LAPORAN TUGAS AKHIR (KL-40Z0) -...

LAPORAN TUGAS AKHIR (KL-40Z0)

Perancangan Dermaga dan Trestle Tipe Deck On Pile

di Pelabuhan Garongkong, Propinsi Sulawesi Selatan

Bab 7

Daya Dukung Tanah

Laporan Tugas Akhir (KL-40Z0)

Perancangan Dermaga dan Trestle Tipe Deck On Pile di Pelabuhan Garongkong, Propinsi Sulawesi Selatan

7-1

Bab 7

Daya Dukung Tanah Laporan Tugas Akhir (KL-40Z0)


7.1. Dasar Teori

Berdasarkan hasil survey geoteknik didapatkan profil tanah beserta parameter-parameter tanah desain yang diperlukan dalam menganalisa pondasi. Analisa pondasi dilakukan untuk menentukan jenis pondasi dalam yang akan digunakan pada perencanaan dermaga.

Salah satu jenis pondasi dalam yang digunakan adalah pondasi tiang pancang. Sistem tiang diasumsikan sebagai pile group untuk mentransfer beban-beban horizontal dan vertikal pada dermaga ke lapisan tanah keras yang lebih dalam agar dapat dicapai daya dukung tanah yang lebih baik. Untuk menahan gaya lateral akibat beban berthing dan mooring kapal juga gaya gempa diasumsikan ditahan oleh tiang miring dan tiang tegak untuk menahannya.



7-2

7.1.1. Daya Dukung Aksial Tiang Pancang

Penentuan daya dukung tiang pancang dengan cara statik adalah sebagai berikut:

A. Daya Dukung Tekan

Qu

LQs

Qp

Qu Qp

Weak soil

LbStrong soil

Gambar 7.1 Skema daya dukung tanah.

u p sQ Q Q= +

dimana :

uQ = Daya dukung tekan ultimate (kN)

pQ = Daya dukung ujung tiang (kN)

sQ = Daya dukung friksi (kN)

Karena yang digunakan adalah point bearing piles maka daya dukung friksi ( sQ ) dianggap

sangat kecil.

Jadi uQ pQ

Lb = Kedalaman penetrasi



7-3

Daya dukung ujung (Qp)

Daya dukung ujung dihitung dengan metoda Meyerhof.

Tanah Pasir

Persamaan daya dukung tiang pancang di tanah pasir :

' *

p p p p qQ A q A q N= =

' *

p p q p tQ A q N A q=

*

qN ditentukan dari Gambar 7.2

Gambar 7.2 Grafik variasi nilai Nq* dan Nc

*.

2 *( / ) 50 tant qq kN m N =

dimana:

= sudut friksi tanah pada lapisan ujung



7-4

Tanah Lempung

Persamaan daya dukung tiang pancang di tanah lempung :

*9p q u p u pQ N c A c A= =

cu=Kohesi tanah dibawah ujung tiang pancang

Untuk Lempung dengan c dan diketahui,daya dukung ujung adalah:

* ' *

( )p p p p c qQ A q A cN q N= = +

dimana :

Ap = Luas ujung tiang

c = Kohesi antara tanah yang mendukung ujung tiang

qp = unit point resistance

* *,c qN N = Faktor daya dukung ujung

B. Daya Dukung Tarik

Tug

L

z

TunW

D

Gambar 7.3 Sketsa diagram daya dukung tarik.

WTT unug +=

dimana :

Tug = Daya dukung tarik bruto

Tun = Daya dukung tarik net

W = Berat Efektif Tiang pancang



7-5

Tanah Lempung

Untuk menentukan Daya dukung tarik dari tiang pancang yang ditanamkan dalam tanah lempung yang jenuh digunakan Metoda Das Seeley (1982), sebagai berikut :

'

un uT Lp c=

dimana :

L = Panjang tiang pancang

p = Keliling dari penampang tiang pancang

'

= Koefisien Adhesi antara tiang pancan dan tanah

uc = Koefisien kohesi Clay

Untuk tiang pancang baja berbentuk pipa:

'

0,715 0,0191 uc = untuk (2

uc 27kN / m )

'

0,2 = untuk ( 2uc 27kN / m> )

Tanah Pasir

Untuk menentukan Daya dukung tarik dari tiang pancang yang ditanamkan dalam tanah pasir digunakan Metoda Das dan Seeley (1975),sebagai berikut :

1. Diketahui nilai Relative Density dari tanah,dengan menggunakan grafik 8.28c danat ditentukan nilai Lcr.

2. Jika panjang tiang pancang (L) lebih kecil dari Lcr

21 tan2

un uT p L K =

dimana:

Ku = Koefisien tarik

= sudut friksi antara tana dan tiang pancang

= Berat volume basah

Nilai Ku dan dapat ditentukan dari grafik di bawah.



