KAPASITAS DUKUNG TIANG TUNGGAL. (berdasarkan sifat dan karakteristik tanah)

Transkripsi

1 KAPASITAS DUKUNG TIANG TUNGGAL STATIC PILE CAPACITY (berdasarkan sifat dan karakteristik tanah)

2 KAPASITAS DUKUNG TIANG TUNGGAL Berdasarkan cara tiang meneruskan beban ke tanah dasar 1. End Bearing/Point bearing Pile Q Kapasitas dukung tiang ditentukan oleh tahanan ujung tiang. Umumnya tiang dukung ujung berada pada zone tanah lunak di atas tanah keras. z d d Dukung netto tiang (Qu) = Qb + Qs Wp Qb = tahanan ujung bawah ultimit (kn) Qs = tahanan gesek ultimit (kn) Wp = berat sendiri tiang Kapasitas Qult = α.c.nc + q.nq + β.b.γ.nγ α dan β bernilai 1

3 Tahanan ujung ultimit secara pendekatan dapat dihitung menggunakan persamaan kapasitas dukung ultimit fondasi dangkal Qb qu = = cb.nc + pb.nq + A dimana b 1 2.N γ.d.γ q u : tahanan ujung per satuan luas tiang (kn/m2) Q b : tahanan ujung tiang ultimit (kn) A b : luas tampang bawah tiang (m 2 ) C b : kohesi di ujung tiang (kn/m2) p b : z.γ = tekanan overburden pada ujung tiang γ : berat volume tanah (kn/m 3 ) d : diameter tiang (m) N c ; N q ; N γ = faktor kapasitas dukung tiang (fungsi dari ϕ)

4 2. Friction /Adhesive Pile Adalah tiang yang kapasitas dukungnya ditentukan oleh perlawanan gesekan (ϕ >>) atau lekatan (C >>) antara dinding tiang dengan tanah di sekitarnya Menurut Coulomb, tahanan gesek dinding : Q τ d = Q A s s = c d + σ sehingga Q = A + ( c k.p.tg ϕ ) s = s d d 0 d n.tgϕ Q τ = c d + σ n.tgϕ d d σ n = k.p 0 ϕ d =δ σ n.tgϕ d σ n Q s c d σ n = σ h = k. σ v = k.z.γ = k.p 0

5 3. Tiang dukung ujung dan friksi (1 + 2) Kapasitas dukung tiang tunggal cara statis (dari sifat-sifat tanah/uji laboratorium) Q u = Q b + Q s W p Q u = A b.(c d.n c + p b.n q + ½.d.γ.N γ ) + ΣA s.(c d + k d.p 0.tgϕ d ) - W p Q u TIANG PADA TANAH NON KOHESIF (tanah granuler c=0) Karena c = 0, maka Q u = Q b + Q s - W p Q u = A b.(c b.n c + p b.n q + ½.d.γ.N γ ) + ΣA s.(c d + k d.p 0.tgϕ d ) W p Q b = A b.(p b.n q + ½.d.γ.N γ ) Q s = ΣA s.(k d.p 0.tgϕ) Sehingga untuk tanah non kohesif Q u = Q b + Q s W p Q u = A b.(p b.n q + ½.d.γ.N γ ) + ΣA s.(k d.p 0.tgϕ d ) - W p W p

6 Catatan Dari pengujian vesic menunjukkan tekanan overburden tidak selalu naik dengan bertambahnya kedalaman, tapi mencapai nilaimaksimum dan konstan setelah kedalaman z c =20d. Tahanan ujung dan tahanan gesek maksimal pada 10 20d, sehingga tahanan ujung dan tahanan gesek dibatasi Dari pengalaman a. Nilai tahanan ujung satuan dibatasi q b = Q b /A b = 10.7 MN/m 2 = 108 kg/cm 2 Q b = 10.7 x 10 3 KN/m 2 x A b b. Nilai tahanan gesek satuan dibatasi f s = Q s /A s = 107 kn/m 2 = 108 kg/cm 2 Q s = 107 x As kn/m 2

