BAB 6 PERENCANAAN STRUKTUR BAWAH GEDUNG PARKIR

Transkripsi

1 BAB 6 PERENCANAAN STRUKTUR BAWAH GEDUNG PARKIR 6. DATA Untuk mampu menahan beban struktur atas yang terjadi, kami merencanakan menggunakan pondasi dalam berupa pondasi tiang pancang dengan diameter 600 mm sedalam 8 meter. Beberapa pondasi akan dijadikan grup tiang yang disatukan dengan pile cap. Masing-masing pile cap akan dihubungkan dengan pile cap lainnya pada arah sumbu x dan y dengan menggunakan sloof/tie beam. Hasil analisis dari Program ETABS memberikan support reactions terbesar: M 68,4 kn.m P 370,39 kn Sementara itu, hasil dari penyelidikan tanah yang dilakukan oleh pihak Dishub Jabar memberikan soil properties yang dapat dilihat pada Gambar 6.. Soil properties ini diambil dari data penyelidikan tanah Dishub Jabar pada lokasi Bored Hole (BH-) karena lokasi gedung parkir BIJB terwakili oleh data tanah tersebut. Denah pemetaan bored hole dapat dilihat pada Lampiran C. Gambar 6. Soil properties pada Bored Hole (BH-) 6-

2 Pada awalnya, permukaan tanah yang tidak rata pada seluruh lokasi BIJB akan diratakan menggunakan timbunan. Setelah itu, pada lokasi pembangunan gedung parkir dilakukan penggalian sedalam 4 m untuk pemancangan pondasi. Untuk penempatan pondasi pada profil tanah, dapat dilihat pada Gambar 6.. Embankment (E) Silty CLAY some sand (C) CLAY some silt trace sand (C) silt some SAND (S) Gambar 6. Pondasi pada profil tanah 6. DESAIN PONDASI DALAM (TIANG PANCANG) 6.. Daya Dukung Pondasi Dalam perhitungan daya dukung pondasi, digunakan rumus-rumus:. Cu 0,6.N (ton/m ). Skin friction (Qs) α.cu.perimeter.li (ton) (for c-soil) 0,.N.perimeter.Li (ton) (for ø-soil) End bearing (Qp) 9.Cu.Ap (ton) (for c-soil) 40.N av.ap (ton) (for ø-soil) N + N N av, dengan N : rata-rata N pada jarak 0.D (D: diameter tiang) dari ujung pondasi ke atas, dan N : rata-rata N pada jarak 4.D (D: diameter tiang) dari ujung pondasi ke bawah. 3. Qu Qs + Qp 6-

3 Diketahui: Tiang pancang, D 0,6 m perimeter,885 m, dan Ap 0,83 m L 8 m D 6 m N 45, D,4 m N , N av 47, 93 Untuk tanah kohesif, nilai α (faktor adhesi) didapat dari grafik Cu vs. α menurut API Metode. Perhitungan dilakukan menggunakan tabel seperti yang terlihat pada Tabel 6.. Tabel 6. Perhitungan daya dukung pondasi Depth Soil Properties Compression Capacity (ton) Qu (m) Layer N-SPT Cu (t/m ) α Local Fric. Cumm. Fric. End (ton) -,77 C 4,4,00 0,0 0,0 -,77 C 4,4,00 4,5 4,5-3,77 C 4,4,00 4,5 9,0-4,77 C 0 6 0,6 6,9 5,9-5,77 C 0 6 0,6 6,9,8-6,77 C 9 5,4 0,75 7,6 30,5-7,77 C 9 5,4 0,75 7,6 38, -8,77 C 4 8,4 0,50 7,9 46,0-9,77 C 4 8,4 0,50 7,9 53,9-0,77 C 9,4 0,50 0,7 64,7 -,77 C 9,4 0,50 0,7 75,4 -,77 C,6 0,50,9 87,3-3,77 C,6 0,50,9 99, -4,77 S ,9 8,0-5,77 S ,9 36,9-6,77 S ,9 55,7-7,77 S ,9 74,6-8,77 S ,9 93,4-9,77 S ,9,3 45,8 665, Khusus untuk tahanan ujung (end bearing) pada tanah pasir, karena besar 40. N av > 600, maka dipakai syarat batas sehingga Qp 600.Ap 45,8 ton Dari Tabel 6., didapat daya dukung ultimate untuk tiang tunggal, Q ult 665, ton 665 kn Maka, daya dukung izin (allowed) untuk tiang tunggal (dengan safety factor 3), Q ult 665 Q all 7 kn SF 3 6-3

