BAB IPendahuluan1.1 Latar BelakangPondasi merupakan elemen
bangunan yang berfungsi untuk menyalurkan semua beban yang bekerja
pada struktur tersebut ke dalam tanah, sampai kedalaman tertentu
yaitu sampai lapisan tanah keras.Tipe pondasi yang sering digunakan
dalam pembangunan yang memiliki lapisan tanah keras yang cukup
dalam, dan kedalamannya bervariasi antara 10-20 m dibawah permukaan
tanah, maka pondasi yang akan digunakan adalah tipe pondasi dalam.
Dalam hal ini pondasi yang akan dibahas adalah pondasi tiang
pancang. Pondasi tiang pancang terdapat 2 macam yakni pondasi tiang
pancang dengan kepala bebas, dan pondasi tiang pancang dengan
kepala terjepit.Beban lateral dan momen dapat bekerja pada pondasi
tiang akibat gaya gempa, gaya angin pada struktur atas, dan beban
static. Misalnya tekanan aktif pada tanah abutment jembatan atau
pada soldier pile, tumbukan kapal dan lain-lain.Dalam perhitungan
pondasi tiang pancang terdapat 3 metode perhitungan yang dapat
digunakan dalam menghitung. Yakni metode Brinch Hansen, Broms, dan
metode Reese dan Matlock.
BAB IILandasan Teori2.1 Beban lateral pada pondasi tiangBeban
lateral dan momen dapat bekerja pada pondasi tiang akibat gaya
gempa, gaya angin pada struktur atas, dan beban static. Misalnya
tekanan aktif tanah pada abutment jembatan atau pada soldier pile,
tumbukan kapal, dan lain-lain.Beban lateral yang diijinkan pada
pondasi tiang diperoleh berdasarkan salah satu dari 2 kriteria:1.
Beban lateral ijin ditentukan dengan membagi beban ultimit dengan
suatu factor keamanan.2. Beban lateral ditentukan berdasarkan
defleksi maksimum yang diijinkan.Metode analisis yang dapat
digunakan adalah :1. Metode Broms2. Metode Brinch-Hansen3. Metode
Reese MatlockPenentuan Kriteria Tiang Pendek dan PanjangPada tanah
lempung teguh yang over consolidated, modulus subgrade tanah (Ks)
umumnya diasumsi konstan terhadap kedalaman tanah. Faktor kekauan R
untuk menentukan tiang pendek atau panjang.
Dimana :Ep= modulus elastisitas tiang (ton/m2)Ip= momen inersia
(m4)Ks= modulus subgrade tanah dalam arah horizontal (ton/m3)B=
diameter atau sisi tiang (m)Sedangkan pada tanah lempung yang
terkonsolidasi normal dan tanah berbutir kasar, nilai modulus
subgrade umumnya meningkat terhadap kedalaman, sehingga digunakan
kriteria lain yaitu:
Dimana :E= modulus tiangI= momen inersia tiangh= modulus
variasiKriteria tiang pendek atau panjang ditentukan berdasarkan
nilai R atau T yang telah dihitung dan ditunjukan dalam table
berikut ini :Jenis TiangModulus Tanah
Kaku(Pendek)L 2 TL 2 R
Elastis(Panjang)L 4 TL 0.35 R
2.2 Metode Analisis Pondasi Tiang2.2.1 Metode Brinch Hansen
Metode ini berdasarkan teori tekanan tanah dan memiliki keuntungan
karena dapat diterapkan baik pada tanah homogen, tanah dengan c-
dan tanah berlapis, tetapi hanya berlaku untuk tiang pendek dalam
solusinya membutuhkan cara coba-coba untuk medapatkan titik rotasi
dari tiang. Tahanan ultimit tanah pada suatu kedalaman dihitung
dengan menggunakan persamaan:
Dimana Kc dan Kq merupakan fungsi dan x/D, yang ketentuannya
seperti pada gambar berikut.
2.2.2 Metode Broms Metode perhitungan ini menggunakan teori
tekanan tanah yang disederhakan dengan menganggap bahwa sepanjang
kedalaman tiang, tanah mencapai nilai ultimit. Keuntungan metode
Broms : Dapat digunakan pada tiang panjang maupun tiang pendek.
