bab 2 tinjauan kepustakaan -...

5

BAB 2

TINJAUAN KEPUSTAKAAN

2.1 Pondasi

Pondasi merupakan bagian dari struktur bangunan yang paling dasar yang

berfungsi untuk menanggung beban dan meneruskannya ke tanah. Dalam pembagian

secara umum, pondasi terbagi menjadi 2 macam menurut kedalamannya yaitu

pondasi dangkal dan pondasi dalam.

Pondasi dangkal adalah pondasi yang menanggung bebannya secara langsung

dan meneruskannya ke tanah. Kedalaman pondasi ini sangat dangkal dengan

perbandingan kedalaman dan lebar pondasi kurang dari 1 (L/B < 1, di mana L adalah

nilai kedalaman pondasi dan B adalah lebar pondasi). Pondasi dangkal terdiri dari

beberapa tipe seperti pondasi pasangan batu kali menerus, pondasi telapak

(footplate), pondasi telapak menerus, pondasi umpak, dan pondasi rakit.

Pondasi dalam adalah pondasi yang menanggung beban dan meneruskannya ke

tanah, tanah keras, atau batuan yang letaknya relatif cukup dalam jika diukur dari

permukaan tanah. Contoh dari pondasi ini adalah pondasi tiang yang terbagi menjadi

tiang pancang dan tiang bor. Nilai perbandingan antara kedalaman dengan lebar

pondasi pada pondasi dalam umumnya adalah lebih besar dari 4 (L/B ≥ 4).

Salah satu jenis pondasi dalam yaitu pondasi tiang. Dalam penggunaannya,

pondasi tiang umumnya terdiri atas tiang tunggal (single pile) dan kelompok tiang

(group piles)

Pemilihan penggunaan tiang tunggal dan kelompok tiang serta perencanaannya

relatif terhadap besar beban yang akan diterima, luas area pembebanan dan

parameter tanah yang dibebani. Kapasitas pembebanan kelompok tiang tidak selalu

6

sama dengan jumlah kapasitas pembebanan dari masing-masing tiang tunggal yang

ada dalam kelompok tiang tersebut.

Kapasitas pembebanan suatu kelompok tiang dipengaruhi oleh faktor efisiensi.

Biasanya pada jenis tanah lempung, kapasitas total dari kelompok tiang lebih kecil

daripada hasil kali kapasitas tiang tunggal dikalikan jumlah tiang dalam

kelompoknya. Hal-hal yang mempengaruhi efisiensi tiang di antaranya jumlah tiang

dalam suatu kelompok tiang, panjang atau kedalaman tiang, diameter tiang, susunan

tiang, jarak antar tiang, besarnya beban dan arah dari beban yang bekerja.

2.2 Beban Lateral

Beban lateral merupakan beban yang memiliki arah horizontal. Beban-beban

yang memiliki arah horizontal contohnya adalah beban angin, beban gempa, tekanan

tanah lateral, beban hempasan ombak atau kapal pada sisi struktur bangunan, dan

lain-lain. Beban lateral yang diterima oleh pondasi tiang akan bergantung pada

struktur bangunan yang akan meneruskan gaya lateral yang diterima ke kolom bagian

paling bawah dari upper structure dan diteruskan kepada kelompok tiang pondasi.

Pondasi tiang memiliki beberapa aplikasi untuk menahan beban lateral pada

struktur. Pondasi tiang dapat menahan beban lateral yang bekerja pada dinding

penahan tanah, di mana beban lateral berasal dari tekanan tanah lateral yang

mendorongnya seperti yang terlihat pada Gambar 2.1 (a). Pondasi tiang juga dapat

menahan beban lateral seperti beban angin yang bekerja pada struktur bangunan

tingkat tinggi seperti struktur rangka baja atau gedung pencakar langit seperti yang

terlihat pada Gambar 2.1 (b) dan Gambar 2.1 (c) sehingga pondasi tiang mengalami

gaya tarik dan gaya tekan. Pondasi tiang juga dapat menahan dinding turap yang

menyangga pada pondasi tiang seperti Gambar 2.1 (d). Pondasi tiang juga

7

menanggung beban lateral yang disebabkan gaya eksternal seperti hempasan

gelombang air laut, angin, dan benturan kapal pada konstruksi lepas pantai seperti

Gambar 2.1 (e).

