85197289 bab iii metodologi perancangan

5/17/2018 85197289 Bab III Metodologi Perancangan - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/85197289-bab-iii-metodologi-perancangan 1/32

6

BAB III

METODOLOGI PERANCANGAN

3.1 Pengumpulan Data

o Data Struktur Atas Jembatan

Data struktur atas jembatan digunakan untuk menghitung pembebanan

jembatan, sehingga didapat gaya-gaya yang bekerja pada struktur jembatan.

Dengan mengetahui besarnya gaya yang bekerja, maka dapat direncanakan

bentuk dan dimensi bangunan bawah agar mampu menahan gaya-gaya yang berasal struktur atas, baik akibat berat sendiri, beban lalu-lintas, serta

pengaruh lingkungan.

o Data Tanah

Data tanah digunakan untuk mengetahui jenis lapisan tanah, sifat karakteristik

tanah dan kedalaman tanah keras. Berdasarkan data-data tanah tersebut, akan

dipertimbangkan jenis fondasi dan kedalaman fondasi yang cocok untuk

perencanaan.o Data Hidrologi

Data hidrologi digunakan untuk menentukan tinggi bangunan bawah, agar

bangunan atas (lantai jembatan) berada pada elevasi yang aman, baik

terhadap air banjir maupun terhadap tumbukan lalu-lintas air yang melewati

bawah jembatan tersebut.

3.2 Perhitungan Pembebanan Pada Jembatan

Berdasarkan RSNI T-02-2005, standar pembebanan jembatan terdiri dari:

3.2.1 Beban Tetap

Beban tetap adalah beban yang merupakan beban utama didalam

perhitungan tegangan pada setiap perencanaan jembatan dan sifatnya tetap, yang

termasuk beban tetap antara lain :

3.2.1.1 Berat Sendiri Struktur



7

Berat sendiri adalah semua beban yang berasal dari berat sendiri jembatan dan

elemen-elemen struktural lain yang dipikulnya ditambah dengan elemen non

struktural yang dianggap tetap.

3.2.1.2 Beban Mati Tambahan

Beban mati tambahan adalah berat seluruh bahan yang membentuk suatu beban

pada jembatan yang merupakan elemen non struktural, dan besarnya dapat

berubah selama umur jembatan. Yang termasuk beban mati tambahan antara lain

berat pipa untuk saluran air bersih, saluran air kotor. Jembatan juga direncanakan

untuk bisa memikul beban tambahan yang berupa aspal beton setebal 50 mm

untuk pelapisan kembali dikemudian hari. Berat isi untuk bahan bangunan untuk

menentukan beban mati dapat dilihat pada Tabel 3. 2.

3.2.1.3 Tekanan Tanah

Tanah di belakang dinding penahan diperhitungkan mendapatkan beban tambahan

yang bekerja apabila beban lalu-lintas pada bagian daerah keruntuhan aktif

teoritis. Besar beban tambahan ini setara dengan tanah setebal 0.6 meter yang

bekerja secara merata pada bagian tanah yang dilewati oleh beban lalu-lintas

tersebut. Beban tambahan ini hanya diterapkan untuk menghitung tekanan tanah

dalam arah lateral saja. Untuk menghitung sifat-sifat tekanan tanah dapat dilihat

pada pada Tabel 3. 1.

Tabel 3. 1 Sifat-sifat untuk tekanan tanah



8

Tabel 3. 2 Berat isi untuk beberapa jenis bahan bangunan

No Bahan Berat/satuan isi(kN/m

3)

Kerapatan Masa(kg/m

3)

1 Campuran aluminium 26.7 2270

2 Lapisan permukaan beraspal 22.0 2240

3 Besi tuang 71.0 7200

4 Timbunan tanah dipadatkan 17.2 1760

5 Kerikil dipadatkan 18.8 – 22.7 1920 – 2320

6 Aspal beton 22.0 22407 Beton ringan 12.25 – 19.6 1250 – 2000

8 Beton 22.0 – 25.0 2240 – 2560

9 Beton prategang 25.0 – 26.0 2560 – 2640

10 Beton bertulang 23.5 – 25.5 2400 – 2600

11 Timbal 111 1140

12 Lempung lepas 12.5 1280

13 Batu pasangan 23.5 2400

14 Neoprin 11.3 1150

15 Pasir kering 15.7 – 17.2 1600 – 1760

16 Pasir basah 18.0 – 18.8 1840 – 1920

17 Lumpur lunak 17.2 1760

18 Baja 77.0 7850

19 Kayu (ringan) 7.8 800

20 Kayu (keras) 11.0 1120

21 Air murni 9.8 1000

22 Air garam 10.0 1025

23 Besi tempa 75.5 7680



9

3.2.2 Beban Lalu-lintas

3.2.2.1 Beban Lajur “D”

Beban lajur “D” terdiri dari beban terbagi merata (BTR) dan beban garis (BGT)

yang bekerja pada seluruh lebar jalur kendaraan dan menimbulkan pengaruh pada

jembatan ekivalen dengan suatu iring-iringan kendaraan yang sebenarnya. Beban

terbagi merata mempunyai intensitas q kPa, dimana q tergantung pada panjang

total yang dibebani seperti sebagai berikut:

L ≤ 30 m, q = 9.0 kPa (3.1)

L ≥ 30 m, q = 9.0 (0.5 + 15/L) kPa (3.2)

Dengan L adalah panjang total yang dibebani. Panjang yang dibebani adalah

panjang total beban terbagi merata yang bekerja pada jembatan, yang dapat

dipecah menjadi panjang-panjang tertentu untuk mendapatkan pengaruh

maksimum pada jembatan menerus. Intensitas beban terbagi merata (BTR)

terhadap panjang bentang yang dibebani dapat dilihat pada Gambar 3. 1.

