ANALISA ANALISA STABILITAS STABILITAS PONDASI PONDASI BORED PILE PADA FLY OVER SIMPANG SURABAYA BANDA ACEH
Proposal Tugas Akhir
Oleh : ALPIN MAULIDIN
Nim Jurusan Program Studi
: 1322302025 : Te Teknik Sipil : DIV Perancangan Jalan lan Dan Jembatan
KEMENT KEMENTRIA RIAN N RISET, RISET, TEKNOL TEKNOLOGI OGI DAN PENDI PENDIDIK DIKAN AN TINGGI TINGGI POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE 2017
i
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah penulis penulis sampaikan kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta'ala atas segala berkat, nikmat serta limpahan rahmat, dan hidayah-Nya. Shalawat dan salam penulis semoga tersampaikan kepada Nabi Muhammad Shallallahu ' Alaihi Alaihi Wa sallam. sallam. sehingga penulisan dapat menyelesaikai Proposal Tugas Akhir yang berjudul “ Analisis Stabilitas Pondasi Bored Pile Pada Fly Over Simpang Surabaya Banda Aceh “. Untuk dapat menyelesaikan Proposal Tugas Akhir ini, penulis telah banyak mendapat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan kesempatan ini penulis mengucapkan mengucapkan banyak terima kasih kepada kepada :
1.
Ayahanda Ayahanda Ir. Ir. Pardi, M.T. M.T. dan Ibunda Ibunda Azlina Azlina S.Pd serta serta keluarga keluarga kakak kakak Sri Muliati Pardi, ST. dan Adik Aura Hajriana, karena berkat do’a dan motivasi yang telah diberikan kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan Proposal Tugas Akhir ini.
2.
Bapak Dr. Ir. Yuhanis Yuhanis Yunus, Yunus, M.T selaku selaku Pembimbing Pembimbing I yang telah banyak banyak membantu, membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan Proposal Tugas Akhir ini.
3.
Bapak Faisal Faisal Abdullah, Abdullah, S.T.,M.T. S.T.,M.T. selaku selaku Pembimbing Pembimbing II yang yang juga banyak membantu dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan Proposal Tugas Akhir ini.
4.
Bapak Ir. Nahar, M.T selaku Direktur Politeknik Negeri Lhokseumawe. Lhokseumawe.
ii
5.
Bapak Dr. Edi Majuar. S.T., M.Eng.Sc selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Lhokseumawe.
6.
Bapak Mulizar, S.T., M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Lhokseumawe.
7.
Bapak Muhammad Reza M.Eng. selaku Ketua Program Studi Perancangan Jalan dan Jembatan Teknik Sipil Politeknik Negeri Lhokseumawe.
8.
Seluruh staf pengajar dan Administrasi jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Lhokseumawe.
9.
Seluruh Teman-teman seperjuangan khususnya kelas VII-B atas dukungan dan bantuan sehingga penulis dapat menyelesaikan Proposal Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dan serta keterbatasan dalam penulisan Tugas Akhir ini, sehingga masih diperlukan perbaikan serta keritik dan saran yang bersifat membangun guna memperbaiki Proposal Tugas Akhir ini
BuketRata, Penulis,
September 2017
Alpin Maulidin NIM. 1322302025
iii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................... KATA PENGANTAR ............................................................................... DAFTAR ISI .............................................................................................. DAFTAR TABEL ..................................................................................... DAFTAR GAMBAR .................................................................................
i ii iv vi vii
BAB I PENDAHULUAN .........................................................................
1
1.1
Latar Belakang.......................................................................
1
1.2
Identifikasi Masalah...............................................................
2
1.3
Rumusan Masalah..................................................................
3
1.4
Batasan Masalah ....................................................................
3
1.5
Tujuan Penelitian ...................................................................
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...............................................................
6
2.1
Uraian Umum ........................................................................
6
2.2
Karakteristik Tanah................................................................
8
2.2.1 Tanah Kohesif dan Tidak Kohesif .............................
8
2.2.2 Plastis dan Konsistensi Tanah Kohesif ......................
9
Pondasi...................................................................................
11
2.3.1 Pondasi Dalam ( Deep Foundation)............................
11
Pembebanan Sturktur Jembatan.............................................
14
2.4.1 Aspek Pembebanan Struktur Jembatan......................
14
2.4.2 Beban Primer..............................................................
17
2.4.2.1 Beban Mati ( Dead Load ) .............................
17
2.4.2.2 Beban Hidp ( Life Load ) ...............................
18
2.4.3 Beban Skunder ...........................................................
22
2.4.3.1 Beban Angin ................................................
22
2.4.3.2 Beban Gempa...............................................
23
2.4.3.3 Beban Rem...................................................
27
2.4.4 Kombinasi Pembebanan.............................................
28
2.3
2.4
iv
2.5
Analisis Daya Dukung Pondasi Bored Pile ..........................
29
2.5.1 Daya Dukung Pondasi Bored Pile Tunggal ...............
34
2.5.2
Analisis Beban Maksimum Pada Pondasi Bored Pile Kolompok...................................................................
35
2.5.3 Analisis Stabilitas Pondasi Bored Pile Kolompok.....
21
Perencanaan Tulangan Pondasi Bored Pile ...........................
45
2.6.1 Perencanaan Tulangan Utama Longitudinal ..............
45
2.6.2 Perencanaan Tulangan Geser – Spiral .......................
47
Penelitian Sejenis yang Pernah Dilakukan ............................
49
BAB III METODELOGI PENELITIAN ................................................
52
2.6
2.7
3.1
Deskripsi Proyek....................................................................
52
3.2
Data Penelitian.......................................................................
53
3.2.1 Hasil Uji Penyelidikan Tanah ....................................
53
3.2.2 Gambar Detail Jembatan............................................
53
Dasar Pehitungan ...................................................................
54
3.3.1 Analisis Pembebanan Struktur Jembatan...................
54
3.3.2 Analisis Daya Dukung Pondai Bored Pile .................
56
3.3.3 Perencanaan Tulangan Pondasi Bored Piel ...............
60
Bagan Alir Penelitian.............................................................
61
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................
62
3.3
3.4
LAMPIRAN
v
DAFTAR TABEL
Tabel
2.1
Hubungan Konsistensi, tegangan geser unconfined dari lempung dan nilai N ............................................................
9 10
Tabel
2.2
Hubungan Relatif Density Dengan Nilai N.........................
Tabel
2.3
Hubungan Antara harga N dan Daya Dukung Tanah yang Diizinkan .............................................................................
10
Tabel
2.4
Hubungan antara harga N dan Berat Isi ..............................
10
Tabel
2.5
Faktor Beban Untuk Berat Sendiri ......................................
17
Tabel
2.6
Berat Sendiri Untuk Beban Mati .........................................
17
Tabel
2.7
Faktor Beban Akibat Pembebanan Truk “T” ......................
22
Tabel
2.8
Faktor Beban Akibat Beban Angin .....................................
22
Tabel
2.9
Kecepatan Angin Rencana V w.............................................
22
Tabel 2.10
Koefisien Seret Cw ...............................................................
23
Tabel 2.11
Faktor Tipe Bangunan .........................................................
26
Tabel 2.12
Faktor Beban Akibat Pengaruh Gempa...............................
26
Tabel 2.13
Faktor Kepentingan .............................................................
27
Tabel 2.14
Kombinasi Beban ................................................................
28
Tabel 2.15
Koefisien Pegas Tiang dalam Arah Sumbu Orthogonal......
40
Tabel 2.16
Faktor Keutamaan yang Disarankan (Resse & O’Neill, 1989)....................................................................................
vi
35
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Potongan Melintang Fly Over (Jembatan Layang) .............
6
Gambar 2.2 Faktor Beban Dinamis.........................................................
19
Gambar 2.3 Penyebaran Pembebanan Arah Melintang...........................
20
Gambar 2.4 Pembebanan Truk “T” (500 kN) .........................................
21
Gambar 2.5 Wilayah Gempa Indonesia Dengan Percepatan Puncak Batuan Dasar Dengan Perioda Ulang 500 Tahun................
23
Gambar 2.6 Koefisien Geser Dasar (C) Periode Ulang 500 Tahun ........
25
Gambar 2.7 Grafik Fungsi α untuk Tiang Bor ........................................
32
Gambar 2.8 Reaksi Tiang dan Pergeseran pada Tumpuan......................
38
Gambar 2.9 Diagram Tekanan Tanah Pasif ............................................
43
Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian ..........................................................
61
vii
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pembangunan Fly Over Simpang Surabaya Banda Aceh adalah salah satu pembangunan Fly Over yang sedang berlangsung
saat ini di provinsi Aceh.
Pembangunan Fly Over Simpang Surabaya merupakan pembangunan Jalan Layang Non Tol (JLNT) dengan panjang 881 meter, tinggi 10 meter dan lebar 16.5 meter, dengan struktur atas yang digunakan yaitu box girder prategang. Sedangkan struktur bawah dipikul oleh 2 abutment dan 9 buah pilar, untuk pondasi yang digunakan pada Proyek Jembatan Layang Simpang Surabaya Banda Aceh adalah pondasi bored pile dengan diameter 1.2 meter, dan kedalaman pondasi mencapai 65 meter. Dengan jumlah kelompok tiang untuk setiap titiknya yaitu 9 buah tiang, Jembatan ini akan melayani arus lalu lintas dari arah Lueng Bata menuju Kota Banda Aceh dan sebaliknya, yang melewati Simpang Surabaya. Dengan adanya Fly Over Simpang Surabaya Banda Aceh ini diharapkan mampu mengurai konflik lalu lintas yang terjadi pada persimpangan simpang Surabaya, sehingga arus lalu lintas yang dari atau menuju Kota Banda Aceh dapat melintas dengan lancar. Seperti Jembatan pada umumnya, Fly Over Simpang Surabaya Banda Aceh terbagi atas dua struktrur utama yaitu struktur atas dan struktur bawah jembatan. Struktur bagian bawah jembatan merupakan penunjang utama untuk struktur atas jembatan, oleh karena itu dibutuhkan pondasi baik dari segi daya dukung pondasi yang sesuai maupun dari segi daya dukung tanah yang baik pula. Seperti yang
1
telah diketahui pondasi merupakan struktur bagian bawah bangunan
yang
berhubungan langsung dengan tanah, atau suatu bagian bangunan yang berfungsi memikul serta menyalurkan beban dari struktur atas ke tanah. Pada penelitian ini mengambil tinjauan dari salah satu titik yaitu P7, alasan pemilihan titik P7 karena dalam distribusi bebanya pada titik ini terdapat beban eksentris yang bekerja, dan dapat mewakil dari beberapa titik yang mengalami pembebanan yang sama. yang akan difokuskan terhadap analisis variasi kedalaman pondasi terhadap kebutuhan jumlah tiang dan stabilitas pondasi bored pile.
1.2
Identifikasi Masalah
Analisis stabilitas pondasi bored pile terhadap variasi kedalaman pondasi bored pile meliputi downward capacity, settlement, displacement, dan lateral capacity kelompok, dari variasi kedalaman pondasi tersebut akan berkaitan
terhadap jumlah kebutuhan pondasi bored pile itu sendiri untuk setiap kelompok. Hal ini akan menjadi pembanding mana yang lebih efisien dalam jumlah tiang berdasarkan volume keseluruhan dalam kelompok pondasi bored pile. Sebagai pembanding, permodelan variasi panjang tiang yang akan diambil adalah kedalaman 65 meter (kondisi asli), 55 meter, dan 43 meter. Pemilihan variasi kedalaman tersebut tidak terlepas dari kondisi tanah (nilai SPT) yang di dapat dari pengujian Bor Log, untuk kedalaman 55 meter dipilih karena nilai SPT pada kedalaman tersebut sama dengan nilai SPT pada keadaan asli, sedangkan untuk kedalaman 43 meter, dipilih karena pada kedalaman tersebut nilai SPT terus meningkat sehingga dianggap layak dan diharapkan
2
dengan nilai yang terus meningkat tersebut dapat penurunan yang akan terjadi tidak terlalu signifikan, tentunya untuk mengetahui hal tersebut harus dilakukan analisis lebih lanjut.
