BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dunia usaha sekarang mengalami kemajuan perkembangan yang begitu pesat, terutama terjadi di daerah perkotaan. Seiring dengan hal tersebut, pembangunan infra struktur pun harus dituntut dapat mengikuti perkembangan tersebut khususnya di daerah perkotaan yang mengalami pertambahan penduduk dengan luasan wilayah yang relatif tetap. Pembangunan infra stuktur khususnya gedung di dalam kota menuntut efisiensi yang tinggi, yaitu ekonomis tanpa mengesampingkan faktor keamanannya. Bangunan akan berdiri kokoh, bila didukung oleh elemen struktur yang kokoh pula. Salah satu elemen struktur adalah pile cap. Pile cap merupakan bagian bangunan yang memikul seluruh beban-beban yang disalurkan dari kolom pada bangunan tersebut. Untuk dapat menghitung penulangan pada pile cap, maka pile cap harus dianalisa sehingga didapat gaya-gaya dalam yang berupa momen lentur, momen puntir, gaya lintang dan gaya normal. Dalam menganalisa pile cap dapat dilakukan dengan beberapa metode: 1. Metode Konvensional 2. Metode Elemen Hingga Metode konvensional biasa digunakan untuk mendisain elemen struktur dengan sistem balok pemikul. Pile cap dianggap sebagai balok-balok pemikul beban dari kolom yang menyalurkannya ke pile (pondasi tiang) yang dianggap sebagai kolom. Jadi dalam metode konvensional pile cap dianalisa berdasarkan dimensi rencana. 1
Metode elemen hingga (finite element method) adalah salah satu pendekatan yang sering digunakan dalam studi numerik yang tidak dapat diperoleh dari studi ekperimental dimana struktur kontinum ditinjau sebagai rangkaian elemen-elemen kecil berhingga yang dihubungkan satu sama lain melalui titik-titik nodal yang terdapat pada tepi elemen. Setiap elemen mempunyai beberapa titik nodal yang mempunyai derajat kebebasan (degree of freedom)... Perilaku beton yang non-linier elastis menjadi persoalan tersendiri dalam pemodelan finite element analysis. Non-linieritas material pada struktur beton sangat dipengaruhi oleh terbentuknya retak karena setelah retak perilaku elemen beton berubah dari isotropik menjadi orthotropik, di pihak lain perilaku material tulangan baja pada beton retak bersifat tetap. Pengaruh hilangnya lekatan antara tulangan dan beton menyebabkan pula perilaku struktur beton bertulang menjadi tidak linier. Perilaku-perilaku tersebut memerlukan strategi khusus dalam mengevaluasi kekakuan material karena meskipun dalam kondisi elastis kekakuan material beton tidak menunjukkan sifat linier. Dengan demikian pada setiap inkrementasi beban kekakuan material selalu diperbaiki, oleh karena itu pada tesis ini akan dikembangkan suatu model finite element yang dapat merepresentasikan perilaku struktur beton bertulang dengan memasukkan sifat non-linieritas material dan dapat mensimulasikan pola serta propagasi retak pada setiap inkrementasi beban. 1.2 Permasalah Adapun permasalahan yang akan di bahas dalam tugas akhir ini adalah: 1. Pengaruh settlement tiang pancang pada tanah lempung terhadap daerah geser pile cap. 2
2. Pengaruh settlement tiang pancang pada tanah lempung terhadap lentur pile cap. 3. Pengaruh settlement tiang pancang pada tanah lempung terhadap dimensi penampang pile cap. 4. Pengaruh settlement tiang pancang pada tanah lempung terhadap penulangan pile cap. 1.3 Pembatasan Masalah Dalam penulisan ini permasalahan yang diambil dibatasi pada: 1. Struktur pile cap yang direncanakan bebertuk segi empat sama sisi (persegi) dengan menggunakan 4 (empat) buah tiang pancang dan bersifat elastik. 2. Perencanaan pile cap berdasarkan Pedoman Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung SNI_03-2847-2002 3. Beban-beban yang dipikul pile cap adalah beban aksial kolom P = 7500 kn dan berat sendiri pile cap. 4. Settlement (penurunan) yang diperhitungkan pada tiang adalah penurunan elastis dan tidak memperhitungkan akibat konsolidasi. 5. Kuat tekan karakteristik beton (fc ) yang digunakan adalah 30 Mpa. 6. Mutu baja (fy) yang digunakan adalah 300 Mpa. 1.4 Tujuan Penulisan Penulisan Tugas akhir ini bertujuan : 1. Mengetahui cara perencanaan pile cap yang mengalami settlement pada tiang pancangnya. 3