Beban garis (BGT) mempunyai intensitas p sebesar 49 kN/m, bekerja

tegak lurus terhadap arah lalu-lintas. Bila lebar jalur kendaraan jembatan kurang

atau sama dengan 5.5 m, maka beban D harus ditempatkan pada seluruh jalur

dengan intensitas 100%. Apabila lebar jalur lebih besar dari 5.5 m, beban D

dibebankan dengan intensitas 100% pada jalur 5.5 m sedangkan lebar selebihnya

dibebankan dengan intensitas 50%. Susunan dan penyebaran beban D dapat

dilihat Gambar 3. 2. Dalam keadaan khusus beban D dapat dikurangi hingga 70%

baik untuk beban merata maupun beban garis. Pengurangan hanya berlaku untuk

beban “D” saja dan tidak boleh digunakan untuk beban “T” atau gaya rem.



10

Gambar 3. 1 Intensitas BTR terhadap bentang jembatan

Gambar 3. 2 Penyebaran beban "D" pada arah melintang



11

3.2.2.2 Beban Truk “T”

Beban truk “T” adalah suatu kendaraan berat dengan tiga as yang di tempatkan

pada beberapa posisi dalam lajur lalu-lintas rencana. Tiap as terdiri dari dua

bidang kontak pembebanan yang dimaksud sebagai simulasi pengaruh roda

kendaraan berat. Hanya satu beban truk “T” diterapkan per lajur lalu lintas

rencana. Susunan beban truk “T” dapat dilihat pada Gambar 3. 3.

Gambar 3. 3 Beban truk "T"

Secara umum, beban lajur “D” akan menjadi beban penentu dalam

perhitungan jembatan yang mempunyai bentang sedang sampai panjang,

sedangkan beban truk “T” digunakan untuk bentang pendek dan lantai kendaraan.

Interaksi antara kendaraan yang bergerak dengan jembatan akan menghasilkan

beban dinamis yang dalam perencanaan dinyatakan sebagai beban statis

ekuivalen. Untuk mendapatkan simulasi kejut dari kendaraan bergerak pada

struktur jembatan digunakan faktor beban dinamis (FBD) yang berlaku bagi beban

“D” maupun beban “T”. Besarnya FBD tergantung kepada frekuensi dasar dari

suspensi kendaraan, biasanya 2 sampai 5 Hz untuk kendaraan berat, dan frekuensi

dari getaran lentur jembatan. Untuk pembe banan “D”, FBD merupakan fungsi

dari panjang bentang ekuivalen seperti tercantum dalam Gambar 3. 4. Untuk

bentang tunggal, panjang bentang ekuivalen diambil sama dengan panjang



12

bentang sebenarnya. Untuk bentang menerus, panjang bentang ekuivalen LE

diberikan dengan rumus:

maxavE L.LL (3.3)

dengan,

Lav = panjang bentang rata-rata dari kelompok bentang yang disambungkan

secara menerus

Lmax = panjang bentang maksimum dalam kelompok bentang yang

disambung secara menerus

Faktor beban dinamis (FBD) untuk beban garis (BGT) dapat diambil dari

persamaan:

FBD = 0.4 untuk L ≤ 50 m. (3.4)

FBD = 0.4 - 0.0025 × (L – 50) untuk 50 < L <50 m. (3.5)

FBD = 0.3 untuk L ≥ 90 m. (3.6)

Gambar 3. 4 Faktor beban dinamis untuk BGT pada pembebanan lajur "D"

3.2.2.3 Beban Pejalan Kaki

Jembatan jalan raya direncanakan mampu memikul beban hidup merata pada

trotoar yang besarnya tergantung pada luas bidang trotoar yang didukungnya.

Hubungan antara beban merata dan luasan yang dibebani pada trotoar dapat

dilihat pada Gambar 3. 5 atau dapat dinyatakan dengan rumus:



13

q = 5 kPa untuk A ≤ 10 m2. (3.7)

q = 5 - 0.033 × (A – 10) kPa untuk 10 m2 < A ≤ 100 m2. (3.8)

q = 2 kPa untuk A > 100 m2. (3.9)

dengan,

A = luas bidang trotoar yang dibebani pejalan kaki (m2)

q = beban merata pada trotoar 9 (kPa)

Gambar 3. 5 Pembebanan untuk pejalan kaki

3.2.2.4 Gaya Rem

Gaya rem berupa gaya memanjang yang bekerja horisontal dalam arah sumbu

jembatan dengan titik tangkap setinggi 1.8 meter di atas permukaan lantai

kendaraan. Besar gaya rem diperhitungkan senilai dengan 5% dari beban lajur “D” yang dianggap ada pada semua jalur lalu-lintas tanpa dikalikan dengan faktor

beban dinamis.

3.2.2.5 Gaya Sentrifugal

Jembatan yang berada pada tikungan harus memperhitungkan bekerjanya suatu

gaya horisontal radial yang dianggap bekerja 1.8 m di atas lantai kendaraan. Gaya

horisontal tersebut harus sebanding dengan beban lajur “D” yang dianggap ada

pada semua jalur lalu-lintas tanpa dikalikan dengan faktor beban dinamis. Gaya



14

sentrifugal harus bekerja secara bersamaan dengan pembebanan “D” atau “T”

dengan pola yang sama sepanjang jembatan. Untuk kecepatan lalu-lintas rencana

dapat dilihat pada Tabel 3. 3. Gaya sentrifigal dihitung dengan rumus:

TTR = 0.79 (V2/r)TT (3.10)

dengan,

TTR = gaya sentrifugal yang bekerja pada bagian jembatan (kN)

TT = beban lalu-lintas yang bekerja pada bagian yang sama (kN)

