bab iv hasil dan pembahasan 4.1 deskripsi...

33

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Deskripsi Umum

Penentuan lapisan tanah di lokasi penelitian menggunakan data uji bor tangan

dan data pengujian CPT yang diambil dari pengujian yang pernah dilakukan di

sekitar Laboratorium Teknik Sipil Universitas Negeri Gorontalo.

Uji bor tangan di lokasi penelitian (Gedung Laboratorium Teknik Sipil)

menunjukkan tanah merupakan lempung yang mempunyai nilai c = 28,09 kN/m2

dan φ = 0,39⁰. Tanah lempung ini dalam pembangunan sebelumnya telah

ditimbun dengan pasir yang mempunyai φ = 25⁰ dan c = 0,1 kN/m2.

Pengujian CPT yang pernah dilakukan di sekitar Laboratorium Teknik Sipil

menunjukkan lapisan tanah terdiri dari pasir berlanau, pasir, pasir berlanau, serta

pasir tanpa diketahui konsistensi spesifiknya lebih lanjut. Hasil pengujian di

sekitar Laboratorium Teknik Sipil seperti ditunjukkan dalam Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Pengujian CPT di Sekitar Laboratorium Teknik Sipil

Lapisan Tanah (m) Klasifikasi Tanah 3,20 – 4,00 Pasir berlanau 4,20 – 5,00 Pasir 5,20 – 6,00 Pasir berlanau 6,20 – 7,00 Pasir berlanau 7,20 – 8,00 Pasir 8,20 – 8,80 Pasir

Penentuan konsistensi tanah dalam Tabel 4.1 dilakukan secara empiris

berdasarkan nilai tahanan kerucut statis (qc), seperti dalam Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Konsistensi Lapisan Tanah Berdasarkan Nilai Tahanan Kerucut (qc)

Konsistensi qc (kg/cm2)

Sudut gesek dalam (⁰)

Pasir padat berlanau 180 44 Pasir padat 150 42 Pasir sedang berlanau 85 38 Pasir sangat padat 235 47

34

Pondasi yang digunakan di lokasi penelitian berupa pondasi sumuran dan

pondasi telapak yang diperkuat dengan cerucuk bambu. Pondasi sumuran

memiliki dimensi panjang 1,2 m, lebar 1,2 m dan kedalaman 1,5 m. Pondasi

telapak memiliki panjang 0,8 m, lebar 1 m, dan kedalaman 1 m. Dimensi

perkuatan cerucuk bambu memiliki dimensi panjang 0,8 m, lebar 1 m, dan

kedalaman 1,75 m. Diameter bambu yang digunakan sebagai perkuatan adalah

ukuran 10 cm dan jarak antar cerucuk 35 cm. Kondisi muka air tanah di lokasi

penelitian terletak -1,3 m dari permukaan tanah. Kondisi lapisan tanah dan

pondasi di lokasi penelitian seperti dalam Gambar 4.1

Gambar 4.1 Kondisi Lapisan Tanah dan Pondasi di Lokasi Penelitian.

4.2 Klasifikasi Tanah

Kekurangan uji CPT adalah tidak mampu memberikan nilai parameter tanah

secara menyeluruh. Kekurangan dari uji CPT inilah digunakan metode secara

empiris dalam penentuan karakteristik tanah di lokasi penelitian. Kondisi muka air

tanah pada lokasi penelitian berada -1,3 m dari permukaan tanah, ini berarti

kondisi tanah di bawah lapisan lempung adalah kondisi jenuh air.

Pasir

Lempung

Pasir padat berlanau

Pasir sedang berlanau

Pasir sangat padat

Pasir padat

MAT

35

35

Berat volume tanah dalam kondisi jenuh ( sat ) pada kedalaman -1,3 m

ditentukan secara empiris dengan mensubtitusikan berat jenis dan angka pori

tanah di lokasi penelitian ke dalam rumus penentuan sat .

Pasir padat berlanau:

γsat= e

eGsw

1)(

= 38,01

)38,065,2(81,9

= 21,54 kN/m3

Pasir padat:

γsat= e

eGsw

1)(

=45,01

)45,067,2(81,9

= 21,11 kN/m3

Pasir sedang berlanau:

γsat= e

eGsw

1)(

=63,01

)63,066,2(81,9

= 19,8 kN/m3

Pasir sangat padat:

γsat= e

eGsw

1)(

=49,01

)49,068,2(81,9

= 20,87 kN/m3

Data karakteristik tanah di lokasi penelitian berupa kohesi (c), sudut gesek

dalam (φ), berat tanah jenuh ( sat ), berat basah ( b ), dan berat kering ( d )

ditunjukkan dalam Tabel 4.3.

36

36

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Sifat Fisik Tanah Lokasi Penelitian

No

Deskripsi

Simbol

Satuan

Parameter Tanah

Pasir 0-1 m

Lempung 1-3 m

Pasir padat

berlanau 3,2 – 4 m

Pasir padat

4,2 –5m

Pasir sedang

berlanau 5,2-7 m

Pasir sangat padat 8,8-

7,2 m

1 Berat Jenis Gs - 2,66 2,68 2,65 2,67 2,66 2,68

2 Kohesi c kN/m2 0,1 28,09 0 0 0 0

3 Sudut Gesek

⁰ 25 0,39 44 42 38 47

4 Berat Basah b kN/m3

17,48 16,03 20,5 19,7 18,4 20

5 Berat Kering d kN/m3

15,85 11,28 17,8 16,2 14,5 16,8

6 Berat Jenuh sat kN/m3

- 16,67 21,54 21,11 19,8 20,87

4.3 Analisis Beban

Pondasi pada lokasi penelitian masing-masing mendukung kolom yang

berbeda. Analisis beban yang bekerja pada pondasi dianalisis dengan menganggap

tiap pondasi memikul 1/2 beban dari struktur di atasnya. Analisis beban yang

terjadi hanya didasarkan pada beban mati struktural. Rekapitulasi Perhitungan

beban ditunjukkan dalam Tabel 4.4.

