Perhitungan Bore Pile [PDF]

Citation preview

ANALISA BEBAN ABUTMENT & JUMLAH BORE PILE PROYEK



: PERENCANAAN TEKNIS JEMBATAN WILAYAH - 15



NAMA PAKET



: PERENCANAAN JEMBATAN PULO BUNGONG KECAMATAN BATEE KABUPATEN PIDIE



PROVINSI



: ACEH ©CORETEAM PERENCANAAN 2013



A.



DATA STRUKTUR ATAS



Uraian Dimensi Lebar jalan Lebar trotoar Lebar median Lebar total jembatan Tebal slab lantai jembatan Tebal lapisan aspal + overlay Tebal trotoar Tebal genangan air hujan Tinggi girder Luas penampang girder Luas penampang diafragma Tinggi bidang samping jembatan Jarak antara girder Panjang bentang jembatan



Notasi b1 b2 b3 b ts ta tt th hb Ag Ad ha s L



Dimensi 6.00 0.80 7.60 0.20 0.05 0.25 0.05 1.50 0.70 0.24 3.05 1.70 25.80



Satuan m m m m m m m m m m2 m2 m m m



Specific Gravity Berat beton bertulang Berat beton bertulang Berat beton tidak bertulang (beton rabat) Berat aspal Berat jenis air



Notasi wc wc w'c wa ww



Besar 25.00 2.50 24.00 22.00 9.80



Satuan kN/m3 ton/m3 kN/m3 kN/m3 kN/m3



1



B.



DATA STRUKTUR BAWAH (ABUTMENT) Pembagian berat struktur bawah: 1



CL



14



3



4 6



12



CL



2



13 15



5



18



16



17



7



23



8



9



19



20



21



22



10



11



(1.00)



1.00



1.00



(ABUTMENT)



(1.00)



(WING-WALL) Keterangan Panjang abutment Tebal wing-wall BAHAN STRUKTUR Mutu beton Mutu baja tulangan



24



CL



Notasi By hw



(m) 9 0.4 K- 300 U- 24



14 25 15



18



26



21



27



23



(1.00)



1.00



(TANAH)



2



Lengan momen struktur bawah: 1



0.53



CL



4 6



0.53 0.48



0.63



2



0.62



3



0.54



CL 0.69



5



2.13



12



2.13



13



14



0.62



15



0.62



18



2.92



16



17 1.74



7



0.62 0.85



2.23



1.43 21



19



20



0.85 8



9



23



1.30



22



1.84 1.08



11



1.08



10



(1.00)



1.00



(1.00)



1.00



(ABUTMENT)



(WING-WALL)



1.24



CL 0.69



14 1.29



0.62



24



25



15 1.20



0.62



0.61



18



26



1.29 21



27



1.30



23



(1.00)



1.00



(TANAH) I. 1. 1.1.



ANALISIS BEBAN KERJA BERAT SENDIRI (MS) BERAT SENDIRI STRUKTUR ATAS No. 1 2



Parameter Volume b (m) t (m) L (m) Slab 6.00 0.20 25.80 Trotoar (slab, sandaran, dll) 25.80 Beban



n 1 2



Berat 25.00 11.25



Satuan kN/m3 kN/m



Berat (kN) 774.00 580.50



3



3 Balok girder 4 Diafragma Total berat sendiri struktur atas,



25.80 4.2



4 6



Beban pada abutment akibat berat sendiri struktur atas



1.2.



17.50 6.00



kN/m kN/m WMS =



1806.00 151.20 3311.70



PMS =1/2 * WMS =



1655.85



BERAT SENDIRI STRUKTUR BAWAH Berat beton, Berat tanah, Lebar abutment 2 x tebal wing-wall No.



