa hasil yang didaptkan dari Plaxis benar. Output yang digunakan dari
Group 5.0 adalah gaya aksial, geser dan momen pada tiang, defleksi horizontal grup tiang dan
settlement grup tiang.
Berikut tahapan menggunakan Grup 5.0
a. Input data
1. Memodelkan pile cap
Gambar 3.8 Memodelkan pile cap
2. Memodelkan jumlah tiang dan konfigurasinya
Pada permodelan tiang, jumlah tiang 24 buah dan seluruhnya vertikal.
Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg
Berli Setiadi 15004137 3-10 Nina Purwanti 15004154
Gambar 3.9 Jumlah dan koordinat tiang
3. Memodelkan pile properties
Gambar 3.10 Pile properties
Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg
Berli Setiadi 15004137 3-11 Nina Purwanti 15004154
4. Memodelkan soil layer, strength dan weight
Gambar 3.11 Soil layer, strength dan weight
Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg
Berli Setiadi 15004137 3-12 Nina Purwanti 15004154
5. Input beban
• Pada saat services
Gambar 3.12 Pembebanan pada saat services
• Pada saat gempa
Gambar 3.13 Pembebanan pada saat gempa
Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg
Berli Setiadi 15004137 3-13 Nina Purwanti 15004154
b. Ouput Data
Proses analisis dilakukan dengan menggunakan “Computation” lalu “Run Analysis”. Output
yang digunakan antara lain
1. Deflections vs Depth (Menggambarkan defleksi yang terjadi di sepanjang Pile)
2. Moment vs Depth (Menggambarkan momen yang terjadi di sepanjang Pile)
3. Shear vs Depth (Menggambarkan gaya geser yang terjadi di sepanjang Pile)
4. Axial Load vs Displacement (Menggambarkan hubungan antara beban aksial yang ada
terhadap Displacement)