Beban pondasi sumuran:

a. Beban sloof = 597,6 kg

b. Beban kolom bawah = 2016,9 kg

c. Beban Balok Lantai = 996 kg

d. Beban Plat Lantai t=12 cm = 1195,2 kg

e. Beban dinding selasar = 155,625 kg

f. Beban kolom atas = 1992,6 kg

g. Beban Balok = 876,48 kg

h. Beban Plat DAK = 796,8 kg

37

37

Jumlah = 8471,580 kg

= 83,106 kN

Beban pondasi telapak-cerucuk:

a. Footing = 1056 kg

b. Pedestal = 64,8 kg

c. Beban sloof = 817,2 kg

d. Beban kolom bawah = 1220,1 kg

e. Beban Balok Lantai = 1362 kg

f. Beban Plat Lantai t=12 cm = 1634,4 kg

g. Beban kolom atas = 12055,4 kg

h. Beban Balok = 876,48 kg

i. Beban Plat DAK = 1089,6 kg

Jumlah = 18023,580 kg

= 176,811 kN

Tabel 4.4 Rekapitulasi Pembebanan pada Pondasi

Jenis pondasi Jumlah beban (kN)

Pondasi sumuran 83,106 Pondasi telapak-cerucuk 176,811

4.4 Kapasitas Dukung Tanah

Analisis kapasitas dukung tanah dilakukan dengan dua metode, yaitu metode

Terzaghi dan metode Skempton. Analisis Terzaghi dilakukan dalam dua metode

keruntuhan, yaitu metode keruntuhan geser umum dan metode keruntuhan geser

lokal. Analisis Skempton didasarkan pada kondisi tanah lempung jenuh air.

Data yang berkenaan dengan pondasi telapak di lokasi penelitian diperoleh

dari Gambar Kerja Pembangunan Gedung Laboratorium Sipil (Lanjutan). Data

pondasi yaitu: panjang = 0,8 m, lebar = 1 m, dan kedalaman = 1 m. Data yang

berkenaan dengan tanah di lokasi penelitian ditunjukkan dalam Tabel 4.5.

38

38

Tabel 4.5 Data Tanah Lokasi Penelitian

No

Deskripsi

Simbol

Satuan

Parameter Tanah

Pasir 0-1 m

Lempung

1-3 m

1 Berat Jenis Gs - 2,66 2,68

2 Kohesi c kN/m2 0,1 28,09

3 Sudut Gesek

⁰ 25 0,39

4 Berat Basah b kN/m3

17,48 16,03

5 Berat Kering d kN/m3

15,85 11,28

6 Berat Jenuh sat kN/m3

- 16,67

a. Perhitungan kapasitas dukung menurut Terzaghi

po = Df dpasir

= 1 x 15,85

= 15,85 kN/m3

Nilai φ tanah lempung = 0,39⁰ nilai ini diinterpolasi pada faktor kapasitas

dukung pada keruntuhan geser umum dan keruntuhan geser lokal. Nilai faktor

kapasitas dukung pondasi seperti dalam Tabel 4.6.

Tabel 4.6 Nilai Faktor Kapasitas Dukung Pondasi

No

Faktor Kapasitas Dukung

Keruntuhan Geser Umum

Keruntuhan Geser Lokal

Nc 5,825 5,825 Nq 1,045 1,045

Nγ 0,378 0,378

39

39

Kapasitas dukung menurut Terzaghi dipakai kapasitas dukung untuk

pondasi empat persegi panjang:

qu = c Nc (1 + 0,3 B/L) + po Nq + 0,5 rt B N (1-0,2 B/L)

= 28,09 x 5,825 (1 +0,3 (1/0,8)) + 15,85 x 1,045 + 0,5 x 9,61 x 1 x 0,378

x (1- 0,2 (1/0,8))

= 429,514 x 16,563 + 1,362

= 447,439 kN/m2

Beban pondasi baru sebesar q = 176,811 kN masih dalam bentuk berat.

Beban pondasi dibagi dengan luas pondasi agar didapatkan berat persatuan luas

pondasi sebesar q = 221,014 kN/m2. Faktor aman yang digunakan adalah F =3.

qq

F u = o

ou

pqpq

= 15,85 221,014 15,85 447,44

= 2,014 < 3

Faktor aman tidak terpenuhi, pondasi tidak aman dari bahaya keruntuhan

geser umum dan keruntuhan geser lokal.

b. Perhitungan kapasitas dukung menurut Skempton

Letak pondasi berada pada kedalaman 1 m, maka Nc yang digunakan

adalah pada kedalaman 0 ˂ Df ˂ 2,5 B.

Nc =

BDf2,01 Nc(permukaan)

=

112,01 6,20 = 7,440

Pondasi berbentuk persegi panjang, nilai Nc dikalikan dengan faktor

bentuk pondasi 0,84 + 0,16 B/L.

Nc(bs)= (0,84 + 0,16 B/L) Nc

= (0,84 + 0,16 1/0,8) x 7,440

= 1,04 x 7,44 = 7,738

40

40

Kapasitas dukung tanah (qu) dihitung dengan rumus qu = cuNc(bs) + Df γsat.

Tanah dalam kondisi terendam air (jenuh), digunakan berat tanah dalam

kondisi jenuh γsat.

qu = cuNc(bs) + Df γsat = 28,09 x 7,738+ 1 x 16,030

= 233,379 kN/m2

Kapasitas dukung ultimit netto dihitung dengan rumus qun= qu-Dfγ.

qun= qu-Dfγ

= 233,379 -1 x 16,030

= 217,349 kN/m2

Beban pondasi baru sebesar q = 176,811kN masih dalam bentuk berat.

Beban pondasi dibagi dengan luas pondasi agar didapatkan berat persatuan luas

pondasi sebesar q = 221,014 kN/m2.

Tekanan pondasi netto dari beban yang bekerja di atas pondasi dihitung

dengan rumus qn= q – Dfγ.

qn= q – Dfγ

= 221,014-1 x 16,030

=204,984 kN/m2

Faktor aman ditentukan sebesar F =3

n

un

qqF =

204,984 217,349 = 1,060 < 3

Faktor aman tidak terpenuhi, pondasi tidak aman dari bahaya keruntuhan

kapasitas dukung.

