Perhitngan [PDF]

Citation preview

9. Perencanaan Pondasi Dalam A. Gaya – gaya yang Bekerja pada Kolom / Pile Cap Dari hasil analisis data pembebanan struktur portal pada program SAP 2000 didapatkan nilai gaya yang bekerja pada kolom/pile cap sebagai data yang dibutuhkan dalam perencanaan perhitungan pile cap dan pondasi tiang pancang sesuai daya dukung tanah pada lokasi pembangunan. Berikut nilai gaya terbesar yang diambil untuk menghitung perencanaan pile cap dan kebutuhan tiang pancang pada struktur pondasi dalam.



Gambar 4.103 Sketsa Pondasi Tiang Pancang



280



B. Perhitungan Pondasi A) Menentukan Kapasitas Daya Dukung Pondasi Berdasarkan penyelidikan tanah hasil test sondir, data yang digunakan untuk perhitungan pondasi yaitu menggunakan lokasi 1, S-2 dengan qc = 50 kg/cm2 dan JHL = 1778 kg/cm.



a. Daya dukung tanah pondasi dangkal berdasar data sondir a) Daya dukung tanah berdasar Terzaghi (1943) yaitu : Untuk ϕ = 0 dapat ditulis :  Pondasi bentuk persegi / lingkaran qu = 1,3 x Cu x Nc  Pondasi bentuk lajur qu = Cu x Nc dimana Cu = qc / N  nilai N = nilai korelasi, berkisar antara 10 sampai dengan 30 dengan, qu = daya dukung tanah ultimate Cu = kohesi tanah kondisi undrained Nc = faktor bearing kapasitas = 5,7 SF = safety factor = 3



Diambil contoh kedalaman D = 1,00 m  Pondasi bentuk persegi / lingkaran qu = 1,3 x Cu x Nc = 1,3 x



50 30



x 5,7



= 12,35 kg/cm2 qa = =



qu SF 12,35 3



= 4,12 kg/cm2



281



b) Daya dukung tanah berdasar Oshaki (Sujono Sosrodarsono) (1984) yaitu : Untuk ϕ = 0 Syarat pondasi dangkal; D ≤ B dimana : qu = α x Cu x Nc dimana Cu = qc / N  nilai N = nilai korelasi, berkisar antara 10 sampai dengan 30 dengan, qu = daya dukung tanah ultimate Cu = kohesi tanah kondisi undrained Nc = faktor bearing kapasitas = 5,30 α = faktor bentuk (tabel Oshaki) SF = safety factor = 3



Diambil contoh kedalaman D = 1,00 m  Pondasi bentuk bujur sangkar / lingkaran qu = α x Cu x Nc = 1,3 x



50 30



x 5,30



= 11,48 kg/cm2 qa = =



qu SF 11,48 3



= 3,83 kg/cm2



c) Daya dukung tanah berdasar Meyerhof (1963) yaitu : Untuk ϕ = 0 dapat ditulis :  Pondasi bentuk persegi / lingkaran qu = Cu x Nc x Fcs x Fcd x Fci dimana Cu = qc / N  nilai N = nilai korelasi, berkisar antara 10 sampai dengan 30



282



dengan, qu = daya dukung tanah ultimate Cu = kohesi tanah kondisi undrained Nc = faktor bearing kapasitas = 5,14 Fcs = faktor bentuk Fcd = faktor kedalaman Fci = faktor kemiringan SF = safety factor = 3



Diambil contoh kedalaman D = 1,00 m dan B = 2,0 m Fcs = 1 +



B



+



L



Fcd = 1 + 0,4



Nq Nc



=1+



Df



( )= B



0,7 0,7



+ 1



1 + 0,4 (



2



1 5,4



= 2,19



) = 1,2



Fci = 1 (karena bebannya tegak)  Pondasi bentuk persegi / lingkaran qu = Cu x Nc x Fcs x Fcd x Fci =



50 30



x 5,14 x 2,19 x 1,2 x 1



= 22,51 kg/cm2 qa = =



qu SF 22,51 3



= 7,50 kg/cm2



283



Tabel 4.21 Perhitungan Daya Dukung Tanah untuk Pondasi Dangkal Berdasar Data Sondir dengan Nilai Korelasi, N = 30 Kedalaman Daya Dukung Tanah untuk Pondasi Ijin



Metode



(D)



