Upload
desinurviawati479
View
377
Download
6
Embed Size (px)
Citation preview
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
1/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-1
BAB IV
ALTERNATIFDESAINDANANALISISPERKUATANFONDASI
4.1 ALTERNATIF PERKUATAN FONDASICAISSON
Dari hasil bab sebelumnya, didapatkan kondisi tiang-tiang sekunder dari secant pile yang
membentuk fondasi caisson tidak memiliki kapasitas yang cukup untuk menerima beban
gempa. Tiang sekunder dengan diameter 880 mm didesain memiliki kapasitas momen sebesar
120 tm, sedangkan hasil analisis gaya dalam memberikan momen maksimum yang terjadi
sebesar 270 tm. Pada bab ini akan dijelaskan alternatif desain perkuatan fondasi caissontanpa
mengubah desain asli fondasi caisson yang menggunakan tiang bor berdiameter 880 mm
seperti telah dijelaskan pada bab III.
Ada beberapa pertimbangan dalam desain perkuatan fondasi caisson. Pertama, analisis desain
perkuatan tidak melakukan analisis pada beban aksial saja karena analisis pada bab III
memberikan kondisi bahwa fondasi caissonmampu menahan beban aksial baik untuk kondisi
beban layan maupun beban gempa. Kedua, fokus desain adalah mengurangi momen
maksimum yang terjadi pada fondasi caisson dan melakukan desain terhadap gaya-gaya
dalam yang terjadi pada perkuatan. Ketiga, perkuatan yang diberikan tidak menggunakan
tiang pancang beton sebab kondisi tanah di lapangan adalah tanah yang cukup keras pada
kedalaman 20 m sampai kedalaman 26 m dengan N-SPT lebih dari 60, akibatnya tiang
pancang beton diperkirakan sulit untuk menembus lapisan tersebut.
Awalnya akan dibuat desain menggunakan batter pile untuk menahan beban lateral dan
momen untuk kondisi beban gempa, tetapi tiang pancang kemungkinan besar tidak akan
dapat menembus lapisan keras tersebut di atas. Oleh karena itu perkuatan akan dibuat
menggunakan tiang bor sehingga dapat mencapai keinginan yang diharapkan. Secara umum
desain perkuatan direncanakan dengan menambahkan bored piledi sekeliling fondasi desain
asli (fondasi caisson), maka kapasitas momen pada tiap tiang menjadi lebih besar sehingga
dapat diterima oleh tiang berdiameter 880 mm dengan kapasitas momen 120 tm.
Analisis perkuatan fondasi Jembatan Ir. Soekarno dilakukan dengan menggunakan metode
beda hingga (finite difference) dan diverifikasikan dengan software analisis struktur SAP.
Perhitungan menggunakan metode beda hingga memperhitungan interaksi tanah dan struktur
dengan bantuan program komputer GROUP. Sedangkan analisis struktur SAP menggunakan
metode elemen hingga 3 dimensi dimana tanah dimodelkan sebagai pegas. Analisis dilakukan
baik untuk kondisi beban layan maupun beban gempa dengan pembebanan yang digunakan
seperti telah dijelaskan pada bab III.
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
2/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-2
Alternatif perkuatan yang direncanakan ada 2, yang pertama menggunakan 12 tiang
tambahan di sekeliling fondasi caissondengan mengunakan tiang-tiang bor berdiameter 1500
mm. Yang kedua adalah menggunakan 22 tiang tambahan di sekeliling fondasi caisson
menggunakan diameter 1250 mm.
4.1.1 ALTERNATIF MENGGUNAKAN 12TIANG BERDIAMETER 1500MM
Alternatif ini menambahkan 12 tiang bor di sekeliling fondasi caissonsehingga jumlah total
tiang pada fondasi menjadi 57 tiang. Bored pile tersebut dikonstruksi hingga elevasi -42 m.
Dengan penambahan bored pile, kapasitas momen dan gaya aksial pada tiap tiang akan lebih
besar dibandingkan pada kondisi beban layan maupun pada kondisi beban gempa.
Konfigurasi bored pilestambahan dapat dilihat pada Gambar 4.1 berikut.
