PERENCANAAN PERKUATAN PONDASI JEMBATAN CABLE STAYED MENADO DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM GROUP 5.0 DAN PLAXIS 3 DIMENSI

Transkripsi

1 PERENCANAAN PERKUATAN PONDASI JEMBATAN CABLE STAYED MENADO DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM GROUP 5.0 DAN PLAXIS 3 DIMENSI TUGAS AKHIR SEBAGAI SALAH SATU SYARAT UNTUK MENYELESAIKAN PENDIDIKAN SARJANA TEKNIK DI PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL Oleh : Sony Dwi Ariyandi Dimas Muhammad Zakki Dosen Pembimbing : Ir. Masyhur Irsyam MSE, Ph.D. Ir. Endra Susila, M.T, Ph.D. PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 TUGAS AKHIR PERENCANAAN PERKUATAN PONDASI JEMBATAN CABLE STAYED MENADO DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM GROUP 5.0 DAN PLAXIS 3 DIMENSI Oleh : SONY DWI ARIYANDI DIMAS MUHAMMAD ZAKKI DISETUJUI Oleh : PEMBIMBING I PEMBIMBING II IR. MASYHUR IRSYAM, MSE., Ph,D IR. ENDRA SUSILA, M.T., Ph,D MENGETAHUI KELOMPOK KEPAKARAN GEOTEKNIK KOORDINATOR TUGAS AKHIR PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL KETUA IR. ENDRA SUSILA, M.T., Ph,D DR. IR. HERLIEN D. SETIO BANDUNG, FEBRUARI 2008

3 ABSTRAK Sebuah sistem pondasi harus mampu memikul beban aksial maupun lateral pada segala kondisi. Dari analisis pembebanan yang dilakukan pada desain awal pondasi jembatan cable stayed menado, diperoleh kesimpulan bahwa desain tersebut kurang memadai untuk memikul beban lateral yang terjadi saat gempa. Untuk itu dilakukan proses studi untuk merencanakan perkuatan yang dibutuhkan bagi desain pondasi jembatan tersebut. Dalam pengerjaan tugas akhir ini proses tersebut dilakukan dengan bantuan dua jenis perangkat lunak yang berbeda yaitu Plaxis 3D tunnel dan Ensoft Group 5.0 untuk memberikan perbandingan terhadap dua jenis metoda perhitungan yang berbeda. Hasil akhir dari studi yang dilakukan berupa dua buah alternatif desain perkuatan dengan cara penambahan tiang bor dengan konfigurasi dan ukuran yang berbeda. Alternatif yang pertama adalah berupa penambahan 20 buah tiang bor dengan diameter 1200 mm. Dan alternatif yang kedua berupa penambahan 38 buah tiang bor dengan diameter 880 mm. Dengan penambahan perkuatan tersebut, diperkirakan pondasi jembatan cable stayed menado akan mampu memikul beban yang bekerja saat operasi maupun saat gempa. Kata kunci : pondasi tiang bor, perkuatan pondasi, Plaxis 3D, Group 5.0

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan kepada Allah SWT, karena atas rahmat dan karunianya, kami dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini sebagai syarat kelulusan tahap sarjana di Program Studi Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung. Dalam mengerjakan Tugas akhir ini, banyak pihak yang membantu penulis, antara lain : a. Ir. Masyhur Irsyam, MSE., Ph.D. dan Ir. Endra Susila, MT, Ph.D selaku dosen pembimbing. Terima kasih atas ilmu dan waktu bimbingan yang disediakan selama mengerjakan Tugas Akhir ini. b. Dosen-dosen pengajar di Program Studi Teknik Sipil. c. Teman-teman yang telah memberikan masukan dan dorongan semangat dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. d. Tata Usaha Program Studi Teknik Sipil yang telah membantu kelancaran berlangsungnya kegiatan tugas akhir. e. Pihak-pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Kami menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, namun kami harapkan laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca. Bandung, Februari 2008 Penulis i