Luas m2



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11



0.050 0.580 0.215 0.125 0.108 0.063 2.800 0.203 0.203 0.945 0.945



12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23



3.900 2.999 0.108 0.280 0.328 1.554 0.366 0.223 0.835 0.301 0.041 0.203



14 15 18 21 23 24 25 26 27



0.108 0.280 0.366 0.301 0.203 1.380 1.058 0.782 0.644



wc = ws = By = =



25 17.2 9 0.8



Berat KN Abutment (1.00) 11.250 (1.00) 130.500 (1.00) 48.375 1.00 28.125 (1.00) 24.188 1.00 14.063 0.00 630.000 (1.00) 45.563 1.00 45.563 (1.00) 212.625 1.00 212.625 Wing-Wall (1.00) 78.000 (1.00) 59.980 (1.00) 2.150 (1.00) 5.590 (1.00) 6.562 (1.00) 31.078 (1.00) 7.310 (1.00) 4.450 (1.00) 16.694 (1.00) 6.020 (1.00) 0.818 (1.00) 4.050 Tanah (1.00) 15.162 (1.00) 39.421 (1.00) 51.550 (1.00) 42.453 (1.00) 28.561 (1.00) 194.635 (1.00) 149.220 (1.00) 110.293 (1.00) 90.830 PMS = 2347.702



Direc



kN/m3 kN/m3 m m Lengan m



Momen kN.m



0.53 0.63 0.62 0.53 0.54 0.48 0.00 0.85 0.85 1.08 1.08



(5.96) (82.22) (29.99) 14.91 (13.06) 6.75 0.00 (38.73) 38.73 (229.64) 229.64



2.13 2.13 0.69 0.62 2.92 1.74 0.62 2.23 1.43 0.62 1.84 1.3



(166.14) (127.76) (1.48) (3.47) (19.16) (54.08) (4.53) (9.92) (23.87) (3.73) (1.51) (5.27)



0.69 0.62 0.62 0.62 1.3 1.29 1.29 1.29 1.29 MMS =



(10.46) (24.44) (31.96) (26.32) (37.13) (251.08) (192.49) (142.28) (117.17) (1363.82)



4



1.3.



BEBEN TOTAL AKIBAT BERAT SENDIRI (MS) No. 1 2



2.



PMS (kN) 1655.85 2347.702 4003.5518



Berat sendiri Struktur atas (slab, trotoar, girder, dll) Struktur bawah (abutment, pilecap, tanah)



BEBAN MATI TAMBAHAN (MA) Jenis beban mati tambahan



No.



Tebal (m) Lebar (m)



Lap aspal + overlay 1 Railing, light, dll 2 Instalasi ME 3 Air hujan 4 Total beban mati tambahan,



0.10 w= w= 0.05



Panjang (m)



6.00 0.5 0.1 7.60



Jumlah



25.80 25.80 25.80 25.80



1 2 2 1



Beban pada abutment akibat beban mati tambahan 3.



MMS (kN.m) -1363.82 -1363.82



w (kN/m3)



Berat (kN)



22.00



9.80 WMA =



15.48 25.80 5.16 9.80 56.24



PMA =1/2 * WMA =



28.122



BEBAN LAJUR "D" (TD) Uniformly Distributed Load (UDL): q = 8.0 q = 8.0 * (0.5 + 15 / L)



kPa kPa



Untuk panjang bentang,



untuk L ≤ 30 m untuk L > 30 m L=



Dinamic Load Allowance (DLA) untuk KEL: DLA = 0.4 DLA = 0.4 - 0.0025*(L-50) DLA = 0.3 Untuk harga,



Beban lajur "D":



25.80 m



q= p=



8.0 kPa 49.0 kN/m



untuk L ≤ 50 m untuk 50 m < L < 90 m untuk L ≥ 90 m L= b1 =



25.80 m 6.00 m



DLA =



WTD = q * L * (5.5 + b) / 2 + p * DLA * ( 5.5 + b ) / 2 =



0.4



1299.5 kN



Beban pada abutment akibat beban lajur "D", PTD =1/2 * WTD = 4.