Tiang 1-45 : Bored pile berdiameter 880 mm
Tiang 46-57 : Bored pile berdiameter 1500 mm
Gambar 4.1. Tampak Atas Usulan Desain Perkuatan 57 Tiang
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
3/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-3
4.1.2 ALTERNATIF MENGGUNAKAN 22TIANG BERDIAMETER 1250MM
Alternatif ini menambahkan 22 tiang bor di sekeliling fondasi caissonsehingga jumlah total
tiang pada fondasi menjadi 67 tiang. Bored pile tersebut dikonstruksi hingga elevasi -40 m.Konfigurasi tiang-tiang tambahan dapat dilihat pada Gambar 4.2 berikut.
Tiang 1-45 : Bored pile berdiameter 880 mm
Tiang 46-67 : Bored pile berdiameter 1250 mm
Gambar 4.2. Tampak Atas Usulan Desain Perkuatan 67 Tiang
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
4/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-4
4.2
ANALISIS ALTERNATIF PERKUATAN FONDASICAISSON
Analisis terhadap kedua alternatif desain tersebut dilakukan mengunakan perangkat lunak
dari Ensoft, yaitu Group Pile. Dan hasil analisis tersebut akan divalidasi menggunakanperangkat lunak dari CSI yaitu SAP. Kemudian dari hasil analisis dari kedua pearngkat
luanak tersebut akan digunakan untuk membuat desain tulangan pada perkuatan fondasi
caisson menggunakan perangkat lunak PCACOL.
4.2.1
ANALISIS MENGGUNAKAN GROUP PILE
4.2.1.1 PENAMBAHAN 12TIANG
Analisis awal pada perkuatan fondasi menggunakan Group Pile dengan konfigurasi desain
awal, kondisi tanah dan pembebanan yang sama untuk kondisi beban gempa. Seperti telahdijelaskan sebelumnya, perkuatan yang diberikan dengan menambahkan 12 bored pile
berdiameter 1500 mm. Selanjutnya hasil analisa ini akan divalidasi oleh program SAP.
Gambar 4.3. Tampak Samping Usulan Desain Perkuatan 57 Tiang
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
5/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-5
Gambar 4.4. Tampak Tiga Dimensi Usulan Desain Perkuatan 57 Tiang
Hasil-hasil analisis menggunakan GROUP untuk perkuatan 12 tiang berdiameter 1500 mm
pada kondisi gempa dapat dilihat dalam grafik-grafik yang ditunjukkan pada Gambar 4.5, 4.6,
dan 4.7.
Gambar 4.5. Defleksi pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 1
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
6/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-6
Gambar 4.6. Momen pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 1
Gambar 4.7. Gaya Geser pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 1
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
7/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-7
Gambar 4.8. Axial Load pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 1
Tabel 4.1 Rangkuman gaya dalam akibat beban gempa untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 1
KeteranganDiameter
0.88m 1.5m
Max. Axial Load (ton) 335 793
Max. Bending Moment (ton.m) 120 540
Max. Horizontal Load (ton) 40 112
Model perkuatan dianalisis dengan 2 kondisi pembebanan yang berbeda seperti yang dapat
dilihat pada bab sebelumnya. Besarnya beban tetap sama menggunakan beban gempa, tetapi
arah gaya lateral dan momen yang dibedakan. Kondisi 1 membebani fondasi dengan gaya
lateral searah dengan sumbu x global dan momen searah dengan sumbu y global, sedangkan
kondisi 2 membebani fondasi dengan gaya lateral searah dengan sumbu y global dan momen
searah dengan sumbu x global. Hasil yang didapatkan dengan pembebanan menggunakan
kondisi 2 yaitu :
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
8/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-8
Gambar 4.9. Defleksi pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 2
Gambar 4.10. Momen pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 2
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
9/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-9
Gambar 4.11. Gaya Geser pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 2
Gambar 4.12. Axial Load pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 2
Tabel 4.2 Rangkuman gaya dalam akibat beban gempa untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 2
KeteranganDiameter
0.88m 1.5m
Max. Bending Moment (ton.m) 120 560
Max. Horizontal Load (ton) 40 112
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
10/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-10
4.2.1.2
PENAMBAHAN 22TIANG
Pemodelan geometri fondasi dan kondisi tanah untuk analisis GROUP dapat dilihat pada
Gambar 4.13 dan 4.14.