4 Pondasi akan menggunakan grup tiang, sedangkan pada grup tiang perilaku negative skin friction (NSF) belum diketahui secara jelas (Masyhur, Catatan Kuliah Rekayasa Pondasi). Oleh karena itu, pada tugas akhir ini tidak dilakukan perhitungan NSF. 6.. Efisiensi Grup Tiang Pondasi tiang tunggal biasanya tidak memiliki kemampuan yang cukup dalam menahan reaksi akibat kolom di atasnya. Dalam kasus seperti ini, diperlukan kelompok tiang (grup tiang). Pada pondasi yang terdiri atas grup tiang, konfigurasi tiang akan menentukan efisiensi tiang-tiang tersebut. Kapasitas grup tiang tentunya tidak akan sama dengan jumlah kapasitas seluruh tiang tersebut. Konfigurasi grup tiang yang kami rencanakan adalah tiang yang disusun secara persegi panjang (satu baris dan dua kolom). Gambar konfigurasi grup tiang dapat dilihat pada Gambar 6.3. Gambar 6.3 Konfigurasi grup tiang (satuan dalam cm) Diketahui: Gaya dalam ultimate, P 370,39 kn M 68,4 kn.m Daya dukung ultimate tiang tunggal, Q ult 665 kn Diameter pile, D 60 cm Jarak antar pile, d 00 cm Jumlah baris, m Jumlah kolom, n Safety factor, SF 3 6-4

5 Maka, D 60 tanθ θ 6, 69 d 00 ( n ). m + ( m ). n Efisiensi, η. θ 90. n. m ( ).+ ( )..6, ,907 90,7 % n m η Qulttunggal Q izin grup tiang SF 0, ,64 kn > P 370,39 kn OK! Selanjutnya, akan dihitung beban aksial terbesar tiang tunggal dalam grup tiang akibat gaya dalam P dan M: P 370,39 Vp 855, 95 kn n m Vm M 68,4. l. 309, () kn m l i i P tunggal terbesar dalam grup 855, ,07 64,66 kn < Q all tunggal 7 kn OK! 6..3 Penurunan Konsolidasi (Consolidation Settlement) Diketahui: Gaya dalam ultimate, P 370,39 kn Safety factor, SF 3 Cc 0,58 Cr 0,03 e 0,44 Pc 8 kn/m Layout pondasi pada Gambar 6.4.a dan 6.4.b. 6-5

6 Embankment (E) Silty CLAY some sand (C) CLAY some silt trace sand (C) silt some SAND (S) Gambar 6.4.a Pemodelan pondasi untuk perhitungan konsolidasi (tampak arah y) Embankment (E) Silty CLAY some sand (C) CLAY some silt trace sand (C) silt some SAND (S) Gambar 6.4.b Pemodelan pondasi untuk perhitungan konsolidasi (tampak arah x) 6-6

7 Maka, P 370,39 q o 65, 37 kn/m B L 8,6 6,6 Po (,8.8,85) + 0,5(8,85 9,8) + 9,57(, 9,8) + 0,65(, 9,8) 55,33 kn/m Pertambahan tegangan efektif akibat beban di atas lapisan kompresibel, Δp av, dihitung dengan menggunakan metode V:H. Metode V:H qo B L Δ p ( B + z)( L + z) 65,37 8,6 6,6 Δp t 65, 37 kn/m (8,6 + 0)(6,6 + 0) 65,37 8,6 6,6 Δp m 6, 58 kn/m (8,6 + 0,65)(6,6 + 0,65) 65,37 8,6 6,6 Δp b 59, 96 kn/m (8,6 + 0,33)(6,6 + 0,33) Δp av ( Δ pt + 4. Δpm + Δpb ) 6 (65, , ,96) 6 6,6 kn/m Karena nilai Pc < Po+Δp av, maka tanah termasuk lempung normally consolidated: Sc Cc. Hc p.log eo + Δp o + po av 0,58.0,33 55,33 + 6,6.log +,44 55, 33 0,05 m,5 mm < 00 mm OK! (untuk frame building (Ref. 7) 6-7

