Pondasi Tiang Pancang (Hanggoro).pdf

JURUSAN TEKNIK SIPIL FT UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

HAND OUT REKAYASA PONDASI 2

PONDASI TIANG PANCANG

HANGGORO TRI CAHYO A.

REVISI JANUARI 2006

Struktur Pondasi Tiang Pancang - Hanggoro Tri Cahyo A. 1

Terimakasih kepada Prof Bengt B Broms

pada situs Foundation Engineering by

Prof Bengt B Broms - www.geoforum.com, atas pencerahannya


SESI 1 : PRINSIP DAN APLIKASI PONDASI TIANG

Pondasi tiang diperlukan untuk mendukung struktur atas untuk kondisi-kondisi sebagai

berikut :

a. Lapisan-lapisan tanah atas sangat kompresibel dan terlalu lemah mendukung struktur atas. Dalam hal ini pondasi tiang diperlukan untuk meneruskan beban kedalam lapisan tanah keras (bedrock). Jika pondasi tiang

tidak mencapai tanah keras, maka beban struktur atas akan ditahan oleh friksi

antara tiang dan tanah.


b. Jika pondasi harus menahan beban horizontal. Pondasi dalam dapat menahan momen dan vertikal secara bersamaan. Contohnya adalah pondasi

untuk gedung tinggi, jembatan, dermaga dsb.

c. Pada tanah yang ekspansif. Tanah yang ekspansif dapat mengalami

pengembangan (swelling) dan penyusutan (shrinkage) tergantung kepada

kondisi kadar airnya.

d. Pondasi harus menahan uplift forces. Hal ini misalnya terjadi pada basement dengan muka air tanah yang tinggi.


e. Adanya erosi tanah pada abutment dan pier jembatan.

f. Pondasi harus menahan gerakan tanah lateral. Pondasi tiang dapat digunakan sebagai perkuatan lereng atau sekaligus sebagai pondasi bangunan

yang berdiri di atas tanah berlereng.


Bagaimana pondasi tiang dapat menahan beban aksial kolom ?

Qultimit = Qujung + Qfriksi = q.Aujung + f.Aselimut

Qultimit = Kapasitas ultimit pondasi tiang tunggal (kN)

Qujung = Tahanan ujung tiang (kN)

Qfriksi = Tahanan gesek tiang (kN)

q = Kapasitas dukung tanah pada

ujung tiang (KN/m2)

Aujung = Luas permukaan ujung tiang (m2)

f = Gesekan pada selimut tiang

atau adhesi tanah dengan selimut

tiang (kN/m2)

Aselimut = Luas permukaan selimut tiang (m2)

= O. L

O = Keliling tiang (m)

L = Panjang tiang (m)

Qultimit

Qfriksi

Qujung

L


Apa perbedaan tiang friction dan end bearing ?


Bagaimana mekanisme transfer bebannya ?

Mekanisme transfer beban dari tiang ke dalam tanah adalah sangat kompleks. Beban

pondasi akan ditransfer melalui tahanan gesek tiang (Qfriksi) dan tahanan ujung tiang

(Qujung). Pada saat pembebanan tiang, perpindahan tiang ke arah bawah diperlukan

untuk memobilisasi tahanan gesek tiang (Qfriksi). Tanpa memperhatikan jenis tanah,

jenis tiang dan dimensinya, besarnya perpindahan relatif ini biasanya tidak melebihi 0,5

cm meskipun ada yang sampai mendekati 1,0 cm. Perpindahan ujung tiang yang

dibutuhkan agar tahanan ujung tiang (Qujung) termobilisasi seluruhnya lebih besar

daripada gerakan yang dibutuhkan untuk termobilisasinya tahanan gesek tiang (Qfriksi)

secara penuh. Secara umum tahanan gesek tiang ultimit (Qfriksi) termobilisasi lebih awal

daripada tahan ujungnya (Qujung).


Mekanisme transfer beban juga tergantung pada jenis tanah, jenis tiang, panjang tiang

dan seberapa tinggi tingkat pembebanannya. Pada umumnya, saat awal pembebanan,

sebagian besar beban didukung oleh tahanan gesek tiang (Qfriksi) pada tiang bagian

atas. Ketika beban dilepas dan kemudian dibebani kembali dengan beban yang lebih

besar, jika tahanan gesek tiang (Qfriksi) telah mencapai maksimum, sebagian beban

akan didukung oleh tahanan ujung tiang (Qujung). Pada saat terjadi keruntuhan, dimana

pergerakan vertikal tiang terus bertambah hanya dengan penambahan beban yang

sedikit, maka tidak ada lagi kenaikan transfer beban ke tahanan gesek tiang (Qfriksi)

dan tahanan ujung tiang (Qujung) telah mencapai nilai maksimumnya.


Apa perbedaan Qijin dan Qultimit ?

Faktor aman (S.F) diperlukan untuk memprediksi besarnya kapasitas ijin pondasi tiang

tunggal (Qijin) berdasarkan prediksi nilai Qultimit. Alasan diperlukannya faktor aman

dalam mendesain pondasi tiang antara lain adalah :

Untuk memberikan keamanan terhadap tidak kepastian metode hitungan yang digunakan.

Untuk memberikan keamanan terhadap penyerderhanaan profil tanah serta parameternya yang digunakan dalam desain.

Untuk meyakinkan bahwa penurunan total yang terjadi pada tiang tunggal atau kelompok tiang masih dalam batas toleransi.

Untuk meyakinkan bahwa penurunan tidak seragam di atara tiang-tiang masih dalam batas toleransi.


Kondisi tanah yang bagaimana yang perlu menggunakan pondasi tiang ?

Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam mendesain struktur pondasi adalah :

Berdasarkan pengalaman di lapangan, grafik sondir dapat di kelompokan menjadi

5 tipe grafik seperti Gambar 1.1 sampai dengan Gambar 1.5.