1.3
Rumusan Masalah
1. Berapa kapasitas daya dukung ( downward capacity, uplift capacitiy) pondasi bored pile tunggal untuk setiap variasi kedalaman pondasi bored pile?
2. Berapa kebutuhan jumlah bored pile kelompok untuk setiap variasi Kedalaman pondasi bored pile? 3. Berapa besar stabilitas (downward capacity, settlement, displacement, dan lateral capacity) bored pile kelompok untuk setiap variasi kedalaman pondasi ? 4. Berapa kebutuhan tulangan untuk setiap variasi kedalaman pondasi bored pile?
5. Bagaimana konsekuensi yang terjadi terhadap perubahan kedalaman (varias kedalaman) pondasi bored pile dari segi stabilitas dan volume beton bertulang pada pondasi bored pile tersebut?
1.4
Batasan Masalah
Dalam penulisan Tugas Akhir ini permasalahan hanya dibatasi pada : 1. Analisis perhitungan dilakukan pada titik P7, dengan menggunakan dimensi perencanaan asli sebagai acuan dalam analisis variasi panjang pondasi bored pile.
3
2. Analisis
pembebanan
struktur
pondasi
mengacu
pada
Standar
Pembebanan Untuk Jembatan (RSNI T-02-2005) 3. Analsis permodelan dilakukan dengan melakukan 2 modelan kedalaman bored pile (55 meter dan 43 meter), dengan acuan kondisi kedalaman asli
65 meter. 4. Perhitungan daya dukung pondasi bored pile Tunggal mencakup, downward capacity, uplift capacitiy untuk setiap variasi kedalaman
pondasi bored pile. 5. Perhitungan kebutuhan jumlah tiang dalam kelompok bored pile untuk setiap variasi kedalaman pondasi bored pile. 6. Perhitungan stabilitas bored pile kelompok untuk setiap variasi kedalaman pondasi bored pile meliputi downward capacity, settlement, displacement, dan lateral capacity.
7. Perhitungan jumlah kebutuhan tulangan pondasi bored pile untuk setiap variasi kedalaman pondasi bored pile. 1.5
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah : 1. Mengetahui kapasitas daya dukung pondasi bored pile tunggal untuk setiap variasi kedalaman pondasi bored pile. 2. Mengetahui perubahan kebutuhan jumlah tiang untuk satu kelompok pondasi bored pile terhadap variasi kedalaman pondasi bored pile. 3. Mengetahui perubahan stabilitas (downward
capacity,
settlement,
displacement, dan lateral capacity) pondasi bored pile terhadap variasi
kedalaman pondasi bored pile .
4
4. Mengetahui kebutuhan tulangan pondasi bored pile untuk setiap variasi kedalaman pondasi bored pile. 5. Memberikan gambaran secara analisis terhadap konsekuensi perubahan kedamanan (variasi kedalaman) pondasi bored pile yang dilakukan dari segi stabilitas dan volume pondasi bored pile.
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Uraian Umum Fly Over Simpang Surabaya merupakan salah satu dari jenis jembatan
yang memiliki fungsi yang sama dengan jembatan pada umumnya, Fly Over atau sering disebut juga Jembatan Layang merupakan jembatan yang berfungsi sebagai penghubung arus lalu lintas. Jembatan secara umum adalah konstruksi yang berfungsi menghubungkan dua bagian jalan yang terputus akibat adanya rintangan-rintangan baik berupa sungai, lembah, danau, atau j alan raya.
Gambar 2.1 Potongan Melintang Fly Over (Jembatan Layang) (Sumber : Detail Engineering Design (DED) Proyek Fly Over Simpang Surabaya)
Seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.1, pada gambar tersebut menunjukan bahwa struktur fly over terbagi atas dua jenis yaitu : 1.
Struktur Atas (upper structure), meliputi :
a.
Prapet Ramp,
6
b.
Lantai Jembatan,
c.
Gelagar ( Box Girder ),
d.
Tumpuan.
2.
Struktur Atas ( sub structure), meliputi :
a.
Kepala Pilar (Pier Head ),
b.
Pilar (Pier ),
c.
Pile Cap,
d.
Pondasi.
Jembatan adalah suatu konstruksi yang gunanya untuk meneruskan jalan melalui suatu rintangan yang berada lebih rendah. Rintangan ini biasanya jalan lain (jalan air atau jalan lalu lintas biasa. (H.J Struyk, 1984) Pada dasarnya suatu perencanaan bangunan meliputi perencanaan struktur atas dan perencanaan struktur bawah, untuk perencanaan struktur atas (Upper Structure) meliputi bagian struktur dari bangunan yang ada diatas
permukaan tanah. Sedangkan untuk struktur bawah (Sub Structure) merupakan bagian bangunan yang terdapat dibawah permukaan tanah atau yang disebut dengan struktur pondasi. Mengingat fungsi dari pondasi adalah untuk mentransfer beban dari bangunan atas ( Upper Structure) ke lapisan tanah, maka dibutuhkan struktur bawah yang mampu menahan beban yang terjadi baik akibat beban mati ataupun beban hidup, banyak hal yang menjadi pertimbangan dalam pengguanan jenis pondasi baik dari segi kondisi tanah, jenis bangunan yang akan dipikul, dan lainnya, untuk pondasi dalam ( Deep Foundation) biasa yang umum digunakan yaitu pondasi taing pancang dan pondasi bored pile. Hal ini terjadi karena daya
7
dukung tiang pancang maupun pondasi bored pile ditentukan oleh daya dukung akibat tahanan ujung dan tahanan selimut yang diakibatkan gesekan tanah dengan tiang pondasi. Kapasitas daya dukung akibat perlawanan ujung kemungkinan besar tidak jauh berbeda, tetapi untuk tahanan selimut yang diakibatkan dari gesekan tanah dengan tiang pondasi akan berbeda. Hal ini disebabkan gaya yang bekerja pada tanah disekitar selimut tiang, dimana pada pondasi tiang pancang kekuatan dari tahanan selimut masih kuat, sedangkan pondasi tiang bor tanahan selimut telah terganggu dikarenakan proses pengeboran yang dilakukan. 2.2
Karakteristik Tanah
Guna mengetahui karakteristik tanah, biasanya para ahli melakukan penelitian secara langsung, baik berupa penelitian laboratorium tanah, maupun penelitan lapangan. Hal ini dilakukan untuk menentukan karakteristik tanah dengan tepat. Tanah terdiri dari 3 komponen, yaitu udara, air dan bahan padat. Udara dianggap tidak mempunyai pengaruh teknis, sedangkan air sangat mempengaruhi sifat-sifat teknis tanah. Ruang diantara butiran-butiran, sebagian atau seluruhnya dapat terisi oleh air atau udara. Bila rongga tersebut terisi air seluruhnya, tanah dikatakan dalam kondisi jenuh. Bila rongga terisi udara dan air, tanah pada kondisi jenuh sebagian ( partially saturated ). Tanah kering adalah tanah yang tidak mengandung air sama sekali atau kadar airnya nol. (Hardiyatmo, 2002). 2.2.1
Tanah Kohesif dan Tidak Kohesif
Tanah kohesif adalah tanah yang memiliki karakter fisiknya yang selalu melekat antara butoran tanah baik saat pembasahan ataupun pengeringan. Butiran-
8
butiran tanah bersatu sesamanya, sehingga suatu gaya akan diperlukan untuk memisahkannya dalam keadaan kering. Sedangkan tanah non-kohesif adalah tanah yang memiliki butiran yang terpisah saat keadaan kering dan melekat apabila tanah dalam keadaan basah akibat gaya tarik permukaan didalam air 2.2.2
Plastis dan Konsistensi Tanah Kohesif
Salah satu dari cirri tanah berbutir halus yang kohesif adalah plastisitas, yaitu kemampuan butiran untuk tetap melekat satu sama lain. Batasan-batasa keplastisan tanah tergantung pada sejarah terjadinya dan komposisi mineral yang terkandung pada tanah tersebut. Untuk mendefinisikan plastisitas tanah kohesif, diperlukan kondisi fisik tanah tersebut pada kada air tertentu yang disebut konsistensi. Konsistensi tanah kohesif pada kondisi alamnya biasanya dikenal dengan istilah lunak, sedang dan kaku. Dari penyelidikan tanah dilaboratorium dan dilapangan dapat disajikan korelasi antara parameter-parameter tanah dengan tujuan untuk melihat korelasi tersebut dalat dilihat pada tabel berikut ini: Tabel 2.1
Hubungan Konsistensi, Tegangan Geser Unconfined Dari Lempung Dan Nilai N
Konsistensi
N 2
qu(kg/cm )
Sangat
Sangat
Lunak
Sedang
Keras
<2
2-4
4-8
8-15
15-30
>30
< 0.25
0.25-1.0
0.5-1.0
1.0-2.0
2.0-4.0
>4.0
Lunak
(Sumber : Susrodarsono dan Nakazawa, 2000)
9
Keras
Padat
Tabel Tabel 2.2 Hubung Hubungan an Relati Relatiff Density Density denga dengan n Nilai Nilai N No
Relatif Density
Nilai N
1
Very Soft / / Lunak Sekali Sekali
2
2
Soft / / Lunak
– 4 2 – 4
3
Medium / Kenyal
– 8 4 – 8
4
Stiff / Kaku
15 – 15 – 30 30
5
Hard / / Keras
30
(Sumber : Susrodarson Susrodarsono o dan Nakazawa, Nakazawa, 2000)
Tabe Tabell 2.3 2.3 Hu Hubu bung ngan an Anta Antara ra Harg Harga a N Dan Dan Daya Daya Duku Dukung ng Tana Tanah h Yang Yang Diizinkan
< 10
– 30 10 – 3
– 50 30 – 5
Lepas
Sedang
Padat
Dibutuhkan Pemadatan
7 – 2 – 25
24 – 2 – 25
> 45
– 8 4 – 8
– 15 8 – 1
Sedang
Keras
– 30 15 – 30 Sangat Keras
4.5 – 9 – 9
9 – 1 – 18
Harga N Tanah Kepadatan Relatif Tidak Daya dukung tanah Kohesif yang dipernkenanka dip ernkenankan n 2 (t/m ) Harga N
– 4 < 2.2 – 4 Sangat Halus
Kepadatan Relatif Tanah Kohesif Daya dukung tanah uang dipernkenankan 2 (t/m ) (Sumber : Sosrodarsono, 1977)
< 2 – 2 – 4 4.5
> 50 Sangat Padat
18 – 36 – 36
Tabe Tabell 2.4 2.4 Hu Hub bun unga gan n Anta Antara ra Harg Harga a N Dan Dan Be Bera ratt Isi Isi
Tanah Tidak Kohesif Tanah Kohesif
< 10
10 – 3 – 30
30 – 5 – 50
> 50
12 – 12 – 1 16
14 – 1 – 18
16 – 2 – 20
18 - 23
<4
4 – 1 – 15
16 – 2 – 25
> 25
14 – 14 – 1 18
16 – 1 – 18
16 – 1 – 18
> 20
Harga N Berat Isi 3
(kN/m ) Harga N Berat Isi 3
(kN/m )
(Sumber (Sumber : Sosrodarsono, Sosrodarsono, 1977) 1977)
10
2. 3
Pondasi
Pondasi adalah adalah bagian bagian dari konstruksi yang yang digunakan untuk memikul memikul seluruh seluruh beban beban diatasnya diatasnya dan menyalurk menyalurkan an ketanah ketanah tanpa adanya adanya geser geser atau penurunan yang berlebihan. Pondasi dikelompokkan menjadi dua bagian, yaitu : 1.
