08-daya dukung tiang -...

Daya Dukung Pondasi Tiang

SIVA1

batuan (rock)

tanah

lunak

Pondasi Dalam~ untuk melimpahkan beban ke tanah di bawahnya

~ utamanya untuk tanah lunak atau beban berat

SIVA Copyright 20012

batuan (rock)

tanah

lunak

P

I

L

E

PILES PILES -- designdesign

1. Geotechnical

- strength and stiffness

⇒ “serviceability”


⇒ “serviceability”

2. Pile structural strength

3. Pile material “durability”

Cara Analisis Daya Dukung


Tiang Tunggal (Individual Piles)

Metoda Estimasi Kapasitas Beban (Daya Dukung)

� Analisis Statis (Static Analysis)


� Rumus Dinamis (Dynamic Formula)

� Uji Pembebanan (Load Test)

Pola Keruntuhan


� (a) Terzaghi , (b) Meyerhof ,

� (c) Vesic, (d) Bishop, Skempton

Low load Ultimate load

fs = ττττ max

fs = ττττ max

for the


for the full

lengthfs << ττττ max

Base resistance, fb, mobilized

Menentukan Daya Dukung

CARA STATIS (STATIC METHODS)


Static Pile Capacity


GEOTECHNICAL STRENGTH

Vertical compression loading:

ULTIMATE GEOTECHNICAL


STRENGTH

- or capacity, Rug

bbssug AfAfR +=

� fs = average, fully mobilized, “skin friction”(= INTERFACE friction and adhesion)

fb =ultimate base bearing pressure

contoh untuk tanah pasir :

( )qvbb N)σ(fo

′=


Dependent upon –SOIL TYPESOIL PROFILEPILE MATERIAL INSTALLATION

( )qvbb o

Harga Nq

qN


Densification 5B Rule

φφφφo = 30°°°°

Half pile

CLB

Layer 1


φφφφ = 34°°°°

φφφφ = 47°°°°

pile

Layer 2φφφφo = 30°°°°

5B

Q u

Qs

BasicBasic ConceptConcept(Konsep(Konsep Dasar)Dasar)DayaDaya dukungdukung batasbatas tiangtiang (Q(Quu )) dapatdapatditurunkanditurunkan menggunakanmenggunakan dasardasar--dasardasarmekanikamekanika tanahtanah.. DayaDaya dukungdukung dianggapdianggapjumlahjumlah daridari gesekan(gesekan(skinskin frictionfriction)) dandan dayadayadukungdukung ujung(enujung(endd--bearingbearing resistanceresistance)),, yaituyaitu

QQuu =Q=Qbb+Q+Qss--WW ………………………………………………..((11))

dimanadimanaQQ == dayadaya dukungdukung total,total,


W

Qb

Qu = Qs + Qb - W

QQuu == dayadaya dukungdukung total,total,QQbb == dayadaya dukungdukung ujungujungQQss == dayadaya dukungdukung gesekgesek

GeneralGeneral behaviour(Prilakubehaviour(Prilaku Umum)Umum)ShaftShaft resistanceresistance fullyfully mobilizedmobilized bilabila tiangtiangbergerakbergerak cukupcukup kecilkecil (<(<00..0101D)D)BaseBase resistanceresistance mobilizedmobilized bilabila tiangtiang bergerakbergerak((00..11D)D)

Ultimate Bearing Capacity -Static Formula Method (Qu = Qp + Qs)

Qu = Ultimate Bearing Capacity

Qs = fAs


Embedded

Length= D

f = Unit Frictional Resistance

AS = Shaft Area

qP = Unit Bearing Capacity

AP = Area of Point

QP = qPAP

Arching at Pile Tip

Ground Surface

B


Arching Action Df

γγγγDfPO = αγαγαγαγDf

Zone of Shear & Volume Decrease

Loading Loading

Qu

QS

Qu

QB

Perilaku Frictional vs End Bearing Piles


Settlement

Behaviour of Frictional Pile

Settlement

Behaviour of End Bearing Pile

QS

QB QS

QT

ho

QQDESDES = Q= QBB/F/FBB + Q+ Qs s /F/Fss ––WW…………(2)(2)

d

Ultimate Limit State Design

Dimana FB dan FS adalah angka keamananuntuk komponen daya dukung ujung(endbearing strength) dan daya dukung gesek(shaft friction strength)