5 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK KATA PENGANTAR... I DAFTAR ISI... II DAFTAR GAMBAR... III DAFTAR TABEL... V BAB 1 PENDAHULUAN UMUM LATAR BELAKANG RUANG LINGKUP PEMBAHASAN TUJUAN PENULISAN SISTEMATIKA PENULISAN... 2 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA PENENTUAN PARAMETER TANAH DAYA DUKUNG AKSIAL TIANG BOR TUNGGAL DAYA DUKUNG LATERAL TIANG BOR TUNGGAL DAYA DUKUNG GRUP TIANG TINJAUAN SOFTWARE BAB 3 DATA TANAH DAN DESAIN AWAL DATA TANAH PARAMETER DESAIN DESAIN AWAL PONDASI BEBAN YANG BEKERJA PADA PONDASI ANALISIS KEKUATAN DESAIN AWAL BAB 4 PERHITUNGAN DAN ANALISIS KONFIGURASI DESAIN PERKUATAN ALTERNATIF ANALISIS DESAIN KONFIGURASI DESAIN PERKUATAN ALTERNATIF ANALISIS DESAIN BAB 5 KESIMPULAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN 1 DATA HASIL INVESTIGASI TANAH 2 HASIL OUTPUT GROUP 5.0 DESAIN AWAL 3 HASIL OUTPUT GROUP 5.0 ALTERNATIF DESAIN 1 (Pile 880mm) 4 HASIL OUTPUT GROUP 5.0 ALTERNATIF DESAIN 1 (Pile 1200mm) 5 HASIL OUTPUT GROUP 5.0 ALTERNATIF DESAIN 2 6 HASIL OUTPUT PLAXIS 3D TUNNEL 1.2 ALTERNATIF DESAIN 1 7 HASIL OUTPUT PLAXIS 3D TUNNEL 1.2 ALTERNATIF DESAIN 2 ii

