STUDI EKSPERIMENTAL ELEMEN INTERFACE MODEL NON LINIER UNTUK ANALISIS INTERAKSI TANAH-STRUKTUR TESIS Sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan magister pada program studi pascasarjana Institut Teknologi Bandung Oleh : AHMAD RIFA ' I 25094066 JURUSAN TEKNIK SIPIL BIDANG GEOTEKNIK PROGRAM STUDI PASCASARJANA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 1996
ABSTRAK Banyak masalah geoteknik yang melibatkan interaksi antara tanah dan struktur. Selama ini, kebanyakan masalah itu diselesaikan dengan mengabaikan pengaruh interface antara tanah dan struktur. Dalam penelitian ini dipelajari secara eksperimental perilaku interface interaksi tanahhang dan peranan elemen interface dalam analisis numerik dengan program elemen hingga material tanah non linier. Untuk dapat memodelkan tanah dan interface yang lebih realistik dalam simulasi elemen hingga non linier diperlukan parameter tanah dan parameter interface. Model tanah dan interface hiperbolik serta interface HiSS digunakan dalam penelitian ini. Parameter model tanah didasarkan dari hasil tes conventional triaxial compression (CTC) dan parameter interface diperoleh dari hasil tes modified direct shear. Dalam penelitian ini telah dibuat alat modified direct shear yang mempunyai kelebihan dibanding dengan alat direct shear konvensional. Kelebihannya yaitu mengeliminir distribusi tegangan yang non unifurin dan mengeliminir rotasi yang terjadi pada shear box saat operasi penggeseran. Program-program komputer telah dikembangkan untuk menghitung parameter-parameter tanah dan interface serta prediksi balik untuk verifikasi. Tanah yang dipakai dalam penelitian ini adalah pasir Cilacap dengan Dr 50%, Dr 70% dan tanah pada lokasi proyek Graha Kuningan, Jakarta. Dari hasil prediksi balik ternyata parameter tanah cukup sesuai dijadikan data masukan dalam simulasi elemen hingga apabila regangan yang terjadi dalam tanah masih kecil dibawah 5%. Pada penelitian ini dilakukan uji model test skala kecil fondasi tiang yang dilengkapi dengan pengukuran regangan dari strain gauge, LVDT dan load cell yang dikontrol secara elektronik menggunakan data acquisition system. Model test ini disimulasikan dalam elemen hingga non linier dengan bantuan program EPSSIP yang dilengkapi dengan model-model tanah dan interface hiperbolik serta HiSS. Dengan demikian maka dapat dilakukan verifikasi dan dapat dipelajari perilaku interface, peranan elemen interface dan keandalan dari program elemen hingga non linier. Studi kasus di lapangan dilakukan juga untuk mengevaluasi load test dan tension test. Aplikasi model tanah dan interface hiperbolik pada instrumented load test axial compression dan tension memberikan hasil simulasi yang baik, terlihat dari perbandingan respons beban perpindahan serta transfer beban yang cukup dekat. Pada kasus dengan tanah pasir, model interface HiSS memberikan performance yang lebih bagus dibandingkan dengan model interface hiperbolik. Pada kasus load test untuk bored pile, penentuan parameter tanah yang hanya didasarkan pada korelasi nilai SPT perlu engineering judgment untuk mendapatkan hasil prediksi yang optimal. Dalam penentuan parameter tanah pada bagian ujung bored pile perlu modifikasi parameter akibat tidak sempurnanya pelaksanaan bored pile di lapangan. Pemodelan non linier dengan memasukkan model tanah dan interface akan memberikan optimasi dalam desain fondasi tiang.
ABSTRACT Many geotechnical engineering problems involved soil-structure interaction. Most of those problems are solved by neglecting the influence of soil-structure interface. This research experimentally studies the behaviour of soil-pile interface and the effect of interface element in numerical analysis with non linier soil material finite element program. For the purpose of modeling the soil and interface more realistically in non linier finite element simulation need both soil and interface parameters. Hyperbolic soil model, hyperbolic interface model and HiSS interface model are used in this research. The soil parameters are based on-conventional triaxial compression test result and the interface parameters are taken from the modified direct shear test result. In this research the modified direct shear equipment have been installed, which have more advantages than the conventional direct shear equipment. Those advantages are the ellimination of non uniform stress distribution and rotation at shear box at shearing operation. Programs to compute both hyperbolic and HiSS soil and interface model parameters were developed. In addition, program for back prediction of the soil and interface parameters were also developed. The soil that is used in this research is the Cilacap sand with relative density of 50%, relatif density of 70% and soil from the location of Graha Kuningan project in Jakarta. The result from the back prediction pointed that the soil parameter is qualified for the input data in finite element simulation as long as the strain in the soil is under 5%. Small scale model pile test were performed with strain and load measurements from strain gauge, LVDT, dan load cell, controlled electronically with a data acquisition system. This model test is also simulated in non linier finite element by using EPSSIP package that is supported by hyperbolic and HiSS soil and interface models. So, it can verified and study the interface behaviour, interface element role and the reliable of the non linier finite element program. Case study in the field is also done to evaluate instrumented load test and tension test. Hyperbolic soil and interface models aplication on both axial compression instrumented load test and tension test gave the better prediction result, those are seen from rasio of loaddisplecement respons and load transfer that is more closer. In the sand-soil case, the HiSS interface model gave a better performance rather than the hyperbolic interface model. In the load test for bored pile case, determination of soil parameters that is only based in SPT value corelation, needs engineering judgement to obtain optimal prediction result. In determination of soil parameters on the edge of bored pile, parameters modification is needed as a consequence of limitation of bored pile construction in the field. The non linier model which considers the soil model and interface model will give optimation of pile foundation design.