(a) (b) (c)

(d) (e)

Gambar 2.1 Aplikasi Pondasi Tiang dalam Menahan Beban Lateral

Pondasi tiang individu terdiri dari dua klasifikasi yaitu pondasi tiang pendek

dan pondasi tiang panjang. Pada tiang dengan kepala bebas, tiang panjang jika β(L)

> 2,5 dan tiang pendek jika β(L) < 2,5. Pada tiang dengan kepala terjepit, tiang

panjang jika β(L) > 1,5 dan tiang pendek jika β(L) < 1,5. Beban lateral yang bekerja

pada kedua jenis tiang tersebut akan menghasilkan pergerakan yang berbeda dari segi

defleksi dan mekanisme keruntuhan tiang. Perbedaan defleksi dan mekanisme

8

keruntuhan akibat beban lateral yang terjadi pada pondasi tiang pendek dan pondasi

tiang panjang dapat dilihat pada Gambar 2.2 dan Gambar 2.4.

Gambar 2.2 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan untuk Pondasi Tiang Pendek

dengan Kondisi Kepala Tiang Bebas Akibat Beban Lateral pada Tanah Kohesif

(Broms, 1964)

Panjang total tiang adalah sebesar:

.................................................................................. (2.1)

.............................................................................................. (2.2)

......................................................................... (2.3)

Momen maksimum yang terjadi:

............................................................................ (2.4)

9

......................................................................... (2.5)

................................................................... (2.6)

Di mana:

L = Panjang tiang (m)

D = Diameter tiang (m)

Qg = Beban lateral (kN)

cu = Kohesi tanah undrained (kN/m2)

f = Jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m)

g = Jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang (m)

10

Nilai beban lateral (Qg = Pult) dapat ditentukan secara langsung melalui grafik

pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Kapasitas Beban Lateral untuk Pondasi Tiang Pendek pada Tanah

Kohesif (Broms, 1964)

11

Gambar 2.4 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan untuk Pondasi Tiang Panjang

dengan Kondisi Kepala Tiang Bebas Akibat Beban Lateral pada Tanah Kohesif

(Broms, 1964)

Beban lateral yang ada pada pondasi tiang panjang adalah sebesar:

..................................................................................... (2.7)

Di mana:


My = Momen leleh (kN/m)


12


Untuk pondasi tiang panjang, nilai beban lateral (Qg = Pult) dapat diperoleh

berdasarkan grafik pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Kapasitas Beban Lateral untuk Pondasi Tiang Panjang pada Tanah


13

Mekanisme keruntuhan akibat beban lateral yang terjadi pada pondasi tiang

dengan kondisi kepala tiang terjepit dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 (a) Defleksi Akibat Beban Lateral untuk Pondasi Tiang Pendek dengan

Kondisi Kepala Tiang Terjepit pada Tanah Kohesif (Broms, 1964)

Gambar 2.6 (b) Defleksi Akibat Beban Lateral untuk Pondasi Tiang Sedang dengan


14

Gambar 2.6 (c) Defleksi Akibat Beban Lateral untuk Pondasi Tiang Panjang dengan


Momen pada tiang:

.......................................... (2.8)

Di mana:




cu = Kohesi tanah (kN/m2)


g = Jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang (m)

15

Gambar 2.7 Defleksi Akibat Beban Lateral untuk Pondasi Tiang Pendek dengan

Kondisi Kepala Tiang Bebas pada Tanah Non-kohesif (Broms, 1964)

Beban lateral untuk tiang pendek:

................................................................................... (2.9)

......................................................................................... (2.10)

Lokasi momen maksimum:

................................................................................. (2.11)

Momen maksimum:

......................................................................... (2.12)

16

Di mana:


Mmax = Momen maksimum (kN-m)



Kp = Koefisien tekanan tanah pasif


= Berat isi tanah (kN/m3)

e = Jarak beban lateral dari permukaan tanah (m)

Gambar 2.8 Defleksi Akibat Beban Lateral untuk Pondasi Tiang Panjang dengan

Kondisi Kepala Tiang Bebas pada Tanah Non-kohesif (Broms, 1964)

17


.................................................................................. (2.11)

Momen maksimum:

............................................................................. (2.12)

Beban lateral untuk tiang panjang:

............................................................................... (2.13)

Di mana:

Qg = Beban lateral (kN0

Myield = Momen leleh (kN-m)






18

Untuk pondasi tiang pendek, nilai beban lateral (Qg = Pult) dapat diperoleh

berdasarkan grafik pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Kapasitas Beban Lateral untuk Pondasi Tiang Pendek pada Tanah


19

Nilai beban lateral (Qg = Pult) untuk pondasi tiang panjang dapat diperoleh

berdasarkan grafik Gambar 2.9.