Untuk memenuhi persyaratan (2) kapasitas dukung tanah dan (3) penurunan tanah,

maka perlu dilihat terlebih dahulu seberapa besar beban yang akan didukung oleh

tanah. Jika tanah pendukung sangat kompresibel dan terlalu lemah mendukung

struktur atas seperti pada Gambar 1.3, maka penggunaan pondasi tiang sangat

disarankan.

Selain itu, faktor (1) ekonomis, (5) kemudahan pelaksanaan dan (6) dampak

lingkungan merupakan bahan pertimbangan untuk pemilihan beberapa sistem pondasi

yang masih memenuhi persyaratan (2) kapasitas dukung tanah dan (3) penurunan

tanah.


Gambar 1.1. Besarnya beban struktur atas berpengaruh pada pemilihan sistem pondasi footing atau tiang.


Gambar 1.2. Pemilihan sistem pondasi tiang pancang ditujukan untuk mempercepat proses konstruksi karena meminimalkan pekerjaan penggalian dan pengurugan.


Gambar 1.3. Pondasi tiang diperlukan untuk meminimalkan resiko penurunan dan beda penurunan pada struktur atas.


Gambar 1.4. Adanya lapisan lensa yang tipis masih memungkinkan digunakannya pondasi footing untuk beban kolom yang relatif kecil.


Gambar 1.5. Adanya lapisan lensa yang tebal memungkinkan digunakannya pondasi footing untuk beban kolom yang sesuai.


SESI 2 : SPESIFIKASI PONDASI TIANG PANCANG

A. SPESIFIKASI PILES Tabel 2.1 Spesifikasi Prestressed Spun Concrete Piles Ex-WIKA

Outside Diameter

(mm)

Unit Weight (kg/m)

Class

Panjang Tiang (m) dan Diesel Hammer*)

Concrete Cross

Section (cm2)

Section Modulus

(m3)

Bending Momen Capacity (ton.m)

Allowable Axial Load (ton)

Crack Ultimate

300 115

A2 A3 B C

6-13 K-13 452

2368,702389,602431,402478,70

2,503,003,504,00

3,75 4,50 6,30 8,00

72,6070,7567,5065,40

350 145

A1 A3 B C

6-15 K-13/K-25 582

3646,003693,903741,703787,60

3,504,205,006,00

5,25 6,30 9,00

12,00

93,1089,5086,4085,00

400 195

A2 A3 B C

6-16 K-25/K-35 765

5483,505537,405591,305678,20

5,506,507,509,00

8,25 9,75 13,5

18,00

121,10117,60114,40111,50

450 235

A1 A2 A3 B C

6-16 K-35 929

7591,607655,607717,107783,807929,00

7,508,5010,011,0

12,50

11,25 12,75 15,00 19,80 25,00

149,50145,80143,80139,10134,90

500 290

A1 A2 A3 B C

6-16 K-35/K-45 1159

10505,0010579,3010653,5010727,8010944,60

10,5012,5014,0015,0017,00

15,75 18,75 21,00 27,00 34,00

185,30181,70178,20174,90169,00

600 395

A1 A2 A3 B C

6-16 K-45 1570

17482,8017577,7017792,7017949,6018263,40

17,0019,0022,0025,0029,00

25,50 28,50 33,00 45,00 58,00

252,70249,00243,20238,30229,50

Panjang tiang interval per m dengan mutu beton K-600

*) untuk tipe diesel hammer, angka dibelakang K menunjukkan berat ram dalam satuan kN.


Tabel 2.2 Spesifikasi Prestressed Concrete Piles Ex-TONGGAK AMPUH

Dimensi Tiang (cm)

Max. Panjang Tanpa

Sambungan (m)

Max. Final Presetressing

Force (Ton)

Max. Ultimate Bending Moment (Ton.m)

Max. Beban Axial (Ton)

Berat per Meter (kg/m)

30 x 30 22,0 74,3 11,4 121,5 220 35 x 35 23,5 94,5 17,6 165,3 300 40 x 40 25,5 128,3 26,9 216,0 392 45 x 45 27,0 162,0 38,3 273,3 496 50 x 50 28,5 195,8 52,0 337,5 612 55 x 55 29,5 236,3 69,0 408,3 741 60 x 60 31,0 283,5 90,3 486,0 862

Bentuk penampang persegi, mutu beton K-500

B. SPESIFIKASI MINIPILES

Tabel 2.3 Spesifikasi Prestressed Concrete Piles Ex- PASIFIC PRESTRESSED Compression

Size

Type

L

(m)

Concrete

Area (mm2)

Allowable

(ton)

Ultimate

(ton)

Ult. Moment Cap

P=0 to Max

(ton-m)

Ultimate Tension Strength

(ton)

PA 44,2 91,9 0,37 1,06 17,4 28x28x28 PB

3 6 33.948 42,5 88,9 0,49 1,69 27,8

PA 3 6 58,6 121,6 0,47 1,21 17,4 32x32x32 PB 3 9

44.340 56,9 118,6 0,62 1,93 27,8

PA 51,7 107,6 0,76 1,72 23,2 20x20 PB

3 6 40.000 49,4 103,5 1,04 2,75 37,1


Tabel 2.4 Spesifikasi Prestressed Concrete Piles Ex-FRANKI MINIPILE RECOMMENDED MAXIMUM SAFE WORKING LOAD

OF MINI FRANKI PILE TYPE SIZE COMPRESSION TENSION MF-28

MINI FRANKI PILE 28 x 28 x 28

per 6 meter 25 TON 5 TON

MF-32 MINI FRANKI PILE

32 x 32 x 32 per 6 meter

40 TON 5 TON

Bentuk penampang segitiga, mutu beton K-500


Tabel 2.5 Spesifikasi Prestressed Concrete Piles Ex-TONGGAK AMPUH

Dimensi Tiang (cm)

