BAB 3 DATA TANAH DAN DESAIN AWAL

Transkripsi

1 BAB 3 DATA TANAH DAN DESAIN AWAL Jembatan Cable Stayed Menado merupakan jembatan yang direncanakan dibangun untuk melengkapi sistem jaringan Menado Ring Road sisi barat untuk mengakomodasi kebutuhan jaringan transportasi warga Menado. Jembatan ini memiliki panjang bentang 622 meter dan melintasi pelabuhan Menado dan Sungai Tondano. Tipe struktur yang akan digunakan pada jembatan ini adalah cable stayed. Gambar rencana Jembatan Cable Stayed Menado dapat dilihat pada gambar 3.1. Gambar 3-1 Tampak Samping Jembatan Cable Stayed Menado (Irsyam et al, 2007.) 3.1. DATA TANAH Hasil dari investigasi lapangan yang dilaksanakan untuk pembangunan struktur pondasi Jembatan Cable Stayed Menado adalah berupa data Standard Penetration Test (SPT) dan Cone Penetration Test ( CPT). Dari uji SPT pada lokasi diperoleh hasil sebagai berikut: Gambar 3-2 Hasil uji SPT pada lokasi pondasi jembatan (Irsyam et al., 2007) Sony Dwi Ariyandi & Dimas Muhammad Zakki 53

2 3.2. PARAMETER DESAIN Pada desain struktur atas Jembatan Cable Stayed Menado ini, pylon utama akan ditopang oleh pondasi caisson yang terletak tepat pada lokasi pengeboran BH-3. Sehingga untuk analisis pondasi data tanah dari titik BH-3 cukup representatif untuk digunakan dalam desain. Parameter kekuatan tanah yang diperoleh dari interpretasi data SPT pada BH-3 adalah sebagai berikut: depth(m) n-spt soil category γ (kn/m 3 ) Cu (Kpa) ø k (cm/s) E (kn/m 2 ) soft sandy silt 16,00 26,00 0,00 1,00E , medium clayey silt with sand 16,00 58,50 0,00 1,00E , medium dense silty fine sand 18,00 0,00 28,00 1,00E , dense to very dense sand 18,00 0,00 30,00 1,00E , very dense sand 16,00 0,00 34,00 1,00E , dense silty sand 17,00 0,00 30,00 1,00E , DESAIN AWAL PONDASI Denah pondasi Tabel 3-1 Parameter Tanah Desain Gambar 3-3 Desain Awal Pondasi (Irsyam et al., 2007) Desain awal dari pondasi Jembatan Cable Stayed Menado ini adalah pondasi caisson yang terdiri dari rangkaian secant pile yang disusun membentuk lingkaran dengan jari-jari 5,25 m. Namun konfigurasi tersebut ternyata tidak bisa dianggap sebagai satu kesatuan, karena tidak Sony Dwi Ariyandi & Dimas Muhammad Zakki 54

3 memiliki sistem yang mengikat seluruh secant pile tersebut. Oleh karena itu, sistem pondasi caisson tersebut tidak mampu menahan beban lateral. Untuk itu perlu direncanakan perkuatan untuk sistem pondasi tersebut. Dengan asumsi pondasi caisson tersebut dianggap menjadi pondasi bored pile dengan konfigurasi seperti yang terdapat pada gambar diatas Spesifikasi pile Spesifikasi bored pile yang digunakan pada desain awal pondasi Jembatan Cable Stayed Menado adalah sebagai berikut: 45 bored pile diameter 880 mm Tulangan lentur masing-masing bored pile 16D32 Pada bagian atas dari sistem bored pile terdapat pile cap dengan tebal 4 meter. Pile cap ini terletak pada kedalaman 2 m dari permukaan tanah. Gambar detail bored pile yang digunakan adalah sebagai berikut: Gambar 3-4 Detail Pondasi Desain Awal (Irysam et al., 2007) 3.4. BEBAN YANG BEKERJA PADA PONDASI Pondasi jembatan akan merima beban yang disalurkan oleh pylon melalui pile cap. Beban yang perlu diperhatikan adalah beban axial, beban lateral dan momen. Untuk setiap beban ini harus diperhatikan juga pengaruh dari gempa yang dapat menambah beban pada pondasi. Sony Dwi Ariyandi & Dimas Muhammad Zakki 55

4 Kota Menado tempat Jembatan Cable Stayed ini akan dibangun menurut peta gempa Indonesia SNI termasuk dalam wilayah gempa 5 (lima) dimana pengaruh dari beban gempa terharap struktur cukup besar. Oleh karena itu, beban gempa harus benar-benar diperhitungkan dalam merencanakan suatu bangunan di daerah ini, termasuk dalam perencanaan Jembatan Cable Stayed Menado. Gambar 3-5 Peta Gempa Indonesia (SNI ) Beban yang bekerja pada pondasi jembatan terdiri dari beberapa kondisi. Yang pertama adalah beban operasional saat jembatan beroperasi. Kemudian ada pula beban gempa yang terjadi saat kondisi gempa. Beban yang bekerja pada pondasi Jembatan Cable Stayed yang digunakan dalam desain dapat dirangkum pada tabel sebagai berikut: Beban Simbol Besar Gaya vertikal arah 1 N kn Gaya lateral arah 1 V1 0 kn Momen arah 1 M kn.m Gaya vertikal arah 2 N kn Gaya lateral arah 2 V2 0 kn Momen arah 2 M2 0 kn.m Tabel 3-2 Beban Kondisi Operasional Beban Simbol Besar Gaya vertikal arah 1 N kn Gaya lateral arah 1 V kn Momen arah 1 M kn.m Gaya vertikal arah 2 N kn Gaya lateral arah 2 V kn Momen arah 2 M kn.m Tabel 3-3 Beban Kondisi Gempa Sony Dwi Ariyandi & Dimas Muhammad Zakki 56