Gambar 4.13. Tampak Samping Usulan Desain Perkuatan 67 Tiang
Gambar 4.14. Tampak Tiga Dimensi Usulan Desain Perkuatan 67 Tiang
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
11/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-11
Model perkuatan dianalisis dengan 2 kondisi pembebanan yang berbeda seperti yang dapat
dilihat pada bab sebelumnya. Besarnya beban tetap sama menggunakan beban gempa, tetapi
arah gaya lateral dan momen yang dibedakan. Kondisi 1 membebani fondasi dengan gaya
lateral searah dengan sumbu x global dan momen searah dengan sumbu y global, sedangkan
kondisi 2 membebani fondasi dengan gaya lateral searah dengan sumbu y global dan momensearah dengan sumbu x global. Pembebanan menggunakan kedua kondisi memberikan hasil
yang sama.
Hasil-hasil analisis menggunakan GROUP untuk perkuatan 22 tiang tambahan berdiameter
1250 mm disajikan dalam Gambar 4.15, 4.16, 4.17 dan 4.18 untuk kondisi beban beban
gempa.
Gambar 4.15. Defleksi pada tiang bor untuk perkuatan 67 tiang
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
12/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-12
Gambar 4.16. Momen pada tiang bor untuk perkuatan 67 tiang
Gambar 4.17. Gaya Geser pada tiang bor untuk perkuatan 67 tiang
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
13/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-13
Gambar 4.18. Axial Load pada tiang bor untuk perkuatan 67 tiang
Tabel 4.3. Rangkuman Gaya Dalam Kondisi Beban Gempa untuk perkuatan 67 tiang
KeteranganDiameter
0.88m 1.25m
Max. Axial Load (ton) 274 526
Max. Bending Moment (ton.m) 120 280
Max. Horizontal Load (ton) 36 68
4.2.2 ANALISIS MENGGUNAKAN SAP
Analisis terhadap design perkuatan menggunakan SAP dimaksudkan sebagai validasi
terhadap analisis menggunakan Group Pile. Analisis terhadap gaya-gaya dalam dari Group
Pile didekatkan menggunakan permodelan tiang dengan adanya tanah di sekitar tiang sebagai
pegas. Model dari tiang menggunakanframe, sedangkanpile capdibuat menggunakan shell.
Kemudian tanah yang dimodelkan sebagai pegas dibuat menggunakan spring. Nilai dari
kekakuan spring ini menggunakan nilai subgrade reaction dengan metode dari Scott
(persamaan 2.86 dan 2.87) untuk tanah pasir dan metode dari Bowles (persamaan 2.88) untuk
tanah lempung. ini Beban dimasukkan, seperti halnya pada analisis pada design awal fondasi
caisson, tanpa menggunakan faktor apapun sebagai live loaddalam SAP.
Alternatif yang diajukan ada 2, yaitu menggunakan tambahan 12 tiang bor dan 22 tiang bor.
Untuk penambahan 12 tiang bor direncanakan menggunakan tiang berdiameter 1500 mm
sebagai perkuatan, sedangkan untuk tambahan 22 tiang bor direncanakan menggunakan tiang
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
14/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-14
berdiameter 1250 mm. Sedangkan design asli fondasi caissontidak diubah sama sekali, tetap
dengan jumlah tiang yang sama menggunakan tiang bor berdiameter 880 mm.