Gambar 2.10 Kapasitas Beban Lateral untuk Pondasi Tiang Panjang pada Tanah

Non-kohesif (Broms, 1964)

Mekanisme keruntuhan akibat beban lateral yang terjadi pada pondasi tiang

dengan kondisi kepala tiang terjepit dapat dilihat pada Gambar 2.11.

Gambar 2.11 (a) Defleksi Akibat Beban Lateral untuk Pondasi Tiang Pendek dengan

Kondisi Kepala Tiang Terjepit di Tanah Non-kohesif

20

Gambar 2.11 (b) Defleksi Akibat Beban Lateral untuk Pondasi Tiang Sedang dengan

Kondisi Kepala Tiang Terjepit Di Tanah Non-kohesif

Gambar 2.11 (c) Defleksi Akibat Beban Lateral untuk Pondasi Tiang Panjang dengan

Kondisi Kepala Tiang Terjepit Di Tanah Non-kohesif (Broms, 1964)

21

Persamaan beban lateral untuk kondisi kepala tiang terjepit:

............................................................................... (2.14)


..................................................................................... (2.11)

Momen maksimum:

...................................................................................... (2.15)

Momen leleh:

................................................................ (2.16)

Di mana:


Kp = Koefisien tekanan tanah pasif

Mmax = Momen maksimum (kN-m)

My = Momen leleh (kN-m)






Dalam melakukan pengujian besarnya kapasitas tiang terhadap beban lateral,

digunakan bantuan dengan alat hydraulic jack. Digunakan juga plat baja yang cukup

kaku dengan ukuran tertentu yang pas dengan ukuran tiang agar dapat bersentuhan

secara keseluruhan dengan tiang pada saat uji kapasitas lateral tiang seperti terlihat

pada Gambar 2.12.

22

(a)

(b)

(c)

Gambar 2.12 Beberapa Tipe Pengujian Kapasitas Lateral Tiang (a) Reaction Pile, (b)

Deadman, (c) Weighted Platform (ASTM D3966-81, 1989)

23

Beban lateral yang terjadi pada pondasi kelompok tiang dapat mengakibatkan

pergerakan pada keseluruhan kelompok tiang. Pergerakan yang dapat terjadi adalah

pergerakan translasi dan pergerakan rotasi. Pergerakan translasi pada kelompok tiang

adalah perubahan posisi pada kelompok tiang akibat timbulnya gaya aksial tarik dan

gaya aksial tekan sehingga pada satu sisi kelompok tiang terangkat naik dan di sisi

lainnya kelompok tiang tertekan ke bawah. Sedangkan pergerakan rotasi adalah

perubahan posisi tiang dalam bentuk perputaran kelompok tiang akibat kekakuan

tiang yang sangat besar.

Gambar 2.13 Pergerakan Translasi pada Kelompok Tiang Akibat Gaya Lateral

Gambar 2.14 Pergerakan Rotasi pada Kelompok Tiang Akibat Gaya Rotasi

24

Pada sebuah plat yang diberi gaya lateral, akan muncul zona pengaruh beban.

Jika sepertiga bagian plat dihilangkan, maka akan terjadi overlap pada zona

tegangan. Overlap yang terjadi akan mereduksi kapasitas dari sebuah elemen. Agar

tidak terjadi overlap, maka jarak antar elemen harus diperbesar dengan

menghilangkan lagi sepertiga bagian plat. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 2.15.

