bab iv analisis pondasidigilib.itb.ac.id/files/disk1/631/jbptitbpp-gdl-berlisetia-31520-5... ·...

Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingga

Berli Setiadi 15004137 4‐1 Nina Purwanti 15004154

BAB IV ANALISIS PONDASI

4.1. Analisis Kondisi Lapisan Tanah

Untuk mengetahui kondisi lapisan tanah di lokasi proyek secara rinci dibutuhkan

penyelidikan tanah yang lebih lengkap. Identifikasi lengkap baik berupa identifikasi visual,

pengujian lapangan, maupun pengujian laboratorium dilakukan untuk mendapatkan berbagai

karakteristik lapisan tanah. Identifikasi ini yang nantinya akan digunakan dalam analisis

daya dukung untuk keperluan pondasi struktur jembatan. Sesuai dengan keperluan proyek,

beberapa aspek yang perlu mendapat perhatian di dalam penyelidikan tanah dan analisisnya,

yaitu :

• Kondisi lapisan tanah pada lokasi pondasi struktur jembatan.

• Daya dukung lapisan dalam tanah untuk keperluan perhitungan kapasitas

pondasi.

• Pemilihan pondasi dan analisis daya dukungnya pada area struktur jembatan.

• Analisis timbunan tanah.

• Analisis perilaku penurunan lapisan permukaan tanah.

Berikut ini adalah pekerjaan penyelidikan tanah yang telah dilakukan di lokasi proyek :

a. Penyelidikan lapangan

Enam bor dalam :

− DB-1 dan DB-2 hingga kedalaman 40 meter (di darat)

− DB-3 dan DB-4 hingga kedalaman 50 meter (di sungai)

− DB-5 dan DB-6 hingga kedalaman 60 meter (di darat)

Standard Penetration Test (SPT), yang dilaksanakan di dalam masing-masing

lubang bor, pada interval kedalaman setiap dua meter.

Contoh tanah asli (Undisturbed Sample) yang diambil dari dalam lubang bor untuk

digunakan dalam pengujian laboratorium.

Enam pengujian sondir (Dutch Cone Penetration Test) S-1 hingga S-6, dengan

kapasitas alat 2,5 ton.



b. Pengujian laboratorium

Identifikasi umum karakteristik tanah (General Identification Test)

− Kadar air alami (Natural Water Content)

− Berat jenis tanah basah dan kering (Wet and Dry Density)

− Spesific Gravity butiran tanah

− Void ratio dan porositas tanah

− Derajat kejenuhan (Degree of Saturation)

− Batas Atterberg (Atterberg Limits)

Pengujian perilaku mekanika tanah

− Uji Triaksial Unconsolidated Undrained

− Uji konsolidasi tanah

− Pengeboran tanah

4.1.1 Kondisi Lapisan Tanah

Berdasarkan hasil penyelidikan tanah yang dilakukan, ternyata kedua lokasi proyek ini (Loa

Janan dan Loa Buah) memiliki jenis lapisan tanah yang berbeda. Kondisi lapisan tanah di

lokasi Loa Janan menunjukkan kondisi yang lebih baik, dimana lapisan tanah keras dapat

dijumpai pada kedalaman sekitar 15-20 m. Di Loa Buah, kondisi lapisan tanahnya lebih

lunak, dimana tidak dijumpai lapisan tanah keras hingga kedalaman pengeboran mencapai

60 meter.

Gambar 4.1 menunjukkan kondisi lapisan tanah diantara dua lokasi daerah dimana dilakukan

pengeboran.



Gambar 4.1 Profil Memanjang Lapisan Tanah

Dari pengeboran yang dilakukan pada 6 titik tersebut, didapatkan nilai N-SPT pada DB 4

untuk pembangunan pier 7. Gambar 4.2 menunjukkan nilai N-SPT pada setiap lapisan



Gambar 4.2 Data Pengeboran di DB4 untuk P7


Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154

4‐5

Berdasarkan hasil pengeboran dari titik DB4 untuk P7 diatas maka dibuatlah lapisan tanah

(soil layer) yang nantinya akan digunakan dalam analisis pondasi tiang pancang baik itu

dengan perhitungan manual maupun dengan menggunakan program-program Ensoft seperti

PGROUP serta Plaxis 3D. Tabel 4.1 akan menggambarkan hasil interpretasi N-SPT untuk

keperluan desain.

Tabel 4.1 Parameter tanah pada lokasi P7

Kedalaman γ E(m) (kN/m3) (kN/m2)

17-51 1-4 Clayey Sand 16.5 15 10350 0.3551-57 7-14 Clayey Sand 16.5 22 12000 0.3357-71 18-21 Clayey Sand 16.5 30 18000 0.3171-79 28-33 Clayey Sand 18 35 22000 0.379-95 40-49 Clayey Sand 18 38 35000 0.3

N-SPT Jenis Tanah φ ν

Ketinggian muka air berada di atas titik 0 m dikarenakan pengeboran ini dilakukan di tengah

sungai Mahakam Ulu sehingga perhitungan nilai efektif shear strength akan digunakan

dengan nilai berat volume efektif (γ’). Data mengenai muka air tanah sangat penting dalam

analisis karena kondisi tanah di bawah dan di atas muka air tanah akan memberikan nilai

effective shear strength yang berbeda.

4.2 Data Pembebanan

Jembatan Mahakam Ulu akan menjadi penghubung antara dua daerah yakni Loa Janan dan

Loa Buah. Sesuai fungsinya, jembatan ini akan dilalui oleh banyak kendaraan. Kendaraan-

kendaraan yang berlalu lalang tersebut pasti akan memberikan dampak berupa beban kepada

jembatan tersebut. Beban yang pertama kali diterima struktur atas tersebut nantinya akan

ditransfer ke struktur bawah dari mulai pile cap dan didistribusikan ke pondasi dibawahnya.

Data pembebanan sangat penting untuk diketahui karena juga merupakan dasar pertimbangan

bagi desain awal dalam menentukan ukuran pondasi. Dengan pembebanan yang ada, daya

dukung pondasi akan dianalisis hingga ukurannya menjadi optimal namun tetap mampu

menahan beban yang terjadi. Berikut beban-beban yang haris dipikul pondasi pada P7 di

Jembatan Mahakam Ulu.



4‐6

Beban-beban pada kondisi layan:

Beban Aksial = 56470.42 KN

Beban-beban pada kondisi gempa:

Beban Aksial = 56470.42 KN

Beban yang terjadi pada sumbu lemah (besar momen dan lateral yang terjadi):

o Lateral = 237.6 KN

o Momen arah Y = 2376 KNm

Beban yang terjadi pada sumbu kuat (besar momen dan lateral yang terjadi

yakni sebesar 30% dari momen dan lateral yang terjadi pada sumbu lemah):

o Lateral = 71.28 KN

o Momen arah Z = 712.8 KNm

4.3 Analisis Pembebanan Aksial

Perhitungan beban aksial yang bekerja pada sebuah grup tiang mutlak diperlukan untuk

mengetahui beban terbesar yang akan dipikul sebuah tiang. Dengan mengetahui beban

terbesar yang akan dipikul oleh sebuah tiang tersebut maka akan dilakukan desain awal

pondasi. Pondasi tersebut akan dicek kekuatan dan daya dukungnya terhadap beban yang ada.

Pada analisis pembebanan aksial ini, beban yang turut berperan yakni beban aksial itu sendiri

serta momen arah Y dan arah Z yang akan terlihat pengaruhnya pada pembebanan secara

aksial dengan perhitungan di bawah ini.