Max. Panjang Tanpa

Sambungan (m)

Max. Final Presetressing

Force (Ton)

Max. Ultimate Bending Moment (Ton.m)

Max. Beban Axial (Ton)

Berat per Meter (kg/m)

20 x 20 18,0 33,8 3,4 54,0 98 25 x 25 20,0 47,3 6,4 84,3 153

Tabel 2.6 Spesifikasi Reinforced Concrete Mini Pile Ex-PATON BUANA SEMESTA BENTUK Persegi 20x20

Persegi 25x25

Segitiga 32x32x32

Segitiga 37x37x37

Mutu Beton K-350 K-350 K-350 K-350 Tulangan Utama 4 D 13 4 D 16 3 D 16 3 D 16 Beugel 6 6 6 6 Panjang Section 3.00 M

6.00 M 3.00 M 6.00 M

3.00 M 6.00 M

3.00 M 6.00 M

Daya Dukung izin

Material Tiang

26,8 Ton

59 Ton

29,3 Ton

54 Ton

Tabel 2.7 Spesifikasi Reinforced Concrete Mini Pile Ex-PASIFIC PRESTRESSED Compression

Size

Type

L

(m)

Concrete

Area (mm2)

Allowable

(ton)

Ultimate

(ton)

Ult. Moment Cap P=0 to Max

(ton-m)

Ultimate Tension Strength

(ton) RA 56,0 94,0 1,1 2,6 14,0 28x28x28 RB 3 6 33.948 58,6 98,4 1,5 3,0 21,0 RA 3 6 75,0 118,0 1,7 4,1 21,0 32x32x32 RB 3 9 44.340 82,6 130,0 2,4 4,7 29,8 RA 57,6 110,0 1,2 2,9 14,0 20x20 RB 3 6 40.000 59,0 113,0 1,5 3,1 18,6



SESI 3 : KAPASITAS TIANG TUNGGAL BERDASARKAN DATA UJI LAPANGAN

A. BERDASARKAN DATA SPT

Gambar 3.1. Rumus kapasitas dukung tiang berdasarkan data N-SPT

Mayerhof (1967) dapat digunakan pada data hasil pemboran ini.


Rumus kapasitas dukung tiang berdasarkan data N-SPT Mayerhof (1967) dalam Cernica (1995) untuk tanah non-kohesif :

ftotal = (fi.Li) fi = 2 x Ni q = 40.N (L/D) < 400.N

ftotal = Total gesekan pada selimut tiang atau adhesi tanah dengan selimut tiang untuk setiap lapisan yang dijumpai (kN/m) Li = Tebal lapisan tanah ke-i (m) fi = Gesekan pada selimut tiang atau adhesi tanah dengan selimut tiang untuk lapisan tanah ke-i (kN/m2) D = Diameter tiang (m) L = Total panjang tiang (m) q = Kapasitas dukung tanah pada ujung tiang (KN/m2)

Qultimit = Aujung . q + O . ftotal

Qijin = Qultimit / SF

Qvultimit = Kapasitas ultimit pondasi tiang tunggal (kN) Qvijin = Kapasitas ijin pondasi tiang tunggal (kN) SF = Faktor aman yang nilainya dapat diambil 2,5 s/d 3. Aujung = Luas permukaan ujung tiang (m2) O = Keliling tiang (m)


Tabel 3.1. Kapasitas dukung ijin (kN) berdasarkan nilai tahanan ujing bawah tiang pancang pada tanah non-kohesif (Wika PC Piles, 2001)

DIAMETER TIANG (mm) NILAI

SPT 300 350 400 450 500 600 25 240 320 410 520 650 940 30 280 380 500 630 780 1130 35 330 440 580 740 910 1310 40 380 510 670 840 1040 1500 45 430 570 750 950 1170 1690 50 470 640 830 1050 1300 1880 55 520 700 920 1160 1430 2070 60 570 760 1000 1270 1570 2260

1 Ton = 10 kN

Contoh Soal 3.1 : Prediksi kapasitas dukung tiang jika menggunakan SPT Hitunglah kapasitas dukung tiang minipile 25x25 dengan kedalaman (L) = 24 m. Data penyelidikan tanah bor mesin menggunakan data Proyek Gedung Pascasarjana Undip Jalan Imam Barjo, SH Semarang seperti pada Gambar 3.1. Bahan minipile adalah beton bertulang dengan Qijin bahan = 590 kN. Jawab :

Nilai SPT untuk perhitungan Qfriksi No Lapisan

Tanah Depth

(m) Tebal Li

(m)

Ni fi

fi.Li

1 Pasir sedikit lempung

0-16,.5 16,5 12 24 396

2 Lempung kepasiran

16,5-19,5 3 27 54 162

3 Pasir 19,5-24 4,5 32 64 288 ftotal 846 kN/m

fi = 2 x Ni (kN/m2) Nilai SPT untuk perhitungan Qujung Nilai N-SPT pada kedalaman 24 meter adalah 40 sehingga, q = 40 . N (L/D) < 400 . N = 40 . 40 . 24/0,25 = 153600 kN/m2 Nilai maksimum q = 400 . N = 16000 kN/m2 Sehingga diambil q = 16000 kN/m2


Qultimit = Aujung . q + O . ftotal = (0,252) . 16000 + (0,25x4) . 846 = 1846 kN Qijin = Qultimit / SF = 1846 / 3 = 615 kN ( 600 kN)

Chek terhadap kekuatan bahan tiang pancang

Bahan direncanakan menggunakan beton bertulang dimensi 25x25 panjang per segmen 6 meter. Kapasitas ijin bahan minipiles (Qijinbahan) = 590 kN. Sehingga Kapasitas tiang tunggal (Qijin) diambil 590 kN (pilih yang terkecil dari Prediksi Qijin dan kekuatan materialnya)