Pondasi Dangkal (Shallow Foundation)
2.
Pondasi Dalam ( Deep Foundation)
Pondasi dangkal merupakan pondasi yang dipergunakan bila lapisan lapisan tanah pondasi yang telah diperhitungkan mampu memikil beban-beban diatasnya, terletak pada kedalaman yang dangkal dan umumnya kedalaman lebih kecil dari panjang lebar dari dari pondasi itu sendiri. Sedangkan pondasi dalam, digunakan untuk meneruskan atau menyalurkan beban-beban ke lapisan tanah yang mampu memikulnya dan biasanya dengan kedalaman yang dalam. 2. 3. 1
Pondasi Dalam (Deep Foundation)
Pondasi dalam (Deep Foundation), adalah pondasi yang didirikan di permukaan tanah dengan kedalaman tertentu dimana daya dukung dasar pondasi dipengaruhi oleh beban struktural dan kondisi permukaan tanah, pondasi dalam biasanya dipasang pada kedalaman lebih dari 3 m di bawah elevasi permukaan tanah. Pondasi dalam dapat dijumpai dalam bentuk pondasi tiang pancang, dinding pancang, dan caissons atau pondasi kompensasi. Pondasi dalam dapat digunakan untuk mentransfer beban ke lapisan yang lebih dalam untuk mencapai kedalaman yang tertentu sampai didapat jenis tanah yang mendukung daya beban struktur bangunan sehingga jenis tanah yang tidak cocok di dekat permukaan tanah dapat dihindari.
11
1.
Pondasi Tiang Bor ( Bored Bored Pile)
Pondasi bored pile merupakan salah satu jenis pondasi dalam yang berupa tiang dengan pelaksanaan secara pengeboran pada awal pengerjaannya. Pondasi ini dipasang kedalam tanah dengan cara pengeboran tanah baik secara manual, ataupun ataupun menggunakan menggunakan bor mesin. mesin. Sama halnya halnya dengan pondasi dalam lainnya. Pondasi ini juga berfungsi memikul dan menyalurkan beban ke dasar tanah.. Fungsi pondasi tiang bor pada umumnya dipengaruhi oleh besar atau bobot dan fungsi bangunan yang akan dipikulkan, dipikul kan, dan tentunya jenis tanah sebagai pendukung konstruksi konstruksi seperti : 1.
Mena Menah han day dayaa de desak sak (uplift) maupun guling yang terjadi akibat kombinasi dari beban strukturnya,
2.
Mentra Mentransf nsfer er beban beban dari dari kons konstru truks ksii atas atas (upper structure) ke dasar tanah melaluin tahanan ujung (end bearing),
3.
Memampatkan tanah, terutama pada lapisan tanah yang lepas ( non cohesive),
4.
Mengontrol penurunan penurunan yang terjadi terjadi pada bangunan bangunan terutama pada bangunan bang unan yang yang berada berada pada pada tanah tanah yan yang g daya dukun dukung g lemah. lemah.
Pemilihan pondasi yang akan digunakan tidak terlepas dari pertimbangan keuntungan dan kerugian pondasi itu sendiri, adapun keuntungan dan kerugian dalam penggunaan pondasi tiang bor (bored pile) adalah : 1.
Keun Ke untu tung ngan an Pon Ponda dasi si Tia Tiang ng Bor Bor (Bored Pile) :
a.
Kedalaman Kedalaman Pondasi Pondasi yang yang dapat dapat dengan dengan mudah mudah divaria divariasika sikan n sesuai sesuai kondisi dan kebutuhan dilapangan, dilapangan,
12
b.
Resiko akibat
pelaksanaan yang minim, karena dapat dikatakan
pelaksanaan pondasi tiang bor sangat ramah terhadap lingkungan sekitar, c.
Dapat mengurangi kebutuhan beton dan tulangan dowel pada pelat penutup tiang (Pile Cap),
d.
Tidak mengalami resiko kenaikan muka air tanah pada saat proses pelaksanaannya,
e.
Dengan menggunakan mata bor tertentu, pondasi tiang bore dapat dipasang menembus batuan,
f.
Diameter pondasi tiang bor dimungkinkan dapat dibuat sesuai dengan kebutuhan dan kondisi.
2.
Kerugian Pondasi Tiang Bor (Bored Pile) :
a.
Pengecoran tiang dipengaruhi kondisi cuaca pengecoran beton agak sulit bila dipengaruhi air tanah karena mutu beton tidak dapat di kontrol dengan baik,
b.
Mutu beton hasil pengecoran bila tidak terjamin keseragamannya di sepanjang badan tiang bor mengurangi kapasitas dukung tiang bor, terutama bila tiang bor cukup dalam,
c.
Pengeboran dapat mengakibatkan gangguan kepadatan, bila tanah berupa pasir atau tanah yang berkerikil,
d.
Air yang mengalir ke dalam lubang bor dapat mengakibatkan gangguan tanah, sehingga mengurangi kapasitas dukung tiang.
13
2.4
Pembabanan Struktur Jembatan
2.4.1
Aspek Pembebanan Struktur Jembatan
Pada suatu bangunan terdapat beban yang bekerja pada struktur bangunan, beban-beban tersebut adalah beban gravitasi (vertikal) dan beban lateral (horizontal). Beban gravitasi terdiri dari beban mati, beban hidup dan beban lainnya yang bekerja dalam arah vertikal. Sedangkan beban lateral terdiri dari beban gempa, beban angin dan beban lainnya yang bekerja dalam arah vertikal. Perhitungan beban aksial struktur atas merupakan kombinasi dari faktor pembebanan beban mati, beban hidup, beban angin, beban gempa dan lain-lain. Standar acuan yang dipakai pada perencanaan adalah RSNI T-02-2005 Badan Standarisasi Nasional yang mana telah mengacu pada SNI 03-1725-1989 “Tata Cara Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan Raya“, SNI 03-2883-1992 “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Jembatan Jalan Raya“ dan Pd. T-04-2004-B “Pedoman Perencanaan Beban Gempa untuk Jembatan”. Menurut spesifikasi Pembebanan Jembatan (RSNI 1-2004), beban dan gaya yang digunakan dalam perhitungan tegangan – tegangan dalam konstruksi adalah beban primer, beban skunder dan beban khusus. Pada sub bab ini akan dibahas detail pembebanan data aksi umum yang mempengaruhi jembatan. Pembebanan dan aksi ini selain digunakan dalam perencanaan jembatan jalan raya juga termasuk jembatan pejalan kaki dan untuk bangunan-bangunan sekunder yang terkait dengan jembatan tersebut. Aksi-aksi tersebut terbagi menjadi 3 bagian menurut lamanya aksi tersebut bekerja, yaitu :
14
1.
Aksi Tetap
Aksi yang bekerja sepanjang waktu dan bersumber pada sifat bahan jembatan, cara jembatan dibangun dan bangunan lain yang mungkin menempel pada jembatan, yang termasuk aksi ini adalah : a.
Beban Sendiri,
b.
Beban Mati,
c.
Pengaruh Prategang,
d.
Pengaruh Susut dan rangkak,
e.
Tekanan tanah.
2.
Aksi Trasient
Aksi ini bekerja dengan waktu yang pendek, walaupun mungkin terjadi seringkali. Aksi ini terbagi beberapa kelompok menurut sumber, yaitu akibat beban lalu lintas : a.
Beban Lajur “D”,
b.
Beban Truk “T”,
c.
Gaya rem,
d.
Gaya Sentryfugal,
e.
Beban Tumbukan.
3.
Aksi Lingkungan
Aksi lingkungan merupakan terjadi karena faktor – faktor alam, seperti : a. Beban Angin, b. Pengaruh Gempa, c. Pengaruh Temperatur, d. Tekanan Hidrostatis dan gaya apung,
15
e. Aliran air dan benda hanyutan, f. Penurunan. 4. Aksi Lainnya
a. Gesekan pada perletakan, b. Pengaruh getaran, c. Beban pelaksanaan. Klasifikasi aksi ini digunakan apabila aksi-aksi rencana digabung satu sama lainnya untuk mendapatkan kombinasi pembebanan yang akan digunakan dalam perencanaan jembatan. Kombinasi beban rencana dikelompokkan menjadi: a. Kombinasi dalam batas daya layan, b. Kombinasi dalam batas ultimate, c. Kombinasi dalam perencanaan berdasarkan tegangan kerja. Aksi nominal merupakan aksi yang terdefinisi dalam tata cara pembebanan
jembatan di Peraturan Perencanaan Teknik Jembatan serta data
statistik dengan periode ulang 50 tahun. Aksi rencana adalah aksi nominal yang telah bertambah atau berkurang oleh faktor beban. Faktor beban adalah konstanta pengali yang diambil karena : a. Adanya pembedaan yang tidak diinginkan pada beban b. Ketidaktetapan dalam memperkirakan pengaruh pembebanan. c. Adanya
perbedaan
ketepatan
pelaksanaan.
16
dimensi
yang
dicapai
dalam
2.4.2
Beban Primer
2.4.2.1 Beban Mati (Dead Load)
Beban mati (dead load) ialah semua muatan yang berasal dari berat struktur itu sendiri termasuk segala unsur tambahan merupakan satu kesatuan dengannya. Dalam hal ini pada jembatan seluruh bagian struktur yang berada didalam struktur akan tergolong kedalam beban mati, seperti berat plat lantai jembatan, girder, trotoar, tiang sandaran, pilar jembatan, dll. Beban mati terbagi atas dua, yaitu : 1.
Berat Sendiri
Berat sendiri dari bagian bangunan adalah berat dari bagian tersebut dan elemen-elemen structural lain yang dipikul. Termasuk didalamnya adalah berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan elemen struktural, ditambah dengan non struktural. Tabel 2.5 Faktor Beban Untuk Berat Sendiri
Jangka Waktu
Faktor Beban KU;MS
KS;MS
Biasa Tetap Baja, Aluminium 1.0 1.1 Beton Pracetak 1.0 1.2 Beton dicor ditempat 1.0 1.3 Kayu 1.0 1.4 (Sumber : Standar Pembebanan Jembatan, RSNI T-02-2005)
Terkurangi 0.90 0.85 0.75 0.70
Tabel 2.6 : Berat Sendiri Utuk Beban Mati
No Bahan Berat Jenis (Kg/m ) 1 Aspal Beton 2240 2 Beton 2240 – 2560 3 Beton Prategang 2560 – 2640 4 Beton Bertulang 2400 – 2600 5 Baja 7850 (Sumber : Standar Pembebanan Jembatan RSNI T-02-2005)
17
2.4.2.2 Beban Hidup ( Live Load )
Yang dimaksud dengan beban hidup dalam hal ini adalah beban lalu lintas. Beban lalu lintas untuk perencanaan jembatan terdiri dari beban" D" dan beban truk "T". Beban lajur "D" bekerja pada seluruh lebar jalur kendaraan dan menimbulkan pengaruh pada jembatan yang ekivalen dengan suatu iring – iringan kendaraan yang sebenarnya. Jumlah total beban lajur "D" yang bekerja tergantung pada lebar jalur kendaraan itu sendiri. Beban truk "T" adalah beban yang ekivalen dengan satu kendaraan berat dengan 3 as roda yang ditempatkan pada beberapa posisi dalam lajur lalu lintas rencana. Secara umum, beban" D" akan menentukan dalam perhitungan yang mempunyai bentang mulai dari sedang sampai panjang, sedangkan beban "T" digunakan untuk bentang pendek dan lantai kendaraan. Lajur lalu lintas rencana mempunyai lebar 2.75 m. 1.