7-6

Gambar 7.4 Variasi nilai koefisien Ku.

Gambar 7.5 Variasi nilai

dan

cr

L

D

terhadap Relative Density.



7-7

3. Jika L> Lcr

21 tan tan ( )2

un cr u cr u crT p L K p L K L L = +

Untuk menentukan daya dukung tarik ijin, factor safety yang direkomendasikan adalah 2-3.

( )

ug

u all

TT

FS=

dimana:

( )u allT = Kapasitas tarik ijin

7.1.2. Daya Dukung Lateral Tiang Pancang

Analisis gaya pada tiang yang tejadi akibat beban lateral merupakan permasalahan yang kompleks karena melibatkan interaksi antara elemen bangunan dengan elemen tanah di bawahnya dimana tiang akan mengalami deformasi baik bersifat elastis maupun plastis.

Perhitungan daya dukung lateral pada pondasi tiang pancang didasarkan pada kriteria daya dukung izin yang didapat melalui daya dukung batas dengan memperhatikan mekanisme keruntuhan pondasi tiang. Mekanisme keruntuhan pada tiang diklasifikasikan berdasarkan kekakuannya sebagai berikut : a. Mekanisme keruntuhan rotasi pada short pile

b. Mekanisme keruntuhan translasi pada short pile

c. Mekanisme keruntuhan fraktur pada long pile

Selain faktor kekakuan tiang, dalam analisis daya dukung lateral pada tiang juga diperhatikan jenis ikatan pada kepala tiang. Jenis ikatan pada kepala tiang dibedakan menjadi dua yaitu freehead dan fixedhead. Iluistrasi jenis ikatan pada tiang dapat dilihat pada Gambar 7.6.



7-8

Gambar 7.6 Reaksi tanah dan momen tekuk pada tiang panjang di tanah non-kohesif (Broms)

Untuk perencanaan dermaga dan trestle di Pelabuhan Garongkong, sistem ikatan tiang

adalah freehead. Untuk mengetahui jenis tiang termasuk tiang pendek (short pile ) atau tiang

panjang (long pile ) dilakukan perhitungan karakteristik panjang sistem tiang (T) sebagai

berikut :

5

4

4

EIT

nh

LLong Pile

T

LShort Pile

T

=

> =

< =

Keterangan :

T = karakteristik panjang sistem tiang-tanah (m)

E = modulus elastisitas tiang (Mpa)

I = momen inersia tiang (m4)

nh = modulus variasi (kN/m3) , nilainya tergantung dari jenis tanah (Tabel 7.1).



7-9

Tabel 7.1 Nilai nh ( Modulus Variasi) Untuk Tanah Pasir

Loose :1800-2200

Medium : 5500-7000

Dense : 15000-18000

Loose :1000-1400

Medium : 3500-4500

Dense : 9000-12000

nh (kN/m3)Soil Type

Dry or Moist Sand

Submerged Sand

Sumber : Principles of Foundation Engineering, Braja M.Das : Table 8.13 Hal 488

7.1.3. Fixity Point

Letak jepitan tiang (fixity point) dari dasar permukaan laut tergantung pada kekuatan tiang dan kekuatan tanah dalam hal ini hubungannya dengan horizontal modulus of sub grade reaction (kh).

Gambar 7.7 Visualisasi fixity point.

Adapun persamaan untuk menentukan letak jepitan tiang adalah:

4

4

hk D

EI = (7.3)



7-10

Dan fixity point SF

Zr

= dimana SF adalah Safety Factor = 1,5 dan

Zr = letak jepitan tiang (cm)

Kh = koefisien sub grade reaction (kg/cm3) = 0,15 N-SPT pada kedalaman

E = modulus elastisitas (kg/cm2)

I = momen inersia tiang (cm4)

D = diameter tiang pancang (mm) yang sudah dikurangi akibat estimasi karat dsb.

7.2. Perhitungan Daya Dukung

7.2.1. Dermaga

A. Tiang Tegak

i. Daya Dukung Tekan Daya dukung tekan yang dihitung hanyalah daya dukung ujung atau end bearing point, sehingga data tanah yang digunakan hanya pada lapisan terakhir, atau lapisan tempat ujung tiang sepanjang 27 m, yakni lapisan lempung bersifat sedang-padat.

