[6]BAB III

JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA

BAB III

PERENCANAAN PONDASI TIANG PANCANG

3.1 Data – Data Perencanaan Pondasi

3.1.1 Data Tiang Pancang

Penampang tiang pancang : bujur sangkar

Ukuran sisi tiang pancang : 0,4 m

γ beton : 2,4 ton/m3

Kedalaman tiang pancang : 14 m

3.1.2 Data Tanah Pada Kedalaman 14 m

Gambar 3.1 Data tanah

3.1.3 Data Beban

Muatan normal (P) : 110 ton

Momen 1 (M1) : 20 ton.m

Momen 2 (M2) : 15 ton.m

1


3.2 Perhitungan Kapasitas Aksial Tiang Tunggal

3.2.1 Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Nilai (SPT)

Qu = Qp + Qs

Qu = Ab.qf + As.fs

Ab = s x s

As = kll x L

qf = 40. N . L/s 400. N

fs = 2. N

Keterangan :

Qu : Ultimate load

Qp : Tahanan ujung

Qs : Lekatan

Ab : Luas penampang

qf : Daya dukung ultimit

As : Luas keliling

L : Panjang tiang yang dipancang ke dalam tanah

fs : Tahanan geser

N : Nilai SPT di sekitar ujung tiang pancang

Tabel 3.1N

(rata-rata)(m) (pukulan/m) (pukulan/m) (kN/m²) (m²) (kN) 40.N.L/s 400.N (kN) (kN) (kN)

1 2 8 4 8 3.20 25.60 800.00 1600.00 128.00 153.60 28.802 4 5 2.5 5 6.40 32.00 1000.00 1000.00 160.00 192.00 48.003 6 4 2 4 9.60 38.40 1200.00 800.00 128.00 166.40 51.204 8 4 2 4 12.80 51.20 1600.00 800.00 128.00 179.20 57.605 10 13 6.5 13 16.00 208.00 6500.00 2600.00 416.00 624.00 136.006 12 32 16 32 19.20 614.40 19200.00 6400.00 1024.00 1638.40 339.207 14 40 40 80 22.40 1792.00 56000.00 16000.00 2560.00 4352.00 928.00

No.Qp Qu Qijin

qf(kN/m²)

L N fs As Qs

Jadi berdasarkan tabel di atas, daya dukung tiang pancang berdasarkan nilai

SPT pad kedalaman 14 meter yaitu 4352 kN

Qijin = Qp/fs + Qs/2

Qijin = 2560/32 + 614,4/2

Qijin = 80 + 307,2

Qijin = 339,20 kN

Qijin = 33,920 ton

2


3.2.2 Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data Laboratorium

Qijin = Qp/2 + Qs/3

Qu = Qp + Qs

Qp = Ap (c.Nc* + q’.Nq*) Ap.50Nq*.tan

Qs = ∑fav.kll.L

fav1 = f/2

f = K (γ . L) tan (2/3 . )

K = 1 - sin

Keterangan :

Fs : Faktor keamanan (3)

Nc* , Nq* : Faktor daya dukung oleh Terzghi (lampiran)

fav : Tahanan kulit pada kedalaman tertentu

c : Kohesi

q’ : Tekanan vertikal efektif pada ujung tiang

Perhitungan Qp

= 140

Nc* = 20

Nq* = 6

Qp = 0,4 . 0,4 ( 0,125 . 20 + (12 . 1,538) 6 0,4 .0,4 . 50 . 6 . tan 140

Qp = 111,136 kN 11,968 kN

Jadi, nilai Qp yang dipakai adalah nilai Qp yang terkecil yaitu 11,968 kN

atau 1,1968 ton.