W

Qs

QB

D

(shaft friction strength)

Qb=Ab[cbNc+Po(Nq-1)+γd/2Nγ+Po] -Wp

dimana Ab=luas penampang ujung tiang, cb=kohesi pada ujung tiang, Po= overburden stress pada ujung tiang dan d = lebar tiang.

QQUU = Q= QBB + Q+ Qss––WW…………(3)(3)

End Bearing Resistance (Daya Dukung Ujung)

Anggapan-anggapan

1. Berat tiang sama dengan berat tanah yang dipindahkan oleh tiang

=> Wp=AbPo

2. Panjang tiang (L) jauh lebih besar dibandingkan dengan lebar d


=> Wp=AbPo+ Abγ dNγ/2

3. Demikian juga φ>0, Nq mendekati sama dengan Nq-1

Qb=Ab[cbNc+Po(Nq-1)+γd/2Nγ+Po] –Wp

=> Qb=Ab[cbNc+PoNq]

Daya Dukung Tiang pada Tanah Berbutir (Granular Soils)

� Daya Dukung Ujung (End Bearing Capacity)

� Daya Dukung Gesek (Skin Friction Capacity)→ cara


(Skin Friction Capacity)→ cara

β (β-method)

Daya Dukung Ujung Tiang Bor pada tanah berbutir (granular soils)

PadaPada tanahtanah berbutirberbutir alamialami (natural(natural granulargranular soil),soil), kohesikohesicc’’dapatdapat dianggapdianggap == 00.. DayaDaya dukungdukung ujungujung batasbatas untukuntuk

tiangtiang borbor padapada tanahtanah berbutirberbutir (granular(granular soils)soils) dapatdapatdinyatakandinyatakan dalamdalam tegangantegangan vertikalvertikal efektif,efektif, σσ’’ vv ddanan faktorfaktor

dayadaya dukungdukung NNqq sbbsbb ::


dayadaya dukungdukung NNqq sbbsbb ::

QQBB=A=ABB NNqq σσvv’’

NNqq tergantungtergantung padapada sudutsudut gesergeser dalamdalam φφ’’..

Daya Dukung Gesek(Shaft Friction)

Daya dukung gesek batas (ultimate shaft friction capacity) qs tiang dapat dinyatakan dalam tegangan vertikal efektif rata-rata sbb :

qs =c’+Ksσv’tanδs

qs =βσv’ (untuk c’=0)dimanaKs= koefisien tekanan tanah horisontal. Ks dapat juga sebagai koefisien tekanan tanah keadaan diam (at rest), K =1-sinφ


K0=1-sinφσv’ = tegangan vertikal efektif rata-rata

δ = sudut geser tiang-tanahβ = shaft friction coefficient = Ks.tanδ

Qs = As.qs atau Qs = pLqs

dimana p = perimeter(keliling) tiang dan L = panjang tiangAs = luas selimut tiang = p.LQs = daya dukung gesek (friction capacity)

Harga δδδδ (Aas,1966) dan Ks(Broms,1966)

Jenis Tiang δ Ks

Lepas (loose) Padat (dense)