7 Faktor daya dukung Terzaghi untuk fondasi dangkal

8 Faktor-faktor kapasitas dukung untuk fondasi-fondasi dalam, Meyerhof (1976)

9 Hubungan N q dan ϕ (Berezantsev, 1961)

10 Nilai Kd untuk tiang pada tanah granuler (Mansur dan Hunter, 1970) Bahan tiang Tiang baja H 1,4 1,9 Tiang pipa baja 1,0 1,3 Tiang beton pracetak 1,45 1,6 Uji tarik tiang (8 tiang) untuk seluruh tipe tiang 0,4 0,9 Dari nilai-nilai dalam tabel tersebut, Kd untuk tg δ akan berkisar antara 0,3 untuk pasir longgar dan 1 untuk pasir padat Brom (1965b) menyarankan hubungan Kd dengan tipe bahan tiang untuk tiang di dalam tanah granuler, seperti pada tabel berikut Nilai Kd untuk tiang pada tanah granuler (Brom, 1965) Bahan tiang Pasir tak padat K d K d Pasir padat Baja 0,5 1,0 Beton 1,0 2,0 Kayu 1,5 4,0

11 Aas (1966) mengusulkan nilai-nilai δ yang dapat digunakan dalam menghitung tahanan gesek seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut. Pada tabel ini bahan tiang yang terbuat dari beton dan kayu, nilai δ ditentukan dari hubungan sudut gesek dari hubungan sudut gesek dalam efektif tanah (ϕ ). Sudut gesek antara dinding tiang dan tanah granuler (δ), Aas (1966) Bahan tiang δ = ϕ d Baja 20 Beton Kayu 0,75ϕ 0,66ϕ Adhesi ultimit C d untuk tiang pancang dalam tanah lempung, Tomlinson 1963 Bahan tiang Kohesi C u (k/ft 2 ) Adhesi ultimit C d (k/ft 2 ) Beton dan kayu 0 0,75 0 0,70 0,75 1,50 0,70 1,00 1,50 3,00 1,00 1,30 Baja 0 0,75 0 0,70 0,75 1,50 0,70 1,00 1,50 3,00 1,00 1,20

12 Faktor adhesi untuk tiang pancang dalam tanah lempung (McCleland, 1974)

13 Grafik yang digunakan untuk menentukan faktor adhesi pada tiang yang dipancang di tanah kohesif

14 Grafik yang digunakan untuk menentukan faktor adhesi pada tiang yang dipancang di tanah kohesif

15 Grafik yang digunakan untuk menentukan faktor adhesi pada tiang yang dipancang di tanah kohesif

16 TIANG PADA TANAH KOHESIF (ϕ = 0; C >>) lempung Tahanan ujung (Q b ) Q b = A b (C b.nc + p b.n q + ½.d.γ.Nγ) Untuk ϕ = 0 maka ϕ d = 0 Nq = 1 Nγ = 0 Q b = A b (C b.nc + p b.n q ) Tahanan gesek dinding ultimit Q s = ΣA s (C d + p o.k d.tg ϕ d ) =ΣA s.c d Adhesi antara dinding tiang dan tanah didefinisikan sebagai: c d = a d.c u Dimana c d = faktor adhesi = kohesi f terdrainasi c u Sehingga Q s = ΣA s.c u.a d Q u = Q b + Q s W p = A b (C d.n c + p b ) + ΣA s.c u.a d W p Pada tanah kohesif berat sendiri tiang (W p ) mendekati sama dengan berat tanah yang dipindahkan akibat adanya tiang maka : A b.p b W p sehingga : Q u = A b.c b.n c + ΣA s.a d.c u