Gambar 2.15 Zona Tegangan Plat

25

Gambar 2.16 Zona Pengaruh Kelompok Tiang

26

2.3 Teori Dasar Solusi Elastik (Reese dan Matlock)

Metode non-dimensional untuk analisis beban lateral terhadap tiang elastis

berdasarkan penelitian oleh Reese dan Matlock (1956). Untuk tiang yang sangat

panjang, panjang,nilai L akan berkurang pengaruhnya akibat defleksi yang semakin

mendekati nol sesuai panjang tiang. Apabila asumsi sifat elastis diterapkan terhadap

tiang, dan defleksi terlampau kecil apabila dibandingkan dengan panjang tiang, maka

pondasi tiang yang dibebani secara lateral dapat bergerak secara elastis sesuai beban

yang diterima. Perbedaan defleksi antara tiang pendek yang kaku dan tiang panjang

yang elastis dapat dilihat pada Gambar 2.17.

Gambar 2.17 Defleksi pada Pondasi Tiang Kaku dan Pondasi Tiang Elastis

27

2.3.1 Tanah Granular

Momen dan perpindahan dari suatu pondasi tiang yang tertanam di tanah

granular berdasarkan beban lateral dan momen yang terjadi di permukaan tanah

ditentukan oleh metode umum oleh Matlock dan Reese (1960). Pada Gambar 2.18

dapat dilihat pondasi tiang dengan panjang L diberikan gaya lateral Qg dan Momen

Mg pada permukaan tanah (z=0)

Gambar 2.18 Beban Lateral dan Momen pada Pondasi Tiang

Defleksi pada tiang (xz):

..................................................................... (2.17)

Tekuk pada tiang (θz):

........................................................................ (2.18)

28

Momen pada tiang (Mz):

....................................................................... (2.19)

Gaya geser pada tiang (Vz):

............................................................................ (2.20)

Reaksi pada tanah (p’z):

.......................................................................... (2.21)

Karakteristik panjang tiang:

............................................................................................. (2.22)

Di mana:

Ep = Modulus elastisitas tiang

Ip = Momen inersia penampang tiang

Qg = Beban lateral

Mg = Momen

z = kedalaman

ηh = k/Z = Modulus konstan reaksi tanah

k = Modulus reaksi tanah dalam arah horizontal

Ax, Bx, Aθ, Bθ, Am, Bm, Av, Bv, Ap’, Bp’ adalah koefisien yang dapat dilihat pada tabel

2.1.

29

Tabel 2.1 Koefisien A dan B pada Pondasi Tiang Panjang Vertikal pada Tanah

Granular dengan Asumsi Es = ηhx

Di mana ............................................................................................... (2.23)

30

Gambar 2.19 Koefisien Ax dan Am Pondasi Tiang (Broms, 1964)

31

Gambar 2.20 Koefisien Bx dan Bm Pondasi Tiang (Broms, 1964)

32

2.3.2 Tanah Kohesif (Cohesive Soil)

Menurut Davidson dan Gill (1963), persamaan solusi elastis untuk tiang yang

tertanam di tanah granular menyerupai dengan persamaan solusi elastis untuk tiang

yang tertanam di tanah kohesif.

Defleksi pada tiang (xz):

..................................................................... (2.24)

Momen pada tiang:

..................................................................... (2.25)

Karakteristik panjang tiang:

............................................................................................. (2.26)

Di mana:



Qg = Beban lateral

Mg = Momen

z = Kedalaman

k = Modulus reaksi tanah dalam arah horizontal

Nilai A’ x, B’x, A’m, dan B’m diambil berdasarkan grafik pada Gambar 2.21.

33

Gambar 2.21 Nilai A’x, B’x, A’m, dan B’m (Davidson dan Gill, 1963)

Di mana: ............................................................................................ (2.27)

34

2.4 Teori Dasar Metode Chang

Berdasarkan metode Chang, kondisi pondasi tiang dibedakan menjadi dua

macam, yaitu kondisi kepala tiang bebas (free head pile) dan kondisi kepala tiang

terjepit (fixed head pile).