B. BERDASARKAN DATA SONDIR

Dalam Wesley (1977) disebutkan kapasitas dukung tiang ijin untuk tiang yang

dipancang sampai lapisan pasir :

Qijin = (qc . Aujung)/3 + (Tf . O)/5 Qujung Qfriksi

Untuk pemancangan tiang pada tanah lempung Wesley (1977) menyarankan

penggunaan faktor aman yang lebih besar dari tiang dalam pasir. Dalam

Suryolelono (1994) untuk pemancangan tiang pada tanah lempung dapat

digunakan rumus :

Qijin = (qc . Aujung)/5 + (Tf . O)/10

Berdasarkan pengalaman desain, biasanya pemancangan tiang pada tanah

lempung jika ujung tiang telah mencapai tanah keras dapat digunakan rumus : Qijin = (qc . Aujung)/3 + (Tf . O)/10


Qvijin = Kapasitas ijin pondasi tiang tunggal (kg) qc = Perlawanan Ujung sondir (kg/cm2) Tf = Total friction sondir (kg/cm) Aujung = Luas permukaan ujung tiang (cm2) O = Keliling tiang (cm)

Gambar 3.2. Data sondir perlu diverifikasi dengan data hasil pemboran dan N-SPT agar menghasilkan desain yang aman.


Contoh Soal 3.2 : Prediksi kapasitas dukung tiang jika menggunakan sondir Hitunglah kapasitas dukung tiang D45 jika dipancang hingga kedalaman tanah 18 meter. Jika ditentukan spesifikasi Prestressed Spun Concrete Piles adalah Ex-WIKA Klas-C dengan Qijin bahan = 1349 kN. Data penyelidikan tanah sondir menggunakan data Proyek Gedung PLN APJ Pekalongan seperti pada Gambar 3.2.

Jawab : Karena tiang belum mencapai tanah keras (qc 200 kg/cm2), maka rumus yang digunakan adalah :

Qijin = (qc . Aujung)/5 + (Tf . O)/10 Qujung Qfriksi

Untuk diameter tiang (D) = 45 cm maka, Luas ujung tiang (A) = D2 = . 452 = 1591 cm2 Keliling tiang (O) = D = . 45 = 141,4 cm qc = 80 kg/cm2 Tf = 750 kg/cm

Qijin = (qc . A)/5 + (Tf . O)/10 = (80 x 1591)/5 + (750 x 141,4)/10 = 25456 + 10605 = 36061 kg 360 kN Sehingga Kapasitas tiang tunggal (Qijin) diambil 360 kN (pilih yang terkecil dari Prediksi Qijin sondir dan kekuatan materialnya)


SESI 4 : KELOMPOK TIANG A. KAPASITAS DUKUNG TIANG KELOMPOK (Pijin)

n = jumlah tiang dalam satu pile cap.

UNTUK TANAH NON-KOHESIF 1. End bearing piles --------- Eg diasumsikan 1,0 2. Floating atau friction piles --------- Eg diasumsikan 1,0

UNTUK TANAH KOHESIF

Untuk kondisi jarak antar pile (pusat ke pusat) 3.D : 1. End bearing piles --------- Eg diasumsikan 1,0

2. Floating atau friction piles --------- 0,7 Eg 1,0 Nilai Eg bertambah linear dari 0,7 untuk S=3D hingga 1,0 untuk S=8D.

Untuk kondisi jarak antar pile (pusat ke pusat) < 3.D :

Kapasitas Pijin dihitung dengan keruntuhan blok SF=3.

Pile capO

Pijin

3D

L O

Qijin Qijin

3D

3D

3D

Pijin = Qijin.n.Eg

D


Contoh Soal 4.1 :

Diketahui :

Tiang pancang dengan diameter (D)=45 cm tersusun dalam sebuah pile cap

seperti dibawah ini memiliki kedalaman tiang (L)=12 meter. Proyek terletak di

kota Pekalongan dengan data tanah yang tersedia adalah data sondir seperti

pada Gambar 3.2.

Ditanya :

Hitunglah kapasitas dukung tiang kelompok (Pijin).

Chek apakah pondasi tiang aman untuk beban aksial (P)=100 ton?

Jawab :

Pile cap

Tiang D45

O

215

135

350

135

135

Pijin

135

L=12 m

O


B. DISTRIBUSI BEBAN STRUKTUR ATAS KE KELOMPOK TIANG Beban yang didukung oleh tiang ke-i (Qi) akibat beban P, Mx dan My dalam

sebuah pile cap adalah :

P My . xi Mx . yi Qi = n (x2) (y2)

n = jumlah tiang dalam satu pile cap.

(x2) = jumlah kuadrat jarak x terhadap titik pusat berat kelompok tiang (O). (y2) = jumlah kuadrat jarak y terhadap titik pusat berat kelompok tiang (O). xi = jarak tiang ke-i terhadap titik O searah sumbu x.

yi = jarak tiang ke-i terhadap titik O searah sumbu y.

L

3D 3D

B 3D

3D

3D

y+

x+

kI kII kIII kIV

bIII

bII

bI

3D 3D 3D

My

h

P

Pile cap

Tiang

O

O

3D 3D

Mx

h

P Pile cap

Tiang

O

kI kII kIII kIV bIII bII bI


Contoh Soal 4.2 :

Diketahui :

Beban yang bekerja pada titik berat tiang ( O ) : Ptotal = P + Berat pile cap = 6000 + 1,2.3,55.4,90.24 = 6500,976 kN My = 820 kN.m Mx = -700 kN.m beton = 24 kN/m3

Ditanyakan : Berapa beban yang didukung oleh masing-masing tiang (Qi) ?

