BAB IV STUDI KASUS Untuk mendesain pondasi kelompok tiang untuk beban lateral, kita perlu menganalisa bagaimana perilaku kelompok tiang tersebut, sehingga aman terhadap kegagalan struktur tiang, defleksi yang berlebihan dan kegagalan tanah di sekitar tiang. Yang utama harus diperhitungkan dalam menganalisa kelompok tiang adalah defleksi lateral kelompok dan bending moment maksimum dalam tiang yang terbebani paling berat dalam kelompok itu. Defleksi tiang manapun dalam suatu kelompok menyebabkan gerakan tanah dan tiang di sekitarnya, sehingga mendatangkan defleksi yang lebih besar bagi kelompok tiang daripada bagi tiang-tiang tunggal yang dihadapkan pada
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB IV
STUDI KASUS
Untuk mendesain pondasi kelompok tiang untuk beban lateral,
kita perlu menganalisa bagaimana perilaku kelompok tiang tersebut,
sehingga aman terhadap kegagalan struktur tiang, defleksi yang
berlebihan dan kegagalan tanah di sekitar tiang.
Yang utama harus diperhitungkan dalam menganalisa kelompok
tiang adalah defleksi lateral kelompok dan bending moment maksimum
dalam tiang yang terbebani paling berat dalam kelompok itu. Defleksi tiang
manapun dalam suatu kelompok menyebabkan gerakan tanah dan tiang di
sekitarnya, sehingga mendatangkan defleksi yang lebih besar bagi
kelompok tiang daripada bagi tiang-tiang tunggal yang dihadapkan pada
Terjadi defleksi pada kelompok II dengan spasi 3 ft.
(0.9 m) adalah lebih besar daripada kelompok I dengan spasi 4
ft. (1.2 m), dalam hal ini semakin lebar spasi tiang, semakin
besar resistansi tiang terhadap beban lateral.
3. Bending Moment
Momen-momen yang diakibatkan oleh kondisi beban
(c) (dapat dilihat pada tabel 4.2.3.) pada tiang yang bersifat
mewakili kelompok I & II, dan tiang 20 di-plot pada gambar
4.2.4. dan 4.2.5.
Di bawah kondisi beban (c), momen positip maksimal
tiang 20 adalah jauh lebih besar daripada momen positip
masimal pada tiang-tiang dalam kelompok, kurang lebih lima
kali lebih besar (rasio momen positip maksimal adalah 4.8)
daripada tiang-tiang kelompok I dan tiga kali lebih besar (rasio
momen positip maksimal adalah 3) daripada tiang-tiang
kelompok II.
2 6
Tabel 4.2.3. Kondisi Pembebanan
Condition (1)
<<0
m (O
id) (<•)
(/)
<K)
Description (2)
0 kips/pilc lateral, 30 min after 72 kips/pilc (320 kN/pile) vertical load was applied.
16.67 kips/pile (74 kN/pilc) lateral, 30 min after lateral loading, first cycle.
16.67 kips/pilc (74 kN/pilc) lateral, 30 min after lateral loading, third cycle.
16.67 kips/pile (74 kN/pilc) lateral, 16 hr after lateral loading, third cycle. 33.33 kips/pilc (148 kN/pilc) lateral, 30 min after lateral loading, first
cycle. 33.33 kips/pilc (148 kN/pile) lateral, 30 min after lateral loading, second
cycle. 33.33 kips/pile (148 kN/pile) lateral. 24 hr after lateral loading, second
cycle.
Note: A constant vertical load of 72 kips/pilc (320 kN/pilc) is applied.
27
38"
Gambar 4.2.4. Momen pada Tiang - Kelompok I dan Tiang 20
1
r
IT
. V.
In i
X !
' j M m \", j >: IT-. / c j
_LJ_
11 mi | 1
L- id
I1TT «"• H I I ' B l « l / - • A Iff*. * 9 l«T! ' n.f * > irw \x. t r r? uxii
Gambar 4.2.5. Momen pada Tiang - Kelompok II dan Tiang 20
28
IV.3. TES LABORATORIUM PADA TANAH LUNAK
Tes dilakukan oleh S. Narasimha Rao, V. G. S. T. Ramakrishna, dan
G. Balarama Raju.
IV.3.1. Data-data Tes
1. Data Tiang
Tiang yang dipakai adalah tiang baja dengan :
• Diameter (D) = 21.5 mm
• Panjang(L) = 1000 mm
2. Data Pile Cap
Pile cap terdiri dari berbagai macam ukuran/dimensi :
• 172.5x107.5 mm
• 193.5 x 107.5 mm
• 215 x 107.5 mm
• 236.5 x 107.5 mm
• 279.5 x 107.5 mm
3. Data Tanah
Tanah yang dipakai adalah tanah Hat laut dari endapan pantai
timur India, dimana Liquid limit tanah (LL) adalah 82 % dan
Plastic Limit tanah (PL) adalah 32%.