4.3.1 Perhitungan Beban Akibat Beban Aksial

Beban aksial yang terjadi pada grup tiang akan didistribusikan secara merata. Berikut Gambar

4.3 dan 4.4 di bawah yang menjelaskan bagaimana distribusi beban pada grup akibat beban

aksial



4‐7

Gambar 4.3 Pendistribusian beban aksial pada grup tiang

Gambar 4.4 Distribusi beban aksial

Dengan beban aksial yang didistribusikan merata pada tiap tiang maka beban aksial yang diterima satu tiang adalah

Keterangan,

m = jumlah baris tiang grup, n = jumlah kolom tiang grup,

KNx

Vp 934.235246

42.56470==

4.3.2 Pengaruh Momen Arah Y Terhadap Distribusi Beban Aksial

Pengaruh momen arah Y dalam distribusi beban aksial pada tiang dapat dilihat dari penjelasan Gambar 4.5 di bawah ini;



4‐8

Gambar 4.5 Pengaruh momen arah y terhadap distribusi beban aksial

Keterangan,

My = 2376 KN m L1 = 1.5 m L2 = 4.5 m m = 6 n = 4

Besarnya beban aksial pada tiang akibat momen adalah

8.8)5.45.1(62

237622 =

+=

xα

KNxlVmy 6.395.48.82 === α

4.3.3 Pengaruh Momen Arah Z Terhadap Distribusi Beban Aksial

Pengaruh momen arah Z dalam distribusi beban aksial pada tiang dapat dilihat dari

penjelasan Gambar 4.6 di bawah ini;



4‐9

Gambar 4.6 Pengaruh momen arah z terhadap distribusi beban aksial

Keterangan,

Mz = 712.8 KNm L1 = 1.5 meter L2 = 4.5 meter L3 = 7.5 meter m = 4 n = 6

Besarnya beban aksial pada pile akibat momen z adalah

131.1)5.75.45.1(42

8.712222 =

++=

xα

KNxlVmz 486.85.7131.12 === α

4.3.4 Perhitungan Beban Aksial Total

Dengan ketiga perhitungan diatas, maka beban aksial terbesar yang akan diterima oleh tiang

dalam grup nantinya ialah;

KNV 02.2401486.836.39934.2352 =++=



4‐10

4.4 Desain Awal Tiang Pancang dalam Grup

Dalam menentukan dimensi dan jumlah awal pondasi tiang pancang, digunakan metode trial

and error. Dengan metoda tersebut, diameter dan kedalaman tiang akan disesuaikan dengan

kapasitasnya dalam rangka menahan beban-beban yang terjadi. Bila telah didapatkan dimensi

yang menghasilkan daya dukung yang optimal maka dimensi tersebut yang akan dipakai

dalam proses desain selanjutnya. Berikut Gambar 4.7 memberikan gambaran desain

konfigurasi tiang grup pondasi tiang pancang pada proyek jembatan Mahakam Ulu yaitu :

Gambar 4.7 Konfigurasi tiang grup pondasi tiang pancang

Diameter Tiang(luar) = 1 m

Diameter Tiang(dalam) = 0.984 m



4‐11

Panjang Tiang = 73 m

Tiang merupakan tiang komposit dengan baja pada bagian luarnya dan beton di bagian

dalamnya dapat dilihat pada Gambar 4.8 di bawah ini,

Gambar 4.8 Tampak Atas Tiang Pancang

betonbaja

betonbetnbajabajakomposit AA

xAExAEE

+

+=

)()(

)7359.00495.0()7359.0/20000000()0495.0/200000000( 22

++

=xmkNxmkNEkomposit

2/3135680 mkNEkomposit =



4‐12

4.5 Analisis Kapasitas Aksial Tiang

4.5.1 Kapasitas Aksial Tiang Tunggal

Dalam analisis kapasitas aksial tiang, metoda yang akan digunakan ialah metoda API. Desain

awal tiang yang telah ditentukan sebelumnya dipakai dalam analisis ini. Setelah nanti

didapatkan kapasitas aksial tiang tersebut, maka akan dibandingkan dengan beban terbesar

yang terjadi pada tiang sesuai dengan analisis pembebanan yang telah dilakukan sebelumnya.

psu QQQ +=

Keterangan,

Qu = Daya dukung aksial ultimit

Qs = Daya dukung skin friction

Qp = Daya dukung End Bearing

Berikut adalah uraiannya serta perhitungan manualnya yang akan disajikan dalam Tabel 4.1,

Calc Method : Based on N‐SPT Pile Properties

Cu = 6*N‐SPT Type : Steel Pile

Compression Diameter : 1 m

Skin Friction(Qs) = α*Cu*perimeter*l (c‐soil) Thick : 0.011 m

= 2*N‐SPT*perimeter*l (φ‐soil) Perimeter : 3.141593 m

End Bearing(Qp) = 9*Cu*area (c‐soil) Area : 0.785398 m2

= 40*N‐SPTav*l/D (φ‐soil) Unit weight : 78.5 KN

≤400*N‐SPTav

Ultimate(Qu) = Qs+Qp

Pull Out

Skin Friction(Qs) = 0.7*Qs(compression)

Pile Weight(Wp) = Areapile*Unit weight of pile*l

Ultimate(Qpu) = Qs+Wp



4‐13

Tabel 4.2 Analisis Daya Dukung Aksial

Depth

(m) Layer N‐SPT Cu(kN/m2) D (m) Perimeter Area Qs Wp Qpu

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17 clayey sand 1 6 1 3.14 0.79 6.28 0.00 0.00 0.00 0

18 clayey sand 1 6 1 3.14 0.79 6.28 12.57 31.42 12.57 8.80

19 clayey sand 1 6 1 3.14 0.79 6.28 18.85 62.83 18.85 13.19

20 clayey sand 1 6 1 3.14 0.79 6.28 25.13 94.25 25.13 17.59

21 clayey sand 1 6 1 3.14 0.79 6.28 31.42 125.66 31.42 21.99

22 clayey sand 1 6 1 3.14 0.79 6.28 37.70 157.08 37.70 26.39

23 clayey sand 3 18 1 3.14 0.79 18.85 56.55 565.49 56.55 39.58

24 clayey sand 3 18 1 3.14 0.79 18.85 75.40 659.73 75.40 52.78

End Qu

Qout(KN)Soil Pile

Friction ΣFriction



4‐14

Depth


25 clayey sand 3 18 1 3.14 0.79 18.85 94.25 753.98 94.25 65.97

26 clayey sand 3 18 1 3.14 0.79 18.85 113.10 848.23 113.10 79.17

27 clayey sand 3 18 1 3.14 0.79 18.85 131.95 942.48 131.95 92.36

28 clayey sand 6 36 1 3.14 0.79 37.70 169.65 1,884.96 169.65 118.75

29 clayey sand 6 36 1 3.14 0.79 37.70 207.35 1,884.96 207.35 145.14

30 clayey sand 6 36 1 3.14 0.79 37.70 245.04 1,884.96 245.04 171.53

31 clayey sand 6 36 1 3.14 0.79 37.70 282.74 1,884.96 282.74 197.92

32 clayey sand 3 18 1 3.14 0.79 18.85 301.59 942.48 301.59 211.12

33 clayey sand 5 30 1 3.14 0.79 31.42 333.01 1,570.80 333.01 233.11

34 clayey sand 6 36 1 3.14 0.79 37.70 370.71 1,884.96 370.71 259.50

35 clayey sand 7 42 1 3.14 0.79 43.98 414.69 2,199.11 414.69 290.28

36 clayey sand 7 42 1 3.14 0.79 43.98 458.67 2,199.11 458.67 321.07

37 clayey sand 10 60 1 3.14 0.79 62.83 521.50 3,141.59 521.50 365.05

38 clayey sand 5 30 1 3.14 0.79 31.42 552.92 1,570.80 552.92 387.04

39 clayey sand 5 30 1 3.14 0.79 31.42 584.34 1,570.80 584.34 409.04

40 clayey sand 5 30 1 3.14 0.79 31.42 615.75 1,570.80 615.75 431.03

41 clayey sand 7 42 1 3.14 0.79 43.98 659.73 2,199.11 659.73 461.81

42 clayey sand 7 42 1 3.14 0.79 43.98 703.72 2,199.11 703.72 492.60

43 clayey sand 8 48 1 3.14 0.79 50.27 753.98 2,513.27 753.98 527.79

44 clayey sand 8 48 1 3.14 0.79 50.27 804.25 2,513.27 804.25 562.97

45 clayey sand 7 42 1 3.14 0.79 43.98 848.23 2,199.11 848.23 593.76

46 clayey sand 4 24 1 3.14 0.79 25.13 873.36 1,256.64 873.36 611.35

47 clayey sand 4 24 1 3.14 0.79 25.13 898.50 1,256.64 898.50 628.95

48 clayey sand 4 24 1 3.14 0.79 25.13 923.63 1,256.64 923.63 646.54

Soil Pile

Friction ΣFriction End Qu

Qout(KN)