8 6.3 DESAIN PILE CAP LAPORAN TUGAS AKHIR Pile cap yang didesain adalah yang terletak pada lokasi desain pondasi. Pile cap diperhitungkan terhadap momen karena terdapat dua buah tiang pancang sehingga menimbulkan eksentrisitas. Parameter desain pile cap adalah sebagai berikut: P 370,39 kn N M 68,4 kn.m N.mm f c 5 MPa fy 400 MPa Diameter tulangan, D 36 mm Tebal, h 650 mm (dalam SNI Beton 00, tebal pile cap diisyaratkan >300 mm) dan dimensi lainnya seperti yang terdapat pada Gambar 6.3. Tulangan pile cap didesain sebagai tulangan lentur pada arah x dan y sumbu bangunan dengan berdasarkan tulangan minimum yang diperoleh dari: f ' c b d As min 4. fy ambil As min terbesar,4 b d As min fy Dengan menganggap pile cap sebagai balok dengan lebar,8 meter dan tebalselimut beton yang terpapar tanah minimum 75 mm, diperoleh: b 800 mm s 75 mm d h s ½.D tulangan ½ mm lk jarak tepi kolom ke as tiang pondasi 65 mm sehingga, Mu P lk + M N.mm Mu Mn 0,8 Mu As.fy.jd 0,8 Mu As perlu 0,8. fy. jd Mu 0,8. fy.(0,875. d) ,8.400.(0, ) 883,6 mm 6-8

9 Cek As minimum: f ' c b d As min 333, 3 mm 4. fy ambil As min 3509,0 mm,4 b d As min 3509, 0 mm fy Agar keruntuhan yang terjadi under-reinforced, maka: As max 0,75.ρ b.b.d 0,85. β. f ' c 600 0,75.. b. d fy fy 0,85.0, , ,5 mm As min < As perlu < As max OK! ; β 0,85 As As 883,6 Jumlah tulangan yang dibutuhkan, n 9 buah As. π. D. π.36 satuan b. se limut n. D Spasi tulangan 53, 67 mm n 9 Jarak antar tulangan spasi + ½.D kanan + ½.D kiri 53,67 + ½.36 + ½.36 89,67 mm Tulangan tarik 9D36 90 Tulangan tekan didesain sama dengan tulangan tariknya, sehingga Tulangan tekan 9D DESAIN TIE BEAM 6.4. Parameter Tie Beam Tie beam didesain sebagai komponen tarik/tekan yang menahan gaya aksial sebesar 0, Pu pada kolom. Dari hasil perhitungan Program ETABS diperoleh Fz terbesar untuk seluruh kolom, yaitu 370,39 kn. Tie beam akan direncanakan dengan parameter berikut: f c 5 MPa fy tarik 400 MPa fy sengkang 40 MPa s 50 mm Tulangan tekan/tarik D9 Tulangan geser ø0, kaki 6-9

10 6.4. Tahanan Tekan/Tarik LAPORAN TUGAS AKHIR Pada tie beam, aksi tarik akan ditahan oleh baja sementara tekan oleh beton. Dalam perencanaan tie beam digunakan tahanan tekan yang diberikan beton sebagai berikut: Nn f c b h Nu ø.nn dengan: f c : kuat tekan beton b : lebar tie beam h : tinggi tie beam ø : faktor reduksi kuat tekan beton 0,8 dan kuat tarik baja sebagai berikut: Nn fy As Nu ø.nn dengan: fy : kuat tarik tulangan n D π As : luas tulangan 4 ø : faktor reduksi kuat tarik baja 0,9 Namun perlu juga diperhatikan agar keruntuhan yang terjadi underinforced, luas tulangan harus lebih besar dari As min dan lebih kecil dari As max. As min As min f ' c b d 4. fy,4 b d fy ambil As min terbesar 0,85 β f ' c 600 As max 0,75 b d fy fy dengan β 0, Tahanan Geser Tie beam tidak direncanakan terhadap geser, sehingga tulangan geser yang digunakan adalah tulangan geser minimum yang besarnya adalah nilai terkecil dari: 3.Av. fy s b s 0,5.d s 600mm 6-0

