Download - 1_1_15009092_berkas_2
-
1/5
DESAIN PONDASI TIANG BORE PILE TANGKI LIQUID
NITROGEN PADA LAPISAN LIMESTONE DI TUBAN, JAWA
TIMUR
Oleh
Muhammad Anshar Maysra
NIM : 15009092
(Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Program Studi Teknik Sipil)
Pondasi merupakan struktur bagian bawah dari suatu infrastruktur yang berinteraksi
langsung dengan tanah dan memberikan perkuatan untuk struktur atas. Secara umum
pondasi dibagi menjadi dua yaitu pondasi dangkal dan pondasi dalam. Pondasi dangkal
merupakan pondasi yang digunakan untuk bangunan dengan beban rendah. Sedangkan
pondasi dalam merupakan pondasi yang digunakan untuk bangunan dengan beban
besar. Pada studi ini, bangunan yang akan dibangun adalah tangki liquid nitrogen di
daerah Tuban, Jawa Timur. Pada daerah yang ditinjau, lapisan tanah yang ada adalah
lapisan clay dan limestone. Terdapat 7 titik lokasi yang akan dipilih untuk membangun
tangki tersebut. Bangunan tangki ini memiliki diameter sebesar 14.478 m dan tinggi
sebesar 20.33 m. Boundary condition untuk pendesainan adalah defleksi dan settlement
sebesar 0.0254 m.
Kata kunci: limestone, tiang bor, bore pile, desain, pondasi, SHAFT, LPILE, GROUP,
spColumn
PENDAHULUAN
Bangunan sipil merupakan hal yang
sangat vital dalam kehidupan manusia
karena dalam menjalani kehidupan
sehari-hari, manusia tidak bisa lepas
dari penggunaan dan keberadaan
bangunan sipil. Bangunan sipil secara
umum meliputi dua bagian utama yaitu
struktur atas dan struktur bawah.
Struktur atas merupakan struktur suatu
bangunan sipil yang berada di atas
tanah. Sedangkan struktur bawah
merupakan struktur suatu bangunan
yang berada dibawah tanah. Struktur
bawah berfungsi sebagai pondasi yang
berinteraksi langsung dengan tanah dan
memberikan perkuatan untuk struktur
atas. Pondasi suatu bangunan sipil
didesain agar dapat menerima dan
menyalurkan beban dari struktur atas.
Secara umum pondasi dibagi menjadi
dua, yaitu pondasi dangkal dan pondasi
dalam. Pondasi dangkal merupakan
pondasi yang digunakan untuk suatu
bangunan sipil yang tergolong memiliki
beban ringan. Sedangkan Pondasi dalam
merupakan pondasi yang digunakan
untuk suatu bangunan sipil yang
tergolong memiliki beban berat .
Bangunan yang ditinjau adalah
bangunan tangki nitrogen cair dengan
lokasi pembangunan di daerah Tuban,
Jawa Timur. Daerah ini memiliki
lapisan clay dan lapisan limestone.
Limestone merupakan adalah sebuah
batuan sedimen terdiri dari mineral
calcite. Hasil akhir yang didapat adalah
desain pondasi tiang bor yang mampu
menahan beban yang bekerja pada
bangunan secara operasional dan
hydrotest. Ilustrasi bangunan dapat
dilihat pada Gambar 1
-
2/5
Gambar 1 Ilustrasi Bangunan Tangki
Tujuan akhir yang akan dicapai adalah
pendesainan tiang bor dan pemilihan
lokasi, perhitungan daya dukung aksial,
perhitungan daya dukung lateral,
perhitungan daya dukung group, dan
perhitungan displacement yang terjadi
pada tiang grup.