4‐15

Depth


49 clayey sand 7 42 1 3.14 0.79 43.98 967.61 2,199.11 967.61 677.33

50 clayey sand 7 42 1 3.14 0.79 43.98 1011.59 2,199.11 1011.59 708.11

51 clayey sand 11 66 1 3.14 0.79 69.12 1080.71 3,455.75 1080.71 756.50

52 clayey sand 11 66 1 3.14 0.79 69.12 1149.82 3,455.75 1149.82 804.88

53 clayey sand 12 72 1 3.14 0.79 75.40 1225.22 3,769.91 1225.22 857.65

54 clayey sand 12 72 1 3.14 0.79 75.40 1300.62 3,769.91 1300.62 910.43

55 clayey sand 19 114 1 3.14 0.79 119.38 1420.00 5,969.03 1420.00 994.00

56 clayey sand 19 114 1 3.14 0.79 119.38 1539.38 5,969.03 1539.38 1077.57

57 clayey sand 21 126 1 3.14 0.79 131.95 1671.33 6,597.34 1671.33 1169.93

58 clayey sand 21 126 1 3.14 0.79 131.95 1803.27 6,597.34 1803.27 1262.29

59 clayey sand 21 126 1 3.14 0.79 131.95 1935.22 6,597.34 1935.22 1354.65

60 clayey sand 21 126 1 3.14 0.79 131.95 2067.17 6,597.34 2067.17 1447.02

61 clayey sand 21 126 1 3.14 0.79 131.95 2199.11 6,597.34 2199.11 1539.38

62 clayey sand 18 108 1 3.14 0.79 113.10 2312.21 5,654.87 2312.21 1618.55

63 clayey sand 20 120 1 3.14 0.79 125.66 2437.88 6,283.19 2437.88 1706.51

64 clayey sand 19 114 1 3.14 0.79 119.38 2557.26 5,969.03 2557.26 1790.08

65 clayey sand 19 114 1 3.14 0.79 119.38 2676.64 5,969.03 2676.64 1873.65

66 clayey sand 18 108 1 3.14 0.79 113.10 2789.73 5,654.87 2789.73 1952.81

67 clayey sand 18 108 1 3.14 0.79 113.10 2902.83 5,654.87 2902.83 2031.98

68 clayey sand 23 138 1 3.14 0.79 144.51 3047.34 7,225.66 3047.34 2133.14

69 clayey sand 23 138 1 3.14 0.79 144.51 3191.86 7,225.66 3191.86 2234.30

70 clayey sand 31 186 1 3.14 0.79 194.78 3386.64 9,738.94 3386.64 2370.65

71 clayey sand 31 186 1 3.14 0.79 194.78 3581.42 9,738.94 3581.42 2506.99

72 clayey sand 28 168 1 3.14 0.79 175.93 3757.34 8,796.46 3757.34 2630.14

73 clayey sand 28 168 1 3.14 0.79 175.93 3933.27 8,796.46 12729.73 2753.29 4500.72 7254.02

Qu

Qout(KN)Soil Pile

Friction ΣFriction End



4‐16

Dari tabel diatas dapat disimpulkan sebagai berikut

Gambar 4.9 Kapasitas aksial tiang

Pada kedalaman 73 meter, analisis berhenti karena kapasitas aksial tiang telah mencukupi

untuk memikul beban yang ada,

Qs = 3933.27 KN Qe = 8796.46 KN Qu = 12729.73 KN

Qall = kN243.42433

73.12729=

Bila besar Qall dibandingkan dengan hasil analisis pembebanan aksial pada tiang yang telah

dilakukan dalam subbab sebelumnya maka, besar beban aksial terbesar yang akan diterima

oleh tiang = 2401.02 KN



4‐17

)(02.2401243.4243

okBebanQallkNkN

→>>

4.5.2 Kapasitas Aksial Tiang Grup

Dalam menentukan kapasitas aksial grup tiang, diperlukan sebuah analisis dari jarak antar

tiang dalam grup tersebut. Saat tiang-tiang pada grup tiang ditempatkan terlalu dekat antara

satu dengan yang lainnya, maka yang terjadi ialah berkurangnya kapasitas aksial dari tiang-

tiang tunggal tesebut. Oleh karena itu, telah ditetapkan bahwa spasi minimum antara tiang

yakni sebesar 2.5D.

Untuk mengetahui kapasitas aksial grup tiang maka terlebih dahulu akan dihitung efisiensi

dari grup tiang tersebut (efisiensi dihitung berdasarkan metode converse-labarre untuk

semua jenis tanah;

θη ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ −+−−=

21

1221

90)1()1(

1nn

nnnn

Dimana;

n1 = jumlah tiang pada baris 1

n2 = jumlah tiang pada baris 2

θ = tan-1 (diameter tiang/spasi tiang)

Jadi, efisiensi grup tiangnya ialah,

676.0435.184690

6)14(4)16(1 =⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ −+−

−= xxx

η

η=67.6%

kapasitas aksial grup tiang ialah,

xQunxQug η=

Dengan, Qu = 12729.73 kN (diperoleh dari Tabel 4.2 Analisis Daya Dukung Aksial) n = 6 x 4 = 24 η = 67.6 %

xQunxQug η=



4‐18

73.12729676.024 xx= = 206527.14 kN = 206527.14 > 56470.42 (OK)

Setelah dilakukan analisis terhadap kapasitas aksial tiang grup didapatkan hasil bahwa

parameter dan konfigurasi tiang tersebut mampu menahan beban aksial yang ada.

4.5.3 Analisis Penurunan Tiang Tunggal

4.5.3.1 Analisis Penurunan Tiang Tunggal Akibat Beban Servis

Pada Principles of Foundation Engineering oleh Braja M.Das dituliskan bahwa penurunan tiang

akibat beban yang bekerja akan dipengaruhi oleh tiga faktor yakni;

s = s1 + s2 + s3 keterangan,

s = total penurunan pada tiang s1 = penurunan elastik tiang s2 = penurunan tiang akibat dari beban pada ujung tiang s3 = penurunan tiang akibat dari beban sepanjang selimut tiang

Bila material tiang dianggap elastic, maka eformasi tiang akan dihitung dengan rumus:

keterangan, Qwp = beban yang ditanggung ujung tiang saat tiang dibebani Qws = beban yang ditanggung selimut tiang saat tiang dibebani

Ap = Luas pile = 0.785m2 L = Panjang pile

Ep = Modulus elastisitas material pile = 31335680 kN/m2 = 0,67

Maka penurunan elastik tiangnya ialah, Qwp = 1623.52 kN Qws = 729.41 kN L = 73 meter

31335680785.073))41.729(67.052.1623(

1 xs +=



4‐19

ms 0063.01 =

Analisis penurunan tiang akibat beban pada ujung tiang dapat dihitung dengan persamaan di

bawah ini (metoda Vesic) :

mDq

CQs

p

pwp 0074.046.8796*1

04.0*52.16232 ===

dengan qp = tahanan ujung ultimate tiang = 8796.46 kN Cp = koefisien empirik tanah (dapat dilihat pada Tabel 4.3) = 0.04

Tabel 4.3 Koefisien Empirik Tanah Soil Type Driven Pile Bored Pile

Sand(dense to loose) 0.02‐0.04 0.09‐0.18 Clay(stiff to soft) 0.02‐0.03 0.03‐0.06

Silt(dense to loose) 0.03‐0.05 0.09‐0.12

From "Design Pile Fundations," byA.S. Vesic,in NCHRP

Synthesis of Highway Practise42, Transportation Research Board,1997

Reprinted by permission

Vesic (1977) juga membuat sebuah korelasi empirik untuk menghitung besarnya s3 yaitu :

p

sws

LqCQ

s =3

dengan

04.0)17316.093.0( +=

= 0.092 maka perhitungan penurunan tiangnya adalah,

mx

xs 00011.046.879673092.0915.741

3 ==

Dari hasil perhitungan diatas, akan diambil nilai penurunan dari masing-masing kategori.