Nilai-nilai subgrade reactionuntuk 3 tiang dengan diameter yang berbeda-beda di atas yang
akan digunakan sebagai permodelan dalam analisis perkuatan fondasi caisson adalah sebagaiberikut :
Tabel 4.3. Perhitungan Nilai Subgrade Reaction Lapisan Lempung
Depth Soil Type Es(kN/m2) ms D (m) Ep(kN/m
2) Ip k (kN/m3)
0-10 Clay 6000 0.35 0.88 2.00E+07 0.02944 5812.5
0-10 Clay 6000 0.35 1.5 2.00E+07 0.24850 5812.5
0-10 Clay 6000 0.35 1.25 2.00E+07 0.11984 5812.5
Tabel 4.4. Perhitungan Nilai Subgrade Reaction Lapisan Pasir
d pile (m) 0.88 1.5 1.25
Perimeter (m) 2.764602 4.7124 3.92699
B (m) 1.382301 2.3562 1.9635
Depth Soil Type NSPT k0.3 k (0.88m) k (1.5m) k (1.25m)
10-12 Sand 12 21600 7998 6863 7176
12-20 Sand 38 68400 25328 21732 22725
20-32 Sand 59 106200 39325 33741 35283
32-50 Sand 37 66600 24661 21160 22127
Model kemudian dianalisis dengan 2 kondisi pembebanan yang berbeda seperti yang dapatdilihat pada bab sebelumnya. Besarnya beban tetap sama menggunakan beban gempa, tetapi
arah gaya lateral dan momen yang dibedakan. Kondisi 1 membebani fondasi dengan gaya
lateral searah dengan sumbu x global dan momen searah dengan sumbu y global, sedangkan
kondisi 2 membebani fondasi dengan gaya lateral searah dengan sumbu y global dan momen
searah dengan sumbu x global.
4.2.2.1
ANALISIS PERKUATAN 12TIANG BERDIAMETER 1500MM
Gambar 4.14 menunjukkan grid yang digunakan untuk penambahan 12 tiang. Permodelan
untuk perkuatan dengan 12 tiang tambahan dapat dilihat pada Gambar 4.15 berikut.
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
15/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-15
Gambar 4.19 Grid dalam permodelan perkuatan 57 tiang
Gambar 4.20 Permodelan perkuatan 57 tiang
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
16/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-16
Perangkat lunak ini memberikan model yang terdeformasi akibat beban luar pada Gambar
4.16, rangkuman hasil analisis penambahan 12 tiang ini disajikan pada Tabel 4.5 dengan hasil
selengkapnya dapat dilihat dalam lampiran.
(a) (b)
Gambar 4.21Deformed ShapePerkuatan 57 tiang
(a) Pembebanan Kondisi 1
(b) Pembebanan Kondisi 2
Tabel 4.5 Rangkuman hasil analisis SAP pada perkuatan 57 tiang
KondisiPembebanan
Max. Displacement (m)Max. Bending Moment
(kNm)Max. Shear (kN)
BP 880 mm BP 1500 mm BP 880 mm BP 1500 mm BP 880 mm BP 1500 mm
Kondisi 1 0.0211 0.0210 1162.18 3183.88 476.05 830.35
Kondisi 2 0.0197 0.0196 1220.58 3635.04 472.57 855.87
Hasil pada Tabel 4.5 menunjukkan bahwa momen terbesar akan terjadi dengan pembebanan
kondisi 1 yaitu sebesar 1220,58 kNm untuk tiang 880 mm dan 3635,04 kNm untuk tiang
1500 mm. Pada bab sebelumnya telah dijelaskan bahwa kapasitas tiang berdiameter 880 mm
adalah 1200 kNm, sehingga dengan konfigurasi perkuatan ini tiang berdiameter 880 mm
tidak aman.
4.2.2.2
ANALISIS PERKUATAN 22TIANG BERDIAMETER 1250MM
Gambar 4.22 menunjukkan grid yang digunakan untuk penambahan 22 tiang. Permodelan
untuk perkuatan dengan 22 tiang tambahan dapat dilihat pada Gambar 4.23 berikut.