2.4.1. Kondisi Kepala Tiang Bebas (Free Head Pile)

Gambar 2.22 Kondisi Kepala Tiang Bebas (Free Head Pile)

.............................................................................................. (2.28)

........................................................................................ (2.29)

.............................................................................. (2.30)

.............................................................................................. (2.31)

.......................................................................................... (2.32)

............................................................................................. (2.33)

35

......................................................................................... (2.34)

Di mana:

kh = Modulus reaksi tanah dalam arah horizontal (kN/m3)

B = Lebar atau diameter tiang (m)

E = Modulus elastisitas tiang (kN/m2)

I = Momen inersia penampang tiang (m4)

Qg = Gaya horizontal pada tiang (kN)

Mmax = Bending momen maksimum pada kedalaman lmmax

lmmax = Kedalaman dari Mmax

lmi = Kedalaman dari momen titik nol pertama

ytop = Perpindahan kepala tiang

ly1 = Kedalaman dari perpindahan titik nol pertama

l i = Kedalaman sudut defleksi titik nol pertama

2.4.2. Kondisi Kepala Tiang Terjepit (Fixed Head Pile)

Gambar 2.23 Kondisi Kepala Tiang Terjepit (Fixed Head Pile)

36

.............................................................................................. (2.35)

.......................................................................................... (2.36)

............................................................................................. (2.37)

............................................................................ (2.38)

........................................................................................ (2.39)

................................................................................................ (2.40)

....................................................................................... (2.41)

......................................................................................... (2.42)

Di mana:

kh = Modulus reaksi tanah dalam arah horizontal (kN/m3)

B = Lebar atau diameter tiang (m)

E = Modulus elastisitas tiang (kN/m2)

I = Momen inersia penampang tiang (m4)

Qg = Gaya horizontal pada tiang (kN)

Mtop = Bending momen maksimum pada kepala tiang

Mmax-1 = Bending momen maksimum pada kedalaman lmmax

lmmax = Kedalaman dari Mmax-1

lmi = Kedalaman dari momen titik nol kedua

ytop = Perpindahan kepala tiang

ly1 = Kedalaman dari perpindahan titik nol pertama

l i = Kedalaman sudut defleksi titik nol kedua

37

Untuk mencari nilai kh dapat dipakai beberapa metode, antara lain:

1. Metode Vesic (1961)

........................................................................ (2.43)

2. Metode Glick (1948)

........................................................ (2.44)

3. Metode Francis (1964)

............................................................. (2.45)

Untuk keseluruhan metode dapat ditentukan nilai kh dengan rumus:

................................................................................................. (2.46)

Di mana:

Es = Modulus elastisitas tanah



µs = Poisson ratio tanah

L = panjang tiang

B = Lebar atau diameter tiang

38

2.5 Teori Dasar Metode Finite Difference

Reaksi yang terjadi pada tiang pondasi sebanding dengan perpindahan menurut

model Winkler (1867). Tekanan (P) dan defleksi (y) pada suatu titik direlasikan

dengan koefisien reaksi tanah dalam arah horizontal (kh) menjadi:

............................................................................................... (2.47)

Tiang biasanya dianggap batang tipis yang memenuhi persamaan:

................................................................................... (2.48)

Di mana:



z = Kedalaman

B = Lebar atau diameter tiang

Dari persamaan (2.47) dan (2.48) didapat persamaan defleksi tiang dengan beban

lateral sebagai berikut:

............................................................... (2.49)

Solusi dari persamaan differensial di atas dapat diperoleh baik secara analitis

maupun secara numerik. Solusi secara analitis mudah dilakukan bila nilai kh konstan

sepanjang tiang. Apabila harga kh bervariasi, maka dapat diselesaikan dengan cara

numerik menggunakan metode finite difference (Palmer dan Thompson, 1948;

Gleser, 1953)

Dalam metode tersebut, persamaan differensial dasar (2.49) ditulis dalam

bentuk finite difference untuk titik i sebagai berikut:

......................................... (2.50)

39

Dari persamaan (2.50) diperoleh:

............................................................ (2.51)

Dengan:

...................................................................................... (2.52)

Di mana:

n = Banyaknya interval sepanjang tiang

Khi = Koefisien reaksi tanah dalam arah horizontal di titik i.

Persamaan (2.52) dapat ditetapkan dari titik 2 sampai n sehingga memberikan (n-1)

persamaan.

Gambar 2.24 Analisa Finite Difference untuk Tiang dengan Beban Lateral

40

Persamaan-persamaan selanjutnya dapat diperoleh dari syarat-syarat batas pada

ujung kepala tiang.