Sehingga hasil perhitungan penurunan dapat dirangkum sebagai berikut:

S = S1 + S2 + S3 = 0.0063 + 0.0074 + 0.0001 m



4‐20

S = 0.0138 m =13.71 mm 4.5.3.2 Analisis Penurunan Tiang Tunggal Akibat Beban dengan Gempa

Pada Principles of Foundation Engineering oleh Braja M.Das dituliskan bahwa penurunan tiang

akibat beban yang bekerja akan dipengaruhi oleh tiga faktor yakni;

s = s1 + s2 + s3 keterangan,

s = total penurunan pada tiang s1 = penurunan elastik tiang s2 = penurunan tiang akibat dari beban pada ujung tiang s3 = penurunan tiang akibat dari beban sepanjang selimut tiang

Bila material tiang dianggap elastic, maka eformasi tiang akan dihitung dengan rumus:

keterangan,

Qwp = beban yang ditanggung ujung tiang saat tiang dibebani Qws = beban yang ditanggung selimut tiang saat tiang dibebani

Ap = Luas pile = 0.785m2 L = Panjang pile

Ep = Modulus elastisitas material pile = 31335680 kN/m2 = 0,67

Maka penurunan elastik tiangnya ialah, Qwp = 1659.146 kN Qws = 741.915 kN L = 73 meter

31335680785.073))915.741(67.0146.1659(

1 xs +=

ms 0064.01 =

Analisis penurunan tiang akibat beban pada ujung tiang dapat dihitung dengan persamaan di bawah ini (metoda Vesic) :



4‐21

mDq

CQs

p

pwp 0076.046.8796*1

04.0*146.16592 ===

dengan qp = tahanan ujung ultimate tiang = 8796.46 kN Cp = koefisien empirik tanah = 0.04

Vesic (1977) juga membuat sebuah korelasi empirik untuk menghitung besarnya s3 yaitu :

p

sws

LqCQ

s =3

dengan

04.0)17316.093.0( +=

= 0.092 maka perhitungan penurunan tiangnya adalah,

mx

xs 00011.046.879673092.0915.741

3 ==

Dari hasil perhitungan diatas, akan diambil nilai penurunan dari masing-masing kategori.

Sehingga hasil perhitungan penurunan dapat dirangkum sebagai berikut:

S = S1 + S2 + S3 = 0.0064 + 0.0076 + 0.00011 m

S = 0.01411 m =14.11 mm



4‐22

4.5.4 Perhitungan settlement tiang grup

4.5.4.1 Perhitungan settlement tiang grup dengan beban servis

Penurunan (settlement) pada grup tiang dihitung menggunakan persamaan yang

dikemukakan oleh Meyerhoff (1961) sebagai berikut :

sDB

es gg =)(

Untuk grup tiang terjadi penurunan sebesar

71.131

12)( =esg

49.47)( =esg mm

4.5.4.2 Perhitungan settlement tiang grup dengan beban gempa

Penurunan (settlement) pada grup tiang dihitung menggunakan persamaan yang dikemukakan oleh Meyerhoff (1961) sebagai berikut :

sDB

es gg =)(

Untuk grup tiang terjadi penurunan sebesar

11.141

12)( =esg

88.48)( =esg mm

4.6 Kapasitas Lateral Tiang

4.6.1 Kapasitas Lateral Tiang Tunggal

Untuk menganalisis kapasitas tiang yang dibebani secara lateral, maka akan dibuat sebuah

kurva p-y yang mewakili perilaku tanah pada kedalaman tertentu akibat diberikannya gaya

lateral pada tiang. Kurva p-y ini tidak tergantung pada bentuk dan kekakuan tiang dan juga

tidak dipengaruhi oleh beban di atas dan di bawah bagian diskrit tanah pada kedalaman

tertentu. Asumsi ini memang tidak sepenuhnya benar, namun pengalaman menunjukkan



4‐23

bahwa defleksi tiang pada suatu kedalaman hanya bergantung pada reaksi tanah pada

kedalaman tersebut.

Berikut ini ialah prosedur pembuatan p-y curve untuk menghasilkan kurva tersebut dengan

parameter tanah yang dipakai ialah tanah pada studi kasus tugas akhir ini.

Step 1

Gunakan nilai sudut geser dalam (Φ) dan berat (γ) representatif dari tanah di lapangan.

Φ = 150

γ = 16.5 kN/m3

Step 2

Hitung faktor-faktor berikut:

φα 21=

00 5.71521

== xα

αβ += 45 05.525.745 =+=β

4,0=oK

)45(tan 212 φ−=AK

767.0)5.745(tan 002 =−=AK

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−−++

−+

−= BKxKxB

xkxp Ao

ocr )tansin(tantan)tantan(

)tan(tan

cos)tan(sintan

αβφβαβφβ

βαφββφ

γ

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−−++

−+

−= )1(7679.0)5.7tan5.52sin15(tan5.52tan4.0)5.7tan5.52tan1(

)155.52tan(5.52tan

5.7cos)155.52tan(5.52sin15tan4.05.16 xxxxpcr

xxPcr 31.18363.7 2 +=

βφγβγ 48 tantan)1(tan xBKxBKp oAcd +−=

5.52tan15tan5.16)1(4.0)15.52(tan5.16)1(767.0 48 xxpcd +−=

xPcd 227.76=

Berikut ini adalah Tabel 4.3 nilai Pcr dan Pcd pada beberapa kedalaman;



4‐24

Tabel 4.4 Nilai Pcr dan Pcd Berdasarkan Kedalaman Kedalaman Pcr

(kN/m) Pcd

(kN/m) (m) 0 0 0 1 25.6569 76.221492 66.0105 152.443

Nilai dari kedalaman kritis didapatkan dengan mengeplot pcr dan pcd dengan kedalaman x

pada skala yang biasa. Titik perpotongan dari dua kurva akan memberikan x, namun karena

kedalaman yang diambil dalam perhitungan ini belum ada yang mendekati kedalaman kritis,

maka kurva pcr dan pcd tidak bertemu seperti yang ada pada Gambar 4.10 di bawah ini,

Gambar 4.10 Kurva Pcr dan Pcd Vs Kedalaman

pcr dapat digunakan untuk kedalaman dari permukaan tanah sampai kedalaman kritis x, dan

pcd dapat digunakan di bawah kedalaman kritis. Dengan hasil pengeplotan seperti diatas,

dimana kedua kurva tersebut tidak bertemu, maka nilai pc yang akan diambil yakni hanya pcr

saja.



4‐25

Step 3

Diambil nilai nh yang sesuai dengan karakteristik tanah dari Tabel 2.2.

Kemudian faktor berikut dihitung;

cm pBp 1=

Dengan B1 diambil dari Tabel 2.3 dan pcr dari kurva pada step 2 untuk kedalaman di

atas titik kritis.

60Bym =

Dengan B adalah lebar tiang.

cu pAp 1=

Dan dengan A1 diambil dari Tabel 2.3

803Byu =

mu

mu

yypp

m−−

=

m

m

myp

n =

( ) m

m

m

yp

C 1=

( )1−

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

nn

hk xn

Cy

nCyp 1=

Hasil perhitungan dari faktor-faktor diatas, akan disajikan pada Tabel 4.5 di bawah ini;


Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154 4‐26

Tabel 4.5 Faktor-faktor dalam pembuatan p-y curve

Setelah faktor-faktor diatas diperhitungkan, maka akan dibuat kurva p-y dari parameter tanah yang ada. Berikut ini Tabel 4.6 dan 4.7 untuk nilai p dan y pada kedalaman yang telah ditentukan.