29
IV.3.2. Tahap-tahap Tes
Tes dilakukan pada kelompok tiang yang disusun dalam
konfigurasi berbeda seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.3.1.
dan dalam tahapan berikut:
1. Tiang tunggal yang ditanam dalam tanah dengan Index
consistency (Ic) = 0.54 ; 0.62 ; dan 0.68
2. Kelompok dua tiang dalam susunan seri dengan spasi (S) = 3D,
4D, 5D, 6D
3. Kelompok dua tiang dalam susunan paralel dengan spasi (S) =
3D dan 4D
4. Kelompok tiga tiang dalam susunan seri dengan spasi (S) = 3D
dan4D
5. Kelompok tiga tiang dengan spasi (S) = 3D dan disusun dalam
tiga konfigurasi yang berbeda, yaitu paralel, box side, dan box
apex
l a ) Series ( b ) P a r a l l e l a r r a n g e m e n t arrangement
( i ) T W O PILE GROUPS
a) Ser ies ar rangement
I t ] Box side a r rangement
Id) Box apex arrangement
( I I ) T H R E E P I L E GROUPS
Gambar 4.3.1. Susunan Tiang dalam Kelompok Tiang
3 0
IV.3.3. Hasil dan Analisa
1. Spasi
Dari gambar 4.3.2. dapat diamati bahwa pada spasi yang lebih
dekat, kapasitas kelompok adalah lebih rendah dan kemudian
meningkat dengan meningkatnya spasi. Ketika spasi mencapai
6D, kapasitasnya kurang lebih sama dengan dua kali kapasitas
tiang tunggal
300
° 150
NGEMENT
ing -3 D ) Ing - 4 0 ) n g - 5 0 )
TWO P I L E S U p a c I n g -60 )
10 15 20
DEFLECTION (mm)
25
Gambar 4.3.2. Kurva Beban - Defleksi (Kelompok Dua Tiang)
Kapasitas kelompok tiang sama dengan jumlah
kapasitas individual pada masing-masing tiang dapat terjadi bila
efisiensi kelompok tiang sama dengan 1.
Qg = n x Qs ( dengan syarat E = 1 )
31
Kemampuan membawa beban pada suatu kelompok
tiang meningkat sebanding dengan rasio S/D. Efisiensi lateral
grup sama dengan 1 bisa diperoleh untuk spasi sama dengan
atau lebih besar dari 6D dalam hal susunan series dan 4D dalam
hal susunan paralel, hasil-hasilnya dapat dilihat pada tabel
4.3.1.
Tabel 4.3.1. Perbandingan antara nilai yang diperoleh dan nilai yang telah dipublikasikan dari efisiensi lateral grup untuk grup dua tiang
S/D (1) 3 4 5 6 7 8 9
Experimental Results
Series (2)
0.78 0.96 0.99 1.05
— — —
Parallel (3)
0.97 0.99
— — — — —
Analytical Results
Series
(«! 0.75 0.79 0.84 0.91 0.94 0.98
—
Parallel (S)
0.88 0.94 0.98 0.99
— — —
PUBLISHED RESULTS
Pise (1983)
Series (6)
0.66 0.71 0.78 0.77 0.85 0.89 0.95
Parallel (7)
0.91 0.93 0.95 0.97 0.98 0.98 0.99
Poulos (1971)
Series (8)
0.71 0.73 0.74 0.76 0.82 0.83 0.83
Parallel
P> -0.81 0.83 0.87 0.89 0.91 0.92 0.93
Dalam kelompok tiang dengan tiga tiang, susunan tiang
tipe box apex memberikan kapasitas yang lebih besar jika
dibandingkan dengan susunan tipe yang lain, hal ini dapat
dilihat pada gambar 4.3.3. Ini menunjukkan bahwa kapasitas
tiang dan efisiensi grup tidak hanya tergantung pada spasi
tiang, tetapi juga tergantung pada susunan tiang dalam kaitan
dengan arah beban.
32
500
300
200
100
8 12 16 20 D E F L E C T I O N ( m m )
Gambar 4.3.3. Kurva Beban-Deflection (Grup Tiga Tiang)
2. Bending Moment
Pada gambar 4.3.4. dan 4.3.5. menunjukkan variasi
bending momet sepanjang kedalaman itu untuk tiang depan
dan belakang dari suatu kelompok dua tiang dengan spasi 4D
dan disusun dalam rangkaian seri. Demikian juga untuk
kelompok tiga tiang, disajikan pada gambar 4.3.6. dan 4.3.7.
Pada gambar 4.3.4.-4.3.7. dapat diamati bahwa tiang
belakang membawa lebih banyak momen daripada tiang depan.