649.75 kN



BEBAN PEDESTRIAN / PEJALAN KAKI (TP) A = Luas bidang trotoar yang dibebani pejalan kaki (m2) q = Beban hidup merata q Untuk Untuk Untuk



A ≤ 10 m2 : 10 m2 < A ≤ 100 m2 : A > 100 m2 :



Panjang bentang, Lebar trotoar, Jumlah trotoar,



q= 5 q = 5 - 0.033 * ( A - 10) q= 2 L= b2 = n=



Luas bidang trotoar yang didukung abutment,



kPa kPa kPa



25.80 m 0.80 m 2.00 A = b2 * L/2 * n =



20.64 m2 5



Beban merata pada pedestrian, Beban pada abutment akibat pejalan kaki, 5.



q = 5 - 0.033 * ( A - 10 ) = PTP = A * q =



4.65 kPa 95.95 kN



GAYA REM (TB) Besarnya gaya rem arah memanjang jembatan sebagai berikut: Gaya rem, Gaya rem, Gaya rem,



TTB = 250 TTB = 250 + 2.5 * (Lt - 80) TTB = 500



Untuk, Gaya rem,



Lt = L = TTB =



Lengan terhadap pondasi: YTB =



kN kN kN



untuk Lt ≤ 80 m untuk 80 m < Lt < 180 m untuk Lt ≥ 180 m



25.80 m 250 kN T TB



5.2 m



Momen pada pondasi akibat gaya rem: MTB = PTB * YTB = 1300 kNm Lengan terhadap breast wall: Y'TB =



Y'TB = 4.20 m Y TB = 5.20 m



4.2 m



Momen pada breast wall akibat gaya rem: MTB = PTB * YTB = 1050 kNm



6.



TEKANAN TANAH (TA) Pada bagian tanah di belakang dinding abutment yang dibebani lalu-lintas, harus diper hitungkan adanya beban tambahan yang setara dengan tanah setebal 0.60 m yang berupa beban merata ekivalen beban kendaraan pada bagian tersebut. Tekanan tanah lateral dihitung berdasarkan harga nominal dari berat tanah ( ws), sudut gesek dalam ( f ), dan kohesi ( c ) dengan : ws' = ws ɸ' = tan-1 (KɸR * tan ɸ) c' = KcR * c



dengan faktor reduksi untuk ɸ', dengan faktor reduksi untuk c',



KɸR = KcR =



Ka = tan2 (45o - ɸ' / 2) ws = ɸ= C= H= By =



Koefisien tekanan tanah aktif, Berat tanah, Sudut gesek dalam, Kohesi, Tinggi total abutment, Lebar abutment,



0.7 1



17.2 kN/m3 35 o - kPa 5.2 m 9m



Beban merata akibat berat timbunan tanah setinggi 0.6 m yang merupakan ekuivalen beban kendaraan: 0.6 * ws = 10.32 kPa ɸ' = tan-1 (KɸR * tanɸ) = Ka = tan2 ( 45° - ɸ' / 2 ) = No



Gaya akibat tekanan tanah



TTA



Lengan thd. O



0.32025 rad = 0.52114 y



18.349



o



MTA 6



No 1 2



7. 7.1.



Gaya akibat tekanan tanah



(kN) TTA = (0.60 * ws)* H * Ka * By 251.70 TTA = 1/2 * H^2 * ws * Ka * By 1090.692 TTA = 1342.39



Lengan thd. O y = H/2 y = H/3



(m) 2.60 1.73 MTA =



(kNm) 654.42 1890.53 2544.95



BEBAN ANGIN (EW) ANGIN YANG MENIUP BIDANG SAMPING JEMBATAN Gaya akibat angin yang meniup bidang samping jembatan dihitung dengan rumus: TEW1 = 0.0006*Cw*(Vw)^2*Ab



kN



Cw = koefisien seret Vw = Kecepatan angin rencana (m/det) Ab = luas bidang samping jembatan (m2)



Cw = Vw =



1.5 35 m/det



H1 = 2.50 m H2 = 3.50 m



Panjang bentang, Tinggi bidang samping, Beban angin pada abutment: Lengan terhadap pondasi: Momen pada pondasi akibat beban angin, Lengan terhadap breast wall: Momen pada pondasi akibat beban angin, 7.2.



