Analisis Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data Sondir

WORKSHOP PRACTICAL ENGINEERING - PEMANCANGAN

WORKSHOP PRACTICAL ENGINEERING PEMANCANGAN

APLIKASI GRLWEAP UNTUK PREDIKSI DAYA DUKUNG TIANG PANCANG

oleh : Gambiro

KAPASITAS DUKUNG TIANG PANCANG Kapasitas dukung tiang pancang terhadap beban aksial tekan dapat ditentukan dengan : A. Metode analisa statis (Statical Analysisi Method) dengan uji laboratorium 1. Formula dengan data CPT (Cone Penetrometer Test)/Sondir. 2. Formula dengan data SPT (Standard Penetration Test). 3. Formula dengan hasil pengujian sampel tanah B. Metode analisa dinamik (Dynamic Analysisi Method) → formula dinamik 4. Formula dinamik : a. Formula pemancangan (pile driving formula) b. Analisa gelombang (wave analysis) C. Uji lapangan

5. Uji lapangan dengan PDA (Pile Driver Analysis) 6. Uji lapangan dengan uji beban statik

1


KAPASITAS DUKUNG TIANG PANCANG A. Metode analisa statis (Statical Analysisi Method) dengan uji laboratorium Keuntungan : • Digunakan untuk merencanakan kapasitas dukung tiang pancang secara teoritis. • Biaya sangat murah. Kerugian : • Sangat tergantung dari kuantitas dan kualitas data tanah. • Banyak hal-hal yang tidak bisa diperkirakan sebelumnya (unpredictable) seperti menjumpai lapisan lensa. • FK = 3 - 5

KAPASITAS DUKUNG TIANG PANCANG B. Metode analisa dinamik (Dynamic Analysisi Method) → formula dinamik Keuntungan : • Langsung mengetahui perkiraan daya dukung tiang pancang berdasarkan hasil pemancangan. • Biaya sangat murah. Kerugian : • Sangat tergantung dari kualitas alat dan cara pengukuran kalendering • Formula dinamik memberikan hasil yang tidak sama, sehingga bersifat empiris. • FK = 3 - 4

2


KAPASITAS DUKUNG TIANG PANCANG C. Uji lapangan

Keuntungan : • Hasil yang diperoleh merupakan hasil yang sebenarnya, • Dapat menggunakan FK = 2.0 Kerugian : • Biaya mahal, karena harus memobilisasi peralatan berat. • Selama pelaksanaan pengujian, harus bebas dari gangguan pekerjaan yang lain. • Pekerjaan yang lain terhenti.

KAPASITAS DUKUNG STATIK TIANG PANCANG Data Sondir Menurut Wesley :

R all . =

q c . A JHP .O + 3 5

qc = nilal konus (kg/cm2) JHP = jumlah hambatan pelekat (kg/cm) A = luas penampang utuh tiang (cm2) O = keliling tiang (cm)

3


KAPASITAS DUKUNG STATIK TIANG PANCANG Data Sondir Menurut Schmertmann – Nottingham :

Qp =

Qall = Qp + Qs

q c1 + q c 2 Ap 2

qc1 =nilai qc rata-rata 0.7D – 4D di bawah ujung tiang qc1 =nilai qc rata-rata 8D di atas ujung tiang Ap = luas penampang utuh tiang (cm2) O = keliling tiang (cm) (Paulus Pramono)

KAPASITAS DUKUNG STATIK TIANG PANCANG (Paulus Pramono)

Data Sondir

Qs = K

s ,c

⎡ 8D z ⎢∑ 8 D fs.As + ⎣ z=0

⎤ A ∑ s ⎥⎦ z=8 D L

Qs = daya dukung selimut tiang K = faktor koreksi fs untuk tanah pasir (Ks) atau lempung (Kc) z = kedalaman di mana fs diambil d = diameter tiang fs = gesekan selimut sondir As = luas bidang kontak setiap interval kedalaman fs L = panjang total tiang tertanam

4


KAPASITAS DUKUNG STATIK TIANG PANCANG Data SPT

Qu = 40 N b . Ap + 0.2 N . As

Meyerhoff (1956) :

Qu = daya dukung ultimit pondasi tiang pancang (ton) Nb = harga NSPT pada elevasi dasar tiang Ap = luas penampang dasar tiang (m2) As = luas selimut tiang (m2) N = harga NSPT rata-rata