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
17/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-17
Gambar 4.22 Grid dalam permodelan perkuatan 67 tiang
Gambar 4.23 Permodelan perkuatan 67 tiang
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
18/32
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
19/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-19
4.2.3
RANGKUMAN ANALISIS MENGGUNAKAN GROUP PILE DAN SAP
Berikut ini adalah rangkuman hasil analisis menggunakan GROUP PILE dan SAP :
Tabel 4.7 Rangkuman hasil analisis menggunakan GROUP PILE dan SAP
57 Tiang 67 Tiang
Group Pile SAP Group Pile SAP
880mm 1500mm 880mm 1500mm 880mm 1250mm 880mm 1250mm
Max. BendingMoment (kN.m)
1200 5600 1221 3635 1200 2800 1083 2219
Max. Shear (kN) 400 1120 476 856 360 680 412 607
Max. Displacement(m)
0.028 0.028 0.021 0.021 0.026 0.026 0.018 0.018
Berdasarkan tabel di atas dapat disimpulkan bahwa untuk 57 tiang, gaya dalam yang terjadi
pada fondasi Caissonmasih melebihi kapasitas tiang. Tetapi kelebihan tersebut cukup kecil
dibandingkan nilai momen itu sendiri sehingga dapat ditoleransikan. Sedangkan untuk 67
tiang, gaya dalam yang terjadi tidak melebihi kapasitas tiang. Sehingga solusi yang
digunakan adalah perkuatan 67 tiang.
4.3
DESAIN PENULANGAN TIANG PERKUATAN FONDASICAISSON
Analisis untuk penulangan bored pile perkuatan fondasi dilakukan dengan menggunakan
hasil analisa sebelumnya. Gaya-gaya yang bekerja pada tiang digunakan untuk desain
penulangan menggunakan program PCACOL.
4.3.1 DESAIN PENULANGAN PERKUATAN 12TIANG TAMBAHAN BERDIAMETER 1500MM
Berikut akan dijabarkan desain penulangan perkuatan 12 tiang tambahan berdiameter 1500
mm.
4.3.1.1
TULANGAN LONGITUDINAL PERKUATAN 12TIANG BERDIAMETER 1500MM
Dari grafik momen didapatkan momen terbesar yang terjadi pada bored pile adalah 5400
kNm. Momen hasil analisa ini dipakai sebagai masukan dalam penulangan bored pile
diameter 1500 mm menggunakan PCACOL. Momen ultimit yang digunakan dalam program
PCACOL adalah sebagai berikut:
M-ult = 1.5 x 5400 kNm = 8100 kNm
Sebagai masukan yang digunakan dalam analisa program PCACOL adalah sebagai berikut :
fc = 35 MPa
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
20/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-20
Ec = 27805.6 Mpa
fc = 29.75 Mpa
1 = 0.796192
fy = 400 Mpa
Es = 200000 MPa
Konfigurasi penulangan, dan diagram interaksi hasil perhitungan menggunakan program
PCACOL ditunjukkan dalam gambar-gambar di bawah ini.
Gambar 4.25. Konfigurasi PenulanganBored Pilediameter 1500
mm
Gambar 4.26. Diagram Interaksi PenulanganBored Pilediameter 1500 mm
Untuk bored pile tambahan dengan diameter 1500 mm digunakan tulangan sebesar 40 D32
atau sekitar 1.85% dengan tebal selimut beton diperhitungkan sebesar 80 mm. Dari analisis
dan perhitungan yang dilakukan, penulangan bored piletambahan untuk disain dapat dilihat
pada Gambar 4.26.
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
21/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-21
4.3.1.2
TULANGAN GESER PERKUATAN 12TIANG BERDIAMETER 1500MM
Bor pile yang didesain sebagai perkuatan untuk fondasi caissonini dari hasil analisis struktur
sebelumnya akan mendapatkan gaya geser maksimum sebesar 1120 kN (untuk tambahan 12tiang). Oleh karena itu perlu dilakukan perencanaan kapasitas geser tiang terhadap gaya geser
yang terjadi pada tiang-tiang tambahan.