Tabel 4.6 Nilai p dan y pada kedalaman satu meter

untuk(x=1m) yk 0.00035 pk 1.22462ym 0.01667 pm 12.8284yu 0.0375 pu 22.578

Tabel 4.7 Nilai p dan y pada kedalaman dua meter

Dari tabel diatas, didapatkan kurva p-y untuk tanah asli yang dapat dilihat pada Gambar 4.11 sebagai berikut:

Kedalaman (m) x/B A1 B1 Pc Pm Pu m n C yk p pk

0 0 2.85 2.18 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 1 0.88 0.5 25.66 12.83 22.58 467.98 1.64 154.63 0.0003499 154.63y^0.61 1.22

2 2 0.88 0.5 66.01 33.01 58.09 1204.03 1.64 397.83 0.0006652 397.83y^0.61 4.66

untuk(x=2m) yk 0.00067 pk 4.6565Ym 0.01667 pm 33.005Yu 0.0375 pu 58.089



4‐27

Gambar 4.11 p-y curve pada kedalaman 1 dan 2 meter

Step 4

Setelah kurva p-y dibuat untuk suatu sistem tanah dan tiang, permasalahan tiang yang

dibebani secara lateral dapat diselesaikan dengan cara iterasi yang mengikuti cara-cara

sebagai berikut:

hitung T untuk suatu sistem tanah dan tiang dengan nilai nh yang diperkirakan atau

telah diberikan 3/3500 mkNnh =

2/1538187 mkNEI =

377.33500

153818755 ===

h

pp

nIE

T

5614.21377.373

>==TL (long pile behavior)

kNQg 9.9=

kNmMg 99=



4‐28

Berikut ini akan dihitung defleksi lateral yang terjadi pada tiang di berbagai

kedalaman. Perhitungan akan disajikan dalam bentuk tabel.

1st Trial

3/3500 mkNnh =

2/1538187 mkNEI =

377.33500

153818755 ===

h

pp

nIE

T m

Berikut Tabel 4.8 perhitungannya,

Tabel 4.8 1st Trial x z Ay By Ya yb y P kh=P/y

0 0 2.435 1.623 0.000603795 0.001 0.0018 0 0 1 0.296 1.952 1.143 0.000484028 8E‐04 0.0013 2.75 2077.84

2 0.592 1.496 0.752 0.000370956 6E‐04 0.0009 5.68 6156.43

Dari tabel diatas didapatkan nilai nh untuk perhitungan kedua,

2nd Trial

3/84.2077 mkNnh = 2/1538187 mkNEI =

74869.321.3078

153818755 ===

h

pp

nIE

T m

Berikut Tabel 4.9 perhitungannya,

Tabel 4.9 2nd Trial x z Ay By Ya yb y P kh=P/y

0 0 2.435 1.623 0.000825587 0.001 0.0023 0 0 1 0.267 1.952 1.143 0.000661826 0.001 0.0017 3.20 1885.36

2 0.534 1.496 0.752 0.000507219 7E‐04 0.0012 6.62 5577.78

Berdasarkan tabel diatas, didapatkan nilai nh dan T di bawah ini;



4‐29

3/36.1885 mkNnh = 2/1538187 mkNEI =

82229.358.3004

153818755 ===

h

pp

nIE

T m

Setelah diamati ternyata nilai T tidak berbeda jauh antara T pada 1st trial hingga nilai T

yang terakhir didapatkan. Oleh karena itu, untuk perhitungan selanjutnya, ditetapkan

bahwa nilai T yang akan dipakai untuk menentukan besarnya defleksi tiang selanjutnyan

ialah T yang didapatkan pada hasil perhitungan terakhir, T = 3.82229. Berikutnya akan

disajikan analisis defleksi pada tiang akibat gaya lateral yang diberikan pada tiang.

Perhitungan dan hasil pengeplotannya dapat dilihat pada Tabel 4.10 dan Gambar 4.12,

Tabel 4.10 Nilai Defleksi Tiang setelah Diberikan Beban Lateral

Gambar 4.12 Kurva Defleksi Vs Kedalaman pada single pile

X(m) Z Ay By yA(m) yB(m) Y(m)

0 0 2.435 1.623 0.0009 0.0015 0.00240131 0.26162 1.952 1.143 0.0007 0.0011 0.0017764

2 0.52325 1.496 0.752 0.0005 0.0007 0.0012448



4‐30

4.6.2 Kapasitas Lateral Tiang Grup

Seperti halnya pada analisis kapasitas aksial tiang dalam grup, analisis kapasitas lateral

tiang dalam grup pun akan mempertimbangkan efek efisiensi yang ada. Efisiensi ini terjadi

karena adanya efek interaksi antar tiang ketika dibebani secara aksial maupun secara

lateral. Dari berbagai eksperimen yang telah dilakukan membuktikan bahwa tiang akan

berperilaku seperti unit individu dalam grup bila jarak antara mereka sekitar 6-8 diameter

dari ukuran tiang itu sendiri.

Reduksi pada kapasitas lateral tiang telah dipublikasikan oleh Davisson pada tahun 1970 .

Dalam tabel yang menyatakan hubungan antara jarak antar tiang dan factor reuksi itu

menjelaskan bahwa, reduksi kapasitas terjadi dengan cara mereduksi nilai nh.

Untuk kasus tugas akhir ini, dengan spasi antar tiang sebesar 3B(3m) maka factor reduksi

yang ditetapkan dalam tabel ialah 0.25 dari besar nh yang ada. Perhitungan dan

pengeplotan nilai defleksi tiang grup beban lateral akan disajikan dalam Tabel 4.11 dan

Gambar 4.13 di bawah ini.

3/339.471 mkNnh =

2/1538187 mkNEI =

04354.53500

153818755 ===

h

pp

nIE

T m

Tabel 4.11 Nilai Defleksi Tiang Grup Beban Lateral X(m) z Ay By yA(m) yB(m) Y(m)

0 0 2.435 1.623 0.002 0.0027 0.00466781 0.19827 1.952 1.143 0.0016 0.0019 0.0034831

2 0.39655 1.496 0.752 0.0012 0.0012 0.0024664



4‐31

Gambar 4.13 Kurva Defleksi Vs Kedalaman pada group pile

4.7 Analisis Menggunakan Software Group 5.0

4.7.1 Permodelan

Dalam software Group ini, untuk mendapatkan output yang diinginkan, maka terlebih

dahulu data-data yang ada harus di-input ke dalamnya. Berikut ini adalah permodelan

pondasi pada Jembatan Mahakam Ulu dengan cara memasukkan koordinat tiap-tiap tiang

pada analisis mode 3 Dimensi. Gambar 4.14, Gambar 4.15 dan Gambar 4.16 akan

memperlihatkan tampak atas, tampak samping dan tampilan 3 dimensinya.



4‐32

Gambar 4.14 Tampak Atas Permodelan Grup Tiang pada software Group 5.0

Gambar 4.15 Tampak Samping Permodelan Grup Tiang pada software Group 5.0



4‐33

Gambar 4.16 Tampilan 3D Permodelan Grup Tiang pada software Group 5.0

4.7.2 Hasil Analisis Group

4.7.2.1 Hasil Analisis Grup Tiang untuk Kondisi Pembebanan Servis

Setelah semua data tentang parameter tanah dan tiang di-input ke dalam software Group

5.0, hasil dari proses analisis perangkat lunak tersebut pun akan ditampilkan dalam kurva-

kurva di bawah ini. Pada subbab ini, kurva yang ditampilkan adalah kurva akibat beban

servis yang terjadi pada jembatan Mahakam Ulu.



4‐34

Gambar 4.17 Defleksi yang terjadi pada tiang akibat beban servis

Gambar 4.18 Momen yang terjadi pada tiang akibat beban servis



4‐35

Gambar 4.19 Shear yang terjadi pada tiang akibat beban servis

Gambar 4.20 Kurva Axial Load Vs Displacement pada tiang akibat beban servis



4‐36

4.7.2.2 Hasil Analisis Grup Tiang untuk Kondisi Pembebanan dengan Gempa

Berikut ini, kurva yang ditampilkan adalah kurva hasil analisis Group dengan pembebanan

gempa yang terjadi pada jembatan Mahakam Ulu.