L= 25.80 m ha = 3.05 m Ab = L/2 * ha = 39.35 m2 TEW1 = 0.0006*Cw*(Vw)^2*Ab = 43.38 kN YEW1 = H2 + ha/2 = 5.025 m MEW1 = TEW1 * YEW1 = 217.97376 kNm Y'EW1 = H1 + ha/2 = 4.025 m M'EW1 = TEW1 * Y'EW1 = 174.5959 kNm



ANGIN YANG MENIUP KENDARAAN Gaya angin tambahan arah horisontal pada permukaan lantai jembatan akibat beban angin yang meniup kendaraan di atas lantai jembatan dihitung dengan rumus : TEW2 = 0.0012*Cw*(Vw)^2 * L / 2



kN



7



H1 = 2.50 m H2 = 3.50 m



Lengan terhadap pondasi: Momen pada pondasi akibat beban angin, Lengan terhadap breast wall: Momen pada pondasi akibat beban angin, 7.3.



Cw = TEW2 = 0.0012*Cw*(Vw)^2 * L / 2 = YEW2 = H2 + hb + ts + ta = MEW2 = TEW2 * YEW2 = Y'EW2 = H1 + hb + ts + ta = M'EW2 = TEW2 * Y'EW2 =



TEW = TEW1 + TEW2 = MEW = MEW1 + MEW2 = M'EW = M'EW1 + M'EW2 =



66.13 kN 337.44066 kNm 271.3072 kNm



TRANSFER BEBAN ANGIN KE LANTAI JEMBATAN



Beban angin tambahan yang meniup bidang samping kendaraan: TEW = 0.0012*CW*(VW)^2 = 1.764 Bidang vertikal yang ditiup angin merupakan bidang samping kenderaan dengan tinggi 2 meter di atas lantai jembatan h= 2 Jarak antar roda kendaraan x= 1.75 Gaya pada abutment akibat transfer beban angin ke lantai jembatan, PEW = 2 * [ 1/2*h / x * TEW ] * L/2 = 26.01 8.



kN m kNm m kNm



BEBAN ANGIN TOTAL PADA ABUTMENT Total beban angin pada abutment, Total momen pada pondasi, Total momen pada breast wall,



7.4.



1.2 22.7556 5.25 119.4669 4.25 96.7113



kN/m m m kN



REKAPITULASI BEBAN KERJA ULTIMIT REKAP BEBAN KERJA ABUTMENT Aksi/Beban No. Aksi Tetap 1 Berat sendiri 2 Beb. Mati tambahan 3 Tekanan tanah



Kode MS MA TA



Vertikal P (kN)



Horizontal Tx (kN) Ty (kN)



4003.55 28.12



Momen Mx (kNm) My (kNm) -1363.82



1342.39



2544.95



8



4 5 6



Beban Lalu Lintas Beban lajur "D" Beban pedestrian Gaya rem Aksi Lingkungan Beban angin



TD TP TB



649.75 95.95



EW



26.01 4803.38



KOMBINASI 1 Aksi/Beban No. 1 Berat sendiri 2 Beb. Mati tambahan 3 Tekanan tanah 4 Beban lajur "D" 5 Beban pedestrian 6 Gaya rem 7 Beban angin



Faktor Beban 1.3 2 1.25 2



Vertikal P (kN) 5204.62 56.24



KOMBINASI 2 Aksi/Beban No. 1 Berat sendiri 2 Beb. Mati tambahan 3 Tekanan tanah 4 Beban lajur "D" 5 Beban pedestrian 6 Gaya rem 7 Beban angin



Faktor Beban 1.3 2 1.25 2 2 2



7



2 1.2



Faktor Beban 1.3 2 1.25



31.21 6591.57 Vertikal P (kN) 5204.62 56.24



9.



66.13 1658.52



337.44 2818.56



Horizontal Tx (kN) Ty (kN)



Momen Mx (kNm) My (kNm) -1772.97



1677.99



3181.18



500.00 79.36 2257.35



2600.00 404.93 4413.14



Horizontal Tx (kN) Ty (kN)



Momen Mx (kNm) My (kNm) -1772.97



1677.99



3181.18



500.00



2600.00



2177.99



4008.21



1299.50 95.95



Vertikal P (kN) 5204.62 56.24



5260.86 REKAP KOMBINASI BEBAN ULT No. Kombinasi Beban 1 KOMBINASI 1 2 KOMBINASI 2 3 KOMBINASI 3



1300.00



1299.50



6656.31 KOMBINASI 3 Aksi/Beban No. 1 Berat sendiri 2 Beb. Mati tambahan 3 Tekanan tanah 4 Beban lajur "D" 5 Beban pedestrian 6 Gaya rem 7 Beban angin