Baja(steel) 20º 0,5 1,0

Beton(concrete) ¾ ϕ 1,0 2,0

Kayu(timber) ⅔ ϕ 1,5 3,0

KULHAWY (1984) – sand parameters

Pile Type Ks

Ko

δδδδφ′φ′φ′φ′

Bored piles 0.7 to 1 1


Bored piles 0.7 to 1 1

Displacement piles see below

- precast concrete 0.75 to 2 0.8 to 1

- smooth steel 0.75 to 2 0.5 to 0.7

Estimating Unit-Side Friction Resistance, fs

� Effective Stress Analysis (β-Method)

zsf σβ ′=


�Sands

�Gravels

�Silts and Clays

� Total Stress Analysis (α-Method)us sf α=

ββββ-Method (Sands)

For large displacement piles, Bhushan(1982)

+=β


rD65.018.0 +=β

ββββ-Method (Sands)

For Auger-Cast Piles, Neely (1991)


Do not divide into layers

)2800(140 psfkPafs ≤′= σβ

ββββ-Method (Clays)


Daya dukung ujungVesic/Kulhawy

� Vesic (1977), mempertimbangkan rigidity index Ir tanah sbb:

)tan)(1(2 φσν ′′+=

zDr

EI


� Daya dukung ujung:

� dimana faktor daya dukung Nq dan Nγtergantung pada φ’ dan Ir

**qzDb NNBq σγ γ ′+=′

Vesic’s Nγ*


Daya dukung ujung Coyle & Castello

� Coyle & Castello (1981) mengembang kan cara empiris utk. Menghitung


utk. Menghitung daya dukung ujung.

� Keruntuhan menghasilkan penurunan 10% diameter.

� Grafik spt gambar.

Daya dukung gesek Coyle & Castello

� Coyle & Castello (1981) untuk skin friction.

� Grafik hubungan skin friction,


skin friction, kedalaman dan sudut geser spt. Gambar.

Contoh Soal


Daya Dukung Tiang pada tanah Kohesif (Cohesive Soils)

� Daya Dukung Ujung (End Bearing Capacity)


� Daya Dukung Gesek (Skin Friction Capacity)→ cara α (α-method)

Daya Dukung Ujung Tiang pada tanah Kohesif (Cohesive Soils)

bbb

ucb

qAQ

sNq

'.

*

==′

N*c = 6.5 at Su = 25 kPa (500 psf)


N*c = 6.5 at Su = 25 kPa (500 psf)= 8.0 at Su = 50 kPa (1000 psf)= 9.0 at Su ≥≥≥≥ 100 kPa (2000 psf)

Tiang Bor pada tanah lempung (Clays)

Daya dukung ujung batas(ultimate end bearing resistance) untuk tiang pada tanah lempung sering dinyatakan dalam kuat geser tak terdrainasi (undrained shear strength), cu, sbb:


(undrained shear strength), cu, sbb:

qB=Nccu

QB=ABNccu

dimana

Nc= 9 bila ujung tiang terletak di bawah muka tanah lebih dari 4x diameter.

Tiang Bor pada tanah lempung (Clays)

Daya dukung gesek batas(ultimate shaft friction = qs) untuktanah stiff over-consolidated claysdapat diperkirakan dengan cara


dapat diperkirakan dengan carasemi-empiris sbb:

qs=αCu

Qs =As.qs

α = faktor adhesi

Harga faktor adhesi αααα


Cara λλλλ� Vijayvergiya & Focht

(1972),Kraft, Focht & Amerasinghe (1981) mengembangkan cara λ,utk menghitung gesekan.

( )avuavvavs sf .,.. 2+= σλ


gesekan.

� Rumus unit skin friction rata-rata:( )avuavvavs sf .

,.. 2+= σλ

Analisis Daya Dukung berdasar data SPT

� Meyerhof(1976), mengusulkan rumus untuk daya dukung ujung:

untuk sand dan gravel

untuk silt

rre NB

DNq σσ '

60'60

' 0,44,0 ≤=

D σσ ''' ≤=


untuk silt

� Rumus untuk daya dukung gesek:

untuk large displacement pile pd tanah non kohesif

untuk small displacement pile pd tanah non kohesif

rre NB

DNq σσ '

60'60

' 0,34,0 ≤=

6050Nf r

s

σ=

60100Nf r

s

σ=

Analisis Daya Dukung berdasar data Sondir (CPT)

� Beban Sementara

Beban Statis Tetap

5

.