Beban Lajur “D”
Beban lajur “D” terdiri dari beban terbagi rata “Uniformly Distributed Load " (UDL) yang digabung dengan beban garis “Knife Edge Load ”. Beban" D"
harus disusun pada arah melintang sedemikian rupa sehingga menimbulkan momen maksimum. Penyusunan komponen-komponen UDL dan KEL dari beban “D” pada arah melintang harus sama. Besaran ditentukan sebagai berikut :
q = 9 kPa untuk L < 30 q = 9, 0.5 +
…… …… …… …… …… …… …… …… .. .(2.1)
15 kPa untuk L < 30 L
… …… … …… … …… … .… (2.2)
dengan L panjang total jembatan dalam meter Untuk beban P diperlukan adanya Faktor Beban Dinamis (FBD) atau Dinamic Load Allowance
(DLA)
yang merupakan hasil interaksi antara
18
kendaraan yang bergerak dengan jembatan. Besarnya FBD tergantung pada frekuensi dasar dari suspensi kendaraan. Besar “p” ditentukan sebesar (p) = 49 kN/m.
Gambar 2.2 Faktor Beban Dinamis (Sumber : Standar Pembebanan Jembatan, RSNI T-02-2005)
Panjang bentang pada jembatan mempengaruhi besarnya Faktor beban dinamis. Untuk bentang tunggal panjang bentang ekuivalen diambil sama dengan panjang bentang sebenarnya. Untuk bentang menerus panjang bentang ekuivalen LE digunakan rumus berikut ini LE
=
√ Lav ∙ Lmax… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …. (2.3) Keterangan : LE
= Panjang bentang ekuivalen (m).
Lav
= Panjang
bentang rata-rata dari kelompok bentang yang
disambungkan secara menerus (m). Lmax
= Panjang bentang maximum dalam kelompok bentang yang disambung secara menerus/ bentang terpanjang (m).
19
Gambar 2.3 Penyebaran Pembebanan Arah Melintang (Sumber : Standar Pembebanan Jembatan, RSNI T-02-2005)
Ketentuan penyebaran pembebanan arah melintang jembatan adalah sebagai berikut : a.
Untuk jembatan dengan lebar lantai kendaraan sama atau lebih kecil dari 5,50 meter, beban “ D “ sepenuhnya ( 100%) harus dibebankan pada seluruh lebar jembatan.
b.
Untuk jembatan dengan lebar lantai kendaraan lebih besar dari 5,50 meter beban “ D “ sepenuhnya ( 100%), sedang lebar selebihnya dibebani hanya separuh beban “ D “ (50%).
c.
Lajur lalu lintas rencana yang membentuk strip ini bisa ditempatkan dimana saja pada jalur jembatan. Beban “D” tambahan harus ditempatkan pada seluruh lebar sisa dari jalur sebesar 50 seperti
Untuk lebih jelasnya
di
bawah ini adalah
rumus yang digunakan
untuk menghitung beban lajur “D” pada jembatan. a.
Beban Terbagi Rata (UDL)
Q = [n x 2,75 x q x 100%] + [(b − ( n x 2,75)x q x 50%] ………(2.4) Keterangan : Q
= Beban Terbagi Rata (UDL)
n
= Jumlah Lajur
20
b.
Beban garis (KEL)
P = [n x 2,75 x p x 100%] + [(b − (n x 2,75)x p x 50%] …….(2.5) P’ = (1 + DLA)x P … … … … … … … … … … … … … … … … … . … . . ( 2 . 6 ) Keterangan : P
= Beban garis (KEL) (ton/m).
p
= 49 kN/m
DLA = Dinamic Load Allowance 2.
Beban Kendaraan Rencana (Beban Truk “T”)
Pembebanan truk "T" terdiri dari kendaraan truk semi-trailer yang mempunyai susunan dan berat as seperti terlihat dalam Gambar 2.4
Berat
dari masing-masing as di sebarkan menjadi 2 beban merata sama besar yang merupakan bidang kontak antara roda dengan permukaan lantai. Jarak antara 2 as tersebut bisa diubah-ubah antara 4,0 m sampai 9,0 m untuk mendapatkan pengaruh terbesar pada arah memanjang jembatan. Beban Hidup Pada Lantai Jembatan Berupa beban roda ganda truk (Beban T) yang besarnya 100 kN, dan factor dinamis untuk pembebanan truk (DLA) = 0.4, sehingga beban truk dapat di cari yaitu :
Gambar 2.4 Pembebanan Truk “T” (500 kN) (Sumber : Standar Pembebanan Jembatan, RSNI T-02-2005)
21
Tabel 2.7 : Faktor Beban Akibat Pembebanan Truk “T”
Jangka Waktu
Faktor Beban KS;TT
Transien
KU;TT
1.0 1.8 (Sumber : Standar Pembebanan Jembatan RSNI T-02-2005)
2.4.3
Beban Skunder
2.4.3.1 Beban Angin Tabel 2.8 : Faktor Beban Akibat Beban Angin
Jangka Waktu
Faktor Beban KS;EW
Transien
KU;EW
1.0 1.2 (Sumber : Standar Pembebanan Jembatan RSNI T-02-2005) Untuk menghitung beban angin digunakan rumus sebagai berikut :
T
= 0.0006 C (V ) A … … … … … … … … … . … … … … . . … … … ( 2 . 7 )
Keterangan : CW
= Koefisien Seret (Tabel 2.10)
VW
= Kecepatan Angin Rencana (Tabel 2.9)
Ab
= Luas Koefisien Bagian Samping Jembatan
Tabel 2.9 : Kecepatan Angin Rencana VW
Keadaan Batas
Lokasi Sampai 5 km dari pantai >5 km dari pantai Daya Layan 30 m/s 25 m/s Ultimit 35 m/s 30 m/s (Sumber : Standar Pembebanan Jembatan RSNI T-02-2005)
22
Tabel 2.10 : Koefisien Seret CW
Tipe Jembatan CW Bangunana atas massif: (1),(2) b/d = 1,0 2.10 (3) b/d = 2.0 1.50 (3) b/d ≥ 6.0 1.25 (3) Bangunan atas rangka 1.2 CATATAN (1) b = lebar keseluruhan jembatan dihitung dari sisi luar sandaran d = tinggi bangunan atas, termasuk tinggi bangian sandaran CATATAN (2) Untuk harga b/d bias di interpolasi linier CATATAN (3) Apabila bangunana atas memiliki superelevasi, C W harus dinaikkan sebesar 3% setiap derajat superelevasi, dengan kenaikan maksimum 2.5% (Sumber : Standar Pembebanan Jembatan RSNI T-02-2005)
2.4.3.2 Beban Gempa
Jembatan-jembatan yang akan dibangun pada daerah-daerah dimana diperkirakan terjadi pengaruh gempa bumi tersebut sesuai dengan peta wilayah gempa seperti pada Gambar berikut ini. Pada kasus ini, jembatan layang berada di Kota Banda Aceh, dengan zona wilayah gempa 2
Gambar 2.5 Wilayah Gempa Indonesia Dengan Percepatan Puncak Batuan Dasar Dengan Perioda Ulang 500 Tahun (Sumber : Standar perencanaan ketahanan gempa untuk jembatan, SNI-2833-2008)
23
Pengaruh gempa bumi pada jembatan dihitung senilai dengan pengaruh suatu gaya horisontal pada konstruksi (akibat beban mati) yang ditinjau dan perlu ditinjau pula gaya-gaya lain yang berpengaruh. Pada metode beban statis ekivalen untuk beton rencana gempa minimum sesuai RSNI T-02-2005 pasal 7.7.1 hlm 35. Pengaruh gempa rencana hanya ditinjau pada keadaan batas ultimate. Besarnya gaya gempa dapat dihitung dengan rumus berikut ini :
TEQ = Kh . I . WT … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . (2.8) Kh = C.S……………………………………………………………….(2.9) Kv = Kh.50%…………………………..…………………………….(2.10) Keterangan : TEQ
= Gaya geser dasar total dalam arah yang ditinjau (kN)
Kh
= Koefisien beban gempa horizontal
Kv
= Koefisien beban gempa Vertikal
C
= Koefisien geser dasar untuk daerah, waktu dan kondisi setempat yang sesuai.
I
= Faktor kepentingan.
S
= Faktor tipe bangunan.
WT
= Berat total nominal bangunan yang mempengaruhi percepatan gempa diambil sebagai beban mati ditambah beban mati tambahan (kN).
Waktu dasar getaran jembatan yang digunakan untuk menghitung geser dasar harus dihitung dari analisa yang meninjau seluruh elemen bangunan yang memberikan kelekuan dan fleksibilitas dari sistem pondasi. Untuk bangunan yang
24
mempunyai satu derajat kebebasan yang sederhana, memakai rumus sebagai berikut :
T = 2 .π
Wtp ……………………………………………….….…(2.11) g . Kp
Dimana: T
= Waktu getar (detik).
G
= Percepatan gravitasi (m/dt2).
WTP = Berat total nominal bangunan atas termasuk beban mati tambahan ditambah setengah berat berat pilar (kN). KP
= Kekakuan gabungan sebagai gaya horizontal yang diperlukan untuk menimbulkan satu satuan lendutan pada bagian atas pilar (kN/m)
Gambar 2.6 Koefisien Geser Dasar (C) Periode Ulang 500 Tahun (Sumber : Standar perencanaan ketahanan gempa untuk jembatan SNI-2833-2008)
25
Tabel 2.11 Faktor Tipe Bangunan
Tipe Jembatan (1)
Jembatan dengan daerah sendi beton prategang
Jembatan dengan daerah sendi beton bertulang atau baja
Prategang Parsial (2)
Prategang Penuh (2)
Tipe A (3)
1.0 F
1.15 F
1.3 F
Tipe B (3)
1.0 F
1.15 F
1.3 F
3.0
3.0
3.0
Tipe C
Catatan (1) Jembatan mungkin mempunyai tipe bangunan yang berada pada arah melintang dan memanjang, dan tipe bangunan yang sesuai harus digunakan untuk masing-masing arah. Catatan (2) Yang dimaksud dalam tabel ini, beton prategang parsial mempunyai prapenegangan yang cukup untuk kira-kira mengimbangi pengaruh dari beban tetap rencana dan selebihnya diimbangi oleh tulangan biasa. Beton prategang penuh mempunyai prapenegangan yang cukup untuk mengimbangi pengaruh beban total rencana. Catatan (3) F = Faktor perangkaan = 1,25 – 0,025n → F ≥ 1,00 n = Jumlah sendi plastis yang menahan deformasi arah lateral pada masing-masing bagian monolit dari jembatan yang berdiri sendirisendiri (misalnya: bagian bagian yang dipisahkan oleh sambungan siar muai yang memberikan keleluasaan untuk bergerak dalam arah lateral secara sendiri-sendiri) Catatan (4) Tipe A : jembatan daktail (Bangunan atas bersatu dengan bangunan bawah) Tipe B : jembatan daktail (Bangunan atas terpisah dengan bangunan bawah) Tipe C : jembatan tidak daktail (Tanpa sendi plastis) (Sumber : Standar Pembebanan Jembatan RSNI T-02-2005) Tabel 2.12 Faktor Beban Akibat Pengaruh Gempa
Jangka Waktu Transien
Faktor Beban K
Tidak dapat digunakan
K
1,0
(Sumber : Standar Pembebanan Jembatan RSNI T-02-2005)
26
Tabel 2.13 Faktor Kepentingan No
Klasifikasi
Jembatan memuat lebih dari 2000 kendaraan/hari, 1. jembatan pada jalan raya utama atau alteri dan jembatan dimana tidak ada rute alternatif. Seluruh jembatan permanen lainnya dimana rute alternatif tersedia, tidak termasuk jembatan yang 2. direncanakan untuk pembebanan lalulintas yang dikurangi. Jembatan sementara (misal: Bailey) dan jembatan 3. yang direncanakan untuk pembebanan lalulintas yang dikurangi. (Sumber : Standar Pembebanan Jembatan RSNI T-02-2005)
Faktor Kepentingan
1.2
1.0
0.8
2.4.3.3 Beban Rem
Gaya beban rem bekerja pada arah memanjang jembatan. Akibat gaya rem ini diperhitungkan senilai dengan gaya rem sebesar 5% dari beban lajur D yang dianggap ada pada semua lajur lalulintas, tanpa dikalikan Faktor Beban Dinamis. Gaya rem tersebut dianggap bekerja horizontal dalam arah sumbu jembatan dengan titik tangkap setinggi 1,8 meter diatas permukaan lantai kendaraan (Sumber : RSNI T-2-2005). Seperti pada rumus berikut ini :
Rm = 5% ∙ (Beban UDL + KEL) … … … … … … … … … … … … … . . ( 2 . 1 2 ) Keterangan : Rm
= Beban Rem (ton)
Beban UDL = Beban Terbagi Rata KEL
= Beban Garis
27
2.4.4
Kombinasi Pembebanan
Kombinasi beban untuk perencanaan berdasarkan tegangan kerja diberikan dalam Tabel 2.15 berikut. Aksi tetap harus digabungkan. Kombinasi beban lalu lintas harus terdiri dari : a.