Mx= -700 kN.m

490

135 135

355

135

135

135

y

x

kI kII kIII kIV

bIII

bII

bI

O

67,5 202,5

My= 820 kN.m

120

P=6000 kN

Pile cap

TiangD45

O

135 135

120

P=6000 kN

Pile cap

Tiang D45

O

bI bII bIIIkI kII kIII kIV

67,5 202,5

1 2 3 4

5 6 7 8

9 10 11 12


Jawab : Langkah 1 : Menghitung letak titik berat tiang (O) Perhitungan letak titik berat tiang tidak perlu dilakukan karena susunan tiang yang simetris baik pada arah x dan y. Letak titik berat tiang berada pada koordinat (0,0) dan berimpit pada titik berat pile cap. Langkah 2 : Perhitungan besarnya distribusi beban ke tiang n = 12 buah (x2) = 6 (2,0252) + 6 (0,6752) = 27,3375 m2 (y2) = 8 (1,352) = 14,58 m2

Ptotal My . xi Mx . yi Qi = n (x2) (y2) 6500,976 820 . xi -700 . yi = 12 27,3375 14,58

POSISI Qi No.Tiang

i xi (m) yi (m) kN 1 -2.025 1.35 416.19 (minimum) 2 -0.675 1.35 456.69 3 0.675 1.35 497.18 4 2.025 1.35 537.67 5 -2.025 0 481.01 6 -0.675 0 521.50 7 0.675 0 561.99 8 2.025 0 602.49 9 -2.025 -1.35 545.82

10 -0.675 -1.35 586.32 11 0.675 -1.35 626.81 12 2.025 -1.35 667.30 (maksimum)


Contoh Soal 4.3 : Diketahui :

Tiang pancang dalam sebuah pile cap memiliki susunan seperti gambar di

bawah ini. Susunan yang tidak simetris ini disebabkan adanya struktur pondasi

bangunan lama yang membuat tiang baris KIII sulit untuk dipancang sehingga

digeser hingga 65 cm.

Ditanyakan : Berapa beban yang didukung oleh masing-masing tiang (Qi) ?

Jawab : Langkah 1 : Menghitung letak titik berat tiang (O) Letak titik berat tiang terhadap baris kI : 9 xo = 3 . 1,35 + 3 . 3,35 xo = 1,56667 m Letak titik berat tiang terhadap baris bI : 9 yo = 3 . 1,35 + 3 . 2,70 yo = 1,35 m

240

135 200

355

135

135

y x

kI kII

bIII

bII

bI

135 200

90

P=4200 kN

Pile cap

Tiang D45

kIII

180

Kolom 60x60

240

135 200

355

135

135y+

x+

180 xO

yO


Langkah 2 : Menghitung Eksentisitas Beban kolom dan pile cap Eksentrisitas kolom terhadap titik berat pondasi : exkolom = 2,4 1,56667 0,425 = 0,40833 m Eksentrisitas titik berat pile cap terhadap titik berat pondasi : expoer = 2,1 1,56667 0,425 = 0,10833 m Beban yang bekerja pada titik berat pondasi (O) : beton = 24 kN/m3 P = Pkolom + Ppoer = 4200 + (4,2.3,55.0,9) 24 = 4522 kN My = Pkolom . exkolom + Ppoer . expoer = 4200 . 0,40833 + 322 . 0,10833 = 1749,87 kN.m Mx = 0

240

135 200

355

135

135 y+

x+

180

xO

yO

42,5 42,5

exKolom

1 2 3

4 5 6

7 8 9


Langkah 3 : Perhitungan besarnya distribusi beban ke tiang n = 9 (x2) = 3 (1,566672) + 3 (0,216672) + 3 (1,783332) = 17,045 m2

Ptotal My . xi Qi = n (x2) 4522 1749,87 . xi = 9 17,045

POSISI Qi No.Tiang

i xi (m) yi (m) kN

1

2

3

4

5

6

7

8

9


Contoh Soal 4.4 : Diketahui :

Abutment setinggi 9,75 m dari dasar pondasi memiliki susunan pile cap seperti

dibawah ini. Kapasitas dukung tiang tunggal end bearing persegi 50x50 berdasarkan hasil sondir dan SPT menghasilkan Qijin = 1100 kN. Kapasitas

dukung tiang tunggal arah horisontal (Hijin) = 100 kN.

Beban jembatan rangka baja bentang 60 m, berat sendiri abutmen dan oprit bekerja pada titik berat tiang pancang (O) :

Beban aksial (P) = 12000 kN. Beban momen memutar sumbu x (Mx) = 2500 kN.m Beban lateral (H) = 3000 kN.

Ditanyakan : a. Berapa beban yang didukung oleh masing-masing tiang ? b. Chek apakah pondasi abutment tersebut aman ?

200

200y x

200 45

200 200 20045

45

45

Abutment 150x890 cm

Tiang 50x50

O

20045

20045

1H:4V

-9,75

-27.00

O

Tiang 50x50

Tanah Urugan

STRUKTUR ABUTMENT

H

P

Pile Cap

Mx

0.00

O

1

6

11 15

10

5


Jawab : a. Beban yang didukung oleh masing-masing tiang adalah :

(y2) = 10. (22) = 40 m2 P Mx . yi Qi = n (y2) = 12000 2500. yi + 15 40

Untuk baris tiang 1 s/d tiang 5,

yi = 2,0 sehingga untuk masing-masing tiangnya Qi = 925 kN

Tiang pada baris ini memiliki kemiringan taing 1H:4V maka m=4.