33
o-o
M O M E N T I N m )
20 30 CO 50 60
0-t
X
0 . 8 -
T W O P I L E GROUP S P A C I N G - CO
185 N 198 N 219 N
Gambar 4.3.4. Variasi dari Bending Moment dengan Kedalaman - Tiang Depan (Kelompok Dua Tiang)
0-0
0. fc -
0-8
10 M O M E N T ( N m l
20 30 CO 50 . 60
£ I I I I I S E R I E S ARRANGEMENT
G.L.
o •
m A
III TWO PILE GROUP III SPACING - I D
'// o o 185 N ' a o 1 9 8 N
a—mv 219 N
Gambar 4.3.5. Variasi dari Bending Moment dengan Kedalaman - Tiang Belakang (Kelompok Dua Tiang)
34
MOMENT ( N m ) 2 0 3 0
Gambar 4.3.6. Variasi dari Bending Moment dengan Kedalaman - Tiang Tengah (Kelompok Tiga Tiang)
MOMENT ( N m ) 10 20 30
T H R E E PILE Q ROUP S P A C I N G - 3 D
2 4 6 N 2 5 0 N 2 7 1 H
Gambar 4.3.7. Variasi dari Bending Moment dengan Kedalaman - Tiang Belakang (Kelompok Tiga Tiang)
35
Gambar 4.3.8. dan 4.3.9. menyajikan diagram bending
moment untuk tiang dalam susunan paralel, dengan
membandingkan dua gambar ini, bisa diketahui bahwa momen
maksimal yang dicatat pada kedua tiang tersebut adalah kurang
lebih sama, yang menunjukkan bahwa pembagian bebannya
lebih seragam dalam susunan seri ini.
0.0
O.i.
Q-
o
0-8
MOMENT I N n l 1.0 60 80
1 | P A R A L L E L ARRANGEMENT
G . L .
TWO P I L E GROUP
S P A C I N G - 1.0
1 9 5 N
l 1 98 N
• 2 1 9 N
Gambar 4.3.8. Variasi dari Bending Moment dengan Kedalaman - Kelompok Dua Tiang (Susunan Paralel)
36
MOMENT tNm) 20 , y 60
Gambar 4.3.9. Variasi dari Bending Moment dengan Kedalaman - Kelompok Dua Tiang (Susunan Paralel)
37
IV.4. TES LAPANGAN DI KAMPUS UNIVERSITAS HOUSTON,
TEXAS
Tes lapangan ini dilakukan oleh Dan A. Brown, Clark
Morrison, dan Lymon Reese di Foundation Test Facility pada
kampus Universitas Houston, Texas, pada tahun 1986.
PV.4.1. Data-data Tes
J. Data Tiang
Pengetesan dilakukan pada sembilan tiang baja yang
mempunyai panjang 21 ft, diameter luar 10.75 in. (27.3 cm)
dengan ketebalan 0.365 in (9.27 mm) dan disusun dalam
formasi 3x3 dengan spasi kurang lebih 3D.
2. Data Tanah
Seperti yang terlihat pada gambar 4.4.1., keadaan tanah terdiri
dari 9.5 ft. (2.9 m) pasir padat yang didasari oleh tanah liat
yang sangat keras.
SPT COUNT, BLOWS FT
0 10 20 30 40 50 60 70 BO 90 100 f — | 1 — i — i - " — I T—l 1—\
ANGLE O f WTETWAL FWCTIOH, # DEGREES
SO 33 4Q 43
? 10
* 23
8 *
^ a ^ * ^ - \ - - . - , ^ SPT-2 MEDUU F X A^ *•» CLE** SAK) FIX 0 « T _ , •"*
STFF TO VERT STFF RED AND LIGHT GRAY CLAY BECOMNG TAN AND SANDY BELOW 24 FT. BAAHAR AND O t C L L , 19431
T P RESISTANCE q c K q r c m ^ l
20 30 40 3 0
M
Gambar 4.4.1. Kondisi Site dan Hasil dari Penetration Tests
38
Hasil-hasil Tes
Kelompok tiang sebagai satu kesatuan memberikan
defleksi yang besar dibandingkan dengan tiang tunggal ketika
dibebani dengan beban rata-rata yang sama setiap tiang.
Suatu percobaan mengenai pola distribusi beban dari
kelompok tiang menunjukkan bahwa respon dari tiang
berhubungan erat dengan posisi baris dalam suatu kelompok
tiang.
1. Defleksi Lateral
Gambar 4.4.2. menyajikan defleksi pada tiang tunggal
dan untuk setiap baris dalam kelompok tiang, dan terlihat
bahwa defleksi yang terjadi pada tiang tunggal dan barisan
depan pada kelompok adalah hampir sama.