Hasil perhitungan kapasitas dukung menurut Terzaghi dan Skempton


41

41

Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Kapasitas Dukung

Kapasitas Dukung Parameter

qu (kN/m2) F = 3 Terzaghi 447,439 2,014 < 3

Skempton 233,379 1,060 < 3

Metode Terzaghi memberikan kapasitas dukung yang paling besar yaitu qu =

447,439 kN/m2 bila dibandingkan dengan metode Skempton. Besarnya kapasitas

dukung tidak diimbangi dengan besarnya faktor aman terhadap bahaya

keruntuhan tanah yang hanya sebesar F = 2,014. Ini menyebabkan tanah di bawah

pondasi mengalami keruntuhan geser umum dan keruntuhan geser lokal.

4.5 Analisis Tegangan Regangan pada Pondasi Berhimpit

4.5.1 Metode Tambahan Tegangan Menurut Boussinesq

Metode tambahan tegangan menurut Boussinesq memiliki kelebihan karena

mudah dalam perhitungan analisisnya, sesuai dengan kondisi di lokasi penelitian,

dan lebih valid bila dibandingkan dengan metode 2V:1H. Kekurangan metode ini

adalah tidak dapat digunakan untuk tanah yang berlapis (tanah tidak homogen).

Analisis dalam metode tambahan tegangan menurut Boussinesq

menggunakan dua beban yang berbeda. Beban pondasi sumuran sebesar 83,106

kN dan beban pondasi telapak sebesar 176,811 kN. Tegangan yang terjadi ditinjau

pada titik 1, 2, 3, 4, dan 5 pada lapisan tanah yang dianggap mengalami tegangan

yang besar. Titik 3 merupakan titik joint antara pondasi sumuran dan telapak.

Lapisan-lapisan tanah yang menjadi titik tinjauan, yaitu pada lapisan sumuran-

telapak yang berhimpit - 1 m (lapisan 1), dan lapisan di bawah dasar pondasi -

2,75 m (lapisan 2) dari permukaan tanah. Titik yang ditinjau ditunjukkan seperti

dalam Gambar 4.2.

Tambahan tegangan dihitung dengan membandingkan titik tinjauan dengan

kedalaman terhadap beban aksial kolom yang bekerja. Nilai pengaruh Boussinesq

(IB) dihitung dengan menggunakan rumus faktor pengaruh beban titik untuk teori

Boussinesq. Tambahan tegangan (∆σ) yang terjadi ditambahkan dengan tekanan

42

42

overburden (po) untuk mendapatkan nilai tegangan total (σtotal ). Regangan yang

terjadi dihitung berdasarkan tegangan total yang terjadi dibagi dengan modulus

elastisitas tanah (E).

Gambar 4.2 Titik Tinjauan Tegangan-Regangan

Nilai modulus elastisitas tanah lempung ditentukan berdasarkan data

laboratorium. Modulus elastisitas tanah pasir ditentukan secara empiris

berdasarkan klasifikasi tanah. Modulus elastisitas tanah lempung dan pasir seperti

dalam Tabel 4.8.

Tabel 4.8 Modulus Elastisitas Tanah di Lokasi Penelitian

Jenis tanah E (kN/m2) Pasir 5000

Lempung jenuh (PI sedang) 2833,33

Perhitungan tegangan-regangan:

1. Perhitungan pada Lapisan 1

a. Tegangan

Titik 1 untuk pondasi sumuran:

1 2 3 5 4

1 2 3 5 4

Lapisan 1

Lapisan 2

1 m

2,75m

43

43

r = 0,975 m

z = 1 m

IB = 2/5

2)/(11

23

zr

=2/5

2)1/975,0(11

23

= 0,090

z = 2z

Q IB = 0,090 x 1106,832

= 7,464 kN/m2

Titik 1 untuk pondasi telapak:

r = 1,375 m

z = 1 m

IB = 2/5

2)/(11

23

zr

=2/5

2)1/ 1,375(11

23

= 0,034

z = 2z

Q IB = 0,034 x 1

811,1762

= 5,943 kN/m2

Σ ∆σ z = ∆σz (sumuran)+ ∆σz(telapak)

= 7,464 + 5,943

= 13,406 kN/m2

Tekanan overburden pada kedalaman yang ditinjau, 1 m:

po = z γ

= 1 x 15,85

= 15,85 kN/m2

44

44

σ total = po+ Σ σ z

= 15,85 + 13,406

= 29,256 kN/m2

b. Regangan

E

E

500029,256

= 0,006 kN/m2

2. Perhitungan pada lapisan 2

a. Tegangan

Titik 1 untuk pondasi sumuran:

r = 0,975 m

z = 2,75 m

IB= 2/5

2)/(11

23

zr

2/5

2)75,2/975,0(11

23

= 0,355

z = 2z

Q IB = 0,355 x 75,2106,83

2

= 3,901 kN/m2

Titik 1 untuk pondasi telapak:

r = 0,975 m

z = 2,75 m

45

45

IB = 2/5

2)/(11

23

zr

=2/5

2)75,2/ 1,375(11

23

= 0,273

z = 2z

Q IB = 0,273 x 75,2811,176

2

= 6,388 kN/m2

Σ ∆σ z = ∆σz (sumuran)+ ∆σz(telapak)

= 3,901 + 6,388

= 10,289 kN/m2

Tekanan overburden pada kedalaman yang ditinjau, 2,75 m:

po = z γ + po(lapisan 1)

= 2,75 x 16,67 + 15,85

= 61,693 kN/m2

σ total = po + Σ σ z

= 61,693 + 10,289 = 71,981 kN/m2

b. Regangan

E

E

2833,3371,981

= 0,025 kN/m2

46

46

Hasil perhitungan tegangan-regangan yang terjadi pada pondasi berhimpit


Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Tegangan-Regangan Metode Boussinesq