Perhitungan Qs

3


Di bawah 15 D : fAv konstan

Maka 15 D = 15 x 0,40 = 6 m

- Pada kedalaman 0 - 6 meter

f 1= K1 (γ1 . 2) tan (2/3 . 16)

f 1= (1 – sin 16) (1,562 . 2) 0,188

f 1= 0,426 t/m2

fav1 = ( 0 + 0,426)/2 = 0,213 t/m2

f 2= f1 + K2 (γ2 . 2) tan (2/3 . 16)

f 2= 0,426 + (1 – sin 16) (1,572 . 2) 0,188

f 2= 0,426 + 0,429

f 2= 0,855 t/m2

fav2 = (0,426 + 0,855)/2 = 0,6405 t/m2

f 3= f2 + K3 (γ3 . 2) tan (2/3 . 14)

f 3= 0,855 + (1 – sin 14) (1,572 . 2) 0,164

f 3= 0,855 + 0,419 t/m2

f 3= 1,274 t/m2

fav3 = (0,855 + 1,274)/2 = 1,064 t/m2

- Pada kedalaman 6 - 12 meter

f 4= f 3

f 4= 1,274 t/m2

fav4 = ( 1,274 + 1,274)/2 = 1,274 t/m2

Jadi, Qs = kll . L . fav

Qs = 1,6 . 2 . 0,213 + 1,6 . 2 . 0,6405 + 1,6 . 2 . 1,064 + 1,6 . 6 . 1,064

Qs = 16,35 ton

Qu = Qp + Qs

Qu = 1,1968 + 16,35

= 17,5468 ton

Qijin = Qp/2 + Qs/3

= 1,1968/2 + 16,35 / 3

4


= 6,0484 ton

3.2.3 Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data Sondir

Qijin = (Ap . qc)/3 + (kll . JHL)/5

Keterangan :

JHL : Nilai jumlah komulatif lekat

qc : Nilai konus rata-rata tiang

Df yaitu ditunjau dengan kedalaman 14 meter

Nilai JHL dalam tabel didapat yaitu 61,8 ton/m

Nilai qc dalam tabel didapat yaitu 2500 ton/m2

Qijin = (0,4 m . 0,4 m . 2500)/3 + (0,4 . 4 . 61,8)/5

Qijijn = 133,33 + 19,77

Qijin = 153,10 ton

Jadi dapat disimpulkan perbandingan dengan kedalaman 14 meter:

Qijin (berdasarkan SPT) = 33,920 ton

Qijin (berdasarkan lab) = 6,0484 ton

Qijin (berdasarkan sondir) = 153,10 ton

Jadi yang dipakai Qijin berdasarkan data laboratorium karena yang terkecil.

Dan dengan kedalaman tiang pancang 14 meter, sesuai Qijin berdasarkan data

laboratorium yaitu 6,0484 ton

3.3 Perhitungan Jumlah dan Konfigurasi Tiang

3.3.1 Akibat Muatan Normal

P1 = 110 ton (direncanakan 35 buah tiang)

Jarak antar tiang 2s sampai 6s = 2 . 0,4 – 6 . 0,4

(0,8 – 2,4) dipakai jarak antar tiang 1m (horisontal)

Jarak tiang dengan tepi poer 1,5s sampai 2,5s = 1,5 . 0,4 – 2,5 . 0,4

(0,5 – 1) dipakai jarak tiang ke tepi poer 0,5 m

Berat poer

Data-data: Ukuran poer = 6 m x 5 m

5


Tebal poer (t) = 60 cm = 0,6 m

γbeton = 2,4 ton/m3

maka,

berat poer = t . Lpoer . γbeton

= 0,6 m . (5 m . 6 m) . 2,4 ton/m3

= 50,4 ton

Berat tanah

Berat tanah = (A poer – A kolom) . tebal tanah . γ tanah

= ((5 x 5) – (0,5 x 0,5)) . 1 . 1,562

= 21,095 ton

Jadi,

V1 = P1 + berat poer + berat tanah

= 110 + 50,4 + 11,19 + 21,095

= 192,685 ton

Jumlah tiang minimal n, yang diperlukan :

n=V 1

Qijin

=192,685 6,0484 = 31,857 buah

Direncanakan pondasi dengan jumlah tiang 35 buah.