5 N1 M1 N1 M1 V1 V1 V2 N2 V2 N2 M2 M2 Gambar 3-6 Arah Kerja Beban pada Pondasi Dari tabel dan gambar di atas, bisa dilihat bahwa beban yang bekerja pada pondasi dominan pada satu arah, yaitu arah 1. Untuk proses analisa selanjutnya beban-beban tersebut akan langsung digunakan tanpa ada perkalian dengan faktor-faktor apapun. Lalu hasil yang diperoleh dari proses analisis terhadap beban-beban inilah yang akan dikalikan dengan safety factor ANALISIS KEKUATAN DESAIN AWAL Untuk menganalisis kekuatan desain awal pondasi Jembatan Cable Stayed digunakan bantuan software Group 5.0 untuk menganalisis gaya dalam yang bekerja pada pile. Selain itu digunakan juga software PCACOL untuk menganalisis kapasitas penampang pile untuk menahan gaya dalam akibat beban yang bekerja baik pada kondisi operasional ataupun kondisi gempa hasil output dari Permodelan Group Input Program Dalam tahap input program, pile group dapat dimodelkan secara 3 dimensi pada software ini dengan cara memasukkan koordinat dari tiap-tiap tiang sehingga didapatkan model Sony Dwi Ariyandi & Dimas Muhammad Zakki 57

6 konfigurasi pile group yang diinginkan. Hasil dari permodelan desain awal pile group pada Group 5.0 ditunjukkan oleh gambar di bawah ini. Gambar 3-7 Top View analisis group untuk Desain Awal Pondasi Untuk dapat memodelkan dengan tepat beban yang bekerja pada pondasi. Pembebanan didefinisikan pada sumbu-sumbu yang berlaku pada program Group 5.0, yaitu sumbu Fx, Fy, dan Mz. Dan proses analisisnya dibuat terpisah antara beban yang terjadi pada satu sumbu dengan sumbu yang lainnya. Dalam hal ini mengacu pada arah beban yang terjadi yaitu arah 1 dan arah 2 seperti yang sudah digambarkan sebelumnya. Hal ini dilakukan dengan asumsi beban yang terjadi pada satu arah tersebut merupakan beban maksimum yang mungkin terjadi. Gambar 3-8 Side View analisis group untuk Desain Awal Pondasi Sony Dwi Ariyandi & Dimas Muhammad Zakki 58

7 Gambar 3-9 3D View analisis group untuk Desain Awal Pondasi Selain pemodelan pondasi, pada tahap input juga ditentukan nilai-nilai parameter kekuatan tanah sesuai dengan data tanah dan juga pile properties yang digunakan. Pada tahap ini data tanah dan pile properties harus dimasukkan secara teliti dan seakurat mungkin, karena akan berpengaruh terhadap hasil analisis. Input parameter tanah, dan pile properties untuk kasus pondasi Jembatan Cable Stayed ini ditunjukkan oleh gambar di bawah ini. Gambar 3-10 Input Parameter Tanah Sony Dwi Ariyandi & Dimas Muhammad Zakki 59

8 Output Program Gambar 3-11 Input Pile Properties Dari hasil analisis dengan menggunakan software Ensoft Group 5.0 diperoleh output berupa grafik defleksi vs kedalaman dan momen vs kedalaman. Grafik tersebut diperoleh dari analisis untuk masing-masing kondisi yang terjadi, yaitu kondisi beban operasi dan kondisi beban gempa. a. Kondisi Beban Operasi Untuk kombinasi dengan beban horizontal arah 1 didapatkan grafik sebagai berikut: Gambar 3-12 Grafik Defleksi vs Kedalaman Kombinasi Beban Arah 1 untuk Kondisi Beban Operasi Sony Dwi Ariyandi & Dimas Muhammad Zakki 60

9 Gambar 3-13 Grafik Momen vs Kedalaman Kombinasi Beban Arah 1 untuk Kondisi Beban Operasi Dari kedua grafik di atas dapat dilihat bahwa defleksi dan momen yang terjadi bervariasi pada setiap kedalaman. Nilai ekstrim terjadi pada ujung atas pondasi. Besarnya defleksi ekstrim adalah sebesar 0,0085 cm dan momen ekstrim adalah 90,8 knm. Selain itu dari output juga didapatkan nilai gaya axial maksimum yang bekerja yaitu sebesar 5980 kn. Untuk kombinasi dengan beban horizontal arah 2 didapatkan grafik sebagai berikut: Gambar 3-14 Grafik Defleksi vs Kedalaman Kombinasi Beban Arah 2 untuk Kondisi Beban Operasi Sony Dwi Ariyandi & Dimas Muhammad Zakki 61