Titik Tinjauan Tegangan

kN/m2 Regangan

kN/m2 Lapisan 1 Lapisan 2 Lapisan 1 Lapisan 2

1 29,256 71,981 0,006 0,025 2 74,078 72,282 0,015 0,026 3 129,165 77,897 0,029 0,028 4 44,396 66,701 0,009 0,024 5 59,441 76,776 0,012 0,027

Hasil perhitungan tegangan-regangan dimasukkan dalam bentuk gambar

untuk melihat perubahan tegangan-regangan pada tiap titik tinjauan.

a. Tegangan

1. Tegangan yang terjadi pada lapisan 1 pada titik 1, 2, 3, 4, dan 5. Tegangan

yang terjadi ditunjukkan seperti dalam Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Tegangan pada Lapisan 1

2. Tegangan yang terjadi pada lapisan 2 pada titik 1, 2, 3, 4, dan 5 . Tegangan


29,256

74,078

129,165

44,396

59,441

0,000

60,000

120,000

180,000

1 2 3 4 5

Teg

anga

nkN

/m2

Titik Tinjauan (m)

47

47

Gambar 4.4. Tegangan pada Lapisan 2

Gambar 4.3 dan Gambar 4.4 dijelaskan tegangan maksimum terjadi pada

lapisan yang paling dekat dengan beban aksial kolom, yaitu pada lapisan 1 yang

terletak pada kedalaman 1 m dari permukaan tanah. Tegangan maksimum pada

lapisan 1 berada pada titik tinjauan 3 (tiga) yaitu sebesar 129,165 kN/m2. Titik 3

mengalami tegangan yang paling besar karena merupakan joint antara pondasi

sumuran dan pondasi telapak-cerucuk. Joint pada titik 3 ini memikul jumlah

tegangan dari masing-masing beban kolom pondasi sumuran dan pondasi telapak-

cerucuk. Tegangan terkecil terjadi di titik 1 sebesar 29,256 kN/m2 yang terletak

pada lapisan 1.

Tegangan terbesar pada lapisan 2 terjadi di titik 3 dengan tegangan sebesar

77,897 kN/m2, tegangan terkecil ditunjukkan pada titik 4 dengan 66,701 kN/m2.

Pada lapisan 2 tambahan tegangan yang diakibatkan oleh beban semakin

berkurang. Tambahan tegangan yang terjadi lebih dominan oleh karena massa

tanah yang meningkat, yaitu pengaruh tekanan overburden.

b. Regangan

1. Regangan yang terjadi pada lapisan 1 pada titik 1, 2, 3, 4, dan 5. Tegangan


71,981

72,282

77,897

66,701

76,776

0,000

60,000

120,000

180,000

1 2 3 4 5

Teg

anga

nkN

/m2

Titik Tinjauan (m)

48

48

Gambar 4.5 Regangan pada Lapisan 1

2. Tegangan yang terjadi pada lapisan 2 pada titik 1, 2, 3, 4, dan 5. Regangan


Gambar 4.6 Regangan pada Lapisan 2.

Regangan yang terjadi berbanding lurus dengan tegangan karena merupakan

hasil perbandingan antara tegangan (σ) dengan modulus elastisitas tanah (E).

Regangan terbesar pada lapisan 1 terjadi pada titik 3 (tiga) sebesar 0,029 kN/m2.

Titik 3 mengalami regangan yang paling besar, ini karena titik 3 memikul beban

aksial dari dua kolom yang berbeda yaitu sebesar 83,106 kN/m2 dan 176,811

kN/m2.

Regangan terbesar pada lapisan dua terletak pada tinjauan titik 3 sebesar

0,028 kN/m2. Regangan lapisan dua meningkat oleh karena bertambahnya

kedalaman tanah.

0,006

0,015

0,029

0,009

0,012

0,000

0,006

0,012

0,018

0,024

0,030

0,036

1 2 3 4 5

Reg

anga

nkN

/m2

Titik Tinjauan (m)

0,025

0,026

0,028

0,024

0,027

0,0000,0050,0100,0150,0200,0250,0300,035

1 2 3 4 5

Reg

anga

nkN

/m2

Titik Tinjauan (m)

49

49

Hasil rekapitulasi tegangan-regangan yang terjadi pada pondasi berhimpit

metode Boussinesq ditunjukkan pada Gambar 4.7 (a) dan Gambar 4.7 (b).

Gambar 4.7 dijelaskan tegangan-regangan yang terjadi pada lapisan 1.

Gambar 4.7 Tegangan-Regangan pada Lapisan 1.

Tegangan-regangan yang terjadi pada lapisan 2 seperti ditunjukkan pada

Gambar 4.8 (a) dan Gambar 4.8 (b).


29,256

74,078

129,165

44,396

59,441

0

60

120

180

1 2 3 4 5

Teg

anga

nkN

/m2

Titik Tinjauan (m)

0,006

0,015

0,029

0,009

0,012

0,000

0,006

0,012

0,018

0,024

0,030

0,036

1 2 3 4 5

Reg

anga

nkN

/m2

Titik Tinjauan (m)

71,981

72,282

77,897

66,701

76,776

0

60

120

180

1 2 3 4 5

Teg

anga

nkN

/m2

Titik Tinjauan (m)

0,025

0,026

0,028

0,024

0,027

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

0,030

0,035

1 2 3 4 5

Reg

anga

nkN

/m2

Titik Tinjauan (m)

50

50

4.5.2 Perhitungan Kapasitas Dukung Cerucuk Bambu

Perhitungan kapasitas dukung cerucuk bambu didasarkan pada data gambar

perencanaan Gambar Kerja Pembangunan Gedung Laboratorium Sipil (Lanjutan).

Nilai faktor kapasitas dukung Nc digunakan Tabel 2.3 Faktor Kapasitas Dukung

Nc, Nq,dan Nγ (Hardiyatmo, 2011). Data parameter cerucuk bambu dan dimensi

pondasi ditunjukkan dalam Tabel 4.10.