6


Gambar 3.2 Jumlah dan konfigurasi tiang

7


3.3.2 Efisiensi Tiang Pancang

Rumus :

E f=1−θ (n−1 ) m+( m−1 )n90. m .n

Dimana:

θ = Arc tan (D/S)

D = Lebar tiang = 40 cm

S = jarak antar tiang = 100 cm

θ = Arc tan (40/100) = 21,801º

n = jumlah baris tiang = 7

m = jumlah kolom = 5

E f=1−θ (n−1 ) m+( m−1 )n90.m .n

E f=1−21,801 (7−1 )5+(5−1 )790. 5 .7

E f=1−0 , 401

E f=0 ,599

Qgrup = Ef . Np . Qijin

= 0,599 . 35 . 6,0484

= 126,804 ton

Maka kapasitas daya dukung 1 tiang dalam kelompok

Qgrup/Np = 126,804/35 = 3,622 ton

Beban yang diterima 1 tiang

Qtiang = V1/Np = 192,685/35 = 5,505 ton

Syarat, Qtiang Qgrup/Np

3,622 5,505 ……………….tidak ok!

Jadi dengan kata lain perencanaan dengan menggunakan 35 buah tiang

pancang tidak memenuhi perencanaan.

3.3.3 Akibat Muatan Sementara

8


V2 = V1 x 1,5 = 148,38 x 1,5 = 222,57 ton

Beban yang diterima 1 tiang

Qtiang = V2/Np = 222,57 /6 = 370,95 kN

Syarat, Qtiang Qgrup/Np

370,95 kN 479,18 kN…………………ok!

Jadi dengan kata lain perencanaan dengan menggunakan 6 buah tiang

pancang memenuhi perencanaan.

3.3.4 Tahanan Terhadap Momen Akibat Gempa

H = 15 ton

= 150 kN

M = H.h1

= 15 . 1

= 15 t.m

= 150 kN.m

x = jarak sumbu tiang

= 1 m

x2 = 4 (1)2

= 4

Q max min= V2/Np Mx/x2

- Qmax = V2/Np + Mx/x2

= (222,57 /6) + (150 . 0,5)/4

= 370,95 kN + 18,75 kN

= 389,70 kN

- Qmin = 370,95 kN - 18,75 kN

= 352,20 kN

Syarat, Qmax Qijin

389,70 kN 479,18 kN ………………ok!

Dan Qmin 0

352,20 kN 0 ………………………..ok!

9


3.4 Perhitungan Penulangan Pada Poer dan Tiang Pancang

3.4.1 Perhitungan Penulangan Pada Poer

Poer pondasi dianalisis sebagai kantilever yang terjepit pada sisi kolom.

Digunakan:

f’c = 24 Mpa

baja fy = 240 Mpa

h = 0,5 m

V2 = 222,57 ton

(xi)2 = 4

M = 15 t.m

Tulangan lentur D19, penulangan arah sumbu X sama dengan sumbu Y,

karena nanti pada perhitungan dihitung berdasarkan bagian yang dibebani

paling besar.

10


Gambar 3.3 Distribusi beban

Penulangan Lentur Poer Arah x

Tinggi efektif, d = h – P – (d/2)

= 500 – 50 – 9,5

= 440,5 mm

P adalah tebal penutup

Momen yang digunakan adalah momen penampang kritis,

Mx = (P6 .1) + (P3 .1) - 0,5 . q . L2

= 38,97. 1 + 38,97. 1 - 0,5 (0,5 . 1,5 . 2,4) 1,52

= 75,915 ton m

11


Gambar 3.4 Penampang kritis arah x dan momen penampang kritis

Mu = 1,4 . Mx

= 1,4 . 75,915 = 106,281 x 107 N mm

ρmin = 1,4/fy = 1,4/240 = 0,00583

ρmaks = 0,75 × ρb

= 0,75 ×

( 0 . 85⋅fc 'fy

⋅β1⋅600600+ fy )

= 0,75 ×

( 0 . 85⋅24240

⋅0 .85⋅600600+240 )

= 0,0387

Mn =

MU

φ =

106,281 x 10000000 0 ,75 = 141,7 x 107 N mm

Rn =

M n

b⋅d2=

141,7 x 10000000 1000⋅( 440,52 ) = 7,3 Mpa = 7,3 N/mm2

Rn dihitung per 1 meter lebar pondasi

12


m =

fy0 .85⋅fc ' =

2400 .85⋅24 = 11,76

ρ=

1m⋅(1−√1−2⋅m⋅Rn

fy )=

111 , 76

⋅(1−√1−2⋅11 ,76⋅7,3240 )

= 0,0396

karena ρ = 0,0396 berada diantara ρmin = 0,00583 < ρ = 0,0155 maka yang

digunakan dalam perhitungan adalah ρmin untuk meminimalisir jumlah

tulangan.