V = kecepatan lalu-lintas rencana (km/jam)

r = jari-jari kelengkungan (m)

Tabel 3. 3 Kecepatan rencana (Vr) jalan perkotaan

Fungsi JalanKecepatan rencana (Vr)

(km/jam)

Arteri primer 50 - 100

Kolektor primer 40 - 80

Arteri sekunder 50 - 80

Kolektor sekunder 30 - 50

Lokal sekunder 30 - 50

3.2.2.6 Gesekan Pada Perletakan.

Gaya gesekan pada perletakan hanya ditinjau akibat beban mati saja,

sedangkan besarnya ditentukan berdasarkan koefisien gesek pada tumpuan yang

bersangkutan dengan nilai sebagai berikut:

a. Tumpuan rol baja

- Dengan satu atau dua rol = 0.01

- Dengan tiga atau lebih rol = 0.05

b. Tumpuan gesekan

- Antara baja dengan campuran tembaga keras dan baja = 0.15

- Antara baja dengan baja atau besi tuang = 0.25

- Antara karet dengan baja/beton = 0.15 – 0.18

3.2.3 Aksi Lingkungan

3.2.3.1 Beban Angin



15

Angin dianggap bekerja secara merata pada seluruh bangunan atas. Besarnya

beban angin tergantung dari kecepatan angin rencana. Secara umum beban angin

ditentukan sebagai berikut:

TEW = 0.0006 CW (VW)2 Ab (3.11)

dengan,

TEW = gaya angin (kN)

VW = kecepatan angin rencana (m/det) (Tabel 3. 5)

CW = koefisien seret (Tabel 3. 4)

A b = luas ekivalen samping jembatan (m2)

Apabila suatu kendaraan sedang berada di atas jembatan, beban garis merata arah

horisontal harus diterapkan pada permukaan lantai. Beban angin ditentukan

sebagai berikut:

TEW = 0.0012 CW (VW)2 Ab (3.12)

Dengan pengertian CW = 1.2

Tabel 3. 4 Koefisien seret

Tipe Jembatan Cw

Bangunan atas masif: (1), (2)

b/d = 1.0

b/d = 2.0

b/d ≥ 6.0

2.1 (3)

1.5 (3)

1.25 (3)

Bangunan rangka atas 1.2

Catatan (1) b = lebar keseluruhan jembatan dihitung dari sisi luar sandaran

d = tinggi bangunan atas termasuk tinggi bangunan sandaran

yang masif

Catatan (2) untuk harga antara dari b/d bisa diinterpolasi linier

Catatan (3) Apabila bangunan atas mempunyai superelevasi, Cw harus

dinaikan sebesar 3% untuk setiap derajat superelevasi, dengan

kenaikan maksimum 2.5%



16

Tabel 3. 5 Kecepatan angin

Keadaan batas

Lokasi

Sampai 5 km dari pantai > 5 km dari pantai

Daya layan 30 m/s 25 m/s

Ultimit 35 m/s 30 m/s

3.2.3.2

Beban gempaBeban gempa diperhitungkan sebagai beban horisontal statis ekivalen. Besar

beban gempa minimum dapat diperoleh dari persamaan berikut:

TEQ = K h . I .WT (3.13)

Kh = C. S (3.14)

dengan,

TEQ = gaya geser dasar total dalam arah yang ditinjau (kN)

Kh = koefisien beban gempa horisontal

C = koefisien geser dasar (Gambar 3. 7)

S = faktor tipe bangunan (Tabel 3. 7)

WT = berat total nominal bangunan yang mempengaruhi percepatan gempa,

diambil sebagai beban mati ditambah beban mati tambahan (kN)

Tabel 3. 6 Faktor kepentingan

1. Jembatan memuat lebih dari 2000 kendaraan/hari, jembatan

pada jalan raya utama atau arteri dan jembatan dimana tidak

ada rute alternatif

1.2

2. Seluruh jembatan permanen lainnya dimana rute alternatif

tersedia, tidak termasuk jembatan yang direncanakan untuk

pembebanan lalu-lintas yang dikurangi.

1.0

3. Jembatan sementara (misal Bailey) dan jembatan yang

direncankan untuk pembebanan lalu-lintas yang dikurangi.0.8



17

Tabel 3. 7 Faktor tipe bangunan

Tipe Jembatan

Jembatan dengan

daerah sendi

beton bertulang

atau baja

Jembatan dengan daerah sendi

beton prategang

Prategang

Parsial (2)

Prategang

Penuh (2)

Tipe A (3) 1.0 F 1.15 F 1.3 F

Tipe B (3) 1.0 F 1.15 F 1.3 F

Tipe (C) 3.0 3.0 3.0

Catatan (1) Jembatan mungkin mempunyai tipe bangunan yang berbeda

pada arah melintang dan memanjang, dan tipe bangunan yang

sesuai harus digunakan untuk masing-masing arah.

Catatan (2) Yang dimaksud dalam tabel ini, beton prategang parsial

mempunyai prapenegangan yang cukup untuk kira-kira

mengimbangi pengaruh dari beban tetap rencana dan

selebihnya diimbangi oleh tulangan biasa. Beton prategang

penuh mempunyai prapenegangan yang cukup untuk

mengimbangi pengaruh beban total rencana.