17 Contoh Soal Tiang pancang baja di pancang pada tanah non kohesif, diameter tiang 0.4 m dan berat tiang W p = 81.4 kn. Tentukan kapasitas dukung ultimit tiang (Q u ) ± Q u Kedalaman ϕ ϕ d Kepadatan K d padat 0,5 γ b = 18 kn/m sedang 0, padat 0, W p Pasir γ = 9 kn/m 3 Pasir γ = 8,5 kn/m 3 Pasir γ = 9 kn/m sedang 0,7 Q u = Q b + Q s W p Q b = A b (p b.n q + ½.d.γ.N γ ) Q s = ΣA s.(p 0.k d.tg ϕ d )

18 Dibuat tabel untuk mempermudah analisis ϕ = 32, N q = 29,5, N γ = 27,35 Untuk menghitung Q b = A b (p b.n q + ½.d.γ.N γ ) A b = ¼.π.d 2 = ¼.π.0,4 2 = 0,126 m 2 Q b = 0,126(90.29,5 + ½.0,4.9.27,35) = 339,65 kn ± 0.00 Q u 20.d = 20x0,4 = 8 m Tekanan overburden mencapai maksimum pada kedalaman 8 m dari muka tanah - 2 γ b = 18 kn/m 3 p 0 = 2.18 = 36 kn/m 2 Pasir - 10 γ = 9 kn/m 3 p 0 = = 90 kn/m 2 W p Pasir γ = 8,5 kn/m 3 Pasir γ = 9 kn/m 3 p b = p 0 = 90 kn/m 2

19 Tabel untuk menghitung Q s = ΣA s.(p 0.k d.tg ϕ d ) A s = l.π.d = l.π.0,4 =... m tg ϕ d = tg 20 =... Kedlman γ ϕ d K d A s = l.π.0,4 P 0 p 0.k d.tg ϕ d Q s 0-2 m , m , m 8,5 20 0, m ,7 Q u = Q b + Q s W p Kedlman Q b Q s Q b + Q s W p Q u 0-2 m 2-10 m m m 273,83 81,4

20 Contoh Soal Tiang beton panjang 15 m dan diameter 0.45 m akan dipancang menembus tanah lempung dengan kondisi lapisan sebagai berikut. Hitunglah kapasitas dukung ultimit tiang tersebut! ± Q u Sehingga kapasitas dukung ultimitnya Q u = Q b + Q s = 36, ,68 = 682,293 kn c u =30 kpa, γ =10 kn/m 3, a d = 0,92 W p c u =40 kpa, γ =8,5 kn/m 3, a d = 0,8-15 ϕ = 0, N c = 5,7, N q = 1, N γ = 0

21 Penyelesaian 1. Tahanan ujung ultimit Q b = A b.c b.n c ϕ = 0 N c = 5,7 = ¼.π x40x5,7 A b = ¼.π = 0,159 m 2 = 36,243 kn Cek tahanan ujung satuan maksimum Qb 36,243 f b = = = 226,52 kn/m A Tahanan dinding (lekatan ) ultimit keliling tiang = π.d = π.0,45 = 1,41 m Dari kurva Tomlinson untuk c u = 30 kpa a d = 0,92 c u = 40 kpa a d = 0,8 Q s = Σa d.c u.a s Kedalaman 0 5m Q s1 = 1,41x5x0.92x30 = 195 kn 5 15m Q s2 = 1,41x10x0.8x40 = 452,1 kn Q s = Q s1 + Q s2 = = kn Cek tahanan gesek satuan maximum Q s 2 f s = = = 30,576 kn/m < As ( 14.1x 15) b 107 kn/m 2 2

22 Kedlman γ ϕ N q ; N γ p b p b.n q ½.d.γ.N γ Q b 0-2 m N q = 22,5 N γ = 19, m 9 32 N q = 29,5 N γ = 27, m 8,5 30 N q = 22,5 N γ = 19, m 9 32 N q = 29,5 N γ = 27,35