Tabel 4.10 Data Parameter Cerucuk Bambu dan Dimensi Pondasi

Deskripsi Simbol Satuan Nilai Diametar Bambu d m 0,1 Panjang L m 0,8 Lebar B m 1 Jarak s m 0,35 kohesi cu kN/m2 28,09 Kedalaman Df m 2,75 Faktor kapasitas dukung Nc - 5,825

Cerucuk dicek terhadap kemungkinan keruntuhan blok kelompok cerucuk:

s/d = 1,035,0 = 3,5

Kemungkinan keruntuhan blok tidak akan terjadi.

Dicek kapasitas ijin kelompok cerucuk dihitung berdasarkan asumsi

kelompok cerucuk merupakan kelompok tiang pancang:

Qg = 2D(B + L)cu + 1,3 cb Nc BL

= 2 x 2,75 (1+0,8) 28,09 + 1,3 x 28,09 x 5,825 x 1 x 0,8

= 448,26 kN

kapasitas ijin kelompok cerucuk = F

Qg

= 3

448,26

= 149,42 kN

51

51

Kapasitas ijin didasarkan pada cerucuk tunggal:

cu= 28,09 kN/m2, dari gambar, diperoleh α =0,83

Qs = α cu As

= 0,83 x 28,09 x π x 0,1 x 2,75

= 20,142 kN

Qb= Ab cu Nc

= 1/4.π.d² x 28,09 x 5,825

= 1,286 kN

Tahanan ujung sangat kecil, digunakan tahanan gesek (Qs)

Qu = Qs

Qu = 20,142 kN

Digunakan F=2,5, untuk kapasitas tiang cerucuk:

Qa = 2,5Qu

= 5,2

20,142 = 8,057 kN

Efisiensi cerucuk:

Eg= mn

nmmn90

)1()1'(1

Ѳ = arc tg d/s

= arc tg (0,1/0,35) = 15,945⁰

n' = 3 , m = 2

Eg= 3290

3)12(21311,621xx

= 0,793

Kapasitas kelompok cerucuk ijin:

Qg = Eg n Qa

= 0,793 x 6 x 8,057

= 38,350 kN

52

52

Hasil perhitungan kapasitas cerucuk bambu yang didasarkan pada kelompok

cerucuk, cerucuk tunggal dan efisiensi cerucuk ditunjukkan dalam Tabel 4.11.

Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Kapasitas Cerucuk Bambu

Kapasitas cerucuk Nilai Satuan Qg berdasarkan kelompok cerucuk 149,42 kN

Qg berdasarkan cerucuk tunggal dan berdasarkan efisiensi kelompok cerucuk

38,350

kN

Analisis perhitungan yang dilakukan menunjukkan tiang tidak mengalami

keruntuhan blok. Analisis kapasitas ijin kelompok cerucuk menunjukkan nilai

sebesar 149,42 kN, ini masih lebih kecil jika dibandingkan dengan beban aksial

kolom yaitu sebesar 176,811 kN.

Perhitungan dilanjutkan dengan dasar analisis kapasitas ijin cerucuk tunggal,

perhitungan ini menunjukkan nilai sebesar 8,057 kN < 176,811 kN. Perhitungan

dilanjutkan dengan menghitung efisiensi cerucuk tunggal dalam kelompok, nilai

efisiensi grup meningkat signifikan menjadi 38,350 kN. Nilai tersebut masih lebih

kecil dari beban aksial kolom sebesar 176,811. Pondasi tidak mampu menahan

beban aksial kolom 176,811. Nilai yang digunakan adalah nilai dari Qg

berdasarkan cerucuk tunggal dan berdasarkan efisiensi kelompok cerucuk, sebesar

38,350 kN. Pertimbangan ini diambil karena parameter perhitungan yang

digunakan lebih mendetail.

4.6 Analisis Tegangan-Regangan Menggunakan Perangkat Lunak Plaxis 8.2

1. Input Data

Data yang dimasukkan dalam input data Plaxis berupa data perlapisan tanah

yang disesuaikan dengan hasil pengujian sifat-sifat fisik tanah di laboratorium.

Data yang dimasukkan berupa hasil uji bor tangan dan uji CPT. Modulus young

dari data dari uji CPT ditentukan secara empiris. Data masukan properti

material tanah dan pondasi dalam Plaxis dapat dilihat dalam Tabel 4.12 dan

Tabel 4.13.

53

53

Tabel 4.12 Propeties Struktur Pondasi

No Deskripsi Simbol Satuan Pondasi Sumuran

Pondasi Telapak

Cerucuk Bambu

1 Model material - - Linear Elastis

Linear Elastis Plates

2 Tipe material - - Non porous Non porous Elastis

3 Berat volume γunsat kN/m3 24 24 -

4 Modulus young Eref kN/m2 2,418E+07 2,418E+07 130

5 Angka poisson 0,150 0,150 0,3

6 Kekakuan normal EA kNm - - 1,540E+05

7 Kekakuan lentur EI kNm2/m - - 130,000 8 Berat w kN/m/m - - 1,230E-04 9 Luas pondasi l m2 1,2 x 1,2 0,8 x 1 - 10 Diameter bambu d m - - 0,1 11 Rayleigh α - - - 0,001 12 Rayleigh β - - - 0,010

2. General setting

Masukan pada General Setting adalah model axisymmetry dengan elemen 15

titik nodal. Satuan (m) , gaya (kN) dan waktu (hari), dimensi geometri kanan: 5

m dan atas 4 m. General Setting dan dimension ditunjukkan dalam Gambar 4.9

dan Gambar 4.10.

54

Tabel 4.13 Data Masukkan Material Tanah dalam Plaxis 8.2

No Deskripsi Simbol Satuan

Nilai

Pasir 0-1 m

Lempung 1-3 m

Pasir padat berlanau

3,2 – 4 m

Pasir padat 4,2 – 5m

Pasir sedang berlanau 5,2 - 7 m

Pasir sangat padat

8,8 - 7,2 m

1 Model material Mhor-Coulomb - √ √ √ √ √ √

2 Jenis perilaku material

Tak terdrainase - √ √ √ √ √ √

3 Modulus young E ref kN/m2 5000 2833,33 8 x 103 5 x104 6 x103 7 x104

4 Angka poison ν - 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3

5 Kohesi (konstan) c ref kN/m2 0,1 28,09 1 1 1 1

8 Permeabilitas kx : ky m/hari 1 0,0001 1 1 1 1 9 Sudut geser φ o 25 0,39 44 42 38 47 10 Sudut dilatansi ψ o 0 0 14 12 8 17

11 Berat volume jenuh air γsat kN/m3 - 16,67 21,54 21,11 19,8 20,87

12 Berat volume kering γd kN/m3 15,85 11,28 17,8 16,2 14,5 16,8

13 Berat volume efektif γ' kN/m3 - 6,86 11,73 11,3 9,99 11,06

14 Kekuatan antar muka Rinter 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

55

Gambar 4.9 Tampilan General Setting Project

Gambar 4.10 Tampilan Dimension.