Catatan (3) F = Faktor perangkaan

= 1.25 – 0.025 n, F ≥ 1.00

n = Jumlah sendi plastis yang menahan deformasi arah

lateral pada masing-masing bagian monolit dari

jembatan yang berdiri sendiri-sendiri (misalnya

bagian-bagian yang dipisahkan oleh sambungan siar

muai yang memberikan keleluasaan untuk bergerak

dalam arah lateral secara sendiri-sendiri)

Catatan (4) Tipe A : jembatan daktail (bangunan atas bersatu dengan

bangunan bawah)

Tipe B : jembatan daktail (bangunan atas bersatu dengan

bangunan bawah)

Tipe C : jembatan tidak daktail (tanpa sendi plastis)



18

Gambar 3. 6 Pembagian zona gempa di Indonesia



19

Gambar 3. 7 Koefisien geser dasar (C)

3.2.3.3 Gaya Aliran Air, Benda Hanyutan dan Tumbukan Batang Kayu

Semua pilar dan bagian-bagian lain dari bangunan jembatan yang mengalami

gaya-gaya aliran air harus diperhitungkan dapat menahan tegangan-tegangan

maksimum akibat gaya-gaya tersebut.

1. Gaya seret akibat aliran air



20

TEF = 0.5 . CD (Vs)2 Ad (kN) (3.15)

dengan,

TEF = gaya seret (kN)

Vs = kecepatan air rata-rata saat banjir dengan periode ulang tertentu

(m/s). Jika tidak dihitung berdasarkan analisis hidrologi maka

kecepatan air ditetapkan sebesar 3 m/s.

CD = koefisien seret (Gambar 3. 8)

Apabila bangunan atas dari jembatan terendam, koefisien seret

(CD) yang bekerja disekeliling bangunan atas yang diproyeksikan

tegak lurus arah aliran bisa diambil sebesar CD = 2.2

Ad = luas proyeksi pilar tegak lurus arah aliran (m2) dengan tinggi

sama dengan kedalaman aliran

2. Gaya angkat melintang

Bila pilar tipe dinding membuat sudut dengan arah aliran, gaya angkat

melintang akan semakin meningkat.

TEF = 0.5 . CL (Vs)2 AL (3.16)

dengan,

TEF = gaya angkat melintang (kN)

Vs = kecepatan air rata-rata saat banjir dengan periode ulang tertentu

(m/s). Jika tidak dihitung berdasarkan analisis hidrologi maka

kecepatan air ditetapkan sebesar 3 m/s.

CL = koefisien seret (Gambar 3. 8)

AL = luas proyeksi pilar sejajar arah aliran (m2) dengan tinggi sama

dengan kedalaman aliran

3. Gaya akibat benda hanyutan

TEF = 0.5 . CD (Vs)2 AD (3.17)

CD = koefisien diambil 1.04

AD = luas proyeksi pilar tegak lurus arah aliran (m2) dengan tinggi

sama dengan kedalaman aliran

4. Gaya akibat tumbukan batang kayu

TEF = M . Va2 / d (kN) (3.18)



21

M = massa batang kayu = 2 ton

Va = kecepatan air permukaan (m/det) pada kedaan batas yang ditinjau.

Dalam hal ini jika tidak adanya penyelidikan yang terperinci

mengenai bentuk diagram kecepatan di lokasi jembatan, Va bisa

diambil 1.4 kali kecepatan rata-rata Vs.

d = lendutan statis akivalen (m) (Tabel 3. 8)

Tabel 3. 8 Lendutan ekivalen untuk tumbukan batang kayu

Tipe pilar d (m)

Pilar beton masif 0.075

Tiang beton perancah 0.150

Tiang kayu perancah 0.300

Gambar 3. 8 Koefisien seret dan angkat untuk bermacam-macam pilar



22

Beban yang merupakan beban-beban khusus untuk perhitungan tegangan

pada perencanaan jembatan. Beban khusus antara lain beban gempa, beban

tumbukan, pengaruh getaran, dan beban pelaksanaan.

3.2.4 Kombinasi Pembebanan

Berdasarkan RSNI T-02-2005, Kombinasi beban rencana dikelompokan menjadi :

3.2.4.1 Kombinasi Dalam Batas Daya Layan

Keadaan batas daya layan akan dicapai jika reaksi jembatan sampai pada

suatu nilai, sehingga :

- Mengakibatkan jembatan tidak layak pakai.

- Menyebabkan kekhawatiran umum terhadap keamanan jembatan.

- Secara mencolok mengurangi kekuatan atau umur pelayanan jembatan.

3.2.4.2 Kombinasi Dalam Batas Ultimit

Aksi-aksi yang menyebabkan sebuah jembatan menjadi tidak aman

disebut aksi-aksi ultimit dan rekasi yang diberikan jembatan terhadap aksi itu

disebut keadaan batas ultimit. Keadaan batas ultimit terjadi dari :

- Kehilangan keseimbangan statis karena sebagian atau seluruh bagian jembatan longsor, terguling atau terangkat keatas.

- Kerusakan sebagian jembatan akibat kelelahan dan korosi, sampai suatu

keadaan dimana terjadi kehancuran.

- Kehancuran dari bahan fondasi yang menyebabkan pergerakan yang

berlebihan atau kehancuran bagian utama jembatan.

Kombinasi beban dalam batas daya layan dan batas ultimit dapat dilihat pada

Tabel 3. 9.