Pada kepala tiang ada dua keadaan yang harus diperhatikan:

1. Kondisi kepala tiang bebas (free head pile)

Gaya geser:

................................................................................ (2.53)

Sehingga didapat persamaan:

............................................................. (2.54)

Momen:

................................................................................ (2.55)


....................................................................... (2.56)

2. Kondisi kepala tiang terjepit (fixed head pile)

Gaya geser:

................................................................................ (2.57)


............................................................ (2.58)

Rotasi:

................................................................................... (2.59)


....................................................................................... (2.60)

41

Dasar tiang dianggap bebas, sehingga:

Gaya geser:

................................................................................... (2.61)


............................................................ (2.62)

Momen:

.................................................................................. (2.63)


........................................................................ (2.64)

Dua persamaan yang masih dibutuhkan didapat dari persamaan keseimbangan

gaya horizontal dan momen. Persamaan simultan n+5 diperlukan untuk menghitung

n+5 perpindahan yang tidak diketahui (pada titik -2, -1, n+2, dan n+3).

Cara lain dari prosedur di atas adalah dengan mengabaikan persamaan gaya

geser pada ujung (tip) dan kepala tiang (top) yaitu persamaan (2.54) atau (2.58) dan

(2.62), jadi mengabaikan dua perpindahan variabel pada titik -2 dan n+3. Dalam hal

ini hanya n+3 persamaan yang harus dipecahkan. Prosedur ini memberikan hasil

yang hampir sama dengan prosedur sebelumnya.

42

2.6 Efisiensi Kelompok Tiang

Berdasarkan Prakash (1962), nilai faktor reduksi untuk kelompok tiang

ditentukan berdasarkan besarnya jarak antar tiang.

Gambar 2.25 Faktor Reduksi Kelompok Tiang (Prakash, 1962)

Faktor reduksi tersebut digunakan untuk mencari nilai modulus reaksi tanah

dalam arah horizontal dari suatu kelompok tiang. Yang kemudian dapat digunakan

untuk mencari nilai kapasitas lateral dari suatu kelompok tiang.

Dalam perhitungan efisiensi kelompok tiang di penelitian ini, digunakan

perhitungan efisiensi dengan cara pada rumus 2.xx. Rumusan efisiensi ini merupakan

hasil dari pembagian antara beban yang dapat ditanggung kelompok tiang dengan

jumlah perkalian beban tiang tunggal dengan total tiang.

……………………..……………. (2.65)

η = efisiensi kelompok tiang

n = jumlah tiang

Qi = beban lateral pada tiang ke-i

Qtunggal = beban lateral pada tiang tunggal

43

2.7 PLAXIS 3D

PLAXIS 3D adalah program finite element tiga dimensi yang dikembangkan

untuk analisa deformasi, stabilitas, dan aliran air tanah dalam ilmu geoteknik.

PLAXIS 3D adalah bagian dari produk PLAXIS yang merupakan program finite

element yang digunakan secara luas untuk ilmu dan desain geoteknik. Pengembangan

PLAXIS dimulai tahun 1987 di Delft University of Technology sebagai inisiatif dari

Dutch Ministry of Public Works and Water Management (Rijkswaterstaat). Tujuan

awal pengembangan adalah untuk menciptakan program elemen hingga 2 dimensi

untuk analisis bantaran sungai yang terdiri dari tanah lunak pada dataran rendah di

Belanda. Dalam beberapa tahun, PLAXIS dikembangkan untuk mengatasi sebagian

besar area geoteknik. Karena pertumbuhan yang sangat pesat dan berkelanjutan,

perusahaan PLAXIS (Plaxis bv) dibentuk tahun 1993.

Di tahun 1998, PLAXIS 2D pertama untuk Windows dirilis. Pada waktu yang

sama, pengembangan untuk perhitungan elemen hingga 3 dimensi dilakukan

sehingga program 3DTunnel dapat dirilis tahun 2001. 3DFoundation adalah program

tiga dimensi kedua yang dirilis tahun 2004. Kedua program tersebut tidak mampu

untuk mendefinisikan bentuk geometri 3 dimensi yang lebih kompleks karena

keterbatasan geometris. Baru pada tahun 2010 program PLAXIS 3D dirilis. PLAXIS

3D adalah program PLAXIS dengan permodelan penuh 3 dimensi yang

mengkombinasikan interface yang mudah dengan fasilitas permodelan 3 dimensi.