Pembebanan lajur "D" atau pembebanan Truk "T", ditambah gaya sentrifugal, dan pembe-banan pejalan kaki.
b.
Pembebanan lajur "D" atau pembebanan Truk "T", ditambah gaya rem, dan pembebanan pejalan kaki.
Kombinasi beban lalu lintas yang digunakan harus diambil salah satu yang paling berbahaya. Pengaruh dari gesekan pada perletakan harus dimasukkan sebagai aksi tetap atau pengaruh temperatur, diambil mana yang cocok. Beban angin harus termasuk beban angin yang bekerja pada beban hidup kalau pembebanan lajur "D" termasuk dalam kombinasi. Tabel 2.14 Kombinasi Beban AKSI
1 X X X -
2 X X X X -
Kombinasi No. 3 4 5 X X X X X X X X X X X X -
Aksi tetap Beban lalu lintas Pengaruh temperature Arus /daya apung Beban angin Pengaruh gempa Beban tumbukan Beban pelaksanaan Tegangan berlebih yang Nill 25% 25% 40% 50% diperbolehkan (ros) (Sumber : Standar Pembebanan Jembatan RSNI T-02-2005)
6 X X
7 X X -
30%
50%
Beberapa kombinasi beban mempunyai probabilitas kejadian yang rendah dan jangka waktu yang pendek. Untuk kombinasi yang demikian maka tegangan yang berlebihan diperbolehkan berdasarkan prinsip tegangan kerja.
28
Tegangan berlebihan yang diberikan dalam Tabel 2.14 adalah sebagai persentase dari tegangan kerja yang diizinkan. 2.5
Analisis Daya Dukung Pondasi Bored Pile
Daya dukung pondasi merupakan kombinasi dari kekuatan gesekan tanah terhadap pondasi (tergantung pada jenis tanah, berat jenis, nilai kohesif, kedalaman, dll), kekuatan tanah dimana ujung pondasi itu berdiri, dan juga pada bahan pondasi itu sendiri. Dalamnya tanah serta perubahan-perubahan yang terjadi di dalamnya amatlah sulit untuk dipastikan, oleh karena itu pada ahli geoteknik membatasi beban yang bekerja hanya boleh 1/3 dari kekuatan desainnya. 2.5.1
Daya Dukung Pondasi Bored Pile Tunggal 1.
Dukung Ijin Tekan ( Downward Capacity)
Metode Mayerhof
Untuk menghitung daya dukung ijin tekan menggunakan data N-SPT, dengan menggunakan metode mayerhof yaitu:
Pa =
qc ∙ Ap ∑(li ∙ fi) ∙ Ast + …………………………………………(2.13) FK1 FK2
Keterangan : Pa
= Daya dukung ijin tekan tiang
qc
= 20N, untuk silt/clay = 40N, untuk sand
N
= Nilai N SPT
Ap
= Luas penampang tiang
Ast
= Keliling penampang tiang
29
li
= Panjang segmen tiang yang ditinjau
fi
= Gaya geser pada selimut segmen tiang 2
= N maksimum 12 ton/m , untuk silt/clay 2
= N/5 maksimum 10 ton/m , untuk sand FK1 = Faktor kemanan (3) FK2 = Faktor kemanan (5) Metode α dan Metode β
Daya dukung pondasi bored pile sangat mengandalkan tahanan ujung tiang sebagai sumber kekuatan utama, sedangkan tahanan gesek kulit tiang cenderung lebih lemah, gesekan antara kulit tiang dengan tanah sudah terganggu pada saat proses pengeboran pondasi. Untuk menghitung daya dukung pondasi tungga menggunakan rumus :
q′ e ∙ Ae + ∑ fs ∙ As Pe = ……………………..………………………(2.14) F ′
Keterangan : Pe
= Daya Dukung Pondasi Tunggal
q'e
= Koefisien End Bearing
fs
= Koefisien Skin Friction
F
= Faktor Keamanan
30
a.
Tahanan Selimut Tiang
Cohesionless Soils (Tanah Non-Kohesif) Tahanan dukung selimut bored pile adalah gesekan antara tanah dengan sisi-sisi tiang, atau dengan kata lain kemampuan tiang dalam menahan beban yang mengandalkan gaya gesek antara tiang dengan tenah disekelilingnya. Hal ini bias terjadi karena pada dasarnya kenyataan tentang kondisi tanah tidak dapat diprediksi, untuk menghitung nilai skin friction dapat digunakan metode
,
dengan rumus sebagai berikut :
fs = βσ′ … … … … … … … … … … … … … … … … … . . … … … … … . … . . ( 2 . 1 5 ) s = As ∙ fs … … … … … … … … … … … … … … … . . … … … … … … … . . (2.16) β = 1.5 − 0.135
z Br
0.25 ≤ β ≥ 1.20… … …… …… … … .. …. . (2.17)
Keterangan : Ps
= Skin friction
fs
= Koefisien Skin Friction
As
= Luas Penampang
σ′
= Tegangan Vertikal dari Tengah Lapisan Tanah
Br
= Lebar Acuan = 1 ft = 0.3 m = 12 in = 300 mm
z
= Jarak Permukaan Tanah Dengan Tengah Setiap Lapisan
Cohesive Soils (Tanah Kohesif) Untuk kondisi tanah kohesif dalam menghitung tahanan selimut tiang dapat menggunakan metode α yaitu :
fs = α ∙ s′ … … … … … … … … … . … … … … … … … . . … … … … … . … . . ( 2 . 1 8 )
31
Keterangan : α
= Faktor adesi ( adhesion factor )
su
= Kuat geser tanah kondisi undrained
Gambar 2.7 Grafik Fungsi α untuk Tiang Bor (Sumber : Donald P. Coduto, PE, GE. Foundation Design, Principles and
Practices)
b.
Tahanan Ujung Tiang
Cohesionless Soils (Tanah Non-Kohesif) Tahanan ujung tiang adalah daya dukung ujung tiang yang diakibatkan perlawanan terhadap tekanan dari sturktur atas, tiang yang dimasukkan hingga lapisan tanah keras, secara teoritis dianggap bahwa seluruh beban tiang dipindahkan kelapisan keras melalui ujung tiang, anggapan tanah keras yang
32
dimaksudkan disini sebetulnya sangat relatif dan tergantung dari beberapa faktor, diantaranya seperti beban yang harus dipikul oleh tiang. Untuk menghitung daya dukung ujung tiang atau end bearing digunakan rumus :
q′ = 0.06 ∙ σ ∙ N … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (2.19) Pe = q′ ∙ A e … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . … . . ( 2 . 2 0 ) Keterangan : Pe
= End Bearing
q'e
= Koefisien End Bearing
Ae
= Luas Penampang
N60
= Nilai SPT 2
= Tegangan Acuan = 2000 lb/ft = 100 kPa Cohesive Soils (Tanah Kohesif) Resse dan ONeill (1989) merkomendasikan bahwa untuk menghitung tahanan ujung tiang pada kondisi tanah kohesif menggunakan rumus :
q′ = Nc ∗ ∙ s … … … … … … … … … … … … … … … . … … … … … . … … (2.21) Nc = 6[1 + 0.2(D/B )] … … … … … … … … … … … … … … … … … … ( 2 . 2 2 ) Keterangan : *
Nc
= Faktor Kapasitas Tahanan
D
= Kedalaman Tiang
Bb
= Diameter Tiang
su
= Kuat geser tanah kondisi undrained
33
2.
Daya Dukung Ijin Tarik (Uplift Capacity)
Analisis daya dukung ijin tarik pondasi bored pile terhadap kekuatan tanah mempergunakan persamaan sebagai berikut:
Pau = 0.9W +
R ∙ Ps …………………………………………………(2.23) F
Keterangan :
2.5.2
Pau
= Daya dukung ijin tarik
Wf
= Berat pondasi
R
= Faktor Reduksi (unntuk D/B > 6 maka R =1)
F
= Faktor Keamanan
Analisis Beban Maksimum pada Pondasi Bored Pile Kelompok 1.
Jumlah Bored Pile yang Diperlukan
Perhitungan jumtah tiang
yang dipertukan pada suatu titik kolom
menggunakan beban aksiat dengan kombinasi beban DL + LL (beban tak terfaktor). Jumtah tiang yang dipertukan dihitung dengan membagi gaya aksiat yang terjadi dengan daya dukung tiang.
n=
P ……………………………………………………………..……(2.24) pa
Keterangan : n
= Jumlah tiang yang diperlukan
P
= Gaya aksial yang terjadi
Pa
= Daya dukung ijin tiang tunggal
34
2.
Beban maksimum pada pondasi tiang kelompok
Akibat beban-beban dari atas dan juga pengaruh formasi tiang dalam kelompok, tiang-tiang akan mengalami gaya tekan atau tarik. Oleh karena itu harus dikontrol untuk memastikan bahwa masing-masing tiang dalam kondisi stabil dan dapat menahan beban dari struktur sesuai dengan daya dukungnya. Beban aksial dan momen yang bekerja akan didistribusikan ke pile cap dan kelompok tiang berdasarkan rumus elastisitas dengan menganggap bahwa pile cap kaku sempurna, beban maksimum pada pondasi tiang kelompok dihitung
dengan menggunakan persamaan :
V My ∙ x Mx ∙ y Pmax = ± ± …………………………….………..…(2.25) ∑y n ∑x Keterangan :
2.5.3
V
= Jumlah Beban Vertikal
Mx
= Momen pada sumbu x
My
= Momen pada sumbu y
x
= Jarak tiang arah sumbu x
y
= Jarak tiang arah sumbu y
∑x
= Jumlah kuadrat x
∑y
= Jumlah kuadrat y
n
= Jumlah tiang pada kelompok pondasi
Analisis Stabilitas Pondasi Bored Pile Kelompok 1.
Efisiensi Kelompok Tiang
Perhitungan jumlah tiang yang diperlukan masih belum sempurna karena daya dukung kelompok tiang bukanlah berarti daya dukung satu tiang dikalikan
35
dengan jumlah tiang, hal ini karena intervensi (tumpang tindih) garis-garis tegangan dari tiang-tiang yang berdekatan ( Grup Action). Pengurangan dukung ketompok tiang yang disebabkan oleh
daya
group action ini biasanya
dinyatakan datam suatu angka efisiensi. Perhitungan efisiensi ketompok tiang berdasarkan rumus Converse Labbarre dari Uniform Building Code AASHTO adalah :
Eg = 1 − θ
θ = tan
(n − 1)m + (m − 1)n …………………..……………..(2.26) 90 ∙ n ∙ m
B … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . . … . . . (2.27) s
Keterangan : Eg
= Efisiensi kelompok tiang
D
= Ukuran penampang tiang
s
= Jarak antar tiang (as ke as)
m
= Jumlah tiang dalam 1 kolom
n
= Jumlah tiang dalam 1 baris
2.