23

AksiKelayanan Ultimit

1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6

Aksi tetap :

Berat sendiri

Beban mati tambahan

Susut rangkak Pratekan

Pengaruh beban tetap pelaksanaan

Tekanan tanahPenurunan

X X X X X X X X X X X X

Aksi Transien/sementara :

Beban lajur “D” atau beban truk “T” X o o o o X o o o o

Gaya rem dan gaya sentrifugal X o o o o X o o o

Beban pejalan kaki X X

Gesekan perletakan o o X o o o o o o o o

Pengaruh suhu o o X o o o o o o o o

Aliran/hanyutan/batang kayu dan

hidrostatik/apungo o X o o o X X o

Beban Angin o o X o o o o o

Aksi Khusus :

GempaX

Beban tumbukan

Pengaruh getaran X X

Beban Pelaksanaan X X

“X” berarti beban yang selalu aktif “o” berarti beban yang boleh dikombinasi dengan beban

aktif, tunggal atau seperti ditunjukan

(1) = Aksi permanen “x” KBL + beban aktif “x” KBL + beban “o”KBL

(2) = Aksi permanen “x” KBL + beban aktif “X” KBL + 1 beban“o” KBL + 0,7 beban “o” KBL

(3) = Aksi permanen “x” KBL + beban aktif “X” KBL + 1 beban“o” KBL + 0,5 beban “o” KBL + 0,5 beban “o” KBL

Aksi permanen “x” KBU + beban aktif “X” KBL + 1 beban“o” KBL + 0,7 beban “o” KBL

Tabel 3. 9 Kombinasi beban umum untuk keadaan batas kelayanan dan ultimit



24

3.2.4.3 Kombinasi Dalam Perencanaan Berdasarkan Tegangan Kerja.

Dalam perencanaan tegangan kerja, beban nominal bekerja pada

jembatan dan satu faktor keamanan digunakan untuk menghitung besarnya

penurunan kekuatan atau perlawanan dari komponen bangunan. Kombinasi

berdasarkan tegangan kerja dapat dilihat pada Tabel 3. 10.

Tabel 3. 10 Kombinasi beban untuk perencanaan tegangan kerja

AksiKombinasi No.

1 2 3 4 5 6 7

Aksi tetapBeban lalu-lintas

Pengaruh temperatur

Arus/hanyutan/hidro/daya apung

Beban angin

Pengaruh gempa

Beban tumbukan

Beban pelaksanan

XX

-

X

-

-

-

-

XX

X

X

-

-

-

-

XX

-

X

X

-

-

-

XX

X

X

X

-

-

-

X-

-

X

-

X

-

-

X-

-

-

-

-

-

X

XX

-

-

-

-

X

-

Tegangan yang berlebihan yang

diperbolehkan 25% 25% 40% 50% 30% 50%

3.3 Perencanaan Bangunan Bawah Jembatan

Perencanaan bangunan bawah jembatan diperhitungkan harus mampu menahan

beban yang bekerja pada jembatan, baik beban yang bersifat tetap, beban

sementara maupun beban khusus.

3.3.1 Daya Dukung Tiang Tunggal (Single Pile)

Berdasarkan kapasitas daya dukungnya, perhitungan daya dukung tiang pancang

dibedakan atas daya dukung ujung dan daya dukung gesek, secara umum dapat

dirumukan:

Qult = Qr Qc (3.19)

Qall =SF

Qult (3.20)

dengan,

Qult

= kapasitas daya dukung tiang maksimum (kN)



25

Qc = kapasitas daya dukung ujung tiang (kN)

Qr = kapasitas daya dukung friksi tiang (kN)

Qall = kapasitas daya dukung tiang pancang ijin (kN)

SF = Faktor Keamanan

a. Kapasitas daya dukung ujung

Tiang yang dihitung berdasarkan tahanan ujung ini dipancangkan sampai

kelapisan tanah keras, yang mampu memikul beban yang diterima tiang pancang

tersebut. Lapisan tanah keras dapar berupa lembung keras sampai pada batuan

sangat keras, yang terdiri dari:

1. Bila lapisan tanah keras terdiri dari batuan keras, maka penentuan daya

dukung tiang tidak sulit ditentukan.dalam hal ini daya dukung tiang

tergantung pada bahan tiang itu sendiri.

2. Bila lapisan tanah keras terdiri dari lapisan pasir, maka daya dukung tiang

akan sangat tergantung pada sifat-sifat lapisan tersebut terutama kepadatan

lapisan pasir.

b. Kapasitas daya dukung friksi

Bila lapisan keras terletak sangat dalam sehingga pemancangan tiang

sampai lapisan tanah keras sukar dilaksanakan, maka dipergunakan tiang pancang

yang daya dukungnya berdasarkan pelekat antara tiang dengan tanah. Hal ini

terjadi jika tiang dipancangkan pada lapisan lempung sehingga perlawanan pada

ujung tiang lebih kecil dibandingkan perlawanan akibat perlekatan antara tiang

dengan lapisan lempung.

Besarnya gaya lekat antara tiang dengan tanah dapat diukur dengan

percobaan sondir dengan menggunakan alat ”bikonus”. Alat ini selain dapat

mengukur perlawanan ujung dapat juga mengukur gaya pelekat antara konus

dengan tanah. Gaya ini desebut hambatan pelekat atau lebih dikenal dengan

”jumlah hambatan pelekat (JHP)”. Jumlah hambatan pelekat yaitu jumlah

pelekatan dari permukaan tanah sampai pada kedalaman tertentu.

3.3.1.1 Metode Perhitungan Berdasarkan Data Sondir

Menurut kapasitasnya sondir dibedakan menjadi:

1. Sondir Ringan



26

Sondir ringan yaitu sondir dengan kapasitas 2,5 ton dan dapat mencapai

kedalaman maksimal 30 m atau mencapai nilai konus 150 kg/cm2.

2. Sondir Berat

Sondir berat yaitu Sondir dengan Kapasitas 10 ton dan dapat mencapai

kedalaman 50 m atau mencapai nilai konus 500 kg/cm2.

Pengujian sondir bertujuan:

- Untuk menentukan kedalaman dan kekuatan lapisan tanah.

- Untuk mengetahui perlawanan penetrasi konus yang dinyatakan dalam gaya

persatuan luas.

- Untuk menentukan jumlah hambatan pelekat tanah.