6 DAFTAR GAMBAR Gambar 2 1 Alat uji Standard Penetration Test (tabung split spoon sampler)... 4 Gambar 2 2 Hubungan antara kohesi dan nilai N SPT untuk tanah kohesif.(terzaghi, 1943)... 4 Gambar 2 3 Korelasi antara friction angle dan N SPT (Peck, Hanson, dan Thornburn, 1953)... 5 Gambar 2 4 Alat uji Cone Penetration Test (Holtz dan Kovacs, 1981)... 8 Gambar 2 5 Perkiraan koreksi antara tahanan penetrasi konus dan parameter kekuatan geser φ Gambar 2 6 Perkiraan jenis tanah dari Cone Penetration Test... 9 Gambar 2 7 Alat Uji Vane shear (a) Prinsip kerja Vane shear Test (VST) (b) ujung alat uji vane shear Gambar 2 8 Penentuan faktor koreksi λ pada uji vane shear. (Das, 1999) Gambar 2 9 Jenis tes triaxial dan prosesnya. (Holtz dan Kovacs, 1981) Gambar 2 10 Keruntuhan Mohr Columb tanah normal konsolidasi pada kondisi drained (CD) Gambar 2 11 Lingkaran mohr untuk tegangan total dan tegangan efektif tanah normal konsolidasi pada kondisi undrained (CU) (Holtz dan Kovacs, 1981) Gambar 2 12 Lingkaran mohr untuk tegangan total dan tegangan efektif tanah overkonsolidasi pada kondisi undrained (CU) (Holtz dan Kovacs, 1981) Gambar 2 13 Lingkaran mohr untuk tanah NC pada tes triaxial UU Gambar 2 14 Lingkaran mohr pada tes unconfined (Das, 2002) Gambar 2 15 Variasi Nilai λ Terhadap Kedalaman Tiang (Vijayvergiya dan Focht, 1972) Gambar 2 16 Tabel Nilai α (Kulhawy, 1977) Gambar 2 17 Beam pada fondasi elastis (Winkler, 1867) Gambar 2 18 Permodelan pegas pada kondisi ideal (Winkler, 1867) Gambar 2 19 Defleksi tiang akibat beban lateral (Winkler, 1867) Gambar 2 20 Grafik Qu lateral tanah kohesif untuk tiang pendek (Broms, 1964) Gambar 2 21 Grafik Qu lateral tanah kohesif untuk tiang panjang (Broms, 1964) Gambar 2 22 Reaksi tanah dan momen untuk tiang (Broms, 1964) Gambar 2 23 Reaksi tanah dan momen untuk tiang panjang (Broms, 1964) Gambar 2 24 Prosedur Pembuatan P Y Curve Untuk Soft Clay (McClelland dan Focht. 1958) Gambar 2 25 Static Loading in Stiff Clay (McClelland dan Focht. 1958) Gambar 2 26 Koefisien Non Dimensional A dan B untuk Stiff Clay (McClelland dan Focht. 1958) Gambar 2 27 Cyclic Loading in Stiff Clay (McClelland dan Focht. 1958) Gambar 2 28 Family of p y curves for Static dan Cyclic Loading in Sand (McClelland dan Focht. 1958) Gambar 2 29 Koefisien Non Dimensional A untuk Tanah Pasir (McClelland dan Focht. 1958) Gambar 2 30 Koefisien Non Dimensional B untuk Tanah Pasir (McClelland dan Focht. 1958) Gambar 2 31 Perpindahan di Dekat Permukaan Tanah Tiang (Kraft, Ray, and Kagawa 1981) Gambar 2 32 Prosedur Pembuatan t z curve (Kraft, Ray, and Kagawa 1981) Gambar 3 1 Tampak Samping Jembatan Cable Stayed Menado (Irsyam et al, 2007.) Gambar 3 2 Hasil uji SPT pada lokasi pondasi jembatan (Irsyam et al., 2007) Gambar 3 3 Desain Awal Pondasi (Irsyam et al., 2007) Gambar 3 4 Detail Pondasi Desain Awal (Irysam et al., 2007) Gambar 3 5 Peta Gempa Indonesia (SNI ) Gambar 3 6 Arah Kerja Beban pada Pondasi Gambar 3 7 Top View analisis group untuk Desain Awal Pondasi Gambar 3 8 Side View analisis group untuk Desain Awal Pondasi Gambar 3 9 3D View analisis group untuk Desain Awal Pondasi Gambar 3 10 Input Parameter Tanah Gambar 3 11 Input Pile Properties Gambar 3 12 Grafik Defleksi vs Kedalaman Kombinasi Beban Arah 1 untuk Kondisi Beban Operasi Gambar 3 13 Grafik Momen vs Kedalaman Kombinasi Beban Arah 1 untuk Kondisi Beban Operasi Gambar 3 14 Grafik Defleksi vs Kedalaman Kombinasi Beban Arah 2 untuk Kondisi Beban Operasi Gambar 3 15 Grafik Momen vs Kedalaman Kombinasi Beban Arah 2 untuk Kondisi Beban Operasi Gambar 3 16 Grafik Defleksi vs Kedalaman Kombinasi Beban Arah 1 untuk Kondisi Beban Gempa Gambar 3 17 Grafik momen vs Kedalaman Kombinasi Beban Arah 1 untuk Kondisi Beban Gempa iii