Persegi



Lajur



m



kg/cm2



kg/cm2



1,00



4,12



3,17



2,00



1,81



1,39



3,00



0,99



0,76



1,00



3,83



2,94



2,00



1,68



1,30



3,00



0,92



0,71



1,00



7,50



2,00



8,76



3,00



6,32



-



Terzaghi



Oshaka



Meyerhof



b. Daya dukung tanah pondasi dalam berdasar data sondir a) Daya dukung tanah berdasar Begemann (1965) yaitu : Pall =



qc 𝑥 A 3



+



JHL 𝑥 Q 5



dimana qc = ½ x (qcu + qcb) dengan Pall = kapasitas beban yang diijinkan qcu = qc rata – rata sepanjang 8 diameter bagian atas ujung tiang qcb = qc rata – rata sepanjang 3,5 diameter bagian atas ujung tiang A



= luas dasar penampang pondasi tiang



JHP = jumlah hambatan lekat Q



= panjang keliling pondasi tiang



284



Diketahui : Diameter tiang pancang



= 40 cm



A = ¼ x π x D2 = ¼ x 3,14 x 402



= 1256 cm2



Q = π x D = 3,14 x 40



= 125,6 cm



JHP (kedalaman 1 m)



= 80 kg/cm



qcu =



qcb =



10 + 15 + 15 + 30 + 50 5



= 24 kg/cm2



50 + 20 + 35 + 20 + 20 +22 + 15 + 10



qc =



8 24 + 24



Pall = =



2 qc 𝑥 Ap 3



= 24 kg/cm2



= 24 kg/cm2 JHL 𝑥 Q



+



24 𝑥 1256 3



5



+



80 𝑥 125,6 5



= 12057,6 kg = 12,0576 ton



b) Daya dukung tanah berdasar Metode Umum (Dina Pekerjaan Umum) yaitu : Pall =



kb 𝑥 qc 𝑥 A+ks 𝑥 JHP 𝑥 Q FK



dengan Pall = kapasitas beban yang diijinkan kb = resistensi faktor tahanan ujung tiang (0,75) qc = tahanan ujung tiang A



= luas dasar penampang pondasi tiang



ks



= resistensi faktor friksi tiang (0,5 – 0,75)



JHP = jumlah hambatan pelekat Q



= panjang keliling pondasi tiang



FK = faktor keamanan sebesar 2,5



285



Diketahui : Diameter tiang pancang



= 40 cm



A = ¼ x π x D2 = ¼ x 3,14 x 402



= 1256 cm2



Q = π x D = 3,14 x 40



= 125,6 cm



qc (kedalaman 1 m)



= 50 kg/cm2



JHP (kedalaman 1 m)



= 80 kg/cm



Pall



= =



kb 𝑥 qc 𝑥 A+ks 𝑥 JHP 𝑥 Q FK 0,75 𝑥 50 𝑥 1256 + 0,5 𝑥 80 𝑥 125,6 2,5



= 20849,6 kg = 20,8496 ton



c) Daya dukung tanah berdasar Trofimankove (1974) yaitu : JHP



kb 𝑥 qc 𝑥 A +( D ) 𝑥 Q Pall = FK



dengan Pall = kapasitas beban yang diijinkan kb = resistensi faktor tahanan ujung tiang (0,75) qc = tahanan ujung tiang A = luas dasar penampang pondasi tiang D = 1,5 – 3 (ketentuan) JHP = jumlah hambatan pelekat Q = panjang keliling pondasi tiang FK = faktor keamanan sebesar 2,5



Diketahui : Diameter tiang pancang



= 40 cm



A = ¼ x π x D2 = ¼ x 3,14 x 402



= 1256 cm2



Q = π x D = 3,14 x 40



= 125,6 cm



qc (kedalaman 1 m)



= 50 kg/cm2



JHP (kedalaman 1 m)



= 80 kg/cm



286



JHP



Pall



kb 𝑥 qc 𝑥 A +( D )𝑥 Q = FK 80



=



0,75 𝑥 50 𝑥 1256 +(1,5) 𝑥 125,6 2,5



= 21519,5 kg = 21,5195 ton



Tabel 4.22 Perhitungan Daya Dukung Tanah untuk Pondasi Tiang Berdasar Data Sondir (Diameter Tiang = 40 cm) Kedalaman



JHL



Begemann



Cara Umum



Trofimankove



(m)