KAPASITAS DUKUNG STATIK TIANG PANCANG Data laboratorium Meyerhoff (1976) : (untuk tanah pasir)

(Q

v

)

ult

= Q

p

+ Q

f L= L

= Apσ 'v N q + pK s tan δ ∑ σ 'vl ΔL L =0

5


KAPASITAS DUKUNG STATIK TIANG PANCANG Meyerhoff (1976) : (untuk tanah pasir)

Ap

= pile tip area

σ’v = effective overburden pressure at the pile tip σ’vl = effective vertical stress at a point along the pile p

length = pile perimeter

Ks

= earth pressure coefficient

Nq

= bearing capacity factor

δ

= ⅔φ

L

= pile length

KAPASITAS DUKUNG STATIK TIANG PANCANG Meyerhoff (1976) : (untuk tanah pasir)

Pile Type Bored Pile Driven H Pile Driven displacement pile

Ks 0.5 0.5 – 1.0 1.0 – 2.0

φ0

20

25

28

30

32

34

36

38

40

42

46

Nq (1) Nq(2)

8 4

12 5

20 8

25 12

35 17

45 22

60 30

80 40

120 60

160 80

230 115

6


KAPASITAS DUKUNG STATIK TIANG PANCANG Meyerhoff (1976) : (untuk tanah kohesif)

( Q v ) ult = A p c u N c + p

L = L0

∑c L=0

a

ΔL

Ap

= pile point (base) area

cu Nc

= the minimum undrained shear strength of clay at pile point level (c = cu=Su = qu/2) = the bearing capacity factor

p

= pile parameter

Le

= effective pile length

ca

= soil-pile adhesion

KAPASITAS DUKUNG STATIK TIANG PANCANG Meyerhoff (1976) : (untuk tanah kohesif) Nilai Nc untuk variasi kedalaman terhadap diameter tiang pancang Df/B

Nc 0 1 2

6.2 7.8 8.5

≥4

9.0

(Foundation and Earth Structures Design Manual NAVFAC, D.M 7.2, 1982)

7


KAPASITAS DUKUNG STATIK TIANG PANCANG Meyerhoff (1976) : (untuk tanah kohesif) Nilai Nc untuk variasi diameter bawah tiang pancang (B) Nc

Drilled Pile Base Diameter < 0.5 m (≅ 1.5 ft.)

9

0.5 – 1.0 m (≅1.5 – 3 ft.)

7

≥ 1 m (≅ 3 m)

6

(Canadian Foundation Engineering Design Manual, 1985)

FORMULA DINAMIK 1. Hiley (a) :

2. Hiley (b) :

Ru =

Wr + n 2W p eh .Eh s + 0.5( k1 + k 2 + k3 ) Wr + W p

2 e h .E h W r + n W p Ru = s + 0 . 5C x W r + W p

3. PCUBC (Pacific Coast Uniform Building Code) : Ru =

4. Gates :

e h . E h .C 1 s + 0 .5 C 2

R u = 10 . 45

e h . E h (1 − log s )

8


FORMULA DINAMIK 5. Modified ENR (Engineering News Record) 2 eh .Eh Wr + n W p Ru = s + 0.254 Wr + W p

Ru =

e h .E h K u .s

7. Danish :

Ru =

e h .E h s1 + C 1

8. Ritter :

Ru =

6. Janbu :

eh .Eh Wr +Wr +Wp s Wr +Wp

FORMULA DINAMIK 9. Weisbach :

Ru = −s

2.eh .E h.A.E s.A.E 2 E.A + + L L L

10. Stern atau Universal :

Ru =

11. Redtenbacher :

12. Rankine :

Ru =

Ru =

2 Wr + n 2W p 2.L ⎞⎟ E. A ⎛⎜ − s + s 2 + Wr .h L ⎜ Wr + W p E. A ⎟ ⎝ ⎠

E . A ⎛⎜ − s+ L ⎜ ⎝

2 . E . A .s L

s2 +

2 W r + h . 2 . L ⎞⎟ W r + W p .E . A ⎟ ⎠

⎛ ⎞ W .h . L ⎜ 1 + 2r ⎟ − 1 ⎜ ⎟ s E A . . ⎝ ⎠

9


FORMULA DINAMIK ⎛ ⎞ Y ⎟ + Wr + Wp Ru = X ⎜⎜ −1 + 1 + ⎟ λ X ( 2 s + ' ⎝ ⎠

13. Kafka :

R

14. Eytelwein atau Dutch :

Ru =

15. Benabencq :

W

r

.h W

⎛ s ⎜⎜ 1 + W ⎝

e h .E h +Wr +W 2s

Ru =

16. Navy Mc Kay :

=

u

⎞ ⎟⎟ ⎠

p r

p

e h .E h s (1 + 0 . 3 C 1 )