Untuk perkuatan dengan 12 tiang, direncanakan akan digunakan bor pile sebagai berikut:
b = 1500 mm
d = 1480 mm
Ag= 1767146 mm2
tul. longitudinal = 28 D 32
fc = 30 MPa
fyh= 400 MpaEs= 2.10
5Mpa
Untuk mengecek kondisi gaya geser yang terjadi terhadap kekuatan geser beton:
Vu = 1120 kN
Kapasitas geser beton:
bdfA
NV
c
g
u
c'
8,0073,01166,0
+=
1000/1480.1500.301767146.8,0
6683073,01166,0
+=
cV
Vc= 1937,3 kN
Cek: 0,5 Vc = 968,65 kN < Vu= 1120 kN Perlu tulangan geser
/un VV =
Vn = 1120 / 0,75
= 1493,3 kN
Batas-batas Region (ACI 318)
a. Batas Region 1
dbfV cn ..083,00'
1000/1420.1500.30083,00 nV
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
22/32
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
23/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-23
dengan diameter tulangan 13 mm dipasang dengan jarak tiap 100 mm untuk kedalaman tiang
dari -2 m sampai -12 m. Untuk kedalaman -12 m geser terbesar yang terjadi adalah lebih
kecil dari 400 kN < Vc/2 , sesuai dengan kondisi zone 1 pada ACI 318, kondisi tersebut tidak
membutuhkan tulangan geser. Tetapi tulangan tetap digunakan untuk mengantisipasi bila
terjadi keruntuhan geser. Tulangan geser yang digunakan untuk kedalaman -12 m sampai -27m adalah diameter 13 mm dengan jarak tiap 150 mm. Sedangkan untuk kedalaman -27 m
sampai -42 m digunakan tulangan berdiameter 12 mm dengan jarak tiap 200 mm.
-2 m
-12 m
-14 m
-25 m
-27 m
-29 m
-37 m
-42 m
D13-100m
m
D13-150mm
D12-200
Gambar 4.27 Detail PenulanganBored Pile1500 mm
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
24/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-24
Berikut ini merupakan gambar tampak atas dan potongan A-A pada perkuatan dengan
konfigurasi 57 tiang.
27,8
7m
18,17 m
d 1,50 md 0,88 mA
A
Gambar 4.28 Tampak Atas Konfigurasi 57 Tiang
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
25/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-25
EL +0,00
EL -10,00
EL -12,00
EL -20,00
EL -25,00
EL -29,00
EL -32,00
EL -42,00
EL -2,00
Pile Cap
EL +2,00
Secant Pile
d 880 mm
Grouting
Soil Layer 1
Soil Layer 2
Soil Layer 3
Soil Layer 4
Soil Layer 5
Bored Pile
d 1,50 m
40 D32 16 D32
D10 - 200 mm
D
13-100mm
D
13-150mm
D
12-200mm
Gambar 4.29 Potongan A-A (konfigurasi 57 tiang)
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
26/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-26
4.3.2 DESAIN PENULANGAN PERKUATAN 22TIANG TAMBAHAN BERDIAMETER 1250MM
4.3.2.1 TULANGAN LONGITUDINAL PERKUATAN 12TIANG BERDIAMETER 1500MM
Dari grafik momen didapatkan momen terbesar yang terjadi pada bored pile adalah 3000
kNm. Momen hasil analisa ini dipakai sebagai masukan dalam penulangan bored pile
diameter 1250 mm menggunakan PCACOL. Momen ultimit yang digunakan dalam program
PCACOL adalah sebagai berikut:
M-ult = 1.5 x 3000 kNm = 4500 kNm
Sebagai masukan yang digunakan dalam analisa program PCACOL adalah sebagai berikut :
fc = 30 MPa
Ec = 25743 Mpa
fc = 25.5 Mpa1 = 0.83245
fy = 400 Mpa
Es = 200000 MPa
Konfigurasi penulangan, dan diagram interaksi hasil perhitungan menggunakan program
PCACOL ditunjukkan dalam gambar-gambar di bawah ini.
Gambar 4.30. Konfigurasi PenulanganBored Pilediameter 1250
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
27/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-27
mm
Gambar 4.31. Diagram Interaksi PenulanganBored Pilediameter 1250 mm
Untuk bored pile tambahan dengan diameter 1250 mm digunakan tulangan sebesar 28 D32
atau sekitar 1.87% dengan tebal selimut beton diperhitungkan sebesar 80 mm.
Dari analisis dan perhitungan yang dilakukan, penulangan bored piletambahan untuk disain
dapat dilihat pada Gambar 4.29.