3. Geometri

Masukan data model geometri digunakan data parameter tanah dalam Tabel

4.5.

a. Data model material pasir ditunjukkan dalam Gambar 4.11.

56

Gambar 4.11 Tampilan Input Model Material Pasir.

Tampilan input parameter pasir pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan

dalam Gambar 4.12.

Gambar 4.12 Tampilan Input Parameter Pasir.

Tampilan input interfaces pasir pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan

dalam Gambar 4.13.

57

Gambar 4.13 Tampilan Input Interfaces Pasir.

b. Data model material lempung pada perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan

dalam Gambar 4.14.

Gambar 4.14 Tampilan Input Model Material Lempung.

Tampilan input parameter lempung pada perangkat lunak Plaxis 8.2

ditunjukkan dalam Gambar 4.15.

58

Gambar 4.15 Tampilan Input Parameter Lempung.

Tampilan input interfaces lempung pada perangkat lunak Plaxis 8.2


Gambar 4.16 Tampilan Input Interfaces Lempung.

c. Data model material pasir padat berlanau pada perangkat lunak Plaxis 8.2


59

Gambar 4.17 Tampilan Input Model Material Pasir Padat Berlanau.

Tampilan input parameter material pasir padat berlanau pada perangkat

lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.18.

Gambar 4.18 Tampilan Input Parameter Pasir Padat Berlanau.

Tampilan input interfaces pasir berlanau pada perangkat lunak Plaxis 8.2


60

Gambar 4.19 Tampilan Input Interfaces Pasir Padat Berlanau.

d. Data model material pasir padat pada perangkat lunak Plaxis 8.2


Gambar 4.20 Tampilan Input Data Model Material Pasir Padat.

Tampilan input parameter pasir padat pada perangkat lunak Plaxis 8.2


61

Gambar 4.21 Tampilan Input Parameter Pasir Padat.

Tampilan input interfaces pasir padat pada perangkat lunak Plaxis 8.2

ditunjukkan pada Gambar 4.22.

Gambar 4.22 Tampilan Input Interfaces Pasir Padat.

e. Data model material pasir sedang berlanau pada perangkat lunak Plaxis 8.2


62

Gambar 4.23 Tampilan Input Data Model Material Pasir Sedang Berlanau.

Tampilan input parameter pasir sedang berlanau pada perangkat lunak

Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.24.

Gambar 4.24 Tampilan Input Parameter Pasir Sedang Berlanau.

Tampilan input interfaces pasir sedang berlanau pada perangkat lunak

Plaxis 8.2 ditunjukkan pada Gambar 4.25.

63

Gambar 4.25 Tampilan Input Interfaces Pasir Sedang Berlanau.

f. Data model material pasir sangat padat pada perangkat lunak Plaxis 8.2


Gambar 4.26 Tampilan Input Data Model Material Pasir Sangat Padat.

Tampilan input parameter pasir sangat padat pada perangkat lunak Plaxis

8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.27.

64

Gambar 4.27 Tampilan Input Parameter Pasir Sangat Padat.

Tampilan input interfaces pasir sangat padat pada perangkat lunak Plaxis

8.2 ditunjukkan pada Gambar 4.28.

Gambar 4.28 Tampilan Input Interfaces Pasir Sangat Padat.

4. Pemodelan Pondasi

Model yang digunakan dalam Plaxis versi 8.2 adalah axisymmetry, maka

pondasi harus dikonversi luas tampangnya (A) kedalam luas tampang

lingkaran. Diameter pondasi telapak dikonversi dari 1 m x 0,8 m menjadi 1 m.

Data model material pondasi sumuran menggunakan model material linear

65

elastic dan tipe material non-porous. Berat jenis yang digunakan adalah berat

jenis beton 2400 kg/m3 atau 24 kN. Modulus elastisitas yang digunakan sebesar

2,418x107 kN serta angka poisson sebesar 0,150.

Tampilan input data model material pondasi sumuran pada perangkat lunak

Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.29.

Gambar 4.29 Tampilan Input Data Model Material Pondasi Sumuran.

Tampilan input parameter pondasi sumuran pada perangkat lunak Plaxis 8.2


Gambar 4.30 Tampilan Input Parameter Pondasi Sumuran.

66

Tampilan input interfaces pondasi sumuran pada perangkat lunak Plaxis 8.2


Gambar 4.31 Tampilan Input Interfaces Pondasi Sumuran.

Data model material pondasi telapak menggunakan model material linear

elastic dan tipe material non-porous. Berat jenis yang digunakan adalah berat

jenis beton 2400 kg/m3 atau 24 kN. Data model material pondasi telapak dapat


Gambar 4.32 Tampilan Input Data Model Material Pondasi Telapak.

67

Tampilan input parameter pondasi telapak pada perangkat lunak Plaxis 8.2


Gambar 4.33 Tampilan Input Parameter Pondasi Telapak.

Tampilan input interfaces pondasi telapak pada perangkat lunak Plaxis 8.2


.

Gambar 4.34 Tampilan Input Interfaces Pondasi Telapak.

68

Data model pondasi cerucuk bambu menggunakan model pelat (plates),

material elastic. Berat jenis yang digunakan adalah berat jenis bambu yang

sudah dikonversi kedalam material pelat. Data model material cerucuk bambu

dalam Gambar 4.35.

Gambar 4.35 Tampilan Input Data Model Material Cerucuk Bambu.