Metode yang digunakan untuk menghitung daya dukung tiang berdasarkan data

sondir antara lain:

1. Metode Meyerhof

Qall =21 SF

PJHP

SF

Aqc(3.21)

dengan,

Qall = kapasitas daya dukung tiang pancang ijin (kN)

A = luas penampang tiang (cm2)

qc = tahanan konus pada sondir (kN/cm2)

P = perimeter tiang (cm)

JHP = jumlah Hambatan Lekat (kN/cm)

SF1 = faktor keamanan tahanan ujung (diambil 3)

SF2 = faktor keamanan tahanan geser (diambil 5)

2. Metode Schmertmann (1975)

Q p = qc × A ujung tiang (3.22)

qc =2

qq 2c1c (3.23)

dengan,

Q p = total daya dukung tahanan ujung (kN)

qc1 = harga conus rata-rata dihitung dari ujung tiang sampai 4d

kebawah



27

qc2 = harga conus rata-rata dari conus minimum dihitung dari ujung

tiang sampai 8d keatas

Untuk perhitungan daya dukung selimut tiang:

Qs = Σ{cli.(P.li)} (3.24)

dengan,

Qs = total daya dukung tahanan selimut tiang (kN)

cli = jumlah cleef /gesekan (kN/m2)

P = perimeter/keliling tiang (cm)

li = panjang persegmen (cm)

3.3.2 Daya Dukung Tiang Kelompok

Kelompok tiang umumnya digunakan bila beban yang diterima oleh fondasi tiang

terlalu besar, sehingga tidak mampu bila digunakan satu tiang. Jadi kelompok

tiang merupakan kumpulan dari beberapa tiang yang bekerja sebagai satu

kesatuan. Penggunaan kelompok tiang mempunyai keuntungan-keuntungan

sebagai berikut:- Dapat digunakan bila tiang tunggal tidak mempunyai kapasitas yang cukup

untuk menahan beban.

- Pemancangan tiang atau instalasi tiang bor dapat meleset beberapa centimeter

dari posisinya. Eksentrisitas yang ditimbulkan terhadap pusat beban dari

kolom dapat menimbulkan momen-momen tambahan. Bila kolom dipikul

oleh beberapa pondasi, maka pengaruh eksentrisitas ini dapat berkurang

secara signifikan, sehingga sitem kelompok tiang lebih baik.

- Kegagalan dari sebuah tiang dapat diminimalisir dengan adanya tiang-tiang

lain. (prinsip redundancy).

- Menyebabkan terjadinya pemadatan pada arah lateral, terutama pada

pemancangan tiang. Hal ini akan meningkatkan tekanan tanah lateral yang

bekerja di sekeliling tiang sehingga meningkatkan kapasitas tahanan

geseknya. Hal ini terutama berlaku pada jenis tanah pasir.



28

3.3.2.1 Jarak Antar Tiang Dalam Kelompok

Jarak antara tiang pancang di dalam kelompok tiang sangat mempengaruhi

perhitungan kapasitas daya dukung dari kelompok tiang pancang. Untuk bekerja

sebagai kelompok tiang, jarak antara tiang (S) ini biasanya mengikuti peraturan-

peraturan yang biasa digunakan. Pada umumnya jarak antar tiang minimum

adalah 2D dan jarak maksimum 6D. Jarak antar tiang juga dapat ditentukan

berdasarkan:

- Berdasarkan fungsi tiang:

o Sebagai tahanan gesek, minimum S = 3D

o Sebagai tahanan ujung, minimum S = 2.5D

- Berdasarkan klasifikasi tanah:

o Tiang terletak pada tanah keras, minimum S = 3.5D

o Tiang terletak di daerah lapis padat, minimum S = 2D

Bila beberapa tiang pancang dikelompokan, maka akan menyebabkan

tekanan-tekanan tanah (baik gesekan samping maupun dukungan titik) yang

dikembangkan dalam tanah sebagai hambatan akan saling overlap (tumpang

tindih), hal ini dapat dilihat pada Gambar 3. 9. Intensitas tekanan bertumpuk

(superimposed) bergantung pada beban dan jarak antar tiang pancang yang jika

cukup besar akan mengakibatkan tanah runtuh karena geseran atau terjadi

penurunan yang berlebihan. Intensitas tegangan dari daerah yang mengalami

tegangan tumpang tindih tampak jelas menurun dengan meningkatnya jarak antar

tiang pancang (s). Namun demikian, jarak yang terlalu besar seringkali tidak

praktis karena sungkup tiang pancang (pile cap) dicor di atas kelompok tiang

pancang (pile group) sebagai dasar kolom dan untuk menyebarkan beban pada

beberapa tiang pancang dalam kelompok tersebut. Konfigurasi kelompok tiang

ditunjukan pada Gambar 3. 10.



29

Gambar 3. 9 Ilustrasi overlapping zona tegangan di sekitar kelompok tiang

Gambar 3. 10 Beberapa konfigurasi kelompok tiang

3.3.2.2 Kapasitas Daya Dukung Kelompok Tiang

Apabila pengaturan tiang pada suatu kepala tiang (pile cap) telah

mengikuti persyaratan, maka kapasitas daya dukung kelompok tiang tidak sama



30

dengan kapasitas daya dukung satu tiang dikalikan banyaknya tiang pada

kelompok tersebut, tetapi didefinisikan sebagai perkalian antara kapasitas daya

dukung satu tiang dengan banyaknya tiang dikalikan dengan efisiensi kelompok

tiang. Kapasitas daya dukung tiang dalam kelompok dapat dihitung berdasarkan:

a. Keruntuhan tiang tunggal (individual pile failure)

Untuk c-soil, c-ø soil dan ø soil apabila dipenuhi jarak minimum antar tiang

selalu diperhitungkan sebagai keruntuhan tiang tunggal. Persamaan untuk

menghitung daya dukung aksial total adalah:

Qug = Qult n Eg (3.25)

Dengan:

Qug = kapasitas daya dukung ultimate kelompok tiang

Qult = kapasitas daya dukung ultimit tiang

n = banyaknya tiang

E g = efisiensi kelompok tiang

b. Keruntuhan blok (block failure)

Suatu kelompok tiang dapat dihitung berdasarkan keruntuhan blok jika:

- Untuk tanah c-soil, khususnya c-soil yang lunak atau tanah pasir lepas.