FORMULA DINAMIK R

17. Canadian Building Code :

u

=

e h .E s + C

.C 1 2 .C 3

h

18. Design Manual DM 7.2, 1982 Ru =

a. Drop Hammer :

2 .W .H S +1

b. Single Acting Hammer : 2 .W .H W S + 0 .1 D W c. Double Acting Differential Hammer : Ru =

Ru =

2 .W .H S + 0 .1

Ru =

2.E W S + 0. 1 D W

Ru =

2 .E S + 0 .1

10


FORMULA DINAMIK

Nilai Efisiensi Palu : Jenis Palu

Efisiensi Palu (eh)

Drop hammer

0.75 – 1.00

Single acting hammer

0.75 – 0.85

Double acting hammer Diesel hammer

0.85 0.85 – 1.00

FORMULA DINAMIK

Nilai Koefisien Restitusi Tiang (ASCE 1941) : Material

n

Tiang pancang kayu (ujung tidak runcing)

0.25

Bantalan kayu di atas tiang pancang baja

0.32

Bantalan kayu pada tiang pancang baja Tiang pancang baja tanpa bantalan kayu atau tiang beton dengan bantalan Palu besi dicor di atas tiang pancang beton tanpa pile cap

0.40 0.5 0.4

11


Formula Dinamik

Batas atas dan bawah dari FK =Pu/Pd* (kisaran Pu dalam kips) 0 - 200

200 – 400

400 - 700

Engineering News

1.1 – 2.4

0.9 – 2.1

1.2 – 2.7

Hiley

1.1 - 4.2

3.0 – 6.5

4.0 – 9.6

Pacific Coast Uniform Building Code

2.7 – 5.3

4.3 – 9.7

8.8 – 16.5

Redtenbacher

1.7 – 3.6

2.8 – 6.5

6.0 -10.9

Eytelwen

1.0 – 2.4

1.0 – 3.8

2.2 – 4.1

Navy-McKay

0.8 – 3.0

0.2 – 2.5

0.2 – 0.3

Rankine

0.9 – 1.7

1.3 – 2.7

2.3 – 5.1

Canadian National Building Code

3.2 – 6.0

5.1 – 11.1

10.1 – 19.9

Modified Engineering News

1.7 – 4.4

1.6 – 5.2

2.7 – 5.3

Gates

1.8 – 3.0

2.5 – 4.6

3.8 – 7.3

Rabe

1.0 – 4.8

2.4 – 7.0

3.2 – 8.0

•*Pu = beban uji batas • Pd = kapasitas rencanan, menggunakan angka keamanan yang direkomendasikan untuk masing-masing persamaan (2 – 6, tergantung dari formula yang digunakan. Pile Testing Program by Michigan State Highway Commission (1965)

KESALAHAN—KESALAHAN FORMULA DINAMIK Hiley : 1. Formula tidak mengandung parameter fisik dimensi seperti L (panjang), ukuran penampang (area, momen inersia, modulus elastisitas). Dengan kata lain, semua paramater penampang dianggap sama. (Yekong, 2006). 2. Formula dinamik hanya memeperhitungkan rated anergy dan estimated losses, suatu hal yang terlalu menyederhanakan. (Goble and Rausche, 1980). 3. Tiang pancang dianggap rigid dan tidak memperhitungkan fleksibilitas tiang pancang. (Goble and Rausche, 1980). 4. Tahanan tanah dianggap sama. (Goble and Rausche, 1980).

12


Wave Equation Analysis (WEA) Dikembangkan pertama kali oleh E.A.L. Smith pada tahun 1950. Saat ini sudah beberapa program aplikasi yang tersedia di pasaran antara lain : • GRLWEAP (Goble Rausche Likins and Associates, Inc. • TNOWAVE (Proufond BV) • DRIVE (Oasys Limited) • Dll.