Berikut adalah tabel data tanah:

Tabel 7.2 Data Tanah

C

m t/m3 kg/cm2 degree rad

0 - 5 1.413 0.1 32.34 0.56444

5.0 - 15 1.09 0.006 33.57 0.58591

15 -25 2.6665 0.205 25.945 0.45283

25 -35 1.387 0.16 27.57 0.48119

BL.1

BOR NoDEPTH d

DIRECT SHEAR

Tabel 7.3 Perhitungan Nq*, Nc*, q dan C

Depth kedalaman q' C

(m) rad m t/m2 kg/m2

0 - 5 0.56444 80 135.294 5 7.065 0.00000001

5.0 - 15 0.58591 100 158.82 10 10.9 6E-10

15 -25 0.45283 30 60 10 26.665 2.05E-08

25 -35 0.48119 36.25 71.428 10 13.87 0.000000016

Nq* Nc*

dimana:

( )' * dq kedalaman =

Sehingga 2

' 58.5 /q t m= Sedangkan nilai Nq* dan Nc* didapatkan dari Gambar 7.2



7-11

Masukkan semua variabel yang ada ke dalam persamaan berikut:

* ' *( )p p p p c qQ A q A cN q N= = +

Di mana nilai c, Nc* dan Nq* berada pada lapisan terakhir, yakni lapisan 25-35 m,

sedangkan nilai q = q, sehingga didapatkan hasil sebagai berikut :

Tabel 7.4 Hasil Perhitungan Daya Dukung Tekan Tiang Pancang Dermaga

D Ap Qp Q total

m m2 t t

Dermaga 0,8 0,50265 1065,94 3 355,314

Jenis SF

ii. Daya Dukung Tarik

Tug

Tun

D

5 m

15 m

25 m

27 m

Gambar 7.8 Sketsa diagram daya dukung tarik.

Lapisan 1 (0-5m)

Data data

Lapisan ini merupakan pasir bersifat lepas

Panjang tiang pada lapisan ini (L) = 5m

Diameter tiang (D) = 0,8 m

Density Relative (Dr) = 88.2 %

Berat volume tanah () = 18.31 kN/m3

Sudut geser dalam ( ) = 32,34

.p D= (0,8)=

= 2,513



7-12

Dari Gambar 7.5, dengan Dr = 88.2 % diketahui nilai ,cr

L

D

cr

L

D

=14,3 dan

=1

14,3*crL D=

14,3*0,8 11,44m= =

1*32,34 32,34 = =

Dari Gambar 7.4, dengan = 32,34 diketahui nilai Ku = 1,65

L < Lcr

Jadi 21

tan2

un uT p L K =

= *2,513*18.31*52*1,65*tan 32,34

= 600.938 kN

Lapisan 2 (5-15m)

Data data

Lapisan ini merupakan pasir bersifat sedang



Density Relative (Dr) = 72.5%


Sudut geser dalam ( ) = 33.57

.p D= (0,8)=

= 2,513 m


L

D

cr

L

D

=14,3 dan

=0,99

14,3*crL D=

14,3*0,8 11,44m= =

0,99*33.57 33,23 = =

Dari Gambar 7.4, dengan = 33.57 diketahui nilai Ku = 1.75

L < Lcr



7-13

Jadi 21

tan2

un uT p L K =

= *2,513*19.165 *102*1,75*tan 33,23

= 2.762 kN

Lapisan 3 (15-25m)

Data data

Lapisan ini merupakan lempung bersifat sedang-padat



cu = 20.5 kN/m2

.p D= (0,8)=

= 2,513 m

untuk (2

uc 27kN / m )

'

0,715 0,0191 uc =

= 0,715-(0,019*20,5)

= 0,323

Maka

'

un uT Lp c=

= 10*2,513*0,323*20,5

= 166,7kN

Lapisan 4 (25-27m)

Data data




cu = 16 kN/m2

.p D= (0,8)=

= 2,513 m

untuk (2

uc 27kN / m )

'

0,715 0,0191 uc =

= 0,715-(0,019*16)

= 0,409



7-14

Maka

'

un uT Lp c=

= 2*2,513*0.409*16

= 32,93 kN

Total unT = 601 kN + 2762 kN + 167 kN + 33 kN

= 3.563 kN

Wpile = 7800*4

(0,8-0,012)*27

= 1.028 kN

ug unT T W= +

= 3.563 kN + 1.027 kN

= 4.590 kN

ug

uall

TT

SF=

= 4.590

3

= 1.530 kN

iii. Daya Dukung Lateral Daya dukung Lateral hanya di hitung pada lapisan pasir saja sampai kedalaman 15m.