Pada gambar tersebut juga terlihat bahwa efek yang
paling penting pada kelompok tiang adalah 'shadowing', yang
mana terjadi reduksi daya dukung tanah pada tiang barisan
belakang karena adanya barisan tiang di depannya. Efek ini
untuk kelompok tiang di pasir, lebih penting daripada
kelompok tiang di tanah liat, seperti yang dilaporkan oleh
Brown.
39
30
2 0
10 -
Cycle 1
/
jr." / o a /
J&*' r\
'y / ^-'
_*^
/ / t
.9-
:
O--0S ing le Pile o oLeoding Row, Group a ^Middle Row D oBack Row,
, Group
Group
0:5 l.O 1.5 2.0
Delleclion al Load Poinl, inches
Gambar 4.4.2. Plot dari Beban Kepala Tiang vs. Defleksi untuk Tiang Tunggal dan Kelompok Tiang pada Setiap Baris
2. Bending Moment
Bending moment maksimum sebagai fungsi dari beban
rata-rata pada kepala tiang untuk tiang tunggal dan kelompok
tiang disajikan pada gambar 4.4.3 dan 4.4.4.
Maksimum momen pada barisan belakang terjadi
ketika dinormalkan dengan pemberian beban pada kepala
tiang, tetapi momen maksimum absolut terjadi pada barisan
terdepan
4 0
30 "
0) Q.
500
0 Single Pile
O Leading Row, Group
a Middle Row, Group
DBack Row, Group
1000 1500 Maximum Bending Moment, Inch-kips
Gambar 4.4.3. Plot dari Beban Kepala Tiang vs. Bending Moment Maksimum untuk Tiang Tunggal dan Kelompok Tiang pada Setiap Baris
Bending Moment in.-Vipi
Pileheod Lood Vip
10 20 30 40 50 60
i tfn
)< pO a
1 I
s
>\ a,
0
a
Local ion n n q l U - d i niddl back
» Oil* no row t? row ( O W
*vq
p i i M
(, 11 20 I'l l
d
*. ', 2 9 1
I 1 " X'T
£ j
1
i 5
I a
12
24
Jf,
i%
eo rj B-.
96
114
U i
116
Bending Moment, in.-Vips
200 4CC 600 900 1000
fa) lb)
Gambar 4.4.4. Plot dari Bending Moment vs. Kedalaman untuk Tiang Tunggal dan Kelompok Tiang pada Setiap Baris : (a) Dinormalisir oleh Beban Kepala Tiang (b) Pengukuran Bending Moment
41
3. Overlapping
Gambar 4.4.5. menunjukkan overlapping pada zona
geser dari tiang-tiang pada barisan depan, yang berbentuk tipe
simple wedge (bentuk baji). Akibat overlapping terjadi reduksi
daya dukung tanah pada bagian tiang yang dekat dengan
permukaan tanah.
Pada kedalaman yang dalam, kegagalan yang terus
menerus terjadi tidak mengakibatkan berkurangnya daya
dukung tanah. Permukaan tanah mendominasi perilaku tiang
selama pemberian beban lateral.
Overlapping zona geser pada barisan belakang terjadi
akibat shadowing effect. Reduksi daya dukung tanah pada
barisan belakang yang terlihat pada gambar 4.4.6. adalah
faktor utama yang berpengaruh pada berkurangnya efisiensi
kelompok tiang.
4. Efisiensi
• Efisiensi = 0.74 ; untuk S = 3D
• Efisiensi = 0.94 ; untuk S = 5D
Efisiensi untuk tanah kepasiran ini tidak dipengaruhi oleh
kepadatan tanah.
4 2
Direction of Pile Movement
Depth
Passive Wedge-Type Failure
(a)
• - - . \
N. \
\
\
j , *
' '
—
Direction ol -Pile Movement
Depth
Passive Wedge-Type Failure -Piles in a row
(b)
Gambar 4.4.5. Overlapping Zona Geser pada Barisan Depan
43
0 0.3 0.6
Deflection (in.)
Computed Curves' Based on Direct Shear Data Best Fit Soil Properties
DO
6
00
m
n
1 1 Cycle 100
— 0 ~ ^^-«-50" ,k-6C
^V-^-*-38.5-,k»l25
a/ Deplh"36in. / 1 I
0 0.3 0.6
Deflection (in.)
T 1 -Cycle I / — » - 5 O \ k - 6 0
P-38.5\k-l25
Depth=48in.
0 0.3 0.6
Deflect ion (in.)
Experimental Data'
o o Compressive SIroke
• • Tension SIroke
V 1 -
Cycle 100
.',»«50',k»60
•9-38.5',k-l25
0.3 0.6
Del lect ion (in.)
Gambar 4.3.6. Tipe-tipe kur\a p-y pada Kelompok Tiang