Tampilan input 6 (enam) parameter tanah lapisan tanah dan pondasi pada

perangkat lunak Plaxis 8.2 ditunjukkan dalam Gambar 4.36.

Gambar 4.36 Tampilan Input Parameter 6 Lapisan Tanah dan Pondasi.

69

5. Antar muka (Interface)

Interface digunakan bila antara struktur dan tanah tidak berinteraksi dengan

sempurna dalam arti terjadi slip antar material struktur dan material tanah.

Penggunaan Interface pada pemodelan Plaxis ditunjukkan dalam Gambar 4.37.

Gambar 4.37 Tampilan Geometri Interface.

6. Beban

Beban yang diberikan berupa beban aksial masing-masing kolom. Beban yang

diberikan pada masing-masing kolom berbeda karena mendukung kolom yang

berbeda. Beban yang didukung pondasi sumuran sebesar 83,106 kN dan

pondasi telapak yang diperkuat cerucuk sebesar 176,811 kN. Tampilan beban

yang didukung pondasi sumuran ditunjukkan dalam Gambar 4.38.

Gambar 4.38 Tampilan Beban untuk Pondasi Sumuran.

70

Beban aksial kolom untuk pondasi telapak ditunjukkan pada Gambar 4.39.

Gambar 4.39 Tampilan Beban untuk Pondasi Telapak.

7. Penyusunan jaring elemen (Generate mesh)

Penyusunan jaring elemen untuk melakukan proses perhitungan dilakukan

setelah input data material tanah dan pondasi selesai. Garis geometri dibentuk

di sekitar pondasi, agar penyusunan jaring elemen lebih halus di sekitar

pondasi dapat dijalankan. Jenis penyusunan jaring elemen ini disebut Refine

Cluster. Refine Cluster ditunjukkan pada Gambar 4.40.

Gambar 4.40 Tampilan Refine Cluster Mesh.

71

8. Konsdisi awal (Initial condition)

a. Water weight adalah berat jenis air dengan nilai 9,81 ~ 10 kN/m3. Berat

jenis air ditunjukkan dalam Gambar 4.41.

Gambar 4.41Tampilan Water Weight.

b. Phreatic line digunakan untuk menentukan posisi muka air tanah. Muka air

tanah di lokasi penelitian berada di dasar pondasi, yaitu 1 m dari permukaan

tanah. Posisi muka air tanah ditunjukkan dalam Gambar 4.42.

Gambar 4.42 Tampilan Muka Air Tanah.

MAT

72

c. Tekanan air pori (Water pore pressure)

Tahapan perhitungan setelah penentuan muka air tanah adalah penerapan

tekanan air pori. Nilai tekanan air pori sebesar -122,52 kN/m2. Tekanan air

pori ditunjukkan pada Gambar 4.43.

Gambar 4.43 Tampilan Water Pressure.

d. Koefisien tanah lateral (Ko)

Penerapan tekanan tanah lateral pada tools Generate Initial stress,

ditampilkan nilai penentuan nilai Ko yang didasarkan pada rumus Jaky: Ko=

sin φ. Koefisien tanah lateral ditunjukkan pada Gambar 4.44.

Gambar 4.44 Tampilan Nilai Ko.

73

9. Proses Perhitungan (Calculation)

a. Caculation type dipakai plastic calculation karena menganalisa tegangan-

regangan yang bersifat elastoplastis. Calculation ditunjukkan dalam Gambar

4.45.

Gambar 4.45 Tampilan Kalkulasi.

b. Menjalankan proses perhitungan ditunjukkan dalam Gambar 4.46 dan hasil

kalkulasi ditunjukkan dalam Gambar 4.47.

Gambar 4.46 Tampilan Proses Kalkulasi.

74

Gambar 4.47 Tampilan Hasil Kalkulasi.

10. Hasil (output)

Hasil proses perhitungan tegangan-regangan perangkat lunak Plaxis 8.2 berupa

tampilan dalam bentuk shading. Gambar 4.48 menunjukkan nilai maksimum

output tegangan dengan sebesar -315,18 kN/m2. Gambar 4.48 juga

menunjukkan tampilan potongan A-A dan potongan B-B pada lapisan 1 dan

lapisan 2 pada titik 1, 2, 3, 4, dan 5.

Gambar 4.48 Output Tegangan.

A A

B B

Tegangan besar

Tegangan sedang

Tegangan kecil

75

Tampilan dalam bentuk shading menggambarkan tingkat tegangan-

regangan yang terjadi melalui variasi warna. Warna biru menggambarkan

tingkat tegangan-regangan yang paling kecil, sedangkan warna merah

menggambarkan tingkat tegangan-regangan yang paling besar.

Gambar 4.49 menunjukkan nilai regangan sebesar -918,55x10-3 kN/m2.

Gambar 4.49 juga menunjukkan tampilan potongan A-A dan potongan B-B

pada lapisan 1 dan lapisan 2 pada titik 1, 2, 3, 4, dan 5.

Gambar 4.49 Output Regangan.

11. Potongan (Cross Section) untuk Tegangan

a. Hasil potongan A-A pada lapisan 1 ditunjukkan dalam Gambar 4.50.

Tegangan pada pondasi sumuran tidak dapat diperoleh karena merupakan

beton dan tidak mengandung elemen tanah. Tegangan hanya terjadi pada

pondasi telapak-cerucuk yang dasarnya bersinggungan langsung dengan

tanah. Tegangan tanah maksimum yang terjadi pada lapisan 1 terletak pada

titik tinjauan 5 sebesar 325,212 kN/m2 dan tegangan minimum terletak pada

titik 3 sebesar 55,034 kN/m2. Titik 5 menerima tegangan yang paling besar

karena merupakan titik yang paling jauh dari pengaruh cerucuk bambu.

Jarak dari cerucuk ini menyebabkan perlakuan titik ini bergerak bebas bila

A A

B B

Regangan besar

Regangan kecil

Regangan sedang

76

menerima beban. Hasil tegangan pada titik tinjauan ditunjukkan dalam

Gambar 4.51.