WAVE EQUATION ANALYSIS (WEA) 1. Hammer, cushion, helmet dan tiang pancang dimodelkan sebagai rangkaian segmen-segmen yang masing-masing terdiri massa terkonsentrasi dan pegas yang tidak mempunyai berat. 2. Hammer dan segmen-segmen tiang pancang secara kasar panjangnya diambil 1 meter. 3. Tahanan tanah (soil resistance) sepanjang tiang yang tertanam dan pada ujung tiang direpresentasikan dengan komponen statik dan dinamik. (Yekong, 2006)

13


Wave Equation Analysis (WEA) Dasar Teori : Penambahan waktu kritis (time increment) : • Waktu kritis yang diperlukan gelombang merambat sepanjang segmen L.

Δ t cri = L i / c i Atau : • Waktu kritis yang diperlukan gelombang merambat pada massa m.

Δtcri = ( mi / ki )1/ 2 Li

= panjang segmen ke i

ci

= kecepatan gelombang yang melalui segmen ke i

mi

= massa segmen ke i

ki

= kekakuan pada segmen ke i (GRLWEAP 2005 Manual)

Wave Equation Analysis (WEA) Dasar Teori :

ci = ( Ei / ρi )1/ 2 ci

= kecepatan gelombang yang melalui segmen ke i

Ei

= modulus elastisitas segmen ke i

ρi

= Unit massa segmen ke i

(GRLWEAP 2005 Manual)

14


Wave Equation Analysis (WEA) Dasar Teori :


Langkah-langkah analisa : 1. Prediksi variabel tiang pancang pada saat t = j Menentukan harga awal untuk segmen 1 (I = 1) pada saat t = 0 a11 = gh

v12 = vri + a11.Δt

u12 = u11 + v12.Δt a1 1

= percepatan awal untuk segmen 1 pada saat t1

gh = percepatan hammer (tidak selalu 9.81 m/det.2) vri = kecepatan awal yang sama dengan kecepatan ram impact vij = kecepatan segmen i pada saat j uij = perpindahan segmen i pada saat j

Wave Equation Analysis (WEA) Dasar Teori : 2. Gaya-gaya pada segmen a. Gaya pada pegas atas yang bekerja pada sebuah segmen

F sijt = k i ( u i − 1 − u i )

k

pi

=

EA Δ L

b. Gaya pada dashpot (damper) atas yang bekerja pada sebuah segmen

F dijt = c p ( v i − 1 − v i ) c. Gaya pada pegas bawah yang bekerja pada sebuah segmen

F sijb = k i ( u i − u i + 1 ) d. Gaya pada dashpot (damper) atas yang bekerja pada sebuah segmen

F dijb = c p ( v i − v i + 1 )


15


Wave Equation Analysis (WEA) Dasar Teori : 3. Hukum Newton ke 2 untuk perhitungan percepatan

a ij = g p + ( Fsijt + Fdijt − Fsijb − Fdijb − R sij − Rdij ) / mi Rsij dan Rdij = beban tahanan eksternal 4. Integrasi koreksi

vij = vij −1 + (aij + aij −1 ) Δt / 2 uij = uij −1 + vij −1Δt + (2aij −1 + aij )Δt 2 / 6 5. Iterasi sampai terjadi konvergen (GRLWEAP 2005 Manual)


16




17


Tipe hammer

Beban ultimit

18


Hammer Cushion Pile Cushion

Pile Information

19


Hammer

Hammer Cushion Pile Cushion

Tiang pancang Distribusi gaya gesekan

20


blows/m

A

B

A. Grafik hubungan jumlah pukulan vs Compressive/Tensile Stress B. Grafik hubungan jumlah pukulan vs Ultimate Capacity/Ram Stroke

mm/10 bl

A

B

A. Grafik hubungan jumlah pukulan vs Compressive/Tensile Stress B. Grafik hubungan jumlah pukulan vs Ultimate Capacity/Ram Stroke

21


mm/10 bl

blows/m

22


Blows/m vs Ultimate Capacity 10000 Ru lt (kN)

8000 6000 4000 2000 0 0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Blows/m HM Sampoerna

Ujungpangkah

mm/10 blow vs Ultimate Capacity

R ult (k N )

10000 8000 6000 4000 2000 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

mm/10 blows HM Sampoerna

Ujungpangkah

23

Analisis Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data Sondir

Recommend Documents