Distribusi yang terjadi pada tiang 1 s/d 5 untuk arah vertikal :

Qiv = Qi / m.(1+m2) = 925/4.(1+42) = 953,5 kN Distribusi yang terjadi pada tiang 1 s/d 5 untuk arah horisontal :

Qih = Qi / m = 925/4 = 231,25 kN

Untuk baris tiang 6 s/d tiang 10, yi = 0 sehingga untuk masing-masing tiangnya Qi = 800 kN

Untuk baris tiang 11 s/d tiang 15, yi = -2,0 sehingga untuk masing-masing tiangnya Qi = 675 kN

b. Untuk mengecek apakah pondasi abutment tersebut aman jika diketahui

kapasitas dukung tiang tunggal end bearing Qijin = 1100 kN dan kapasitas dukung tiang tunggal arah horisontal (Hijin) = 100 kN.

Nilai yang terbesar dari distribusi beban vertikal (Qi) ke masing-masing tiang :

Qi = 953,5 kN < Qijin (= 1100 kN) .. Aman. Nilai yang terbesar dari distribusi beban horisontal (Hi) ke masing-

masing tiang :

Beban horisontal yang didukung tiang miring = 5 x 231,5 = 1157 kN

Sehingga beban horisontal masing-masing tiang,

Hi = (3000-1157) /15 =122,8 KN > Hijin (=100 kN) .. Tidak Aman.


SESI 5 : PELAKSANAAN PEKERJAAN TIANG PANCANG

Bagaimana proses pemancangan tiang ?

Gambar 5.1. Proses pemancangan tiang berhenti berdasarkan hasil kalendering.


Tabel 2.1 Spesifikasi Drop Hammer untuk Minipiles Paton B.S

SPESIFIKASI PB 135 PB 150 PB 200 Berat Hammer 1,35 Ton 1,50 Ton 2,00 Ton Tinggi Jatuh 1,00 M 0,90 M 0,75 M Daya Dukung izin Tiang Pondasi

20 25 Ton

20 25 Ton

25 30 Ton

Tabel 2.2 Spesifikasi Diesel Hammer Kobelco 1971 untuk Piles.

SPESIFIKASI HAMMER K13 K25 K35 K45

Total weight lb. 7800 13200 19100 25300

Weight of ram lb. 2870 5510 7720 9920

Energy per blow (mm-max) - Lb. ft. lb.

13200 - 25390

23500 -51540

31700 - 72150

39000 - 92760

Ram Stroke (mm-max) ft.

4,60 8,85

4,26 9,35

4,11- 9,35

3,93 9,35

Number of blows

Blows/min 40-60 39 - 60 39 - 60 39 - 60

Explosive force lb. 149900 238100 330800 421200 1 lb.ft = 1,305 x 10-3 kN.m 1 ft = 3,05 x 10-1 m


Kapan penghentian pemancangan ? FINAL SET UNTUK PEMANCANGAN MINIPILES DENGAN DROP HAMMER FORMULA MODIFIED ENR eh x Wr x h Wr + (N2 + Wp) 1 Qijin = x x S + 0,1 Wr + Wp SF dengan, Qijin = Kapasitas dukung tiang (kg) Wp = Berat tiang pancang (kg) Wr = Berat Hammer (kg) H = Tinggi Jatuh (cm) eh = Faktor Efisiensi = 0,90 N = Koefisiensi Restitusi = 0,50 SF = Faktor Keamanan = 6 S = Final set untuk satu kali pukulan (cm) Contoh 5.1 : Final set untuk tiang minipiles Diketahui : Minipiles 20X20 panjang 3 meter = 288 Kg, dengan kapasitas dukung minipiles (Qijin) = 21,81 ton. Drop Hammer menggunakan berat hammer 1600 kg dan tinggi jatuh 90 cm. Ditanyakan : Berapa besarnya final set untuk 10 kali pukulan hammer ? Jawab : eh x Wr x h Wr + (N2 + Wp) 1 Qijin = x x S + 0,1 Wr + Wp SF 0,90 x 1600 x 90 1600 + (0,502 + 288) 1 21810 = x x S + 0,1 1600 + 288 6 S = 0,778 cm Jadi untuk mencapai daya dukung = 21,81 ton, maka final set = 8 cm (untuk 10 kali pukulan)


Gambar 5.2. Kendali mutu pelaksanaan pemancangan tiang di lapangan

antara lain (1) ketegaklurusan tiang, (2) kalendering dan (3) penyambungan segmen tiang.


FINAL SET UNTUK PEMANCANGAN PILES DENGAN DIESEL HAMMER Hiley Formula untuk hammer desel eh . 2.Wr.h Wr + N2.Wp 1 Qijin = x x S + (C1+C2+C3)/2 Wr + Wp SF dengan, Qijin = Kapasitas dukung tiang (ton) Wp = Berat tiang pancang yang terakhir dipancang (ton) Wr = Berat Hammer (ton) H = Tinggi Jatuh hammer (m) eh = Faktor Efisiensi = 1,0 N = Koefisiensi Restitusi = 0,25 SF = Faktor Keamanan = 3 S = Final set (m)

Nilai Easy

Driving p = 35 kg/cm2

Medium Driving

p = 70 kg/cm2

Hard


Very Hard


C1 0,003 0,006 0,010 0,013 C2 0,002.L/2 0,004.L/2 0,006.L/2 0,008.L/2 C3 0-0,0025 0,0025 0,0025 0,0025


PROSEDUR PERHITUNGAN PERENCANAAN STRUKTUR PONDASI TIANG PANCANG

Sebuah gedung bertingkat memiliki kolom 60x60 cm dengan pembebanan tetap (beban hidup + beban mati) sebesar :

Beban aksial kolom (P) = 2408 kN Momen memutar sumbu x (Mx) = 3,42 kN.m Momen memutar sumbu y (My) = 5,08 kN.m

Desainlah pondasi tiang pancang dengan menggunakan data SPT dan CPT yang berdekatan. Mutu beton digunakan K-400 dan tulangan digunakan BJTD39.