Gambar 4.21 Defleksi yang terjadi pada tiang akibat pembebanan dengan gempa

Gambar 4.22 Momen yang terjadi pada tiang akibat pembebanan dengan gempa



4‐37

Gambar 4.23 Shear yang terjadi pada tiang akibat pembebanan dengan gempa

Gambar 4.24 Kurva Axial Load Vs Settlement yang terjadi pada tiang akibat pembebanan dengan gempa



4‐38

4.8 Analisis Menggunakan Plaxis Tunnel 3D 7.2

4.8.1 Beban Servis

Berikut ini adalah hasil keluaran dari program Plaxis yang menunjukkan reaksi tanah dan tiang akibat beban servis yang diberikan. Hasil berupa keterangan penurunan, defleksi, gaya-gaya dalam tiang akan disajikan dalam gambar-gambar di bawah ini,

Gambar 4.25 Extreme Total Displacement Tanah Beban Servis



4‐39

Gambar 4.26 Total displacement tanah beban servis

Gambar 4.27 Horizontal displacement tanah beban servis



4‐40

Gambar 4.28 Vertical Displacement Tiang Beban Servis

Gambar 4.29 Axial Forces tiang beban servis



4‐41

Gambar 4.30 Shear forces tiang beban servis

Gambar 4.31 Bending moments tiang beban servis



4‐42

4.8.2 Beban Gempa

Berikut ini adalah gambar-gambar hasil keluaran dari analisis Plaxis akibat pembebanan dengan gempa pada pondasi jembatan,

Gambar 4.32 Extreme total displacement tanah beban gempa



4‐43

Gambar 4.33 Total displacement tanah beban gempa

Gambar 4.34 Horizontal displacement tanah beban gempa



4‐44

Gambar 4.35 Vertical displacement tiang beban gempa

Gambar 4.36 Horisontal displacement tiang beban gempa (Ux)



4‐45

Gambar 4.37 Horisontal displacement tiang beban gempa (Uz)

Gambar 4.38 Axial forces tiang beban gempa



4‐46

Gambar 4.39 Shear forces tiang beban gempa

Gambar 4.40 Bending moments tiang beban gempa



4‐47

4.9 Rekapitulasi Hasil Analisis Manual, Group dan Plaxis

4.9.1 Rekapitulasi Hasil Analisis Manual, Group dan Plaxis Untuk Beban Servis

• Berikut ini adalah Tabel 4.12 yang memberikan rekapitulasi hasil analisis manual

Tabel 4.12 Hasil analisis manual Settlement Aksial

(mm) (kN)

47.49 2352.93

• Hasil analisis Group

Berikut Gambar 4.41 yang member gambaran konfigurasi tiang grup pada analisis dengan perangkat lunak Group 5.0

Gambar 4.41 Konfigurasi tiang grup pada analisis Group 5.0

Pada pembebanan dengan beban servis, beban diberikan tepat diatas dan ditengah-

tengah pile cap. Setelah masukkan beban telah diberikan dan analisis dilakukan,

didapatkan hasil keluaran berupa penurunan tiang, momen maupun gaya-gaya dalam

tiang. Di bawah ini Tabel 4.13 yang memberikan hasil rekapitulasi dari analisis Group.



4‐48

Tabel 4.13 Hasil analisis Group 5.0

Settlement Defleksi Aksial Shear Momen(mm) (mm) (kN) (kN) (kNm)

1 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.08712 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.08713 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.08714 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.08715 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.08716 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.08717 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.08718 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.08719 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.087110 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.087111 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.087112 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.087113 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.087114 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.087115 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.087116 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.087117 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.087118 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.087119 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.087120 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.087121 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.087122 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.087123 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.087124 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871

56400

Group Tiang

JUMLAH AKSIAL



4‐49

• Hasil analisis Plaxis

Berikut Gambar 4.41 yang memberikan gambaran mengenai konfigurasi tiang grup pada Plaxis.

Gambar 4.42 Konfigurasi tiang grup pada analisis Plaxis

Di bawah ini ialah Tabel 4.14 yang memberikan hasil rekapitulasi analisis Plaxis.

Tabel 4.14 Hasil analisis Plaxis


1 57.51 2.41 3226.35 10.80 89.522 57.51 2.38 2857.40 9.75 102.023 57.51 2.38 2629.75 10.57 108.024 57.51 2.38 2676.85 10.64 108.025 57.51 2.38 2880.95 10.11 102.056 57.51 2.41 3234.20 10.46 89.507 57.51 0.8 2190.15 7.38 29.148 57.51 0.79 1774.10 3.05 31.339 57.51 0.79 1507.20 3.36 31.9310 57.51 0.79 1554.30 3.40 31.9311 57.51 0.78 1797.65 3.52 31.3512 57.51 0.81 2190.15 3.38 29.0713 57.51 0.99 2260.80 8.85 57.1014 57.51 0.76 1813.35 3.15 28.6115 57.51 0.75 1546.45 3.38 26.5616 57.51 0.75 1593.55 3.38 26.5517 57.51 0.76 1829.05 3.26 28.4618 57.51 1.2 2260.80 14.65 56.6019 57.51 2.38 3218.50 15.03 90.5320 57.51 2.35 2849.55 9.83 88.6021 57.51 2.33 2629.75 10.61 94.5822 57.51 2.33 2669.00 10.65 94.5823 57.51 2.34 2873.10 10.17 88.6724 57.51 2.41 3234.20 18.48 90.31

57297.15

Tiang

JUMLAH AKSIAL

Plaxis



4‐50

Nilai gaya-gaya Plaxis di atas telah dikalikan dengan panjang tiang ke dalam bidang sejauh 0.785

• Pada Tabel 4.15 di bawah ini, dapat dilihat perbandingan hasil analisis antara Group 5.0 dan Plaxis

Tabel 4.15 Perbandingan hasil analisis Group 5.0 dan Plaxis

Settlement Defleksi Aksial Shear Momen Settlement Defleksi Aksial Shear Momen(mm) (mm) (kN) (kN) (kNm) (mm) (mm) (kN) (kN) (kNm)

1 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.41 3226.35 10.80 89.522 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.38 2857.40 9.75 102.023 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.38 2629.75 10.57 108.024 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.38 2676.85 10.64 108.025 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.38 2880.95 10.11 102.056 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.41 3234.20 10.46 89.507 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.8 2190.15 7.38 29.148 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.79 1774.10 3.05 31.339 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.79 1507.20 3.36 31.9310 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.79 1554.30 3.40 31.9311 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.78 1797.65 3.52 31.3512 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.81 2190.15 3.38 29.0713 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.99 2260.80 8.85 57.1014 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.76 1813.35 3.15 28.6115 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.75 1546.45 3.38 26.5616 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.75 1593.55 3.38 26.5517 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 0.76 1829.05 3.26 28.4618 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 1.2 2260.80 14.65 56.6019 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.38 3218.50 15.03 90.5320 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.35 2849.55 9.83 88.6021 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.33 2629.75 10.61 94.5822 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.33 2669.00 10.65 94.5823 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.34 2873.10 10.17 88.6724 5.6 0.00368 2350 0.00864 0.0871 57.51 2.41 3234.20 18.48 90.31

56400 57297.15

Group PlaxisTiang

JUMLAH AKSIAL Perbandingan aksial maksimum Group dan Plaxis adalah

37.12350

2.3234==

Perbandingan jumlah gaya aksial Group dan Plaxis adalah

011.156400

15.57297==

• Pada Tabel 4.16 beikut, dibandingkan hasil analisis manual, Plaxis dan Group

Tabel 4.16 Perbandingan nilai settlement dan axial Manual Group Plaxis

Settlement (mm) 47.49 5.6 57.51

Aksial (kN) 2352.93 2350 3234.2



4‐51

4.9.2 Rekapitulasi Hasil Analisis Manual, Group dan Plaxis Untuk Beban Gempa

• Berikut ini disajikan Tabel 4.17 Hasil analisis manual akibat beban gempa

Tabel 4.17 Hasil analisis manual untuk beban gempa Settlement Aksial

(mm) (kN)