11 dengan: Av : luas tulangan geser n.as n : jumlah kaki tulangan geser b : lebar balok s : tebal selimut d h-(s+/.d) Perhitungan Dimensi tie beam Pu 370,39 kn Nu tie beam 0,.Pu 37,039 kn N Dimensi tie beam direncanakan akan disamakan untuk semua bentang, sehingga acuan yang digunakan adalah panjang bentang terbesar bangunan. L 8300 mm Tinggi tie beam, h 8,5 L 448,65 mm ambil h 500 mm Lebar tie beam, b, diambil sebesar 400 mm d h s ½.D tulangan ½.9 440,5 mm Nn f c.b.h N Cek tahanan tekan: Nu tie beam < ø.nn N < 0, N < OK! Tulangan tarik Nu Luas tulangan yang dibutuhkan, As perlu 030, 66 mm φ. fy 0,9.400 Cek As minimum: f ' c b d ,5 As min 550, 65 mm 4. fy ambil As min 66,7 mm,4 b d, ,5 As min 66, 7 mm fy

12 Agar keruntuhan yang terjadi under-reinforced, maka: 0,85 0, As max 0, ,5 3580, 44 mm As min < As perlu < As max OK! As As 030,66 Jumlah tulangan yang dibutuhkan, n 4buah As. π. D. π.9 satuan 4 4 Cek kembali tahanan tarik: Nu ø.nn Nu ø.as.fy N 0,9.4( ¼.π.9 ) N 4088,38 N OK! b. se limut n. D Spasi tulangan 74, 67 mm n 4 Jarak antar tulangan spasi + ½.D kanan + ½.D kiri 74,67 + ½.9 + ½.9 93,67 mm Tulangan tarik 4D Tulangan tekan Tulangan tekan dapat saja didesain dengan mengasumsikan luas tulangan tekan (As tekan) 0,5.As tarik. Namun karena pada tie beam ini tulangan tarik berada di serat bawah jika di tumpuan dan berada di serat atas jika di lapangan, sedangkan tulangan tekan berada di posisi sebaliknya, sehingga pada pengerjaan tie beam ini agar tidak tertukar dengan cara pemasangan tulangan pada balok biasa, kemudahan pelaksanaan dan juga berdasarkan kebiasaan di pelaksanaan proyek maka jumlah tulangan tekan disamakan dengan tulangan tarik. Tulangan tekan 4D Tulangan geser (sengkang) ø 0 mm n kaki Av.As./4.π.0 57,08 mm b 400 mm h 500 mm 6-

13 s d fy LAPORAN TUGAS AKHIR 50 mm 440,5 mm 40 MPa 3.Av. fy 3.57,08.40 s 8, 744 mm b 400 s 0,5.d 0,5.440,5 0,5 mm s 600mm ambil s 00 mm Tulangan geser ø Tulangan samping Karena tinggi tie Beam > 400 mm, maka diperlukan tulangan samping. Tulangan samping ini didesain dengan diameter yang sama dengan tulangan tarik maupun tekan, yaitu D9, yang diletakkan di kanan kiri tie beam dengan ketinggian setengah tinggi tie beam. Tulangan samping D Panjang pengangkuran Panjang pengangkuran diambil 40.D mm Detail penulangan tie beam dapat dilihat pada Gambar 6.5. Gambar 6.5 Detail tulangan tie beam 6-3

14 6.5 TIANG PONDASI LAPORAN TUGAS AKHIR Tiang pondasi yang akan digunakan adalah precast concrete pile berongga produksi PT. WIKA Beton dengan spesifikasi: D (outside diameter) 600 mm T (wall thickness) 00 mm L (length of single pile) 0 m H (steel band length) 50 mm D (pencil shoe length) 600 mm W (unit weight) 400 kg/m A (thickness of weld) 0 mm Gambar spesifikasi precast concrete pile berongga produksi PT. WIKA Beton dapat dilihat pada Gambar 6.6.a-d. Gambar 6.6.a Tiang pondasi bagian atas dan tengah Gambar 6.6.b Tiang pondasi bagian bawah 6-4