Dapat digunakan pada kondisi kepala tiang terjepit maupun bebas
Kerugian metode Broms : Hanya berlaku untuk lapisan tanah yang
homogen, yaitu tanah lempung saja atau tanah pasir saja. Tidak
dapat digunakan pada tanah berlapis. Broms membedakan antara tiang
pendek dan panjang serta membedakan posisi kepala tiang bebas dan
terjepit. Metode Broms untuk kondisi tiang pendek Kepala Tiang
Bebas (Free Head) Untuk tiang pendek (L/T 2), pola keruntuhan yang
mungkin terjadi dan distribusi dari tahanan ultimit tanah
ditunjukan oleh gambar berikut:
Pada tanah butir kasar atau pasiran, titik rotasi diasumsikan
berada didekat ujung tiang, sehingga tegangan yang cukup besar yang
bekerja didekat ujung (Gbr 4b) dapat diganti dengan sebuah gaya
terpusat. Dengan mengambil momen terhadap kaki tiang diperoleh
:
Momen maksimum diperoleh pada kedalaman xo, dimana :
Hubungan diatas dapat dinyatakan dengan chart yang menggunakan
suku tak berdimensi L/D terhadap seperti terlihat pada Gambar
berikut ini:
Pada tanah lempung, momen maksimum diberikan untuk dua rentang
kedalaman, yaitu:
untuk 1.5B+x0untuk L x0
Dan harga x0 dinyatakan sebagai berikut :
Solusi perhitungan diberikan pada gambar 5, dimana dengan
mengetahui rasio L/B dan e/B maka akan diperoleh nilai Hu/(cu B2);
sehingga Hu dapat dihitung.
Kepala Tiang Tejepit (Fixed Head) Mekanisme keruntuhan yang
mungkin terjadi dan distribusi dari tahanan tanah dapat dilihat
dari gambar berikut :
Pada tanah pasir maka kapasitas lateral dan momen maksimum
dinyatakan sebagai berikut :
Untuk tanah lempung, kapasitas lateral dan momen maksimum adalah
sebagai berikut
Seperti halnya pada kondisi kepala tiang bebas, maka untuk
kondisi kepala tiang terjepit, solusi grafis juga diberikan berupa
chart dengan suku tak berdimensi dengan L/B sebagaimana terlihat
pada gambar 5.a dan 5.
Metode Broms untuk kondisi tiang panjang Kepala Tiang Bebas
(Free Head) Mekanisme keruntuhan yang mungkin terjadi dan
distribusi dari tahanan tanah dapat dilihat pada gambar
berikut.
Pada tanah pasir, karena momen maksimum terletak pada titik
dengan gaya geser sama dengan nol, maka momen maksimum dan gaya
ultimit lateral dapat dihitung sebagai berikut :
Dengan nilai Dengan nilai Dimana Mu adalah momen kapasitas
ultimit dari penampang tiang Nilai Hu dapat dihitung dengan
menggunakan chart hubungan antara nilai terhadapa nilai seperti
pada gambar 8. Untuk tanah lempung maka digunakan persamaan seperti
pada tiang pendek yaitu dimana nilai Dengan mengetahui nilai maka
nilai dapat ditentukan dari gambar 8.b dan harga Hu dapat
diperoleh.
Kepala Tiang Terjepit (Fixed Head) Mekanisme keruntuhan yang
mungkin terjadi dan distribusi dari tahanan tanah dapat dilihat
pada gambar berikut.
Momen maksimum dan gaya ultimit lateral dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan :
Sedangkan untuk tanah lempung dapat digunakan persamaan dengan
nilai Untuk perhitungan kapasitas lateral ultimit, maka untuk
kondisi kepala tiang terjepit, Gbr 8.a dapat digunakan untuk tanah
asir, sedangkan untuk tanah lempung digunakan Gbr 8.b2.2.3 Metode
Reese & Matlock Disamping kapasitas lateral ultimit sebagai
kriteria desain, dapat pula digunakan defleksi lateral ijin. Metode
yang digunakan adalah Reese & Matlock yang menggunakan
pendekatan reaksi subgrade.