2

. fOpAQa +=

.. fOpAQ +=


� Beban Statis Tetap

� Beban Dinamis

5

.

3

. fOpAQa +=

8

.

5

. fOpAQa +=

Data Sondir



CARA DINAMIS (DYNAMIC METHOD)


(DYNAMIC METHOD)

Prediksi Daya Dukung Batas Tiang dengan Cara Dinamis

Pile Driving Formula1.Rumus Janbu (Janbu formula)(1953)

DimanaQu = daya dukung batasKu = Cd [1+(1+λe/Cd)

½]

s

Wh

KQ

uu

η1=


Ku = Cd [1+(1+λe/Cd) ]Cd = 0,75 + 0,15 Wp/Wλe = (ηWhL)/(AEs2)L = panjang tiangA = luas penampang tiangE = modulus elastisitas tiangη = faktor efisiensiW = berat hammerWp =berat tiang

s = final set (penurunan/per pukulan)

2.Rumus Hiley (Hiley formula)(1925)

dimana

Qu= daya dukung batas, η = efisiensi pukulanhammer, k= koef. Hammer, W=berat hammer,h=tinggi jatuh hammer, s= penurunan tiang perpukulan, c= perubahan elastis tiang

3.Modified Engineering News Formula (1961)

2/cs

kWhQ u +

= η


3.Modified Engineering News Formula (1961)

dimana

Qa = daya dukung ijin

E = energi per pukulan

Wp = berat tiang

e = koefisien restitusi

( )( )pr

praa WWs

WeWEPQ

+++

==1,0

).(.0025,0 2

t-z Method

� Cara lebih tepat/teliti

� Mempertimbangkan:

�hubungan beban-penurunan untuk skin friction dan end bearing


skin friction dan end bearing method

�bentuk hubungan beban-penurunan

�perpendekan elastis tiang

� Numerical method; commercial software tersedia


UJI PEMBEBANAN TIANG (FULL SCALE LOADING

TEST)


TEST)

Prediksi Daya Dukung berdasar Uji pembebanan

Tiang

Pile Load Test (Uji Pembebanan Tiang)

Uji pembebanan tiang statis adalah cara yang paling realistis dalam menentukan daya dukung tiang. Prosedur tes terdiri dari pemberian beban statis secara bertahap


pemberian beban statis secara bertahap sampai beban yang direncanakan dan mencatat penurunan tiang. Biasanya beban ditransfer menggunakan hydraulic jack yang diletakkan pada tiang bagian atas dengan balok yang ditahan oleh dua atau lebih tiang reaksi (anchor pile). Penurunan tiang biasanya diukur mechanical gauges yang dipasang pada balok.

Alasan mengapa perlu Uji Pembebanan Tiang

� Jumlah tiang yang dipancang banyak.

� Kondisi tanah tidak umum(unusual), sehingga analisa statis kurang realistis.

Tiang bertumpu pada pada tanah


� Tiang bertumpu pada pada tanah lunak sampai sedang.

� Bangunan sangat sensitif terhadap penurunan.

� Perencana kurang pengalaman pada daerah tersebut.

� Tiang memikul beban uplift.

Pedoman menentukan jumlah Tiang Uji

Jumlah panjang tiang(m) Jumlah Tiang Uji

0 – 1800 0

1800 – 3000 1


1800 – 3000 1

3000 – 6000 2

6000 – 9000 3

9000 – 12000 4

Full Scale Static Load Tests


Pile Loading Test


Davisson’s Method


Belajar


Jangan tunggu sampai menit terakhir.

Exams

My mama always said, “Exam is like a box of chocolates; you never know what you


of chocolates; you never know what you are gonna get”

08-daya dukung tiang -...

Documents