44

Gambar 2.26 Sumbu Koordinat pada PLAXIS 3D

2.8 Penelitian Sebelumnya

Penelitian ini mengacu pada laporan atau jurnal dari penelitian yang sudah

pernah dilakukan sebelumnya. Berikut ini adalah rangkuman dari jurnal-jurnal

tersebut:

A. Analisa Kapasitas Kelompok Tiang Terhadap Beban Lateral dengan

Menggunakan PLAXIS 3D Foundation (Sri Dewi dan Gouw Tjie-Liong,

2009)

Salah satu faktor penting dalam perencanaan pondasi adalah daya

dukung lateral pondasi yang timbul akibat gempa, beban angin, dan lain-

lain. Kapasitas pembebanan lateral dari suatu kelompok tiang bukan

merupakan penjumlahan dari kapasitas lateral masing-masing tiang. Maka

dalam suatu perhitungan kapasitas pembebanan lateral tiang diperlukan

adanya faktor pengali untuk mengetahui kapasitas kelompok tiang yang

efektif. Faktor pengali tersebut biasa dikenal dengan sebutan faktor

45

efisiensi atau faktor reduksi. Agar diperoleh desain yang ekonomis maka

diperlukan faktor efisiensi kelompok tiang yang sesuai.

Di dalam literatur geoteknik yang ada sangat jarang dibahas secara

mendetail mengenai faktor efisiensi kelompok tiang ini. Faktor efisiensi

yang terdapat di dalam literatur-literatur tersebut pada umumnya tidak

membahas efek jumlah tiang dalam kelompok tiang, kekakuan tanah, dan

konfigurasi tiang. Penelitian ini bertujuan untuk mencari apakah terdapat

pengaruh efek-efek tersebut terhadap faktor efisiensi. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa efek jumlah tiang dalam kelompok tiang, kekakuan

tanah, dan konfigurasi tiang berpengaruh terhadap faktor efisiensi

kelompok tiang. Semakin banyak jumlah tiang dalam suatu kelompok

tiang, faktor efisiensi semakin kecil. Semakin besar kekakuan tanah, faktor

efisiensi semakin besar.

B. Lateral Bearing Capacity of Piles in Cohesive Soils Based on Soils’

Failure Strength Control (R. Ziaie Moayed, A. Judi, dan B. Khadem Rabe,

2008)

Penelitian ini memberikan presentasi hasil dari analisis numerik

pada penelitian pondasi tiang pada tanah kohesif. Broms (1964a)

memberikan grafik untuk mendapatkan kapasitas daya dukung lateral pada

tiang sejenis. Namun, grafik tersebut tidak memberikan data untuk seluruh

tiang dengan panjang berbeda. Dalam studi ini, sebuah program elemen

hingga yang diperuntukan khusus bagi pondasi tiang digunakan. Investigasi

ini dilaksanakan dengan variasi pada panjang dan diameter tiang pancang

pada tiga jenis tanah lempung yang berbeda.

46

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menghasilkan beberapa

grafik yang menunjukkan area di antara tiang panjang dan tiang pendek

yang tidak dipertimbangkan oleh Broms. Selanjutnya, pada penelitan

Broms, efek beban vertikal terhadap kapasitas daya dukung tiang tidak

diperhitungkan. Pada penelitian ini, efek beban vertikal juga dipelajari, dan

grafik hasil perhitungan dittampilkan untuk mempermudah prosedur desain

pada tanah kohesif.

C. Studi Model Setrifugal dari Grup Tiang yang Dibebani Beban Lateral pada

Lapisan Lempung: Karakteristik Bending Momen (T. Ilyas dan Budi S.

Soepandji, 2008)

Sebuah seri percobaan dengan alat sentrifugal dilaksanakan pada

lapisan lempung untuk mengetahui karakteristik bending momen dari grup

tiang akibat pembebanan lateral statis. Grup tiang mempunyai denah

simetris dengan konfigurasi tiang tunggal 2 x 1, 2 x 2, 3 x 3, dan 4 x 4.