Daya Dukung Kelompok Pondasi Bored Pile
Daya dukung kelompok merupakan kemampuan tiang dalam memikul beban yang bekerja secarakelompok. Untuk menghitung daya dukung pondasi grup/kelompok digunakan rumus sebagai berikut:
Pag =
Eg ∙ N(Pe + Ps) ……………………………………..………(2.28) F
Keterangan : Pag
= Daya dukung tiang kelompok
Eg
= Efisiensi kelompok tiang
36
Pe
= Tahanan ujung tiang
Ps
= Tahanan selimut tiang
F
= Faktor Keamanan
3.
Penurunan Pondasi Bored Pile Kelompok
Untuk menghitung penurunan kelompok tiang pondasi menggunakan rumus empiris Meyerhof (1976), yaitu :
δ=
0.17 ∙ B ∙ q ∙ I ∙ B /B …………………….……..……...….(2.29) σ ∙N
I=1−
z … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . (2.30) 8B
Keterangan : = Penurunan Tiang Grup (m) = Lebar reference (0.3 m) = Tekanan Ujung Ekivalen (P g /Bg*Lg) Pg
= Beban Tiang Grup (ton)
Bg
= Lebar Grup Tiang (m)
Lg
= Panjang Grup Tiang (m) = Tekanan reference (100 kPa)
N60 = Nilai N-SPT = 2/3 D (m) D
= Kedalaman Pondasi (m)
37
3.
Reaksi Tiang dan Pergeseran Pada Tumpuan ( Displacement)
Reaksi pergeseran pada tumpuan ( displacement ) merupakan suatu kondisi yang diakibatkan oleh gaya-gaya yang bekerja pada suatu struktur pondasi, biasanya pada pondasi tiang bekerja gaya vertikal (V o), gaya horizontal (Ho), serta momen puntir (Mo), dan gaya-gaya yang menyebabkan perpindahan pada tumpuan yang kaku, misalnya perpindahan mendatar ( gabungan tiang, perpindahan dalam arah vertikal (
) pada pusat
), dan perpindahan tempat
dengan cara berputar (rotary displacement) ( ) dengan anggapan bahwa sebagai pegas yang elastis (lihat pada gambar 2.8).
Gambar 2.8 Reaksi Tiang dan Pergeseran pada Tumpuan (Sumber : Susrodarsono dan Nakazawa , Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi) Perpindahan titik pusat dapat ditentukan dengan menyelesaikan persamaanpersamaan tiga dimensi dibawah ini :
Ho = (A ∙ δ ) + A ∙ δ + (A ∙ α)
38
Vo = A ∙ δ + A ∙ δ + A
∙α
∙δ )+ A
∙ α)
Mo = (A
∙ δ + (A
Anggapan bahwa alas tumpuan adalah mendatar, dan setiap koefisien diperkirakan berdasarkan persamaan dibawah ini :
Axx = ∑(K
. cos . θi + Kv . sin θi )
Axy = Ayx = ∑(Kv − K Ax
= Ax
= ∑(Kv − K
Ayy = ∑(Kv .
K
). xi . sin θi . cos θi )
cos θi + K . sin θi )
Aya = Aay = ((Kv . cos = ∑(( Kv .
A
). sin θi . cos θi )
θi + K . sin θi ). xi + K
cos θi + K . sin θi ) . x
. sin θi
i + ( K + K ) . xi .sin θi +
)
Keterangan : Ho
= Beban horizontal yang bekerja di atas tumpuan (ton)
Vo
= Beban vertikal yang bekerja di atas tumpuan (ton)
Mo
= Momen luar terhadap titik pusat dasar tumpuan (ton.m)
xi
= koordinat x untuk kepala tiang ke i (cm)
δ
= Perpindahan horizontal terhadap titik pusat 0
δ
= Perpindahan vertikal terhadap titik pusat 0
K
= konstanta pegas tiang dalam arah sumbu ortogonal kesumbu tiang dalam berbagai keadaan
θi
= sudut yang dibuat oleh tiang ke i dengan sumbu vertikal
α
= sudut rotasi tumpuan (radial)
Kv
= konstanta pegas dalam arah vertikal
39
Tabel 2.15 Koefisien Pegas Tiang Dalam Arah Sumbu Orthogonal
(Sumber : Susrodarsono dan Nakazawa , Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi)
β =
kD ( m ) … … … . … … … … … … … … … … . … … … … … … … (2.31) 4EI
1 λ = h + … … … … . … … … … … … … … … … … … … … … … . … … … (2.32) β Ep = 6400 f′c … …… …… …. …… …… …… …… …… …… .… …… (2.33) EI = Ep ∙ I … … … … … … . … … … … … … … … … … … … . … … . … … … ( 2.34) Ap ∙ Ep Kv = a ∙ ………………………………………………….…….(2.35) L Ko = 0.2 ∙ Eo ∙ D … … … … … . . … … … … … … … … … … … . . . … … . (2.36) k = Ko ∙ y Ha =
… … … … … . . … … … … … … … … … … … … … . . . … … . (2.37)
k∙D ∙ δα … … … … … . . … … … … … … … … … … . . … … . . . … … . ( 2 . 3 8 ) β
Keterangan :
40
β
= Nilai karakteristik tiang
D
= Diameter tiang
k
= Koefisien daya tangkap reaksi permukaan (t/m )
EI
= Kekuatan lentur tiang (t-m )
h
= Panjang aksial bagian atas dari perencanaan tanah pondasi tiang
Ko
= Harga k bila pergeseran pada permukaan dibuat sebesar 1 cm
3
2
3
(kg/cm ) y
= Besaran pergeseran yang akan dicari (cm)
Eo
= Modulus elastisitas tanah pondasi (28N)
Ap
= Luas Penampang netto dari tiang (cm )
Ep
= Modulus elastisitas tiang (kg/cm )
l
= Panjang tiang (cm)
I
= Momen inersia penampang tiang (cm )
Ha
= Daya dukung horizontal yang diizinkan (Kg)
δ
= Besarnya pergeseran normal (cm)
2
2
4
Maka untuk menghitung perpindahan mendatar ( δ ), perpindahan dalam arah vertikal ( δ ),
dan perpindahan tempat dengan cara berputar ( rotary
displacement) ( ) dapat menggunakan rumus berikut ini :
Jumlah tiang dianggap = n
n ∙ K ∙ Mo K ∙ ∑ x + n ∙ K δ = ……………………………………..(2.39) (n ∙ K ) n∙K − K ∙ ∑ x + n ∙ K Ho +
δ =
Vo ………………………………………..……………………(2.40) n∙K
41
α =
4.
Mo +
λ ∙ Ho 2
K K ∙ ∑ x + n K K
… … … … … . … … … … … … … … … … … (2.41)
Gaya horizontal yang diizinkan pada pondasi tiang
Gaya horizontal yang terjadi pada pondasi tiang diakibatkan oleh adanya beban horizontal. Besarnya gaya horizontal yang diizinkan sangat tergantung dari tekanan tanah pasif. Gaya horizontal yang diizinkan pada pondasi tiang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
H=
F ∙ 2L … … … … … … … … … … … … … … … … … … . … … (2.42) L +L +L
Keterangan : H
= Gaya horizontal yang diizinkan (ton)
F
= Total gaya horizontal yang bekerja (ton)
L2
= Resultan tekanan tanah pasif (m)
La
= Jarak dari permukaan tanah kedasar poer (m)
Ld
= Panjang jepitan (L/3)
Untuk mendapat tekanan resultan tekanan tanh pasif, dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
L = ∑ ………………………………………..………………………(2.43) Keterangan : L2
= Resultan tekanan tanah pasif
M
= Momen total yang terjadi
F
= Total gaya horizontal
42
Besaran Koefisien Tanah Pasif dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
K = tan ( 45 + ϕ/2) … … … … … … … … … … … … … … … … . … … ( 2 . 4 4 ) Keterangan : Kp
= Koefisien tanah pasif
ϕ
= Sudut geser dalam tanah
Gambar 2.9 Diagram Tekanan Tanah Pasif (Sumber : Sarjono, 1988)
Tekanan tanah pasif yang bekerja efektif pada tiap lapisan yang ditinjau, dapat diperoleh dari persamaan sebagai berikut :
Pada titik D ∶ DL = ¾ . DH. . . . . . … … … . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 2.45) Pada titik E ∶ EM = ½ .EI…… …… …… …… …… …… .. …… …. ( 2.46) Pada titik F ∶ FN = ¼ .FJ… …… …… …… …… …… .… …… …… ( 2.47) Beban yang timbul akibat momen maksimum dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
43
M =
Mmax ……………………………………………..….……(2.48) SF ∙ n ∙ n
Keterangan : Mx
= Momen maksimum yang diijinkan
Mmax = Momen maksimum yang terjadi nx
= Jumlah baris tiang arah x
ny
= Jumlah baris tiang arah y
SF
= Faktor Keamanan
5.
Faktor Keamanan Pondasi Bored Pile
Dalam memperoleh kapasitas ujung bored pile diperlukan sebuah angka sebagai pembagi kapasitas ultimate yang dinamakan dengan faktor keamanan (Safety Factor ), tentu yang dirancang oleh perencanaan sesuai dengan kondisi dan lokasi pekerjaan dengan tujuan antara lain : a.
Untuk meyakinkan bahwa bored pile masih cukup aman dalam mendukung beban yang bekerja.
b.
Untuk meyakinkan bahwa penurunan total yang terjadi pada bored pile masih dalam batas toleransi
c.
Untuk meyakinkan bahwa penurunan yang tidak seragam antara masing-masing tiang bor masih dalam batas toleransi
Mengingat alasan yang terdapat pada poin (b), maka dari hasil pengujian beban tiang, baik tiang pancang maupun tiang bor yang berdiameter kecil sampai berdiameter sedang (600 mm), penurunan akibat beban yang bekerja yang terjadi lebih kecil dari 100 dengan faktor keamanan yang tidak kurang dari 2.5. (Tomlison, 1997)
44
Reese dan ONeill (1989) , menyarankan pemilihan faktor keamanan (SF) untuk pondasi tiang bor yang mempertimbangkan faktor-faktor sebagai berikut, tipe dan kepentingan dari struktur, variabilitas tanah (tanah tidak uniform), ketelitian penyelidikan tanah, tipe dan jumlah uji tanah yang dilakukan, ketersediaan tanah di tempat, pengawasan/kontrol kualitas di lapangan serta kemungkinan beban desain actual yang terjadi selama beban layanan struktur Tabel 2.16 Faktor Keamanan yang Disarankan (Resse & O’Neill, 1989) Faktor Keamanan ( Safety Factor ) Klasifikasi Kontrol Kontrol Kontrol Struktur Kontrol Baik Normal Buruk Sangat Buruk Monumental 2.3 3 3.5 4 Permanen 2 2.5 2.8 3.4 Sementara 1.4 2 2.4 2.8 (Sumber : Teknik Pondasi 2, Hary Cristady Hardiyatmo) 2.6
Perencanaan Tulangan Pondasi Bored Pile
Jika dimensi/penampang pondasi ditentukan oleh gaya aksial/berat struktur
yang dipikul masing-masing kolom, maka penulangan pondasi
ditentukan oleh gaya momen dan gaya geser yang bekerja pada pondasi tersebut, dengan perhitungannya berikut ini. 2.6.1
Perencanaan Tulangan Utama Longitudinal
Untuk menghitung penulangan longitudinal pada pondasi bored pile maka dilakukan dengan langkah dan persamaan sebagai berikut : 1.