48.89 2401.02

• Hasil analisis Group

Berikut Gambar 4.42 yang memberikan gambaran konfigurasi tiang grup dan arah pembebanan pada analisis dengan menggunakan perangkat lunak Group 5.0

Gambar 4.43 Konfigurasi tiang grup dan arah pembebanan pada analisis Group 5.0

Setelah dilakukan proses input, berikut ini Tabel 4.18 yang memberikan rekapitulasi hasil analisis Group untuk beban gempa



4‐52

Tabel 4.18 Hasil analisis Group untuk beban gempa


1 5.78 4.81 2420 10.3 1022 5.79 4.81 2420 10.3 1023 5.8 4.81 2430 10.3 1024 5.81 4.81 2430 10.3 1025 5.82 4.81 2430 10.3 1026 5.83 4.81 2440 10.3 1027 5.64 4.81 2370 10.3 1028 5.65 4.81 2370 10.3 1029 5.66 4.81 2380 10.3 10210 5.67 4.81 2380 10.3 10211 5.68 4.81 2380 10.3 10212 5.69 4.81 2390 10.3 10213 5.51 4.81 2320 10.3 10214 5.52 4.81 2320 10.3 10215 5.53 4.81 2330 10.3 10216 5.54 4.81 2330 10.3 10217 5.55 4.81 2330 10.3 10218 5.56 4.81 2340 10.3 10219 5.37 4.81 2270 10.3 10220 5.38 4.81 2270 10.3 10221 5.38 4.81 2270 10.3 10222 5.4 4.81 2280 10.3 10223 5.41 4.81 2280 10.3 10224 5.42 4.81 2290 10.3 102

56470

TiangGroup

JUMLAH AKSIAL



4‐53

• Hasil analisis Plaxis

Di bawah ini Gambar 4.43 akan memberikan gambaran mengenai konfigurasi tiang

grup pada analisis Plaxis

Gambar 4.44 Konfigurasi tiang grup dan arah pembebanan pada analisis Plaxis

Setelah semua input telah diberikan, berikut ini Tabel 4.19 yang memberikan hasil analisis Plaxis akibat beban gempa

Tabel 4.19 Hasil analisis Plaxis untuk beban gempa


1 57.54 9.62 3171.40 26.69 227.072 57.54 9.63 2841.70 26.43 218.153 57.54 9.63 2700.40 25.09 216.154 57.54 9.63 2739.65 25.11 216.245 57.54 9.63 2943.75 24.80 218.136 57.54 9.63 3320.55 25.99 226.757 57.54 9.62 2088.10 18.65 155.678 57.54 9.62 1727.00 16.78 142.469 57.54 9.63 1577.85 16.69 140.1410 57.54 9.63 1617.10 16.70 140.3911 57.54 9.63 1852.60 16.81 142.8912 57.54 9.63 2260.80 18.14 155.7213 57.54 9.62 2158.75 10.84 98.7014 57.54 9.62 1766.25 10.60 89.7415 57.54 9.62 1609.25 9.96 87.0616 57.54 9.63 1656.35 9.93 87.2417 57.54 9.63 1884.00 10.32 90.1418 57.54 9.64 2339.30 14.69 99.2319 57.54 9.62 3171.40 14.88 60.8020 57.54 9.62 2833.85 7.34 87.4921 57.54 9.62 2700.40 8.20 94.3622 57.54 9.62 2739.65 7.11 94.4923 57.54 9.63 2935.90 5.11 87.8624 57.54 9.64 3320.55 18.54 60.64

57956.55

PlaxisTiang

Jumlah Aksial



4‐54

• Setelah dianalisis satu per satu dengan Group dn Plaxis, di bawah ini Tabel 4.20 yang membandingkan hasil keluaran dari kedua analisis tersebut,

Tabel 4.20 Perbandingan hasil analisis Group dan Plaxis untuk beban gempa

Settlement Defleksi Aksial Shear Momen Settlement Defleksi Aksial Shear Momen(mm) (mm) (kN) (kN) (kNm) (mm) (mm) (kN) (kN) (kNm)

1 5.78 4.81 2420 10.3 102 57.54 9.62 3171.40 26.69 227.072 5.79 4.81 2420 10.3 102 57.54 9.63 2841.70 26.43 218.153 5.8 4.81 2430 10.3 102 57.54 9.63 2700.40 25.09 216.154 5.81 4.81 2430 10.3 102 57.54 9.63 2739.65 25.11 216.245 5.82 4.81 2430 10.3 102 57.54 9.63 2943.75 24.80 218.136 5.83 4.81 2440 10.3 102 57.54 9.63 3320.55 25.99 226.757 5.64 4.81 2370 10.3 102 57.54 9.62 2088.10 18.65 155.678 5.65 4.81 2370 10.3 102 57.54 9.62 1727.00 16.78 142.469 5.66 4.81 2380 10.3 102 57.54 9.63 1577.85 16.69 140.1410 5.67 4.81 2380 10.3 102 57.54 9.63 1617.10 16.70 140.3911 5.68 4.81 2380 10.3 102 57.54 9.63 1852.60 16.81 142.8912 5.69 4.81 2390 10.3 102 57.54 9.63 2260.80 18.14 155.7213 5.51 4.81 2320 10.3 102 57.54 9.62 2158.75 10.84 98.7014 5.52 4.81 2320 10.3 102 57.54 9.62 1766.25 10.60 89.7415 5.53 4.81 2330 10.3 102 57.54 9.62 1609.25 9.96 87.0616 5.54 4.81 2330 10.3 102 57.54 9.63 1656.35 9.93 87.2417 5.55 4.81 2330 10.3 102 57.54 9.63 1884.00 10.32 90.1418 5.56 4.81 2340 10.3 102 57.54 9.64 2339.30 14.69 99.2319 5.37 4.81 2270 10.3 102 57.54 9.62 3171.40 14.88 60.8020 5.38 4.81 2270 10.3 102 57.54 9.62 2833.85 7.34 87.4921 5.38 4.81 2270 10.3 102 57.54 9.62 2700.40 8.20 94.3622 5.4 4.81 2280 10.3 102 57.54 9.62 2739.65 7.11 94.4923 5.41 4.81 2280 10.3 102 57.54 9.63 2935.90 5.11 87.8624 5.42 4.81 2290 10.3 102 57.54 9.64 3320.55 18.54 60.64

56470 57956.55

TiangGroup Plaxis

JUMLAH AKSIAL

Perbandingan aksial maksimum Group dan Plaxis adalah

36.12440

55.3320==

Perbandingan jumlah gaya aksial Group dan Plaxis adalah

026.156470

55.57956==

• Berkut ini Tabel 4.21 yang membandingkan hasil analisis manual, Plaxis dan Group Tabel 4.21 Perbandingan nilai settlement,deflection dan axial untuk beban gempa Manual Group Plaxis

Settlement (mm) 48.89 5.83 57.54 Defleksi (mm) 4.67 4.81 9.64 Aksial (kN) 2401.02 2440 3320.55



4‐55

4.9.3 Analisis Hasil Group dan Plaxis

Setelah mengamati hasil analisis dari kedua metode yang kami gunakan yakni metoda elemen

hingga (pada perangkat lunak Plaxis Tunnel 3D 1.2) dan metode beda hingga (pada perangkat

lunak Group 5.0), terdapat beberapa perbedaan yang akan dianalisis. Pada analisis juga

digunakan hasil perhitungan manual sebagai bahan pertimbangan dalam menganalisis kedua

metode diatas. Berikut uraiannya,

• Pada analisis aksial, perbandingan antara hasil perhitungan Plaxis dan hasil

perhitungan Group yang maksimum mencapai 1.37 kali lipat. Bila kedua perhitungan

ini dibandingkan dengan hasil perhitungan manual, maka hasil dari Group lebih

mendekati perhitungan manual. Hal ini terjadi karena Group 5.0 mendefinisikan pile

cap dengan kekakuan sempurna, sehingga beban yang terjadi disebarkan secara merata

oleh pile cap kepada tiang. Dengan begitu, analisis yang dilakukan Group 5.0 mirip

dengan perhitungan manual yang menggunakan metoda distribusi beban paku keling.