Grup tiang memiliki jarak antar tiang 3 kali lebar tiang. Pile cap terbuat

dari bahan aluminium masif yang terletak di atas permukaan tanah

digunakan untuk mengikat tiang di dalam grup.

Pada studi ini didapatkan kesimpulan bahwa formula empiris untuk

menentukan kapasitas bending momen untuk grup tiang dengan denah

simetris dapat dipergunakan untuk desain praktis.

D. Behaviour of Laterally Loaded Rigid Piles in Cohesive Soils Based on

Kinematic Approach (V. Padmavathi, E. Saibaba Reddy, dan R. Madhav,

2008)

47

Pondasi tiang adalah pondasi yang berguna untuk area dataran

rendah di mana karakteristik tanahnya perlu diperbaiki. Beberapa metode

tersedia untuk memprediksi batas ketahanan lateral dari tiang kaku pada

tanah lempung. Solusi yang ada untuk batas ketahanan pondasi tiang pada

lempung antara lain perhitungan semi-empiris atau berdasarkan analisis

pendekatan dengan beberapa penyederhanaan. Pada sebagian besar metode

ini, tanah diasumsikan bersifat plastis dan dianalisa melalui analisa pada

titik rotasi. Meskipun batas beban lateral yang didapatkan dari metode ini

cukup sesuai dengan nilai yang diukur, distribusi beban lateral tidak

konsisten. Pendekatan baru yang berdasarkan respon non-linear

(hiperbolik) telah dikembangkan untuk mempelajari respon perpindahan

bebandari pondasi individu tiang kaku dengan kepala bebas pada tanah

kohesif. Batas kapasitas lateral yang diprediksi dari tiang dan distribusi

tekanan tanah lateral sepanjang tiang memiliki perbandingan yang baik

sesuai teori dan hasil pengujian eksperimen.

E. Studi Perilaku Tiang Pancang Kelompok Menggunakan Plaxis 2D pada

Tanah Lunak (Wildan Firdaus, 2011)

Dengan mengacu pada jurnal “Numerical Analysis of Load Test on

Bored Piles, 2004”, didapatkan dari hasil penelitiannya tersebut kesimpulan

bahwa model material Mohr Coulomb lebih kaku daripada model material

Hardening, dan model material Soft soil lebih kaku lagi dari model material

Mohr Coulomb. Hal ini karena perbedaan dari rumus yang dipakai dari

masing-masing metode tersebut.

48

Studi ini membandingkan beberapa bentuk konfigurasi dari tiang

pancang kelompok, yang terdiri dari 2, 3, 4, 6, dan 8 tiang pancang dalam 1

konfigurasi dengan jarak anttar tiang pancang antara 2D sampai 4D, dalam

menahan beban aksial dan lateral menggunakan bantuan program dalam

pengerjaannya yaitu Plaxis 2D versi 8 dengan model material Mohr

Coulomb, Hardening, Soft Soil.

Berdasarkan hasil perhitungan menggunakan Plaxis 2D diperoleh

hasil akibat berubahnya jarak antar tiang pancang berupa penambahan

kemampuan tiang pancang dalam menahan beban aksial dan lateral, untuk

beban yang sama, perubahan jarak antar tiang dapat mengurangi penurunan

dan defleksi tiang pancang.

F. In-situ Static Lateral Loading Test On 9 x 7 Group Pile Foundation (S.

Teramoto, M. Kimura, T. Akitsu, S. Kubota, T. Nishizaki, dan T. Niimura,

2013)

Beban lateral seperti gempa bumi sangat mempengaruhi stabilitas

dari infrastruktur penting yang diharuskan untuk bertahan lebih kuat

dibanding struktur lain saat terjadi gempa. Pengujian dilakukan pada

kelompok pondasi tiang pada kondisi sebenarnya di lapangan. Penelitian ini

mengabaikan friksi yang terjadi antara pile cap dengan permukaan tanah.

Dari hasil penelitian ini didapatkan bahwa nilai Load Sharing Factor (LSF)

atau yang biasa disebut faktor distribusi gaya dari grup tiang memiliki trend

variasi di mana nilai LSF terbesar ada pada tiang depan dan belakang dan

semakin ke tengah semakin menurun pembagian gaya yang ada.

bab 2 tinjauan kepustakaan -...

Documents