Mn =
Menentukan Momen Nominal (Mn)
Mu ……………………………………..………………………..(2.49) ϕ
Keterangan : Mn
= Momen nominal yang bekerja (kN.m)
45
Mu
= Momen maksimum yang bekerja pada tiang (kN.m)
ϕ
= Faktor reduksi kekuatan tekan (untuk tulangan spiral = 0.7)
2.
Menghitung Rasio Tulangan ( )
ρ
=
ρ
= 0.75 ∙ ρ … … … … … … . … … … … … … … … … … … … … … . . ( 2.51)
1.4
ρ = β∙
……………………………………………………………..(2.50)
0.85 ∙ f′c 600 ∙ .………………………………..……..(2.52) fy 600 + fy 1 (1 − m
1−
2m ∙ Rn ……………………………………..(2.53) fy
ρ
=
m =
fy …………………………………………….…..……..(2.54) 0.85 ∙ f′c
Rn =
Mn …………………………………………….……..……..(2.55) b ∙ d′
Keterangan :
ρ
= Rasio tulangan minimum
ρ
= Rasio tulangan maksimum
ρ
= Rasio tulangan yang diperlukan
ρ
= Rasio tulangan seimbang (balance)
Rn
= Faktor tahanan momen
fc
= Kuat tekan beton
fy
= Tegangan leleh baja
d
= Lebar efektif penampang (mm)
3.
Menghitung Luas Penamapang yang Diperlukan (
46
)
As = ρ ∙ b ∙ d′ … … … … … … … … … … … … … … … … . … … . . … … . . (2.56) A =
π∙D ………………………………………….…….…..……..(2.57) 4
Keterangan : 2
As
= Luas tulangan yang dipakai (mm )
b
= Diameter penampang pondasi (mm)
d
= Lebar efektif penampang pondasi (mm)
A
= Luas tulangan rencanan yang akan digunakan (mm )
4.
Menentukan Jumlah tulangan (n)
n=
2
As ………………………………………………………………..…(2.58) A′
Keterangan : n 2.6.2
= Jumlah tulangan yang digunakan
Perencanaan Tulangan Geser – Spiral
Untuk menghitung tulangan geser pada pondasi bored pile dapat menggunakan persamaan berikut ini : 1.
Momen Geser Ultimit (Vu)
Gaya geser akibat momen yang bekerja pada pondasi bored pile :
Vu =
Mu ……………………………………………………..…………(2.59) L
gaya geser akibat gaya lateral yang bekerja pada pondasi bored pile :
Vu = K ∙ h
… … … … … … … … … … … … … … … … … … . . … … … … (2.60)
Vs = 0.5 ∙ Vu … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . … … … … ( 2.61)
47
Dari kedua persamaanan diatas, digunakan gaya geser yang paling besar. Keterangan : Vu
= gaya geser ultimit (N)
Mu
= Momen ultimit
K
= Faktor beban ultimit (1.5)
hijin
= Gaya lateral ijin untuk satu tiang
L
= Panjang pondasi
2.
Menentukan Tegangan geser ijin beton (Vc)
Vc =
1+
√ f′c Pu ∙ ∙b 14 ∙ Ag 6 ∙ d … … … … … … … … … … . . … … . . ( 2.62)
Jika pada perhitungan, nilai Vc > Vu maka hanya diperlukan tulangan geser minimum. Keterangan : Vc
= Tegangan geser ijin beton
Ag
= Luas penampang pondasi
f’c
= Kuat tekan Beton
b
= Diameter pondasi bored pile
d
= lebar efektif penampang pondasi
3.
Menentukan jarak antar tulangan geser (S)
S =
Asv ∙ fy ∙ d …………………………………………………..……(2.63) Vs
Keterangan : S
= Jarak antar tulangan geser (mm)
48
2
Asv = Luas tulangan geser rencana (mm )
2.7
Penelititan Sejenis yang Pernah Dilakukan
Penelitian – penelitian tentang pondasi tiang bor yang pernah dilakukan sebelumnya antara lain sebagai berikut : Nama dan Tahun
: Febri Yoga Anggara (2010)
Judul
: Analisis Pondasi Tiang
Bor Pada Proyek Jembatan
Tambalan II Bantul Rumusan Masalah
: Rumusan masalah dalam penelitian tugas akhir ini adalah dari data hasil penyelidikan tanah lokasi
Proyek
Jembatan Tambalan II, Bantul Yogyakarta. Tanah keras berada pada kedalaman lebih dari 10 meter sedangkan fondasi sumuran digunakan pada kedalaman kurang dari 10 meter. Pada tanah dasar yang dalam (lebih dari 10 meter)
digunakan fondasi tiang. Pada tugas akhir
ini
dipilih fondasi tiang bor sebagai fondasi pada Proyek Jembatan Tambalan II, Yogyakarta. Tujuan Penelitian
: Tujuan penelitian tugas akhir ini adalah untuk mengetahui kapasitas dukung dan penurunan terhadap perbedaan diameter pada fondasi tiang bor.
Kesimpulan 1.
:
Kapasitas dukung
tiang kelompok dengan diameter tiang 0,60 m
sebesar 1281,707 ton lebih kecil daripada beban total 1288,85 ton sehingga
tidak aman
digunakan. Untuk diameter
49
tiang
0,80 m
mempunyai kapasitas dukung kelompok tiang sebesar 1612,00 ton lebih besar daripada beban total
1352,16
ton
sehingga aman
digunakan. Untuk d iameter tiang 1,00 m mempunyai kapasitas dukung kelompok tiang sebesar 1864,462 ton lebih besar daripada beban total 1433,55
ton
sehingga
aman
digunakan.Semakin besar diameter
semakin besar kapasitas dukung dan semakin besar luasan kelompok tiang semakin besar kapasitas dukung kelompok tiang. 2.
Penurunan
fondasi tiang bor diameter tiang 0,60 adalah 0,28 m.
Untuk diameter 0,80 m adalah 0,31 m. Untuk diameter 1,00 m pada tanah lempung adalah 0,35 m. Nama dan Tahun
: Edward Z. Halibu (2015)
Judul
: Perencanaan Pondasi Bored Pile Dan Metode Pelaksanaan Pada Proyek Pembangunan Gedung Rsj Prof Dr. V.L. Ratumbuysang Manado
Rumusan Masalah
:
Untuk itu penulisan tugas akhir ini difokuskan pada Perencanaan Pondasi Bored Pile Dan Metode Pelaksanaan Pada Proyek Pembangunan Gedung RSJ Prof Dr. V.L. Ratumbuysang Manado. Pondasi Bored Pile merupakan salah satu jenis pondasi yang kedalamannya kurang lebih dari 15 meter dan biasa digunakan pada konstruksi bangunan-bangunan tinggi. Pemakaian pondasi Bored Pile adalah
merupakan
alternatif
lain,
bilamana
dalam
pelaksanaan pembangunan berada pada suatu lokasi yang
50
sangat sulit atau beresiko tinggi apabila mempergunakan pondasi tiang pancang (spoon pile). Tujuan Penelitian
:
1.
Menentukan diameter serta kedalaman bored pile
2.
Mencari daya dukung satu tiang pondasi bored pile
3.
Menentukan jumlah bored pile dalam satu titik
4.
Menghitung daya dukung kelompok tiang.
Kesimpulan 1.
:
Diameter pondasi bored pile pada titk P18 adalah 20 cm
dengan
kedalaman tiang 3,00 m dan diameter pondasi pada titik P401 adalah 30 cm, dengan kedalaman tiang 2,60 m. 2.
Daya dukung tiang pada titik P18 adalah 12,944 ton sedangkan daya dukung tiang pada titik P401 adalah 17,813 ton
3.
Jumlah tiang pada titik P-18 adalah 6 buah tiang bored pile dan pada titik P-401 adalah 9 buah tiang bored pile.
4.
Daya dukung
kelompok tiang pada titik P18 adalah 56,694
ton
sedangkan daya dukung tiang pada titik P401 adalah 110,619 ton. Dengan perbandingan pada titik P18 adalah 56,694 ton > Pu = 56,473 ton (OK) dan pada titik P401 adalah 110,619 ton > Pu = 107,893 ton (OK)
51
BAB III METODE PENELITIAN
3.1
Deskripsi Proyek
Proyek Paket Pembangunan Fly Over Sp. Surabaya adalah pembangunan jalan layang Non-Tol dengan panjang 875 meter. Proyek ini terletak di Simpang Surabaya Banda Aceh. Untuk meneruskan/mentransfer beban dari bagian struktur atas ( Upper Structure) ke lapisan tanah di bawahnya hingga mencapai daya dukung yang
diinginkan, maka diperlukan suatu bagian konstruksi bangunan bawah ( Sub Structure) yang disebut dengan pondasi, dalam hal ini digunakan pondasi Bored Pile. Penelitian yang dilakukan diambil pada Proyek Paket Pembangunan Fly
Over Sp. Surabaya titik P7 Untuk mengetahui deskripsi dari proyek ini, maka diketahui data-data sebagai berikut : Nama Proyek
: Proyek Paket Pembangunan Fly Over Sp. Surabaya
Fungsi Bangunan
: Jembatan Layang Non Tol
Lokasi Pekerjaan
: Simpang Surabaya, Banda Aceh
Kontraktor
: JAYA KONSTRUKSI-BRANTAS ABIPRAYA,KSO
Konsultan Supervisi: - PT. WAHANA MIRA AMERTA JO : - PT. ESKAPINDO MATRA JO : - PT. LATIVA INTI Dalam proyek ini, dipergunakan pondasi bored pile dengan spesifikasi sebagai berikut :
52
3.2
Jenis Pondasi Tiang
: Pondasi Bored Pile ( Bore Pile)
Diameter Pondasi
: 1.2 meter
Kedalaman Pondasi
: 65 meter
Mutu Beton
: K-250
Mutu Baja
: BJ-40
Data Penelitian
Untuk kelancaran penelitian
maka diperlukan beberapa data yang
digunakan sebagai sarana untuk mencapai maksud dan tujuan penelitian. Data yang diperlukan yaitu gambar detail
Fly Over Sp. Surabaya, hasil uji
penyelidikan tanah dan dimensi bored pile. 3.2.1
Hasil Uji Penyelidikan Tanah
Pada
Proyek
Paket
Pembangunan
Fly Over Sp. Surabaya ini,
penyelidikan tanah yang dilakukan adalah bor log dan pengujian di laboratorium. Dari hasil penyelidikan tanah tersebut dapat diketahui jenis dan lapisan tanah. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Lampiran 1 3.2.2
Gambar Detail Jembatan
Data detai jembatan yang dibutuhkan meliputi struktur atas jembatan diantaranya, plat lantai jembatan, tiang sandaran, gelagar, dll, dan untuk struktur bawah jembatan diantaranya pier head, pier, pile cap, dan gambar struktur pondasi itu sendiri, semua ini dibutuhkan untuk menghitung beban mati yang akan di pikul oleh pondasi Bored Pile. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Lampiran 2
53
3.3
Dasar Perhitungan
Berdasarkan perencanaan bored pile titik P7 Proyek Paket Pembangunan Fly Over Sp. Surabaya, maka perhitungan akan didasari dari beberapa analisis yaitu : 3.3.1
Analisis Pembebanan Struktur Jembatan
Dalam analisis pembebanan digunakan pedoman sebagai standard pembebanan yaitu Standar Pembebanan untuk Jembatan RSNI T-02-2005 1.
Beban Primer
a.