JAWAB : A. Prediksi kapasitas dukung tiang jika menggunakan CPT

Qijin = (qc . Aujung)/3 + (Tf . O)/10 Qujung Qfriksi Diameter piles diambil D45 (besarnya dimensi piles tergantung beban kolom dan kemudahan pelaksanaan di lapangan). Untuk diameter tiang (D) = 45 cm maka, Luas ujung tiang (A) = D2 = . 452 = 1591 cm2 Keliling tiang ( O) = D = . 45 = 141,4 cm TIPS : Untuk perediksi awal, kedalaman tiang disarankan mencapai tanah keras dengan diambil diameter tiang terkecil dari spesifikasi yang ada. Jika tiang yang dibutuhkan dalam satu kolom terlalu banyak, diameter tiang dapat diperbesar. Kedalaman Tanah keras 20 m (qc > 200 kg/cm2 atau N-SPT > 40) qc = 200 kg/cm2 Tf = 1950 kg/cm Qijin = (qc . A)/3 + (Tf . O)/10 = (200 x 1591)/3 + (1950 x 141,4)/10 = 106066 + 27573 = 133639 kg ( 130 ton) = 1300 kN


B. Prediksi kapasitas dukung tiang jika menggunakan SPT Panjang pile (L) = 20 m, Radius pile (R) = 22,5 cm B.1. Nilai SPT untuk perhitungan Qfriksi No Lapisan

Tanah Depth

(m) Tebal Li

(m)

Ni fi fi.Li

1 Lempung Coklat tua

2 7 5 3 6 30

2 Lempung Hitam

7 12 5 4 8 40

3 Breksi 12 20 8 17 34 272 ftotal 342 kN/m

fi = 2 x Ni (kN/m2) B.2. Nilai SPT untuk perhitungan Qujung Nilai N-SPT pada kedalaman 20 meter adalah 42 sehingga, q = 40 . N (L/D) < 400 . N = 40 . 42 . 20/0,45 = 74666 kN/m2 Nilai maksimum q = 400 . N = 16800 kN/m2 Sehingga diambil q = 16800 kN/m2

Qultimit = Aujung . q + O . ftotal = 0,1591 . 16800 + 1,414 . 342 = 2672,88 + 483,588 = 3156,46 kN Qijin = Qultimit / SF = 3156,46 / 3 = 1052,156 kN ( 1050 kN)

C. Chek terhadap kekuatan bahan tiang pancang

Bahan diambil dari spesifikasi Prestressed Spun Concrete Piles Ex-WIKA Klas-C dengan Qijin bahan = 134,9 Ton = 1349 kN Sehingga Kapasitas tiang tunggal (Qijin) diambil 1050 kN (pilih yang terkecil dari Prediksi Qijin CPT, SPT dan kekuatan materialnya)


D. Jumlah tiang yang dibutuhkan dalam desain Jumlah tiang yang dibutuhkan dalam satu kolom dengan beban : Beban aksial kolom (P) = 2408 kN Momen memutar sumbu x (Mx) = 3,42 kN.m Momen memutar sumbu y (My) = 5,08 kN.m Jarak tiang diambil 3.D = 3 x 45 cm = 135 cm Dengan jarak tiang 3.D nilai efisiensi tiang kelompok (Eg) = 0,7 Jumlah tiang yang dibutuhkan (n) = P/(Qijin.Eg) = 2408 / (1050.0,7) = 3,276 buah Jumlah tiang dibulatkan jadi 4 buah. TIPS :jika momen yang terjadi cukup besar, lebih baik jumlah pile dibesarkan dari kebutuhan tiang terhadap beban aksial kolomnya.

E. Distribusi beban kolom ke masing-masing tiang

Jika telah diketahui jumlah pile yang dibutuhkan adalah 4 buah maka desain pile cap atau poer dapat dipilih dengan susunan :

Distribusi beban kolom ke masing-masing tiang dalam pile cap adalah : Qi = P/n My.x/(x2) Mx.y/(y2) x2 = 4. (1,35/2)2 = 1,8225 m2 y2 = 4. (1,35/2)2 = 1,8225 m2 n = 4 buah

Q1 = 2408/4 + 3,42.(-0,675)/1,8225 + 5,08.(0,675)/1,8225 = 602 1,2667 + 1,8815 = 602,6148 kN Q2 = 605,1482 kN < Qijin.Eg (=1050.0,7 = 735 kN) ..OK! Q3 = 601,3852 kN Q4 = 598,8518 kN > 0 , tidak perlu hitung kap. tarik tiang.

Jika Qi menderita tarik (-) maka tiang harus didesain menahan tarik.

Tie Beam

Kolom 60x60

Pile Cap

Pile D45

40 40 135

215

x

y 1 2

3 4


F. Perhitungan Final Set untuk penghentian pemancangan tiang Tiang direncanakan dipancang dengan mesin diesel hammer K35 (spesifikasi diesel hammer untuk tiap diameter tiang berbeda). Segmen tiang untuk total 20 meter adalah 12 + 9 meter. Hiley Formula untuk hammer desel pada tanah medium driving eh . 2.Wr.h Wr + N2.Wp 1 Qijin = x x S + (C1+C2+C3)/2 Wr + Wp SF dengan, Qijin = Kapasitas dukung tiang (ton) Wp = Berat tiang pancang. Untuk D45, L = 9 m maka beratnya 0,235.9 = 2,115 ton Wr = Berat Hammer Untuk K-35 Diesel Hammer berat hammer = 3,5 ton H = Tinggi Jatuh hammer Tinggi jatuh hammer dilapangan direncanakan 1,2 meter eh = Faktor Efisiensi = 1,0 N = Koefisiensi Restitusi = 0,25 SF = Faktor Keamanan = 3 S = Final set