METODOLOGI
Gaya yang terjadi ada 3 yaitu beban
aksial, beban lateral, dan momen. Beban
aksial timbul akibat beban struktur
sendiri dan beban hidup. Terdapat dua
beban aksial yaitu beban saat kondisi
operasional dan beban saat kondisi
hydrotest. Dalam pendesainan tiang bor,
beban saat kondisi operasional
menggunakan safety factor sebesar 3
dan saat kondisi hydrotest
menggunakan safety factor sebesar 2.
Beban lateral dan momen timbul akibat
beban gempa. Beban lateral didapat
dengan perhitungan yang mengacu
kepada SNI 1726-2012. Momen didapat
dengan perhitungan yang mengacu
kepada API 620.2002.
Perhitungan yang perlu dilakukan
dalam mendesain pondasi tiang bor
adalah perhitungan daya dukung aksial,
daya dukung lateral, daya dukung
group. Perhitungan tersebut
menggunakan dua metode yaitu
perhitungan secara manual dan
perhitungan dengan software.
Daya dukung aksial merupakan daya
dukung tiang akibat tahanan gesek dari
tiang dan daya dukung ujung tiang.
Persamaan daya dukung aksial adalah
sebagai berikut:
Dimana adalah daya dukung tahanan gesek dan adalah daya dukung ujung tiang.
Perhitungan daya dukung aksial pada
lapisan clay menggunakan metode
Alpha untuk menghitung daya dukung
tanahan gesek dan metode Reese untuk
menghitung daya dukung ujung tiang.
Persamaan untuk metode Alpha adalah
sebagai berikut:
Dimana nilai adalah koefisien adhesi antara tanah dan tiang dimana nilai untuk tiang bor adalah 0.55, adalah undrained shear strength, adalah panjang lapisan tanah, dan p adalah
keliling tiang bor. Persamaan untuk
metode Reese adalah sebagai berikut:
Dimana adalah undrained shear strength, adalah luas penampang tiang bor.
Perhitungan daya dukung aksial pada
lapisan limestone menggunakan metode
Journeaux & Bourdeaux. Persamaan
untuk menghitung daya dukung tahanan
gesek adalah sebagai berikut:
Dimana nilai adalah faktor reduki, nilai adalah faktor koreksi, adalah unconfined compressive strength. Nilai
didapat dari Gambar 2 dan nilai didapat dari Gambar 3.
-
3/5
Gambar 2 Grafik Nilai
Gambar 3 Grafik Nilai
Persamaan untuk menghitung daya
dukung tahanan ujung adalah sebagai
berikut:
Dimana nilai adalah faktor tahanan
ujung tiang dengan nilai antara 7
sampai 10, N adalah nilai NSPT.
Perhitungan daya dukung aksial dengan
bantuan software menggunakan
software SHAFT v.6. Dari kedua
perhitungan secara manual dan
software, perhitungan yang digunakan
adalah perhitungan yang menghasilkan
kedalaman tiang bor yang paling kritis.
Perhitungan daya dukung lateral
menggunan bantuan software LPILE
4.0. Output software LPILE 4.0 adalah
besarnya gaya yang dapat diterima oleh
tiang dengan batasan yang kita
masukkan. Dalam hal ini, batasan yang
dimasukkan adalah defleksi sebesar
0.0254 m.
Perhitungan daya dukung group
dilakukan dengan cara manual dan
bantuan software. Perhitungan daya
dukung group secara manual dilakukan
dengan persamaan berikut:
Dimana adalah nilai efisiensi tiang, N
adalah jumlah tiang dalam satu grup,
dan adalah daya dukung tiang
satuan. Efisiensi yang digunakan
adalah 60% berdasarkan Katchenbach et
al (1998) pada lapisan clay dan
limestone. Nilai daya dukung group
harus melebihi beban yang bekerja pada
bangunan. Jumlah dan konfigurasi yang
digunakan harus tepat. Konfigurasi
yang digunakan adalah konfigurasi
lingkaran dengan posisi tiang
membentuk grid dengan jarak yang
sama antar tiang. Jarak antar tiang yang
digunakan adalah tiga kali diameter.