10 Gambar 3-15 Grafik Momen vs Kedalaman Kombinasi Beban Arah 2 untuk Kondisi Beban Operasi Dari kedua grafik di atas dapat dilihat bahwa defleksi dan momen yang terjadi bervariasi pada setiap kedalaman. Nilai ekstrim terjadi pada ujung atas pondasi. Besarnya defleksi ekstrim adalah sebesar 0,0021e -6 cm dan momen ekstrim adalah 0,33 knm. Selain itu dari output juga didapatkan nilai gaya axial maksimum yang bekerja yaitu sebesar 5060 kn. Dari analisis terhadap grup tiang dapat kita peroleh hasil sebagai berikut: Kondisi beban operasional Gaya axial maximum Moment lentur maximum Kombinasi beban arah kn 90.8 kn m Kombinasi beban arah kn kn m b. Kondisi Beban Gempa Tabel 3-4 Gaya Dalam Kondisi Beban Operasional Untuk kondisi beban gempa juga dilakukan analisis dengan metode yang serupa. Dan diperoleh hasil dari kombinasi dengan beban horizontal arah 1 berupa grafik sebagai berikut: Sony Dwi Ariyandi & Dimas Muhammad Zakki 62

11 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 Dari kedua grafik di atas dapat dilihat bahwa defleksi dan momen yang terjadi bervariasi pada setiap kedalaman. Nilai ekstrim terjadi pada ujung atas pondasi. Besarnya defleksi ekstrim adalah sebesar 0,058 m dan momen ekstrim adalah 2400 knm. Selain itu dari output juga didapatkan nilai gaya axial maksimum yang bekerja yaitu sebesar 6110 kn. Sementara untuk kombinasi beban horizontal arah 2 didapatkan grafik sebagai berikut: Sony Dwi Ariyandi & Dimas Muhammad Zakki 63

12 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 Dari kedua grafik di atas dapat dilihat bahwa defleksi dan momen yang terjadi bervariasi pada setiap kedalaman. Nilai ekstrim terjadi pada ujung atas pondasi. Besarnya defleksi ekstrim adalah sebesar 0,012 m dan momen ekstrim adalah 690 knm. Selain itu dari output juga didapatkan nilai gaya axial maksimum yang bekerja yaitu sebesar 4490 kn. Sony Dwi Ariyandi & Dimas Muhammad Zakki 64

13 Dari analisis terhadap grup tiang dapat kita peroleh hasil sebagai berikut: Kondisi beban gempa Gaya axial maximum Moment lentur maximum Kombinasi beban arah kn 2400 kn m Kombinasi beban arah kn 690 kn m Analisis kekuatan pile Tabel 3-5 Gaya Dalam Kondisi beban Gempa Untuk menganalisis kapasitas tiang untuk menahan beban aksial digunakan software PCACOL. Output dari penggunaan software PCACOL ini berupa diagram interaksi kolom sebagai model dari kapasitas tiang terhadap beban yang merupakan sumbangsih dari kekuatan material beton serta tulangan baja dan juga dimensi tiang itu sendiri. Beban yang bekerja kemudian diplot pada diagram interaksi tersebut dan dilihat apakah masih berada di dalam batas kapasitas tiang tersebut atau sudah melebihi kapasitasnya. Pada analisis pondasi Jembatan Cable stayed ini akan dianalisis 2 (dua) kondisi beban, yaitu kondisi beban operasional dan kondisi beban gempa. Berikut ditampilkan diagram interaksi dari penampang tiang yang digunakan, yaitu tiang beton dengan diameter 880mm dengan tulangan baja 16D32. Gambar 3-20 Diagram Interaksi Pile Desain Awal Kondisi beban Operasional Sony Dwi Ariyandi & Dimas Muhammad Zakki 65

14 Gambar 3-21 Diagram Interaksi Pile Desain Awal Kondisi beban Gempa Dari hasil analisis penampang tiang di atas, dapat dilihat bahwa untuk kondisi beban operasional penampang tiang cukup untuk menahan beban yang bekerja pada kondisi tersebut. Hal ini dapat dilihat dari titik beban yang diplot pada grafik masih berada di dalam kurva kapasitas penampang tiang. Sedangkan untuk kondisi beban gempa, penampang tiang tidak cukup untuk menahan beban yang bekerja pada kondisi tersebut. Hal ini dapat dilihat dari titik beban yang diplot pada grafik sudah berada di luar kurva kapasitas penampang tiang, yang berarti beban tersebut terlalu besar dan akan menyebabkan runtuhnya tiang. untuk mengatasi hal ini diperlukan perkuatan pondasi group pile yang akan direncanakan pada bab selanjutnya. Sony Dwi Ariyandi & Dimas Muhammad Zakki 66