250.00



Vertikal P (kN) 6591.57 6656.31 5260.86



Horizontal Tx (kN) Ty (kN)



Momen Mx (kNm) My (kNm) -1772.97



1677.99



3181.18



1677.99



1408.21



Horizontal Tx (kN) Ty (kN) 2257.35 2177.99 1677.99



Momen Mx (kNm) My (kNm) 4413.14 4008.21 1408.21



DESAIN PONDASI Pondasi yang digunakan adalah pondasi tiang bor ( bore pile ). Uraian data tanah tanah dan daya dukung pondasi sebagai berikut.



9



9.1.



DATA TANAH Hasil uji sondir menunjukkan bahwa lapisan yang baik untuk mendukung pondasi terdapat mulai kedalaman 12 m dengan qc rata-rata 79 kg/cm2 dan kondisi yang lebih optimum adalah pada kedalaman mulai 13 m dengan qc rata-rata 145 kg/cm2. Oleh karena itu maka panjang bore pile direncanakan 13 meter



9.2.



DATA DUKUNG TIANG BOR Daya dukung aksial tiang terdiri daya dukung ujung dasar tiang dan daya dukung gesekan permmukaan keliling tiang, dikurangi berat sendiri tiang dengan rumusan: Qu = Qd + Qg - W Qijin = (Qd + Qg) / FK - W Dimana:



a.



Qu Qd Qg W FK



: daya dukung batas tiang : daya dukung batas dasar tiang : daya dukung batas gesekan tiang : berat sendiri : faktor keamanan tiang =



Daya Dukung Ujung Tiang Daya dukung ujung tiang untuk beberapa kondisi adalah sebagai berikut: i) Untuk tanah non kohesif: Qd = 40 Nb Ap …….. (ton) (Mayerhoff:1956) ii) Untuk dasar pondasi di bawah muka air tanah: Nb' = 15 + 0,5 (N - 15) iii) Untuk tanah berpasir N > 50 Qd < 750 Ap ………. (ton) (Suyono Sorsodarsono dan Kazuto Nakazawa) Keterangan:



b.



3



Nb Ap



= harga N-SPT pada elevasi dasar tiang < 40 = luas penampang dasar tiang (cm2)



Daya Dukung Gesekan Tiang i) Menurut Mayerhoff: Qg = 0.2 O



(



Qg = 0.1 O



)



(



)



(ton)



(untuk tiang pancang)



(ton)



(untuk tiang bor)



ii) Menurut Suyono Sosorodarsono dan Kazuto Nakazawa: Qg = O



(



Keterangan:



/2



(ton)



)



Ni/2 < 12 ton/m2 O = keliling penampang tiang Ni = N - SPT pada segmen I tiang Li = panjang segmen I tiang



Kuat dukung pondasi bore pile dengan berbagai diameter: D (m) 0.4 0.6 0.8 1



Ap (m2) 0.1257 0.2827 0.5027 0.7854



W (ton) 4.0841 9.1892 16.3363 25.5254



Nb 40 40 40 40



Nb' 27.5 27.5 27.5 27.5



Qd (ton) 138.2301 311.0177 552.9203 863.9380



Qg (ton) Qijin (ton) 16.3280 47.4353 24.4920 102.6474 32.6560 178.8558 40.8200 276.0606



Qijin (KN) 474.3529 1026.4740 1788.5582 2760.6055 10



1.2



1.1310



36.7566



40



27.5



1244.0707



48.9840



394.2616



3942.6160



Dari hasil analisis beban abutment, diperoleh beban pada abutment 6656.31 kN Berdasarkan tabel di atas jika digunakan pondasi bore pile diameter 40 cm, maka daya dukung pondasi adalah 474.3529 kN Sehingga diperoleh jumlah tiang pondasi bore pile ----- >



14.0324101



≈



15 tiang



KESIMPULAN: 1. Jumlah tiang bore pile 15 tiang dengan diameter Ø 40 cm. Kedalaman tiang 13 meter. 2. Diambil pembesian sama dengan pembesian tiang pancang Ø 40 cm.



11