7 Gambar 3 18 Grafik Defleksi vs Kedalaman Kombinasi Beban Arah 2 untuk Kondisi Beban Gempa Gambar 3 19 Grafik Momen vs Kedalaman Kombinasi Beban Arah 2 untuk Kondisi Beban Gempa Gambar 3 20 Diagram Interaksi Pile Desain Awal Kondisi beban Operasional Gambar 3 21 Diagram Interaksi Pile Desain Awal Kondisi beban Gempa Gambar 4 1 Konfigurasi Grup Pondasi Alternatif Gambar 4 2 Top View analisis group untuk perkuatan pondasi alternatif Gambar 4 3 Side View analisis group untuk perkuatan pondasi Alternatif Gambar 4 4 3D analisis group untuk perkuatan pondasi Alternatif Gambar 4 5 Grafik Defleksi vs Kedalaman Grup Pondasi Alternatif Gambar 4 6 Grafik Momen vs Kedalaman Grup Pondasi Alternatif Gambar 4 7 Grafik Gaya Geser vs Kedalaman Grup Pondasi Alternatif Gambar 4 8 Input Plaxis 3D Alternatif Gambar 4 9 Deformed Mesh 3D Gambar 4 10 Deformed Mesh Plane A Gambar 4 11 deformed Mesh Plane G Gambar 4 12 Bending Momen Maximum Tiang Diameter 800 mm (a) Tiang Diameter 1200mm (b) Gambar 4 13 Gaya Axial Maximum untuk Tiang Diameter 1200 mm(a) Tiang Diameter 1200 mm (b) Gambar 4 14 Diagram Interaksi Pile 880mm Gambar 4 15 Diagram Interaksi Pile 1200 mm Gambar 4 16 Konfigurasi Grup Pondasi Alternatif Gambar 4 17 Top View analisis group untuk perkuatan pondasi alternatif Gambar 4 18 Side View analisis group untuk perkuatan pondasi alternatif Gambar D View analisis group untuk perkuatan pondasi alternatif Gambar 4 20 Grafik Defleksi vs Kedalaman Grup Pondasi Alternatif Gambar 4 21 Grafik Momen vs Kedalaman Grup Pondasi Alternatif Gambar 4 22 Grafik gaya Geser vs Kedalaman Grup Pondasi Alternatif Gambar 4 23 Input Plaxis 3D Alternatif Gambar 4 24 Deformed Mesh 3D Gambar 4 25 Deformed Mesh Plane A Gambar 4 26 deformed Mesh Plane G Gambar 4 27 Gaya Aksial maksimum (a) dan Momen Maximum(b) untuk Desain Pondasi Alternatif Gambar 4 28 Diagram Interaksi Pile 880 mm Alternatif Desain iv

8 DAFTAR TABEL Tabel 2 1 Korelasi NSPT dengan relative Density (Meyerhoff, 1956)... 6 Tabel 2 2 Korelasi NSPT dengan q u (Das, 1984)... 6 Tabel 2 3 Korelasi NSPT dengan γ untuk Pasir (Teng, 1962)... 7 Tabel 2 4 Hubungan N SPT Terhadap Kekuatan Tanah Lempung (Terzaghi dan Peck, 1943)... 7 Tabel 2 5 Parameter Elastis Tanah (Meyerhof, 1956)... 7 Tabel 2 6 Tabel Nilai K s untuk Tanah Pasir(Prakash, 1989) Tabel 2 7 Nilai C p (Prakash, 1989) Tabel 2 8 Faktor adhesi α (Reese dan O Neil,1988) Tabel 2 9 Kriteria Grup Tiang(Prakash, 1989) Tabel 2 10 Efisiensi Pile Group (Prakash, 1989) Tabel 2 11 Nilai k untuk stiff clay (McClelland dan Focht. 1958) Tabel 2 12 Nilai ε c untuk Stiff Clay(McClelland dan Focht. 1958) Tabel 2 13 Nilai ε c untuk stiff clay (McClelland dan Focht. 1958) Tabel 2 14 Koefisien Tahanan Tanah Ultimate untuk Pasir (McClelland dan Focht. 1958) Tabel 2 15 Nilai k untuk Pasir ( Static dan Cyclic Loading) (McClelland dan Focht. 1958) Tabel 3 1 Parameter Tanah Desain Tabel 3 2 Beban Kondisi Operasional Tabel 3 3 Beban Kondisi Gempa Tabel 3 4 Gaya Dalam Kondisi Beban Operasional Tabel 3 5 Gaya Dalam Kondisi beban Gempa Tabel 4 1 Gaya Dalam pada Pondasi yang Telah Diperkuat Tabel 4 2 Gaya dalam tiang hasil analisis Plaxis 3D Tabel 4 3 Perhitungan Daya Dukung Axial Pile 880 mm Tabel 4 4 Perhitungan Daya Dukung Axial Pile 1200 mm Tabel 4 5Gaya Dalam pada Pondasi yang Telah Diperkuat Tabel 5 1 Rangkuman gaya dalam tiang perkuatan v