Pada Plaxis Tunnel 3D 1.2, kekakuan pile cap dan tiang harus didefinisikan lewat

input modulus young. Oleh karena itu, pada analisis Plaxis beban yang diberikan tidak

disebarkan secara merata ke semua tiang. Selain itu, Plaxis mendeteksi adanya perilaku

tanah yang turun sehingga makin memperbesar gaya aksial yang terjadi pada tiang.

Pada Gambar 4.26 dan 4.33 diatas, dapat dilihat pergerakan tanah yang turun tersebut.

• Pada analisis penurunan, perbandingan antara hasil perhitungan Plaxis dan Group

mencapai 10 kali lipat. Pada analisis penurunan ini, perhitungan manual lebih

mendekati hasil Plaxis daripada hasil Group. Pada Group 5.0, penurunan dihitung

dengan kurva t-z. Kurva t-z merupakan kurva empirik hasil generalisasi dari banyak

percobaan. Kurva ini telah dimodifikasi sesuai dengan lapisan tanah dan efisiensi grup

tiang. Dengan dilakukannya generalisasi, berarti kurva tersebut mungkin kurang

mewakili pada tanah-tanah lain dengan parameter yang berbeda. Kelemahan lainnya

ialah belum dilakukannya percobaan untuk men-develop kurva t-z tiang grup. Hal ini

kami analisis menjadi penyebab perbedaan antara hasil analisis Plaxis dan Group.

• Pada analisis defleksi tiang, hasil perhitungan Plaxis berbeda sekitar 5 mm dari hasil

perhitungan di Group. Bila kedua hasil perhitungan diatas dibandingkan terhadap hasil



4‐56

perhitungan manual, maka hasil Group dan manual hampir mirip. Hal ini disebabkan

karena metode perhitungan manual yakni dengan menggunakan kurva p-y merupakan

metode yang dipakai Group dalam menganalisis. Di lain pihak, hasil Plaxis yang lebih

besar karena Plaxis dapat mendeteksi adanya gerakan lateral tanah seperti yang dapat

dilihat pada Gambar 4.34. Pada gambar tersebut, terlihat bahwa ada pergerakan

horizontal tanah yang mendorong tiang.

• Pada analisis momen, perbandingan antara perhitungan Group dan Plaxis mencapai

dua kali lipat. Pada Plaxis, meskipun pembebanan baru diberikan hanya beban aksial

saja, namun keluarannya menyatakan bahwa telah ada momen terjadi pada tiang (dapat

dilihat pada Tabel 4.14). Hal ini dikarenakan, adanya tekanan lateral yang diberikan

tanah pada tiang ketika beban aksial diberikan (dapat dilihat pada Gambar 4.27). Pada

Plaxis, momen terjadi sepanjang tiang sedangkan pada Group momen hanya terjadi

pada bagian atas tiang. Hal ini memperkuat dugaan bahwa momen Plaxis lebih besar

karena Plaxis dapat mendeteksi tekanan lateral yang diberikan tanah sepanjang tiang.

Faktor lain yang mempengaruhi terjadinya momen ini adalah kekakuan pile cap pada

Plaxis didefinisikan sehingga ada kemungkinan pile cap melendut. Lendutan ini dapat

menambahkan momen pada tiang.

• Setelah mengamati perbedaan nilai momen dan penurunan hasil analisis antara Group

5.0 dan Plaxis 3D Tunnel 1.2, kami mencoba menganalisis Plaxis lebih jauh dengan

mengubah-ubah input E. Kami membandingkan keluaran yang dihasilkan oleh Plaxis

setelah nilai E kami ubah. Berikut Tabel 4.22 yang memberikan rekapitulasi hasil

keluaran Plaxis setelah E atau R-inter diubah.

Tabel 4.22 Rekapitulasi hasil Plaxis dengan E yang bervariasi (1)

Kedalaman E Settlement Momen(m) (kN/m2) (mm) (kNm)

17-51 1-4 Clayey Sand 10350 0.3551-57 7-14 Clayey Sand 12000 0.3357-71 18-21 Clayey Sand 18000 0.3171-79 28-33 Clayey Sand 22000 0.379-95 40-49 Clayey Sand 35000 0.3

58.07 108.02

N-SPT Jenis Tanah ν



4‐57




39.66 80.75





35.5 77.38


Semakin besar nilai E yang dimasukkan, maka kekakuan tanah semakin besar juga

yang menyebabkan deformasi lateral tanah yang menekan tiang semakin kecil. Hal ini

menyebakan momen yang terjadi menjadi lebih kecil. Fenomena ini memperkuat

analisis bahwa pada momen pada Plaxis lebih besar daripada Group karena adanya

tekanan lateral tanah pada tiang, sementara Group tidak memperhitungkan fenomena

ini.

• Secara umum, kelebihan dan kekurangan memodelkan pondasi dalam software Plaxis

Tunnel 3D 1.2 adalah

o Input permodelan pondasi yang seharusnya axisymetri kurang sempurna karena

dimodelkan secara plane strain.

o Input interface pada permodelan tanah-tiang kurang sempuna karena kurang

lengkapnya data yang ada. Seharusnya, interface dimodelkan secara khusus untuk

tiap kasus yang berbeda sehingga hasil yang didapatkan dapat sesuai dengan hasil

percobaan.



4‐58

o Input Parameter tanah yang dimasukkan ke dalam Plaxis seperti modulus young (E)

dan poisson ratio (v) didapatkan dari korelasi empiris dengan kohesi, dan nilai ini

memiliki rentang yang cukup besar oleh karena itu parameter yang dimasukkan

belum tentu mewakili keadaan tanah dilapangan.

o Plaxis meninjau tanah dan tiang secara keseluruhan dengan membaginya menjadi

elemen-elemen kecil. Elemen-elemen ini dihitung satu per satu dan terhubungkan

hasilnya satu sama lain dengan node-node.

o Plaxis memiliki fitur yang lebih lengkap seperti dapat memodelkan tahapan

konstruksi, memodelkan sifat tanah lebih lengkap, dapat mengetahui pergerakan

tanah dan tiang, dapat memodelkan proses konsolidasi, dapat mengetahui safety

factor, plastic point, excess pore pressures, active pore pressures, effective stresses,

vektor gaya dan lainnya.

o Plaxis lebih baik dalam visualisasi model tanah.

o Permodelan tanah dalam Plaxis Tunnel 3D 1.2 dapat menyerupai kontur tanah yang

sesungguhnya.

• Sedangkan, kelebihan dan kekurangan dari analisis dengan menggunakan Group 5.0 ialah

o Input dan permodelan pada Group 5.0 lebih sederhana sehingga lebih mudah dalam

pengerjaannya, tetapi permodelan lapisan tanah di Group tidak dapat mengikuti

kontur tanah yang sesungguhnya.

o Analisis yang dilakukan Group 5.0 menggunakan metoda yang telah didukung

secara empirik. Group 5.0 menggunakan kurva t-z dan p-y dalam menganalisis

tiang.

o Group 5.0 telah memperhitungkan faktor reduksi grup tiang terhadap hasil

analisisnya.

o Group 5.0 memodelkan pilecap dengan kekakuan yang sangat kaku sehingga

distribusi beban yang terjadi adalah sama untuk setiap tiang.



4‐59

o Group 5.0 kurang memperhitungkan perilaku tanah yang terjadi setelah diberikan

pembebanan.

o Output yang dihasilkan analisis Group yakni berupa penurunan, defleksi, shear dan

momen yang terjadi pada tiang. Output yang dihasilkan tidak selengkap Plaxis.

bab iv analisis pondasidigilib.itb.ac.id/files/disk1/631/jbptitbpp-gdl-berlisetia-31520-5... ·...

Documents