Nilai Easy


Medium Driving

p = 70 kg/cm2

Hard


Very Hard


C1 0,003 0,006 0,010 0,013 C2 0,002.L/2 0,004.L/2 0,006.L/2 0,008.L/2 C3 0-0,0025 0,0025 0,0025 0,0025

(C1+C2+C3)/2 = (0,006 + 0,004.9/2 + 0,0025)/2 =0,01325


PERHITUNGAN FINAL SET Faktor Efisiensi (Eh) : 1.000 Berat Hammer (Wr) : 3.500 ton Tinggi Jatuh (h) : 1.200 m Koef. Restitusi (N) : 0.250 Berat 1 Section (Wp) : 2.115 ton Faktor keamanan (SF): 3.000 Final Set (s) 0.0040 m (C1+C2+C3)/2 0.01325 Pall per pile 105.000 ton Final Set (s) untuk 10 x Pukulan = 4 cm

Sehingga final set untuk 10 x pukulan adalah 4 cm. G. Menghitung Tinggi Pile Cap dan Penulangannya

Untuk menghitung besarnya momen, geser satu arah dan geser pons, diperlukan data perhitungan : Dimensi kolom 60 cm x 60 cm. Beban aksial kolom (P) = 2408 kN. Distribusi beban untuk setiap tiang pancang : Q1 = 602,6148 kN Q2 = 605,1482 kN. Q3 = 601,3852 kN Q4 = 598,8518 kN.

40 40 135

215

x

y 1 2

3 4


Mutu bahan yang digunakan : Mutu beton K-400 (fc=33,2 MPa) Mutu tulangan baja fy=390 MPa Untuk menghitung struktur betonnya, beban perlu dikalikan dengan faktor beban : U=1,2 (beb.mati) + 1,6 (beb.hidup) Namun jika yang diketahui hanya nilai (beban mati + beban hidup) tanpa mengetahui besarnya masing-masing dapat dilakukan pendekatan nilai faktor beban 1,4. Beban kolom ultimate : Pu = 1,4 x P = 1,4 x 2408 = 3371,2 kN Beban per pile ultimate : Qu1 = 1,4 x 602,6148 = 843,66 kN Qu2 = 1,4 x 605,1482 = 847,20 kN. Qu3 = 1,4 x 601,3852 = 841,83 kN Qu4 = 1,4 x 598,8518 = 838,39 kN. Chek Terhadap Geser Pons : Besarnya tinggi efektif (d) pile cap dicoba 80 cm. Vu pons = Pu = 3371,2 kN Keliling bidang kritis geser pons (bo) : bo = 2 (b + d) + 2 (h + d) = 2 (600 + 800) + 2 (600 + 800) = 5600 mm Vc pons = 0,6.0,33.fc.bo.d (MPa = N/mm2) = 0,6 . 0,33 . 33,2 . 5600 . 800 = 5,111 x 106 N = 5111 kN Vu pons < Vc pons OK

d

40 40 135

B = 215 cm

1 2

3 4

Kolom 60x60

Pile Cap

Pile D45

th

Bidang Kritis Pons

Tulangan As 45 d

d

b

h


Chek Terhadap Geser Lentur Pengecekan geser lentur pada kasus ini tidak dilakukan karena untuk d = 80 cm tiang pancang berada di dalam bidang geser yang terbentuk. Sehingga tebal pile cap (th) = d + 15 cm + selimut beton + .dia.tul pile cap = 80 + 15 + 5 + 2,5/2 = 101,25 105 cm. Jika pengecekan akan dilakukan langkah perhitungannya : Vu geser lentur = Total Qu tiang diluar bidang geser yang terbentuk baik untuk arah potongan x-x maupun y-y.

Vc geser lentur = 0,6.0,17.fc .B.d (MPa = N/mm2) Syarat : Vu geser lentur > Vc geser lentur Jika belum memenuhi maka perbesar tinggi efektif (d) Perhitungan Tulangan Pile Cap Momen terhadap titik berat kolom : Mu = (Qu1 . 1,35/2) + (Qu2 . 1,35/2) = (843,66 . 1,35/2) + (847,2 . 1,35/2) = 1141 kN.m = 1,141 x 107 kg.cm B = 215 cm d = 80 cm fc = 33,2 MPa = 332 kg/cm2 fy = 390 MPa = 3900 kg/cm2 Mencari nilai 1 : Jika fc 300 kg/cm2 maka 1 = 0,85 fc > 300 kg/cm2 maka 1 = 0,85 0,0008 (fc 300) Jika 1 < 0,65 maka 1 = 0,65 Untuk fc = 332 kg/cm2 maka nilai 1 = 0,8244 Mn = Mu/0,8 = 14262500 kg.cm


K = Mn = 14262500 B . d2 . 0,85 . fc 215 . 802 . 0,85 . 332

= 0,03673

F = 1 1 2 K = 0,03743 Fmax = 1 . 4500 = 0,3747 6000 + fy F Fmax Tulangan tunggal F > Fmax Tulangan rangkap Karena kondisi F < Fmax maka digunakan perhitungan untuk tulangan tunggal As = F . B . d . 0,85 . fc fy = 0,03743. 215 . 80 . 0,85 . 332 3900 = 46,585cm2 min = 0,0025 ( nilai min untuk plat) Asmin = min . B . d = 0,0025 . 215 . 80 = 43 cm2 digunakan As > Asmin dipasang diameter tulangan D25 dengan jumlah tulangan : A25 = . . 2,52 = 4,90625 cm2 Jumlah tulangan (As) = 46,585 = 9,495 10 D25. 4,90625

Untuk tulangan atas (As) = 0,15%.B.d = 25,8 cm2 (10D19)

.

Pondasi Tiang Pancang (Hanggoro).pdf

Documents

Transcript of Pondasi Tiang Pancang (Hanggoro).pdf