As = ρmin . b . d

= 0,00583. 1000 . 440,5

= 2585,605 mm2

AD19 = ¼ . π . 192 = 283,53 mm2

Jumlah tulangan bawah yang diperlukan :

n =

2585,605 283 , 53 = 9,2 ≈ 10 tulangan

jarak antar tulangan =

b n =

1000 10 = 100 mm

jadi, untuk setiap 1 meter lebar pondasi dipasang tulangan bawah D19 – 100

mm sebanyak 10 buah.

A’ = 2585,605 . 0,2 = 517,121

Jumlah tulangan atas yang diperlukan :

n = 517,121132,73

=3,89 5 tulangan

Jarak antar tulangan =

b n =

1000 5 = 200 mm

Jadi, untuk setiap 1 meter lebar pondasi dipasang tulangan D13 – 200 mm

sebanyak 5 buah

13


Penulangan Lentur Poer Arah y

Momen yang digunakan adalah momen penampang kritis,

Gambar 3.5 Penampang kritis arah y

Penulangan lentur poer arah y otomatis mengikuti jumlah penulangan lentur

poer arah x karena sudah dihitung P yang mengalami tekanan terbesar.

Maka jumlah tulangan poer arah y dalam 1 meter lebar pondasi dipasang

tulangan D19 – 100 mm sebanyak 10 buah tulangan.

3.4.2 Perhitungan Penulangan Pada Tiang Pancang

Penulangan tiang pancang dihitung berdasarkan kebutuhan penulangan waktu

pemindahan dan pengangkatan, ada 2 kondisi:

Kondisi pengangkatan pada 2 tempat

Kondisi pengangkatan pada 1 tempat

14


Pengangkatan pada 2 tempat

Besarnya M masing-masing adalah:

M1 = 1/2 . q . a2

M2 = 1/8 . q . ( L-2a )2 – 1/2 . q . a2

q adalah berat sendiri tiang

∑M = 0

M1 = M2

1/2 . q . a2 = 1/8 . q . ( L-2a )2 – 1/2 . q . a2

Persamaan menjadi: 4a2 + 4aL – L2 = 0

4a2 + 4a . 13 - 132 = 0

4a2 + 52a – 169 = 0

Persamaan diatas diselesaikan menggunakan rumus ABC, didapatkan:

a1 = 2,69 m

a2 = -15,69 m

digunakan a = 2,69 m

q = S2 . γbeton

15


= (0,4 m)2. 2,4 t/m3

= 0,384 t/m

M1 = M2 = 1/2 . q . a2

= 1/2 . 0,384 . ( 2,69 )2

= 1,38 ton m

D = 1/2 . q ( L-2a )

= 1/2 . 0,384 ( 13 – 2 . 2,69)

= 1,46 ton

Pengangkatan pada 1 tempat

M1 = 1/2 . q . a2

R1 =

12 . q . L2−q . L.a

( L−a ) =

q .L2−2 . q .L . a2( L−a) =

q( L2−2 . L . a)2( L−a )

Momen pada jarak sejauh a:

Mx = R1 . x – 1/2 . q . x2

Syarat untuk momen ekstrim adalah

dMxdx

=0, sehingga diperoleh

16


R1 – q . x = 0

q . x = R1

x =

R1

q=

L2−2 . L. a2( L−a )

Mmax = R1 . x – 1/2 . q . x2

=

q( L2−2 . L . a)2( L−a ) .

L2−2 . L. a2( L−a ) - 1/2 . q .