Dimensi Tiang Pancang :

Outside Diameter (OD) = 812 mm

Wall thickness = 15 mm

Inside Diameter (ID) = 797 mm

fy = 400x103 kN/m2

E = 210000 Mpa

Inersia Penampang (I)

( )4 4 4298318,364

I OD ID cm

= =

Menghitung Z ( Modulus Penampang)

( )4 4 3 33,77 1032

Z OD ID mOD

= =



7-15

Data Tanah :

C = 0

= 33,52

= 1,561 t/m3

Penentuan Jenis Pondasi Tiang

5EI

T = = 1,79 mnh

15= 8,38 > 4 long pile

1,79

Perhitungan Daya Dukung Lateral Tanah

3 2 -3 3

u y

u

SF = 2

M = f Z = 400 10 kN/m 3,7710 m

M =1508 kN - m

Perhitungan Kp ( Koefisien Tekanan Tanah Pasif)

( )( )

2

2

tan 452

33,52tan 452

3,42

Kp

Kp

Kp

= +

= +

=

Perhitungan Daya Dukung Lateral Ultimate (Hu)

1508

0,54 7,72 0,5415,61 0,812 3,46

uu

MH

Hu Hue

OD Kp

= =

+ +

Dari iterasi diperoleh Hu = 2146,14 kN = 214,6 ton

Daya Dukung Ijin Lateral

2146,141073,07 kN = 107,3 ton

2

u

ijin

HH

SF= = =



7-16

B. Tiang Miring

i. Daya Dukung Tekan Daya dukung tekan tiang miring = Qtotal x sin

= 355,314 x 0.986

= 350,339 ton

ii. Daya Dukung Tarik Daya dukung tarik tiang miring = Tug x sin

= 4590 x 0,986

= 4526,7 kN

ug

uall

TT

SF=

4526,7

3= =1508,9 kN

iii. Daya Dukung Lateral Daya dukung lateral tiang miring = Qg x sin

= 107,3 ton x 0,986

= 105,79 kN



7-17

7.2.2. Trestle

A. Daya Dukung Tekan

Daya dukung tekan yang dihitung hanyalah daya dukung ujung atau end bearing point, sehingga data tanah yang digunakan hanya pada lapisan terakhir, atau lapisan tempat ujung tiang sepanjang 27 m, yakni lapisan lempung bersifat sedang-padat.

Berikut adalah tabel data tanah:

Tabel 7.5 Data Tanah

C

m t/m3 kg/cm2 degree rad

0 - 5 1.413 0.1 32.34 0.56444

5.0 - 15 1.09 0.006 33.57 0.58591

15 -25 2.6665 0.205 25.945 0.45283

25 -35 1.387 0.16 27.57 0.48119

BL.1

BOR NoDEPTH d

DIRECT SHEAR

Tabel 7.6 Perhitungan Nq*, Nc*, q dan C

Depth kedalaman q' C

(m) rad m t/m2 kg/m2

0 - 5 0.56444 80 135.294 5 7.065 0.00000001

5.0 - 15 0.58591 100 158.82 10 10.9 6E-10

15 -25 0.45283 30 60 10 26.665 2.05E-08

25 -35 0.48119 36.25 71.428 10 13.87 0.000000016

Nq* Nc*

Di mana ( )' = dq kedalaman x

Sehingga 2

' 58.5 /q t m=

Sedangkan nilai Nq* dan Nc* didapatkan dari Gambar 7.2

Masukkan semua variabel yang ada ke dalam persamaan berikut:

* ' *( )p p p p c qQ A q A cN q N= = +

Di mana nilai c, Nc* dan Nq* berada pada lapisan terakhir, yakni lapisan 25-35 m,

sedangkan nilai q = q, sehingga didapatkan hasil sebagai berikut:

Tabel 7.7 Hasil Perhitungan Daya Dukung Tekan Tiang Pancang Dermaga

D Ap Qp Q total

m m2 t t

Trestle 0,6 0,28274 599,593 3 199,864

SFJenis



7-18

B. Daya Dukung Tarik

Tug

Tun

D

5 m

15 m

25 m

27 m

Gambar 7.9 Sketsa skema daya dukung tarik.