Gambar 4.50 Potongan A-A pada Lapisan 1.

Gambar 4.51 Tegangan pada Lapisan 1.

b. Hasil potongan B-B pada lapisan 2 ditunjukkan dalam Gambar 4.52.

Tegangan terbesar terdapat pada titik tinjauan 4 sebesar 218,465 kN/m2 dan

0,00 0,0055,034 55,583

325,212

0,00

40,00

80,00

120,00

160,00

200,00

240,00

280,00

320,00

1 2 3 4 5

Teg

anga

nkN

/m2

Titik Tinjauan (m)

3 4 5

77

tegangan terkecil terletak pada titik 5 sebesar 96,447 kN/m2. Titik 4

menerima tegangan paling besar karena tegak lurus dengan beban aksial

kolom pondasi telapak-cerucuk. Hasil tegangan pada titik tinjauan


Gambar 4.52 Potongan B-B pada Lapisan 2.

Gambar 4.53 Tegangan pada Lapisan 2.

176,56

186,381

187,02

218,465

96,477

0

60

120

180

240

300

360

1 2 3 4 5

Teg

anga

nkN

/m2

Titik Tinjauan (m)

5 4 3

78

Penyebaran tegangan pada lapisan 1 adalah jumlah antara penyebaran beban

dari permukaan tanah dengan beban yang disebabkan dari massa tanah.

Penyebaran tegangan pada lapisan 2 masih dipengaruhi oleh beban kolom, ini

menyebabkan tegangan yang terjadi semakin besar meskipun kedalaman

bertambah. Hasil rekapitulasi tegangan yang terjadi pada lapisan 1 dan lapisan

2 ditunjukkan pada Tabel 4.14.

Tabel 4.14 Hasil Perhitungan Tegangan

Titik Tinjauan

Tegangan kN/m2

Lapisan 1 Lapisan 2 1 0,00 176,560 2 0,00 186,381 3 55,034 187,020 4 55,583 218,465 5 325,212 96,477

12. Potongan Melintang (cross section) untuk Regangan

a. Potongan A-A pada lapisan 1 ditunjukkan dalam Gambar 4.54. Regangan

tanah maksimum yang terjadi pada lapisan 1 terletak pada titik tinjauan 5

sebesar 0,770 kN/m2, sedangkan regangan minimum terjadi pada titik

tinjauan titik 4 sebesar 0,0010 kN/m2. Regangan pada titik 1 bernilai

-0,006 kN/m2, ini berarti regangan berubah arah dari searah dengan gravitasi

bumi menjadi berlawanan dengan gravitasi bumi. Hasil regangan pada titik

tinjauan ditunjukkan dalam Gambar 4.55.

79

Gambar 4.54 Potongan A-A pada Lapisan 1.


b. Potongan A-A pada lapisan 2 ditunjukkan dalam Gambar 4.56. Regangan

tanah maksimum yang terjadi pada lapisan 2 terletak pada titik tinjauan 4

sebesar 2,284 kN/m2. Regangan terkecil terletak pada titik tinjauan 5

sebesar 0,165 kN/m2. Hasil regangan pada titik tinjauan ditunjukkan dalam

Gambar 4.57.

-0,006 0,002 0,007 0,001

0,770

-0,007

0,093

0,193

0,293

0,393

0,493

0,593

0,693

0,793

1 2 3 4 5

Reg

anga

nkN

/m2

Titik Tinjauan (m)

1 2 3 4 5

80

Gambar 4.56 Potongan B-B pada Lapisan 2.


Penyebaran regangan maksimum pada lapisan 1 terjadi pada titik 5, ini

diakibatkan tegangan tanah yang besar terjadi pada titik tersebut. Penyebaran

regangan pada lapisan 1 di titik 1 bernilai negatif karena tanah yang ditekan

oleh pondasi memberikan reaksi sehingga tanah menggembung keluar.

Pengaruh regangan maksimum pada titik 5 menerus pada lapisan 2 dan beralih

0,570

1,205

0,416

2,284

0,1650,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

1 2 3 4 5

Reg

anga

nkN

/m2

Titik Tinjauan (m)

1 2 3 4 5

81

pada titik 4. Peningkatan regangan ini diakibatkan oleh pengaruh beban kolom

serta bertambahnya kedalaman tanah. Hasil rekapitulasi tegangan yang terjadi

pada lapisan 1 dan lapisan 2 ditunjukkan pada Tabel 4.15.

Tabel 4.15 Hasil Perhitungan Regangan

Titik Tinjauan

Regangan kN/m2

Lapisan 1 Lapisan 2 1 -0,006 0,57 2 0,002 1,205 3 0,007 0,416 4 0,001 2,284 5 0,77 0,165

Hasil rekapitulasi tegangan-regangan yang terjadi pada pondasi berhimpit

menggunakan Plaxis 8.2 ditunjukkan pada Gambar 4.58 (a) dan Gambar 4.58

(b). Gambar 4.58 dijelaskan tegangan-regangan yang terjadi pada lapisan 1.


(a) (b)

0,00 0,00

55,034

55,583

325,212

0,00

40,00

80,00

120,00

160,00

200,00

240,00

280,00

320,00

1 2 3 4 5

Teg

anga

nkN

/m2

Titik Tinjauan (m)

-0,006 0,002 0,007 0,001

0,770

-0,007

0,093

0,193

0,293

0,393

0,493

0,593

0,693

0,793

1 2 3 4 5

Reg

anga

nkN

/m2

Titik Tinjauan (m)

82

Tegangan-regangan yang terjadi pada lapisan 2 seperti ditunjukkan pada

Gambar 4.59 (a) dan Gambar 4.59 (b).


(a) (b)

0,570

1,205

0,416

2,284

0,1650,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

1 2 3 4 5

Reg

anga

nkN

/m2

Titik Tinjauan (m)

176,56

186,381

187,02

218,465

96,477

0

60

120

180

240

300

360

1 2 3 4 5

Teg

anga

nkN

/m2

Titik Tinjauan (m)

bab iv hasil dan pembahasan 4.1 deskripsi...

Documents