L2−2 . L. a2( L−a )

= 1/2 . q. ( L2−2. L . a

2(L−a ) )2

Dimana Mmax = M2

∑M = 0

M1 = M2

1/2 . q . a2 = 1/2 . q . ( L2−2. L. a

2(L−a ) )2

a =

L2−2 . L . a2( L−a )

2a2 – 4 . L . a + L2 = 0

2a2 – 4 . 13. a + 132 = 0

2a2 – 52 a + 169 = 0

Persamaan diatas diselesaikan menggunakan rumus ABC, dan

didapat:

a1 = 22,19 m

a2 = 3,81 m

Digunakan a = 3,81 m

M1 = M2 = 1/2 . q . a2

= 1/2 . 0,384 . (3,81)2

= 2,79 ton

Jadi keadaan yang paling menentukan adalah keadaan dimana tiang

pancang diangkat pada satu tempat dengan momen max = 2,79 ton

D = 1/2 . q (L – a) + M1/(L – a)

17


= 1/2 . 0,384 (13 – 3,81) + 2,79/(13 – 3,81)

= 1,76 + 0,30

= 2,06 ton

Diperoleh gaya lintang max = 2,06 ton

Perhitungan tulangan lentur

Mu = 1,4 . Mmax

= 1,4 . 2,79

= 3,906 ton m = 3,906 . 107 N mm

Mn =

MU

φ =

3,906 . 107

0,8 = 4,8825 . 107 N mm

Pada penulangan tiang pancang digunakan beton dengan mutu fc’ =

24 Mpa, dan baja dengan fy = 240 Mpa

Diketahui data-data sebagai berikut:

o Panjang sisi tiang = 400 mm

o Penutup beton (P) = 50 mm

o fc’ = 24 Mpa

o fy = 240 Mpa

o Mn = 6,486. 107 N mm

o Tulangan D10

o Begel D6

Tinggi efektif

d = h – P – (diameter tulangan/2) – diameter begel

= 400 – 50 – (10/2) – 6

= 339 mm

ρmaks = 0,75 × ρb

= 0,75 × ( 0 .85⋅fc '

fy⋅β1⋅

600600+ fy )

18


= 0,75 × ( 0 . 85⋅24240

⋅0 . 85⋅600600+240 )

= 0,75 x 0,0516

= 0,0387

ρmin =

1,4fy =

1,4240 = 0,00583

Rn =

M n

b⋅d2=

4,8825 . 107

400⋅(3392) = 1,062 Mpa

m =

fy0 .85⋅fc ' =

2400 .85⋅24 = 11,76

ρ =

1m⋅(1−√1−2⋅m⋅Rn

fy )=

111 ,76

⋅(1−√1−2⋅11 ,76⋅1 ,062240 )

= 0,00455

karena ρ = 0,00455 ρmin = 0,00583, maka yang digunakan dalam

perhitungan adalah ρmin

As = ρ . 1/4πd2

= 0,00583. 1/4π(339)2

= 526,2 mm2

AD10 = ¼ . π . 102 = 78,539 mm2

Jumlah tulangan yang diperlukan:

n =

526,20 78 , 539 = 6,69 ≈ 8 tulangan

jarak antar tulangan =

b n =

400 8 = 50 mm

jadi, untuk 1 sisi dipasang tulangan D10 – 50 sebanyak 8 buah.

Perhitungan tulangan geser

19


Vu = 1,4 . Dmax

= 1,4 . 2,06

= 2,884 ton = 28,84 kN

Vc = 1/6 . √ fc ' . 1/4πd2

= 1/6 . √24 . 1/4π(339)2

= 73695,95 N

= 73,69595 kN

ɸ.Vc = 0,75 . 73,69595

= 55,27 kN

Karena Vu = 28,84 kN < ɸ.Vc = 55,27 kN……………. Ok!

Diperlukan tulangan geser dengan begel D6 – 150 pada tiang dari

panjang 0 – 3 meter dan begel D6 – 250 pada tiang dari panjang 4 –

10 meter kemudian pada kedalaman 11-13 meter kembali

menggunakan begel D6 – 150

20

[6]BAB III

Documents

Transcript of [6]BAB III