4.3.2.2 TULANGAN GESER PERKUATAN 12TIANG BERDIAMETER 1500MM
Bor pile yang didesain sebagai perkuatan untuk fondasi caissonini dari hasil analisis struktur
sebelumnya akan mendapatkan gaya geser maksimum sebesar 680 kN (untuk tambahan 22
tiang). Oleh karena itu perlu dilakukan perencanaan kapasitas geser tiang terhadap gaya geser
yang terjadi pada tiang-tiang tambahan.
Untuk perkuatan dengan 22 tiang, direncanakan akan digunakan bor pile sebagai berikut:
b = 1250 mm
d = 1170 mm
Ag= 1227185 mm2
tul. longitudinal = 28 D 32
fc = 30 MPa
fyh= 400 Mpa
Es= 2.105Mpa
Untuk mengecek kondisi gaya geser yang terjadi terhadap kekuatan geser beton:
Vu = 680 kN
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
28/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-28
Kapasitas geser beton:
bdfA
NV
c
g
u
c'
8,0073,01166,0
+=
36650,166 1 0,073 30.1250.1170 /1000
0,8(1227185)cV
= +
Vc= 1330,1 kN
Cek: 0,5 Vc = 665,05 kN < Vu= 680 kN Perlu tulangan geser
/un VV =
Vn = 680 / 0,75
= 906,7 kN
Batas-batas Region (ACI 318)
a Batas Region 1
0 0,083 ' . .wVn f c b d
0 0,083 30.1250.1170 /1000Vn
0 664,9Vn kN
b Batas Region 2
0,083 ' . . 0,166 '. .w n c
f c b d V f b d<
0,083 30.1250.1170/1000 0,166 30.1500.1400/1000nV<
664,9 1909,36nkN V kN < Vn= 906,7 kN
Region 2 : smax = d/2 = 585 mm
Tulangan geser yang digunakan :
d = 13 mm
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
29/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-29
Ab = 132,73 mm2
s = 120 mm
Tulangan geser minimum Region 2 :
y
wcv
f
sbfA
'0625.0=
1250.1200.0625 30
400vA =
2128,37vA mm= < AbOK
Cek kapasitas tulangan geser:
s
DfAV
yhb
s2
'=
.201,06.400.1250
2.120.1000sV =
Vs = 868,73 kN
Vtot = Vc+ Vs
= 1330,1 kN + 868,73 kN= 2198,83 kN
Vn< VtotOK
Hasil perhitungan menunjukkan bahwa kuat geser beton telah lebih besar daripada gaya geser
maksimum yang terjadi, sehingga digunakan luas tulangan minimum disepanjang tiang
dengan diameter tulangan 13 mm dipasang dengan jarak tiap 120 mm untuk kedalaman -2 m
samapi -5 m. Untuk kedalaman -10 m geser terbesar yang terjadi adalah 440 kN < V c/2 ,
sesuai dengan kondisi zone 1 pada ACI 318, kondisi tersebut tidak membutuhkan tulangan
geser. Tetapi tulangan tetap digunakan untuk mengantisipasi bila terjadi keruntuhan geser.
Tulangan geser yang digunakan untuk kedalaman -10 m sampai -25 m adalah diameter 13
mm dengan jarak tiap 150 mm. Sedangkan untuk kedalaman -25 m sampai -42 m digunakan
tulangan berdiameter 12 mm dengan jarak tiap 200 mm.
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
30/32
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
31/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
IV-31
27,8
7m
18,24 m
d 1,25 md 0,88 m
B
Gambar 4.33 Tampak Atas Konfigurasi 67 Tiang
7/21/2019 Bore Pile Design Pile Cap
32/32
BAB 4ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR.SOEKARNO DI MANADO
Pile Cap
Secant Pile
d 880 mm
Grouting
Soil Layer 1
Soil Layer 2
Soil Layer 3
Soil Layer 4
Soil Layer 5
Bored Pile
d 1,25 m
28 D3216 D32
D10 - 200 mm
EL +0,00
EL -10,00
EL -12,00
EL -20,00
EL -25,00
EL -29,00
EL -32,00
EL -42,00
EL -2,00
EL +2,00
D13-120mm
D
13-150mm
D
12-200mm
Gambar 4.34 Potongan A-A (konfigurasi 67 tiang)