STUDI MEKANISME TRANSFER BEBAN PADA PONDASI PILE-RAFT MENGGUNAKAN METODA ELEMEN HINGGA ELASTIK LINIER 2-D DAN 3-D TESIS MAGISTER

Transkripsi

1 STUDI MEKANISME TRANSFER BEBAN PADA PONDASI PILE-RAFT MENGGUNAKAN METODA ELEMEN HINGGA ELASTIK LINIER 2-D DAN 3-D TESIS MAGISTER OLEH : FOREST JIEPRANG BIDANG KHUSUS GEOTEKNIK PROGRAM STUDI REKAYASA SIPIL PROGRAM PASCASARJANA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2000

2

3 ABSTRAK Pile-raft adalah alternatif sistem pondasi yang memperhitungkan transfer beban ke raft sehingga lebih ekonomis dibanding sistem kelompok tiang di mana seluruh beban dipikul oleh pile. Pada saat ini, analisis pile-raft yang komprehensif dengan mengakomodasi model konstitutif tanah dan interface non-linier tersedia melalui program komputer yang dapat dieksekusi secara 2 dimensi (2-D). Akan tetapi, pondasi pile-raft sebenarnya adalah problema 3- D. Oleh karena itu, suatu metoda yang dapat mengekivalensikan kondisi 3-D ke 2-D menjadi penting untuk diteliti. Dalam penelitian ini, diturunkan faktorfaktor ekivalensi yang perlu diterapkan untuk membangun kondisi 2-D ekivalen. Model 2-D ekivalen yang dikembangkan adalah model aksisimetrik untuk mewakili pile-raft konfigurasi bujur sangkar dan plane strain untuk konfigurasi persegi panjang. Faktor-faktor ekivalensi untuk beban merata, kekakuan raft, dan luasan pile telah ditunmkan. termasuk metoda mengambil lingkaran aksisimetrik untuk mengakomodasi pile-pile dalam konfigurasi bujur sangkar. Kemudian, beberapa variasi kasus dieksekusi menggunakan faktorfaktor yang sudah diturunkan. Evaluasi dibatasi pada kasus-kasus elastik linier saja. Seluruh hasil-hasil analisis transfer beban melalui kondisi aksisimetrik 2-D ekivalen dibandingkan dengan eksekusi masalah pada kondisi asli 3-D. Penerapan faktor-faktor ekivalensi yang telah diturunkan pada kondisi aksisimetrik 2-D ekivalen ini ternyata membuat deviasi transfer beban hanya sebesar maksimum 3 % dari kondisi aslinya. Dengan demikian, analisis kasus pile-raft bujur sangkar dengan mengakomodasi model konstitutif tanah dan interface non linier direkomendasikan untuk diterapkan di dalam kondisi aksisimetrik 2-D ekivalen. Sementara untuk pile-raft konfigurasi persegi panjang tetap memerlukan penelitian lebih lanjut. Direkomendasikan untuk memodelkan pile-raft konfigurasi persegi panjang melalui kondisi plane strain 2-D ekivalen. Untuk pile-raft bujur sangkar, kondisi aksisimetrik 2-D ekivalen yang sudah dibangun ini sangat berguna untuk pembuatan grafik-grafik desain praktis. Dan sebuah graft yang sudah dibuat, diketahui bahwa transfer beban ke pile akan meningkat seiring dengan pertambahan kedalaman pile, sementara transfer beban ke raft bertambah seiring dengan pertambahan jarak antar pile. Dan beberapa eksekusi pile-raft konfigurasi 3x3. 5x5. dan 7x7, terindikasi bahwa transfer beban ke raft dapat mencapai 16 %. Hal ini berarti bisa dilakukan efisiensi desain dengan mengurangi jumlah pile.

4 ABSTRACT Pile-raft is an alternative foundation system that considers load transfer to the raft such that it is more economical if compared to the conventional pile-group system where all loads is carried by piles. Pile-raft analysis accommodating non-linear constitutive model for soil and interface is currently available using a 2-D based computer program. However, the pile-raft foundation is actually a 3-D problem. Therefore, a method that can transform the 3-D actual condition into 2-D equivalence is needed to be investigated. This research establishes equivalence factors, which are necessary to be implemented to build a 2-D equivalent condition. 2-D axisymmetric and 2-D plane strain modeling are used to represent the square and rectangular pile-raft configuration, respectively. Equivalence factors for uniform loading, raft's stiffness, and area of the piles are established, including the method to determine the axisymmetric circles that accommodate the piles in the pile-raft system. Analytical solution for elastic problem is utilized. Furthermore, some case variations are executed by using the established-factors. A well-recognized computer program SAP-90 is used for the computational tool. Analysis is performed under elastic linear condition. All results of load transfer using 2-D axisymmetric equivalent condition are compared to the real 3-D condition. Application of the established-equivalence-factors in 2-D axisymmetric equivalent condition provides results of load transfer with maximum deviation of only 3% compared to the load transfer in the actual 3-D condition. Therefore, square pile-raft analysis accommodating non-linear constitutive model for soil and interface is recommended to be performed using 2-D axisymmetric equivalent condition. Whereas for the rectangular pile-raft configuration further research is needed. It is recommended to model rectangular pile-raft configuration with the 2-D equivalent plane strain condition. For square pile-raft configuration, the 2-D equivalent axisymmetric condition is considered to be very useful for the development of designcharts. From a chart that had been developed, it is obtained that the load transfer to the piles increases as the pile length increases, while the load transfer to the raft increases as the pile spacing increases. From some executions of square pile-raft configuration of 3x3, 5x5, and 7x7, it is indicated that the load transfer to the raft can reach 16 %. This means that the design efficiency could be performed by reducing the number of piles.

5

6

7

8

9

10

11

12

13