(kg/cm)



ton



ton



ton



1,00



80



12,0576



20,8496



21,5195



2,00



162



12,1455



12,3590



13,7155



3,00



222



12,7568



10,0982



11,9571



4,00



272



13,7658



12,4846



14.7622



5,00



322



15,700



13,7406



16,4369



6,00



392



19,8281



19,2670



22,5494



7,00



492



25,1158



27,4310



31,5507



8,00



592



28,8461



31,8270



36,7841



9,00



692



30,5878



30,5710



36,3654



10,00



792



30,2235



29,3150



35,9467



11,00



872



32,1201



29,4406



36,7422



12,00



992



33,8325



30,5710



38,8774



13,00



1074



36,0263



35,2685



44,2614



14,00



1176



39,308



37,8307



47,6778



15,00



1276



44,3159



43,3571



54,0415



16,00



1378



48,5109



49,6874



61,2258



17,00



1478



51,7974



50,3154



62,6911



18,00



1578



56,4781



54,7114



67,9245



19,00



1678



60,1791



59,1074



73,1578



20,00



1778



63,6876



63,5034



78,3911



(D)



287



d) Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang Berdasarkan Kekuatan Material Perencanaan pondasi tiang pancang menggunakan spesifikasi produk dari PT. Wijaya Karya Beton (Wika Beton) pada tabel berikut.



Tabel 4.23 Data Spesifikasi Pondasi Tiang Pancang



Berdasarkan spesifikasi pondasi tiang pancang dari WIKA Beton, tiang pancang dengan diameter 400 mm kelas B didapatkan daya dukung tiang Pumax = 114,40 ton



288



B) Tahanan Aksial Tiang Pancang Diketahui : Diameter tiang pancang (D)



= 0,40 m



Panjang tiang pancang (L)



= 20,00 m



Kuat tekan beton tiang pancang (fc’)



= 25 MPa = 25000 kPa



Berat beton bertulang (Wc)



= 24 kN/m3



Faktor reduksi kekuatan (ϕ)



= 0,60



Faktor reduksi nilai tahanan ujung nominal tiang (ω)



= 0,50



a. Berdasarkan Kekuatan Bahan  Luas penampang tiang pancang A



= ¼ x π x D2 = ¼ x 3,14 x 0,402 = 0,1256 m2



 Berat tiang pancang Wp = A x L x Wc = 0,1256 x 20,00 x 24 = 60,29 kN  Kapasitas dukung nominal tiang pancang Pn



= 0,30 x A x fc’ – 1,2 x Wp = 0,30 x 0,1256 x 25000 – 1,2 x 60,29 = 869,65 kN



 Tahanan aksial tiang pancang = ϕ x Pn = 0,6 x 869,65 = 521,79 kN



289



b. Berdasarkan Hasil Uji Sondir (Bagemann) a) Tahanan ujung Tahanan ujung nominal dihitung dengan rumus : Pb = ω x Ab x qc dimana : ω



= faktor reduksi nilai tahanan ujung nominal tiang



Ab = luas ujung bawah tiang (m2) qc = tahanan penetrasi kerucut statis yang merupakan nilai rata – rata dihitung dari 8 diameter di atas dasar sampai 4 diameter di bawah dasar tiang (kN/m2)  Luas tampang tiang pancang Ab = ¼ x π x D2 = ¼ x 3,14 x 0,402 = 0,1256 m2  Tahanan penetrasi kerucut statis  ditinjau pada kedalaman 20 m qcu =



30+35+30+35+40+35+40+45+40+40+50+45+50+45+40+45+50 17



= 40,88



qcb = 50



qc =



40,88 + 50 2



= 45,44 kg/cm2 = 4544 kN/m2



 Tahanan ujung nominal tiang pancang Pb = ω x Ab x qc = 0,50 x 0,1256 x 4544 = 285,36 kN



290



b) Tahanan gesek Tahanan gesek nominal menurut Skempton dihitung dengan rumus : Ps



= ∑ [As x qf]



dimana : As = Luas permukaan segmen dinding tiang (m2) = π x D x L1 qf



= tahanan gesek kerucut statis rata-rata (kN/m)



Tabel 4.23 Perhitungan Tahanan Gesek Tiang Kedalaman



L1



As



qf



Ps



Z1 (m)



(m)



(m)



(kN/m)



(kN)