- Untuk tanah liat keras dan tanah pasir padat yang mempunyai spasi

S<3D.

Untuk menghitung daya dukung tiang berdasarkan keruntuhan blok dapat

digunakan persamaan Terzaghi dan Peck (1948) dalam Hardiyatmo (2008),

yaitu:

Qg = 2D × (B+L) × c +1.3 × c b × Nc × L (3.26)

2D × (B+L) × c (akibat tahanan friksi)

1.3 × c b × Nc × L (akibat tahanan ujung)

Qall =

SF

Qubg

(3.27)

dengan,

Qall = daya dukung izin kelompok tiang (kN)

Qg = daya dukung maksimum kelompok tiang berdasarkan block

failure. (kN)



31

D = kedalaman kelompok tiang (m)

B = lebar kelompok tiang (m)

L = panjang kelompok tiang (m)

c = kohesi tanah disekeliling kelompok tiang (kN/m2)

Nc = faktor kapasitas daya dukung (bearing capacity factors)

SF = angka keamanan (diambil = 3)

3.3.2.3 Efisiensi Kelompok Tiang

Efisiensi sebuah kelompok tiang adalah merupakan perbandingan kapasitas

kelompok tiang terhadap jumlah masing-masing tiang atau dapat ditulis dengan:

tunggaltiangdukungdayatiang jumlah

tiangkelompok dukungDayaEg (3.28)

Meskipun beberapa formula sering digunakan untuk menentukan nilai efisiensi

tiang kelompok, tetapi belum ada suatu peraturan bangunan yang secara khusus

menetapkan cara tertentu untuk menghitungnya. Laporan dari ASCE (Committee

on Deep Fondation, 1984) dalam Rahardjo (2005), menganjurkan untuk tidak

menggunakan efisiensi kelompok untuk mendeskripsikan aksi kelompok tiang

(group action). Laporan yang dihimpun berdasarkan studi dan publikasi sejak

tahun 1963 menganjurkan bahwa tiang gesekan pada tanah pasir dengan jarak

tiang sekitar 2.0 D ~ 3.0 D akan memiliki daya dukung yang lebih besar daripada

jumlah total daya dukung individual tiang. Sedangkan gesekan pada tanah kohesif

geser blok disekeliling kelompok tiang ditambah dengan daya dukung ujung

besarnya tidak boleh melebihi jumlah total daya dukung masing-masing tiang.

Beberapa persamaan untuk menghitung efisiensi kelompok tiang antara

lain:

1. Formula Converse-Labarre

Eg =mn90

n)1m(m)1n(1 (3.29)

Dengan :

Eg = efisiensi kelompok tiang

θ = arc tan D/S dalam derajat



32

n = jumlah tiang dalam deretan baris (buah)

m = jumlah tiang dalam deretan kolom (buah)

s = jarak antar tiang

D = diameter tiang (cm)

2. Metode Feld

Berdasarkan Metode Feld kapasitas fondasi individual tiang berkurang

sebesar 1/16 akibat adanya pengaruh tiang yang berdampingan baik dalam

arah lurus maupun dalam arah diagonal.

Gambar 3. 11 EFisiensi kelompok tiang berdasarkan Metode Feld

- Pada kelompok tiang A dengan konfigurai 3×3, efisiensi yang

dihasilkan adalah:

Eg =9

16

13

.416

11

.416

8

0,722 (3.30 a)

- Pada kelompok tiang B dengan konfigurasi 4×4, efisiensi yang

dihasilkan adalah:

Eg =16

16

13.4

16

11.8

16

8.4

0,672 (3.30 b)



33

Pada tiang pancang, baik pada tiang gesekan maupun tiang tahanan

ujung dengan S ≥ 3D, daya dukung kelompok tiang dapat diambil sama besar

dengan jumlah dari seluruh daya dukung tiang tunggal (Eg=1).

3.3.3 Pembagian Beban Pada Kelompok Tiang.

Menurut Sardjono. HS (1988), kelompok tiang yang menerima beban vertikal

dan momen yang bekerja dua arah, dapat dihitung dengan persamaan:

2

i

ioy

2

i

ioxo

iX

X.M

Y

Y.M

n

VV

(3.31)

dengan,

Vi = beban maksimum yang diterima tiang pancang (kN)

V0 = jumlah total beban normal (kN)

M0x = momen yang bekerja pada bidang yang tegak lurus sumbu x (kN.m)

M0y = momen yang bekerja pada bidang yang tegak lurus sumbu y (kN.m)

n = banyaknya tiang pancang dalam kelompok tiang (pile group).

Xi = absis terjauh tiang pancang terhadap titik berat kelompok tiang (m)

Yi = ordinat terjauh tiang pancang terhadap titik berat kelompok tiang (m)

Σ Xi2 = jumlah kuadrat absis tiang pancang (m2)

Σ Yi2 = jumlah kuadrat ordinat tiang pancang (m2)

3.3.4 Daya Dukung Tiang Terhadap Beban Lateral

Fondasi tiang harus dirancang dengan memperhitungkan beban horisontal atau

lateral seperti beban angin, beban gempa, tekanan tanah lateral, beban gelombang

air, dan benturan dengan kapal. Tiang harus mampu menahan beban-bebanhorisontal tersebut sehingga tiang tidak mengalami gerakan lateral yang

berlebihan. Untuk menyebarkan beban horisontal keseluruh tiang pada suatu

kelompok tiang, maka kelompok tiang tersebut harus dihubungkan dengan

gelagar-gelagar horisontal yang berfungsi sebagai penahan gaya lateral. Gaya

lateral yang terjadi pada tiang bergantung pada kekakukan atau tipe tiang, jenis

tanah, penanaman ujung tiang pada penutup kepala tiang, sifat gaya-gaya dan



34

besar defleksi. Jika gaya lateral yang harus didukung tiang sangat besar, maka

dapat digunakan tiang miring.