2. Mendapatkan jumlah tulangan yang dibutuhkan pile cap untuk menahan geser dan lentur. 3. Mendapatkan selisih nilai lentur pada pile cap yang mengalami settlement dengan yang tidak mengalami settlement. 4. Memperoleh nilai kenaikan kapasitas beban kolom yang dapat dipikul oleh pile cap. 5. Menentukan perubahan daerah geser kritis akibat settlement. 1.5 Manfaat Penulisan Manfaat yang diharapkan dari penulisan ini adalah : 1. Sebagai sumber pengetahuan mengenai pengaruh penggunaan metode yang berbeda antara metode konvensional dan elemen hingga terhadap tingkat ekonomis penggunaan tulangan baja pada beton. 2. Sebagai masukan bagi praktisi mengenai metode mana yang lebih ekonomis untuk diterapkan di lapangan. 3. Sebagai bahan masukan bagi rekan-rekan mahasiswa apabila nantinya melakukan penulisan yang berkenaan dengan hasil penulisan ini. I.6 Metodologi penulisan Dalam penulisan Tugas Akhir ini metode yang digunakan adalah study literatur. Adapun sumber literatur yang diambil adalah dari beberapa buku-buku teknik sipil, jurnal ilmiah, dan sebagainya yang berkenaan dengan Tugas Akhir ini. Analisis dalam tugas akhir ini dilakukan dalam batas elastis dengan mengacu pada peraturan SNI 03-2847-2002. 4
I.7 Tinjauan Pustaka Singkat 1. Persamaan settlement tiang pancang pada tanah lempung normal konsolodasi dan over konsolidasi terhadap perencanaan tulangan pile cap. Konsolidasi normal: Konsolidasi berlebih: - untuk kondisi : - untuk kondisi : 2. Berikut adalah persamaan analisa perencanaan pile cap dengan metode konvensional. Beban yang terjadi pada masing-masing tiang pancang: Gaya geser yang terjadi akan dipikul oleh elemen pile cap sebesar dan besarnya tidak boleh lebih kecil dari: ( ) Perhitungan geser dilakukan dengan menganggap bahwa geser terjadi dalam dua arah dan satu arah, dengan mengambil geser terbesar dari kedua perhitungan. 5
Gambar 1.1 Geser efektif yang terjadi pada pile cap untuk geser satu arah Gambar 1.2 Geser efektif yang terjadi pada pile cap untuk geser dua arah Perhitungan geser dilakukan untuk mendimensi dan menghitung tulangan geser pada pile cap sesuai dengan peraturan SNI_03-2847-2002. 3. Perencanaan pile cap terhadap lentur untuk menentukan jumlah tulangan dilakukan dengan metode elastis. Dimana persamaan tegangan lentur adalah sebagai berikut: 6
Gambar 1.3 lendutan pile cap akibat beban aksial kolom Berdasarkan persamaan teori balok pondasi elastik pada tanah lunak (Hetenyi, 1974), lendutan pada pile cap dapat dihitung denga rumus sebagai berikut: *, ( )-,( )-, ( ) ( -+ I.8 Sistematika Penulisan Untuk mengetahui gambaran garis besar Tugas Akhir ini, berikut uraian singkat isi dari Tugas Akhir ini. BAB I : PENDAHULUAN, terdiri atas Latar Belakang, Permasalahan, Pembatasan Masalah, Tujuan, Manfaat, Metodologi, Tinjauan Pustaka Singkat, dan Sistematika Penulisan. BAB II : TINJAUAN PUSTAKA, berisikan tentang penjelasan umum mengenai settlement pada tanah lempung terkonsolidasi, rumusan 7
umum perencanaan geser dan lentur pile cap, dan peraturan-peraturan yang menyangkut perencanaan pile cap. BAB III : METODE ANALISA BoEF, dalam bab ini akan dibahas secara mendalam hubungan settlement terhadap perubahan daerah geser kritis, tegangan lentur, dimensi pile cap dan penulangan pile cap. BAB IV BAB V : APLIKASI : KESIMPULAN DAN SARAN 8