Beban Mati ( Dead Load )
Perhitungan beban mati mengikuti standard pembebanan untuk jembatan (RSNI T-02-2005), dengan ketentuan berat jenis dapat dilihat pada Tabel 2.5, serta faktor beban
untuk berat sendiri dapat dilihat pada Tabel 2.6 . Untuk
perhitungan beban mati terbagi atas dua bagian diantaranya : •
Berat struktur atas (Upper Structure)
Berat struktur atas meliputi, berat tiang sandaran, berat aspal, plat lantai kendaraan, girder, dst •
Berat struktur bawah
Berat untuk struktur bawah meliputi, berat pier head, pilar, pile cap, serta berat pondasi itu sendiri b.
Beban Hidup ( Live Load )
Beban hidup adalah beban lalulintas yang bekerja pada struktur jembatan tersebut, meliputi :
54
•
Beban Lajur “D”
Beban Terbagi Rata (UDL)
Untuk menghitung beban terbagi rata (UDL) menggunakan Persamaan 2.4 Beban Garis (KEL)
Untuk menghitung beban garis (KEL) dapat menggunakan Persamaan 2.5 dengan menentukan nilai Faktor Beban Dinamis
(FBD) atau
Dinamic Load Allowance (DLA) melalui Gambar 2.2 Faktor Beban Dinamis 2.
Beban Skunder
a.
Beban Angin
Untuk menghitung beban angin diperlukan menentukan koefisien seret (CW) yang didapatkan berdasarkan Tabel 2.10 dengan perbandingan b/d. Selanjutnya menentukan kecepatan rencana angin (V W) dengan menggunakan Tabel 2.9, penentuan kecepatan rencana angin berhubungan dengan jarak lokasi
terhadap pantai. Untuk selanjutnya perhitungan beban angin dapat menggunakan Persamaan 2.7 .
b.
Beban Gempa
Untuk menghitung beban gempa, maka perlu dihitung terlebih dahulu berat struktur jembatan. Selanjutnya penentuan zona wilayah gempa sesuai dengan Standar perencanaan ketahanan gempa untuk jembatan (SNI-2833-2008), untuk menentukan zona gempa dapat ditentukan dengan menggunakan Gambar 2.5 Wilayah Gempa Indonesia dengan percepatan puncak batuan dasar dengan perioda ulang 500 tahun. Pada kasus ini Kota Banda Aceh merupakan wilayah
55
zona gempa 2, selanjutnya penentuan koefisien dasar gempa (C) yang dapat ditentukan pada Gambar 2.6 dan penentuan faktor kepentingan (I) pada Tabel 2.13, serta penentuan faktor tipe bangunan (S) pada Tabel 2.11
Selanjutnya dilakukan perhitungan momen inersia penampang (I) untuk menghitung besaran kekakuan gabungan (K p) guna memperoleh watu getar (T). Unutk menghitung koefisien gempa horizontal dengan menggunakan Persamaan 2.9, dan menghitung gaya geser dasar gempa (T EQ) menggunakan Persamaan 2.8
c.
Beban Rem
Beban rem yang bekerja pada jembatan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.12 dengan anggapan bahwa gaya rem bekerja horizontal arah sumbu jembatan dengan titik tangkap 1.8m diatas permukaan lantai. 3.
Kombinasi Pembebanan
Setelah semua beban diperoleh, selanjutnya dapat dilakukan kombinasi pembebanan yang mengacu pada standard pembebanan untuk jembatan (RSNI T02-2005). Untuk kombinasi pembebanan dapat menggunakan Tabel 2.14 3.3.2
Analisis Daya Dukung Pondasi Bored Pile
Sebelum melakukan analisis pondasi baik dari segi kapasitas daya dukung maupun efisiensi kelompok Bored Pile, terlebih dahulu dilakukan permodelan variasi dari panjang pondasi, variasi panjang tiang pondasi yang di ambil adalah 65 meter (kondisi asli), 55 meter, dan 43 meter. dasar pemngambilan ini dikarenanan untuk panjang 55 meter, karena nilai SPT mendekati dengan kondisi pada kedalaman asli yaitu 65 meter, dasar pengambilan panjang 43 meter
56
karena nilai SPT pada kedalaman tersebut terus membesar. Seperti yang telah di bahas pada sub idetifikasi masalah, melakukan permodelan variasi panjang pondasi Bored Pile guna menjadikan perbandingan dalam menentukan berapa banyak tiang yang akan dibutuhkan dengan selisih setiap kedalaman. 1.
Daya Dukung Pondasi Bored Pile Tunggal
Sebelum melakukan perhitungan daya dukung pondasi bored pile, terdapat beberapa faktor yang harus dianalisis, yang berhubungan erat terhapat daya dukung pondasi bored pile, yaitu : a.
Tahanan Selimut Tiang ( Skin Friction)
Tahanan selimut tiang adalah daya dukung pondasi tiang yang berdasar dari kekuatan gesekan antara perluasan selimut atau keliling tiang yang begesekan langsung dengan tanah, tahanan tersebut dapat dicari dengan menggunakan Persamaan 2.15 s/d 2.17 untuk tanah dengan kondisi non-kohesif, sedangkan tanah dengan kondisi kohesif digunakan Persamaan 2.8 dan Gambar 2.7 , dalam mencari tahanan selimut tiang harus dilakukan identifikasi untuk
setiap lapisan tanah. Ini dilakukan jika tanah yang ditinjau tidak seragam. b.
Tahanan Ujung Tiang ( End Bearing)
Tahana ujung tiang merupakan daya dukung pondasi tiang yang berdasar dari kekuatan tahanan ujung tiang dengan permukaan tanah dasar, tahanan ujung dapat dicari dengan menggunakan Persamaan 2.19 s.d 2.20 untuk kondisi tanah non-kohesif, sedangkan untuk kondisi tanah kohesif perhitungan tahanan ujung dapat menggunakan Persamaan 2.21 s/d 2.22 . tahanan ujung pondasi Bored Pile sangat berkaitan dengan perluasan ujung pondasi dengan daya dukung tanah pada ujung pondasi
57
d.
Daya Dukung Ijin Tekan ( Downward Capacity)
Daya dukung ijin tekan pondasi tiang merupakan batas kemampuan pondasi dalam menerima beban vertikal searah gaya gravitasi. Daya dukung ijin tekan sangat berkaitan erat dengan tahanan ujung tiang ( End Bearing) dan tahanan selimut tiang (Skin Friction), keduanya saling berkontribusi dalam menahan beban
arah
vertikal.
Untuk menentukan
besaran
tahanan
ujung
dapat
menggunakan Persamaan 2.14 dimana tahanan ujung tiang yang ditambahkan dengan hasil komulatif dari tahanan selimut tiang dan di bagi dengan faktor keamanan. Dalam penentuan faktor keamanan dapat dilihat pada Tabel 2.16 . e.
Daya Dukung Ijin Tarik ( Uplift Capacity)
Daya dukung ijin tarik pondasi bored pile merupakan kemampuan pondasi Bored Pile dalam menahan daya angkat yang berlawanan dengan gaya gravitasi. Daya dukung ijin tarik sangat berkaitan dengan berat sendiri pondasi dan tahanan selimut tiang. Untuk menghitung besarnya daya dukung ijin tarik dapat digunakan Persamaan 2.23. 2.
Analisis Baban Maksimum pada Pondasi Bored Pile Kelompok
a.
Penentuan Jumlah Bored Pile yang Diperlukan
Dalam menentukan jumlah Bored Pile yang diperlukan tentu berkaitan dengan beban yang akan dipikul oleh pondasi Bored Pile tersebut dan besaran daya dukung untuk setiap tiang tunggal pondasi. Untuk menentukan jumlah Bored Pile yang diperlukan dapat menggunakan Persamaan 2.31. b.
Beban maksimum pada pondasi tiang kelompok
Untuk melakukan kontrol terhadap jumlah bored pile yang telah di tentukan sebelumnya, maka dilakukan pengecekan terhadap beban maksimum
58
yang terjadi pada pondasi tiang kelompok, hal ini diharuskan karena apabila terdapat satu tiang yang mengalami beban berlebih maka jumah tiang harus ditambah guna menemukan jumlah tiang yang aman. Kontrol beban maksimum pada pondasi tiang kelompok dapat menggunakan Persamaan 2.32 3.
Analisis Stabilitas Pondasi Bored Pile Kelompok
a.
Daya Dukung Pondasi Bored Pile Kelompok
Daya dukung pondasi Bored Pile kelompok merupakan kemampuan Bored Pile dalam memikul beban secara berkelompok. Untuk menghitung daya
dukung pondasi dalam kelompok tiang terlebih dahulu diperlukan efisiensi kelompok tiang yang dapat dicari menggunakan Persamaan 2.33 s/d 2.34 , selanjutnya daya dukung pondasi Bored Pile kelompok dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan 2.35. b.
Penurunan Pondasi Bored Pile Kelompok
Penurunan pondasi Bored Pile kelompok terjadi akibat beban yang bekerja pada pondasi tersebut, selain pembebanan, kedalaman pondasi, dan daya dukung tanah juga ikut berperan dalam penurunan pondasi Bored Pile kelompok. Untuk menghitung bersarnya penurunan yang terjadi pada pondasi Bored Pile kelompok dapat menggukan Persamaan 2.36 s/d 2.37 . c.
Reaksi Tiang dan Pergeseran Pada Tumpuan ( Displacement)
Dalam menghitung reaksi dan pergeseran tiang pada tumpuan akibat beban-beban yang bekerja seperti beban vertikal, horizontal, dan momen. Terlebih dahulu menentukan konstanta pegas pada Tabel 2.15, selanjutnya perhitungan menggunakan Persamaan 2.38 s/d 2.45.
59
Setelah itu, perpindahan mendatar ( δ ), perpindahan dalam arah vertikal (δ ), dan puntir ( ) pada tumpuan dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.46 s/d 2.48. d.
Gaya horizontal yang diizinkan pada pondasi tiang
Besaran gaya horizontal yang diizinkan sangat tergantung pada tekanan tanah pasif. Besaran gaya horizontal tersebut dapat di hitung menggunakan Persamaan 2.24 s/d 2.30
3.3.3
Perencanaan Tulangan Pondasi Bored Pile 1.
Perencanaan Tulangan Utama Longitudinal
Dalam perencanaan tulangan utama untuk pondasi bored pile, dapat menggunakan Persamaan 2.49 s/d 2.58 . perencanaan tersebut mulai dari menghitung Momen nominal yang bekerja pada pondasi (Mn), perhitungan rasio tulangan, perhitungan luas penampang, hingga penentuan jumlah tulangan longitudinal yang diperlukan. 2.
Perencanaan Tulangan Geser - Spiral
Perencanaan tulangan
geser pada pondasi bored pile direncanakan
tulangan jenis spiral. Perhitungan tulangan geser dapat menggunakan Persamaan 2.59 s/d 2.61.
60
3.4
Bagan Alir Penelitian MULAI Studi Literatur Pengumpulan Data
Data Tanah
Data Struktur
Data Pengujian Tanah 1. Bor Log 2. Pengujian Lab
Data Gambar Struktur 1. Struktur Jembatan 2. Struktur Pondasi
Analisis Kapasitas Daya Dukung Pondasi Bored Pile Tunggal Untuk Setiap Variasi Panjang Pondasi Bored Pile
Permodelan Variasi Panjang Pondasi Bored Pile (65 Meter, 55 Meter, 43 Meter)
Perhitungan Beban 1. Beban Primer 2. Beban Skunder
Analisis Pembebanan Max untuk pondasi Bored Pile Kelom ok TIDAK AMAN
AMAN
Penentuan Jumlah tiang untuk satu kelompok ondasi bored ile Analisis Stabilitas Pondasi Bored Pile Kelompok untuk Setiap Variasi Panjang Perhitungan Kebutuhna Tulangan untuk Pondasi Bored Pile Hasil dan Pembahasan
Simpulan dan Saran SELESAI
Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian
61
Stabilitas Pondasi Bored Pile Kelompok meliputi (downward capacity, settlement, displacement,
lateral load ca acit )