1



1



1



1,256



0,008



0,01



2



2



1



1,256



0,0162



0,02



3



3



1



1,256



0,0222



0,03



4



4



1



1,256



0,0272



0,03



5



5



1



1,256



0,0322



0,04



6



6



1



1,256



0,0392



0,05



7



7



1



1,256



0,0492



0,06



8



8



1



1,256



0,0592



0,07



9



9



1



1,256



0,0692



0,09



10



10



1



1,256



0,0792



0,10



11



11



1



1,256



0,0872



0,11



12



12



1



1,256



0,0992



0,12



13



13



1



1,256



0,1074



0,13



14



14



1



1,256



0,1176



0,15



15



15



1



1,256



0,126



0,16



16



16



1



1,256



0,1378



0,17



17



17



1



1,256



0,1478



0,19



18



18



1



1,256



0,1578



0,20



19



19



1



1,256



0,1678



0,21



20



20



1



1,256



0,1778



0,22



No



Ps = ∑ [As x qf]



291



2,17



c) Tahanan aksial tiang pancang Tahanan nominal tiang pancang Pn = Pb + Ps = 285,36 + 2,17 = 287,53 kN



Tahanan aksial tiang pancang = ϕ x Pn = 0,60 x 287,53 = 172,52 kN



C) Tahanan Lateral Tiang Pancang a. Berdaskan Momen Maksimum (Brinch Hansen)  Kuat lentur beton tiang pancang fb = 0,40 x fc’ x 103 = 0,40 x 25 x 103 = 10000 kN/m2  Tahanan momen W = Ic / (D/2) dimana Ic = =



π 64 𝑥 D4 3,14 64 𝑥 0,404



= 1,9165 m4



W = Ic / (D/2) = 1,9165 / (0,40/2) = 9,5825 m3



292



Momen maksimum My = fb x W = 10000 x 9,5825 = 95825 kNm



Tabel 4.24 Kohesi Tanah Rata-rata di Sepanjang Tiang Kedalaman



L1



Cu



Z (m)



(m)



(m)



1



1



1



166,67



166,67



2



2



1



73,33



73,33



3



3



1



40,00



40,00



4



4



1



50,00



50,00



5



5



1



50,00



50,00



6



6



1



83,33



83,33



7



7



1



133,33



133,33



8



8



1



150,00



150,00



9



9



1



116,67



116,67



10



10



1



83,33



83,33



11



11



1



66,67



66,67



12



12



1



50,00



50,00



13



13



1



73,33



73,33



14



14



1



73,33



73,33



15



15



1



100,00



100,00



16



16



1



133,33



133,33



17



17



1



116,67



116,67



18



18



1



133,33



133,33



19



19



1



150,00



150,00



20



20



1



166,67



166,67



20



∑ Cu x L1



2010,00



No



∑ L1



Ču = =



∑ [Cu 𝑥 L1] ∑ L1 2010 20



= 100,5 kN/m2



293



Cu x L1



Kohesi tanah rata – rata, f



=



Hn



…………………………………. (Pers. 1)



9 𝑥 Ču 𝑥 D



g = L – (f + 1,5 x D)…………............................. (Pers.2) My = Hn x (e + 1,5 x D + 0,5 x f)………………… (Pers.3) My =



9 4



x D x Ču x g2…………………………….. (Pers.4)



Dari pers.1



: f = 0,007640 x Hn



Dari pers.2



: g = 19,40 - 0,007640 x Hn g2 = 0,0000584 x Hn2 – 0,29643 x Hn + 376,36 9 4



Dari pers.3



x D x Ču = 90,45



: My = Hn x (0,8 + 0,00382 x Hn) My = 0,00382 x Hu2 + 0,8 x Hn



Dari pers.4



: My = 0,00528 x Hu2 - 26,81 x Hn = 34041,76



Pers. Kuadarat



:0



= - 0,00146 x Hu2 + 27,61 x Hn = - 34041,76



Dari persamaan kuadrat, diperoleh tahanan lateral nominal 2



Hn =



−27,61 + √(27,61)2 −4 𝑥 (−0,00146) 𝑥−34041,76 2 𝑥−0,00146



= 1325,915 kN f = 10,130 m Mmax = Hn x (e + 1,5 x D + 0,5 x f) = 1325,915 x (0,20 x 0,40 + 0,5 x 10,130) = 6821,83 kNm  Mmax < My 6821,83 kNm < 95825 kNm  termasuk tiang pendek



294



Dari persamaan 3 My = Hn x (0,8 + 0,00382 x Hn) 95825 = 0,00382 x Hn2 + 0,8 x Hu 0



= 0,00382 x Hn2 + 0,8 x Hu – 95825 2



=



−0,8 + √(0,8)2 −4 𝑥 (0,00382) 𝑥−95825 2 𝑥0,00382



= 4904,88 kN



Tahanan lateral tiang pancang = ϕ x Hn = 0,60 x 4904,88 = 2942,93 kN



295