Perilaku tiang tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan :
Solusi umum dari persamaan tersebut ditunjukan dengan
persamaan:
Dimana :X= kedalaman dibawah permukaan tanahT= faktor kekakuanL=
panjang tiangKh= h . x = modulus reaksi subgrade horisontalB=
diameter tiang atau sisi tiangEI= kekakuan tiangH= beban lateral
yang diterima oleh kepala tiang
Persamaan-persamaan berikut ini dapat digunakan untuk menghitung
defleksi yx, momen Mx, slope Sx, gaya geser Vx, dan reaksi tanah
px, sebagai berikut :
Harga-harga Ay, As, Am, Av, Ap, By, Bs, Bm, Bv, Bp, dapat
dilihat pada tabel 2 dan tabel 3.
Kepala Tiang Terjepit (Fixed Head)
Pada tiang dengan kepala terjepit, harga slope di kepala tiang
adalah nol, oleh karena itu persamaan menjadi:
Dengan mengambil harga As dan Bs dari tabel 2 dan tabel 3 maka
untuk x=0 diperoleh: Dengan demikian untuk perhitungan defleksi
momen dan perlawanan tanah dapat digunakan rumus sebagai berikut
:
BAB IIIPembahasan3.1 Pembahasan TeoriDalam perhitungan
pembebanan lateral pada tiang pancang dapat digunakan 3 metode
analisis, yakni metode Brinch Hansen, metode Broms, metode Reese
& Matlcok.Dimana didalam metode Brinch Hansen kita dapat
menggunakannya untuk menghitung tiang pancang dalam berbagai
kondisi tanah, hanya saja hal ini khusus untuk tiang pendek, dan
tekanan tanah ultimitnya dapat dihitung dengan rumus:
Dimna nilai Kq dan Kc dapat diperoleh dari Gbr 3.a dan Gbr 3.b.
sedangkan dalam metode Broms kita dapat menghitung tiang panjang
dan tiang pendek akan tetapi kita tidak dapat mengaplikasikannya
pada tanah yang berbeda-beda, metode Broms ini hanya dapat
digunakan dalam tanah yang homogen. Yakni tanah lempung saja atau
tanah pasir saja. Dalam metodenya Broms membedakan antara tiang
bebas dan tiang kepala terjepitUntuk tiang pendek kepala bebas pada
tanah pasir berlaku rumus: ; ; dan . Sedangkan momen maksimum pada
tanah lempung dapat dihitung dengan rumus : untuk 1.5B+xo dan untul
L-xo ; .Untuk tiang pendek kepala terjepit pada tanah pasir berlaku
rumus : ; dan . Dan untuk tiang kepala terjepit pada tanah lempung
berlaku rumus : dan
Untuk tiang panjang kepala bebas berlaku rumus pada tanah
berpasir berlaku rumus: ; ; . Dan untuk tanah lempung berlaku rumus
: ; dan untuk nilai Hu dapat diperoleh dari Gbr 8.a dan Gbr 8.b.
Untuk tiang panjang kepala terjepit pada tanah berpasir berlaku
rumus sebagai berikut : ; ; dan untun tanah lempung berlaku rumus
sebagai berikut : ; dan Pada metode Reese & Matlock disamping
kapasitas lateral ultimit sebagai kriteria desain, dapat pula
digunakan defleksi lateral ijin. Metode yang digunakan adalah Reese
& Matlock yang menggunakan pendekatan reaksi subgrade.Perilaku
tiang dapat dirumuskan sebagai berikut : dan solusi umum untuk
persamaan tersebut adalah : dan persamaan-persamaan berikut ini
dapat digunakan untuk defleksi yx, momen Mx, slope Sx, gaya geser
Vx, dan reaksi tanah px, sebagai berikut.
Harga-harga Ay, As, Am, Av, Ap, By, Bs, Bm, Bv, Bp, dapat
dilihat pada tabel 2 dan tabel 3. Dan untuk kepala tiang terjepit
berlaku rumusDengan mengambil harga As dan Bs dari tabel 2 dan
tabel 3 maka untuk x=0 diperoleh: Dengan demikian untuk perhitungan
defleksi momen dan perlawanan tanah dapat digunakan rumus sebagai
berikut :