15 Gambar 6.6.c Detail sambungan las pada tiang pondasi Gambar 6.6.d Detail sambungan tiang pondasi dengan pile cap 6-5

16 6.6 DINDING PENAHAN TANAH: CANTILEVER WALL Dalam tugas akhir ini, struktur Gedung Parkir memiliki tiga buah lantai dengan satu lantainya berada di bawah permukaan tanah, sehingga bangunan akan dikelilingi oleh lereng tanah. Untuk mencegah terjadinya kelongsoran atau ketidakstabilan lereng yang dapat menyebabkan kerusakan atau gangguan operasional pada gedung, maka pada setiap sisi lereng yang mengelilingi gedung perlu diberikan dinding penahan tanah (DPT). Jenis DPT yang akan digunakan adalah cantilever wall. Untuk itu, perlu direncanakan dimensi DPT yang baik agar memenuhi syarat kestabilan lereng sesuai dengan kondisi parameter tanah yang ada. Syarat kestabilan lereng yang perlu dihitung ada tiga, yaitu:. Stabilitas Guling,. Stabilitas Geser, dan 3. Stabilitas Daya Dukung. Ditetapkan dimensi cantilever wall seperti pada Gambar 6.7. γ φ γ φ Gambar 6.7 Dinding penahan tanah: cantilever wall Berikut adalah parameter-parameter yang digunakan dalam perhitungan kestabilan lereng: γ 8 kn/m 3 ø 0 c 75 kn/m 6-6

17 γ 8,85 kn/m 3 ø 0 c 35 kn/m γ beton 4 kn/m 3 q 400 kg/m 4 kn/m 6.6. Stabilitas Guling H 5 + 0,5 5,5 m Ka cos β cos β cos β cos φ ; β 0 cos β + cos β cos φ 0,70 Pa ½.γ.H.Ka + q.l.ka ½.8.(5,5).0, (3).0,70 98,975 kn/m Pv Pa.sin β 98,975. sin 0 0 kn/m Ph Pa.cos β 98,975. cos 0 98,975 kn/m Perhitungan ΣM R dan ΣV: Bagian Luas (m ) Berat (kn/m) Lengan dr C (m) Momen (kn) 48,6 4,8,9 69,6,9 0, , ,5 6,367 4, Pv 0 5,8 0 ΣV Σ(kolom berat) 393,6 kn/m ΣM R Σ(kolom momen) 50,84 kn Ket: Berat Luas γ Momen Berat Lengan dari C H 5,5 ΣM O Ph. 98, , 7875 kn 3 3 M R 50,84 SF 4, > OK! M 364,7875 O 6-7

18 6.6. Stabilitas Geser LAPORAN TUGAS AKHIR 0 Kp tan 45 + φ tan 45 + D,5 + 0,5 m Pp Kp. γ. D. c. Kp. D. +..8, SF 77,7 kn/m F' R ( V ).tan( k. φ ) + B. k. c + Pp F Ph d 393,6.tan(.0) 5, ,975,57 >,5 OK! + 77,7 ; k k Stabilitas Daya Dukung B M R M O 5,8 50,84 364,7875 e 0, 0 V 393,6 V 6e 393,6 6.0,0 q max , 64 kn/m B B 5,8 5,8 V 6e 393,6 6.0,0 q min 67, 08 kn/m B B 5,8 5,8 m q u c.n c.f cd.f ci + q.n q.f qd.f qi + ½.γ.B.N γ.f γd.f γi ø 0 N c 5,4 N q,0 N γ 0,0 tan ø 0 q γ.d 8,85.(,5 + 0,5) 37,7 kn/m B B.e 5,8.0,0 5,78 m Faktor kedalaman: karena D/B, maka D F cd + 0,4. + 0,4., 4 B' 5,78 F qd +.tan ø.( sin ø ). D B' + 0 F γd 6-8

19 Ph 98,975 Faktor inklinasi: β tan tan 6,8 V 393,6 β 6,8 F ci F qi 0, q u 35.5,4.,4.0, ,7...0, ,5 kn/m q u 9,5 SF, 74 < 3 Tidak OK! q 68,64 max Untuk memperbesar SF stabilitas daya dukung, dapat dilakukan dengan memperbesar nilai kohesi tanah dengan cara kompaksi tanah secara bertahap. Hasil yang diinginkan adalah nilai c 65 kn/m, sehingga: q u 65.5,4.,4.0, ,7...0, ,04 kn/m q SF u 06,04 3, 00 > 3 OK! q 68,64 max 6-9