Pemilihan lokasi yang akan digunakan
adalah dengan menghitung volume
pekerjaan tiang bor pada setiap titik
borehole dan dipilih jumlah volume
yang paling sedikit. Pada lokasi pilihan,
digunakan pengecekan konfigurasi dan
jumlah tiang dengan bantuan software
GROUP 7.0. Software GROUP 7.0
akan memeriksa apakah konfigurasi
yang sudah digunakan dengan ukuran
dan panjang tiang yang digunakan
memasuki boundary condition yaitu
0.0254 m.
-
4/5
Dengan gaya-gaya yang sudah diketahui
dari hasil perhitungan software GROUP
7.0 , tiang bor diperiksa apakah kuat
memikul beban yang bekerja. Beban
yang bekerja dibandingkan dengan
kapasitas dari tiang itu sendiri. Cara
memeriksanya adalah dengan membuat
diagram interaksi tiang. Jika gaya yang
bekerja terdapat dalam wilayah diagram
interaksi, maka tiang tersebut kuat
dalam memikul beban.
ANALISIS DAN SIMPULAN
Dari tujuh buah lokasi yang ditinjau,
lokasi yang dipilih untuk pembangunan
adalah lokasi BH 11 dengan
menggunakan tiang bor diameter 0.6 m.
Tulangan yang digunakan adalah
tulangan dengan diameter 3 cm
sebanyak 7 buah, dengan tulangan
sengkang minimum yang digunakan
adalah diameter 1.3 cm dengan jarak
antar sengkang sebesar 25 cm. Daya
dukung aksial tiang bor tersebut adalah
1329.98 kN, daya dukung lateral untuk
defleksi sebesar 0.0254 m adalah
467.76 kN, daya dukung group tiang
bor adalah sebesar 55061.07 kN untuk
kondisi operasional dan 68179.5 kN
untuk kondisi hydrotest. Defleksi yang
terjadi pada kondisi operasional adalah
0.000172 m kearah Y dan 0.000195 m
kearah Z. Dimana defleksi ini
memenuhi syarat defleksi sebesar
0.0254 m.
REFERENSI
American Petroleum Institute (2002)
Design and Construction of
Large, Welded, Low-Pressure
Storage Tanks 10th
Edition.
BS EN 1473 (2007) Installation and
Equipment for Liquefied Natural
Gas Design of Onshore
Installations. BSI, UK
Das, Braja M. (2011) Principles of
Foundation Engineering 7th
Edition Repaired. Cengage
Learning, USA.
Das, Braja M. (2010) Principles of
Geotechnical Engineering 7th
Edition. Cengage Learning,
USA.
Ensoft, Inc.(2007) Computer Program
SHAFT Version 6.0 Technical
Manual.
Ensoft, Inc.(2004) Computer Program
LPILE Plus Version 5.0 Technical
Manual.
Ensoft, Inc. (2006) Computer Program
GROUP Version 7.0 Technical
Manual
Goodman, Richard E. (1989)
Introduction to Rock Mechanics
2nd
Edition. John Wiley & Sons,
USA.
Irsyam, Masyur (2004) Catatan Kuliah
Rekayasa Pondasi. Penerbit ITB,
Bandung.
SNI 1726-2012 Tata Cara
Perencanaan Ketahanan Gempa
untuk Struktur Bangunan Gedung
dan Non Gedung. Badan
Standarisasi Nasional.
Tan, Y.C & C.M Chow (2006)
Foundation Design and
Construction Practice in
Limestone Area in Malaysia
-
5/5
Tomlinson, MJ (2001) Foundation
Design and Construction7th
Edition. Pearson Eduation Ltd.,
England.
www.maps.google.com diakses pada
tanggal 16 September 2013 pukul
4.14 WIB.
Zhang, Lianyang (2005) Drilled Shafts
in Rock Analysis and Design
A.A. Balkema Publishers.