McNulty (1956) dalam Hardiyatmo (2008) mendefinisikan tiang ujung

jepit ( fixed end pile) sebagai tiang yang ujung atasnya terjepit (tertanam) dalam

pelat penutup kepala tiang paling sedikit sedalam 60 cm. Dengan demikian untuk

tiang-tiang yang bagian atasnya tidak terjepit atau tertanam kedalam penutup

kepala tiang kurang dari 60 cm dianggap tiang ujung bebas ( free end pile). Untuk

lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3. 12.

Gambar 3. 12 Definisi tiang ujung jepit dan ujung bebas

Berdasarkan Metode Broms (1964) dalam Hardiyatmo (2008), persamaan-

persamaan yang digunakan untuk menghitung gaya lateral izin adalah:

- Tiang ujung bebas berkelakuan seperti tiang pendek, bila βL<1.5.

)L/e5.11.(4

L.D.k .YH ho (3.32)

- Tiang ujung jepit dianggap berkelakuan seperti tiang pendek, bila βL<0.5.

L.D.k .YH ho (3.33)

- Tiang ujung bebas dianggap seperti tiang panjang (tidak kaku), bila βL>2.5.

)1.e.(.2

D.k .YH ho (3.34)

- Tiang ujung jepit dianggap sebagai tiang panjang (tidak kaku) bila βL>1.5.

D.k .YH ho (3.35)

- Koefisien defleksi tiang (β)



35

- 4/1

PP I.E.4

D.kh(3.36)

dengan,

H = gaya lateral izin (kN)

Yo = defleksi maksimum (cm), untuk jembatan diambil Yo=0.6 mm.

D = diameter tiang pancang (cm)

L = panjang tiang pancang (cm)

e = jarak beban lateral terhadap muka tanah (cm)

EP = modulus elastisitas tiang pancang (kN.cm

2

)IP = inersia tiang pancang (cm4)

- Kedalaman titik jepit (zf ):

Zf = 1.8×T (3.37)

- Faktor kekakuan modulus tanah (T)

T = 5hn/EI (3.38)

L ≤ 2T = tiang pendek/kaku, tiang ujung bebas.

L ≥ 4T = tiang panjang/tidak kaku, tiang ujung bebas.

- Modulus tanah (k h)

k h = nh×zf /D (3.39)

Nilai-nilai nh untuk tanah kohesif dapat dilihat pada Tabel 3. 11.

Tabel 3. 11 Nilai nh untuk tanah kohesif (Poulos da Davis, 1980)

Tanah nh (kN/m3) Referensi

Lempung terkonsolidasi

normal lunak

166 – 3518

277 - 554

Reese dan Matlock (1956)

Davisson – Prakash (1963)Lempung terkonsolidasi

normal organik

111 – 277

111 – 831

Peck dan Davisson (1962)

Davisson (1970)

Gambut 55

27.7 – 111

Davisson (1970)

Wilson dan Hilts (1967)

Loose 8033 – 11080 Bowles (1968)



36

3.4 Penulangan Abutment dan Pier .

Perhitungan penulangan dilakukan dengan mengikuti acuan tentang tata cara

struktur beton untuk bangunan gedung (SNI 03-2847-2002). Menurut Tjitradi

(2008), langkah-langkah dalam menghitung penulangan adalah:

a. Untuk tulangan lentur

- Momen nominal:

MuMn , dengan =0.80 (3.40)

- Rasio tulangan minimumfy

4.1min (3.41)

- Rasio tulangan maksimum:

β1 = 0.85 0<fc’≤30 MPa (3.42)

β1 = 0.85-0.008.(fc’-30) 30<fc’<55 MPa (3.43)

β1 = 0.65 fc’≥55 MPa (3.44)

βmax= fy600

600.fy

'fc.85.0..75.0 1 (3.45)

- Rasio tulangan perlu:

Rn =2d. b

Mn(3.46)

ρ ='fc.85.0

Rn.211.

fy

'fc.85.0(3.47)

Jika nilai ρ < ρmin, maka dipakai ρmin

Jika nilai ρ > ρmin, maka dipakai ρ

- Luas tulangan perlu:

As = ρ.b.d (3.48)

b. Untuk tulangan geser

- Gaya geser yang dapat ditahan beton tanpa tulangan geser:

Vc = d. b.'fc.6

1(3.49)

- Tulangan geser diperlukan dalam keadaan:



37

Vc..2

1Vu (tidak diperlukan tulangan geser) (3.50)

Vc.Vu (diperlukan tulangan geser minimum) (3.51)

3.5 Diagram Alir Penulisan

Mulai

Pengumpulan Data

Pengolahan Data

Perancangaan bangunan bawah

Kesimpulan

Selesai

- Daya dukung tiang pancang

- Penulangan Abutment

Abutment Pier

AmanTidak

Perhitungan Pembebanan:

- Beban tetap

- Beban lalu-lintas

- Aksi lingkungan

AmanTidak

- Daya dukung tiang pancang

- Penulangan Pier

Gambar. 3.13 Diagram alir penulisan perancangan bangunan bawah Jembatan Sungai Andai Banjarmasin

85197289 bab iii metodologi perancangan

Documents