Lapisan 1 (0-5m)

Data data

Lapisan ini merupakan pasir bersifat lepas



Density Relative (Dr) = 88.2 %


Sudut geser dalam ( ) = 32,34

.p D= (0,6)=

= 1.88m


L

D

cr

L

D

=14,3 dan

=1

14,3*crL D=

14,3*0,6 8,58m= =

1*32,34 32,34 = =



7-19

Dari Gambar 7.4, dengan = 32,34 diketahui nilai Ku = 1,65

L < Lcr

Jadi 21

tan2

un uT p L K =

= *1.88*18.31*52*1,65*tan 32,34

= 451 kN

Lapisan 2 (5-15m)

Data data

Lapisan ini merupakan pasir bersifat sedang



Density Relative (Dr) = 72.5%


Sudut geser dalam ( ) = 33.57

.p D= (0,6)=

= 1.88m


L

D

cr

L

D

=14,3 dan

=0,99

14,3*crL D=

14,3*0,6 8,58m= =

0,99*33.57 33,23 = =

Dari Gambar 7.4, dengan = 33.57 diketahui nilai Ku = 1.75

L > Lcr

21

tan tan ( )2

un cr u cr u crT p L K p L K L L = +

=(*1.88*19.165 *8,582*1,75*tan33,23) +( 1.88*19.165*8,58*1,75*tan 33,23)

= 2.111 kN



7-20

Lapisan 3 (15-25m)

Data data




cu = 20.5 kN/m2

.p D= (0,6)=

= 1.88m

untuk (2

uc 27kN / m )

'

0,715 0,0191 uc =

= 0,715-(0,019*20,5)

= 0.323

Maka

'

un uT Lp c=

= 10*1.88*0.323*20.5

= 124,98 kN

Lapisan 4 (25-27m)

Data data




cu = 16 kN/m2

.p D= (0,6)= = 1.88m

untuk (2

uc 27kN / m )

'

0,715 0,0191 uc =

= 0,715-(0,019*16)

= 0.409

Maka

'

un uT Lp c=

= 2*1.88*0.409*16

= 24.69 kN



7-21

Total unT = 450.7035kN + 2110.333 kN + 124.98 kN + 24.69 kN

= 2.711 kN

Wpile = 7800*4

(0,6-0,012)*27

= 572 kN

ug unT T W= +

= 2710.717 kN + 571.8774 kN

= 3.283 kN

ug

uall

TT

SF=

=3282.595 kN

3

= 1.095 kN

C. Daya Dukung Lateral

Daya dukung lateral hanya di hitung pada lapisan pasir saja sampai kedalaman 15 m.

Dimensi Tiang Pancang :

Outside Diameter (OD) = 600 mm

Wall thickness = 15 mm

Inside Diameter (ID) = 585 mm

fy = 400x103 kN/m2

E = 210000 Mpa

Inersia Penampang (I)

( )4 4 411800664

I OD ID cm

= =

Menghitung Z ( Modulus Penampang)

( )4 4 3 32,042 1032

Z OD ID mOD

= =



7-22

Data Tanah :

C = 0

= 33,52

= 1,561 t/m3

Penentuan Jenis Pondasi Tiang

5EI

T = = 1,79 mnh

15= 8,38 > 4 long pile

1,79

Perhitungan Daya Dukung Lateral Tanah

3 2 -3 3

u y

u

SF = 2

M = f Z = 400 10 kN/m 2,04210 m

M = 816,8 kN - m

Perhitungan Kp ( Koefisien Tekanan Tanah Pasif)

( )( )

2

2

tan 452

33,52tan 452

3,42

Kp

Kp

Kp

= +

= +

=

Perhitungan Daya Dukung Lateral Ultimate (Hu)

816,8

0,54 7,72 0,5415,61 0,6 3,46

uu

MH

Hu Hue

OD Kp

= =

+ +

Dari iterasi diperoleh Hu = 1289,24 kN = 128,9 ton

Daya Dukung Ijin Lateral

1289,24644,62 kN = 64,46 ton

2

u

ijin

HH

SF= = =



7-23

7.3. Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang

Pada pekerjaan ini, kapasitas daya dukung tiang pancang pada pemodelan akan

dibandingkan dengan perhitungan daya dukung end bearing hasil survei geoteknik yang

telah dilakukan. Berikut adalah tabel perbandingannya:

Tabel 7.8 Perbandingan Perhitungan Daya Dukung Tekan Tiang Pancang

D Ap Qp Q total Pu

m m2 t t t

Trestle Tegak 0,6 0,28274 599,593 3 199,864 88,727

Tegak 0,8 0,50265 1065,94 3 355,314 104,29

Miring 0,8 0,50265 1065,94 3 355,314 246,87

Jenis SFPancang

Dermaga

Dapat dilihat, baik pada trestle maupun dermaga, nilai Q total (hasil perhitungan) > Pu (hasil

pemodelan pada SAP). Sehingga dapat disimpulkan daya dukung tekan tanah cukup aman

terhadap reaksi perletakan pada tiang pancang.

LAPORAN TUGAS AKHIR (KL-40Z0) -...

Documents

Transcript of LAPORAN TUGAS AKHIR (KL-40Z0) -...