Daya Dukung Tiang Tunggal Berdasarkan Data Uji Lapangan
A d i Sa p u t ra as y ta a nca Na t ia B i i a l i ta s t y Na t is C h r i t a n L u k i t ia s t i is I va n C h r i C ha nd r s e ie i r A s a m m i D M M . R
Field Fie ld Tes estin ting g
STAND ST ANDAR ARD D PE PENE NETR TRA ATI TION ON TEST
Pengenala engenalan n Umum ▫ Uji penetrasi standar (SPT) adalah metoda pengujian di lapangan dengan memasukkan (memancangkan) sebuah Split sebuah Split Spoon ▫ NSPT (jenis dan sifat tanah, sifat tanah kualitatif, dan daya dukung tiang pancang)
Interpretasi SPT • Bersifat empiris • Untuk tanah PASIR, NSPT mencerminkan: ▫ ▫ ▫ ▫ ▫
kep epad adat atan an yan ang g Besa Be sarr sudu sudutt gese geserr dala dalam m (φ) (φ) Bera Be ratt isi isi ta tana nah h (γ (γ)) Kapasitas daya dukung pondasi Penu Pe nuru runa nan n pond pondas asi. i.
• Untuk tanah Lempung, hasil SPT dapat menentukan secara empiris konsistensi tanah, kapasitas daya dukung pondasi dan penurunan pondasi.*
End-Bearing 1.Untuk sand (ton)
2.Untuk nonplastic silt (ton)
Di mana:
20 CN = 0,77log10 ' σ v
Skin-Friction
•Qp dalam tons. Untuk mendapatkan nilai fs dalam satuan SI, harus dikalikan 8,9 kN.
•fs dalam tons/ft2. Untuk mendapatkan nilai fs dalam satuan SI, harus dikalikan 95,8 kN/m2.
Catatan Penting! • Untuk tiang drilled , nilai Qp harus dikali 1/3 dan Qf harus dikali ½. Reduksi ini i ni ada karena terjadi reduksi density pada tanah di sekitar pemboran.
CONE PENETRATION TEST
CPT • Fungsi : Nilai konus (qc) Nilai friksi lok lokal ( fs) Men Mengide gidenti ntifika fikasi si jen jenis is tan tanah ah Kep Kepadat adatan an dan keke kekeras rasanny annya a
INTERPRETASI SONDIR 1. Tahanan Ujung (q c) • diperoleh dari penekanan ujung konus untuk memperoleh perlawanan tanah tana h yang dipenetrasi. Besarnya nilai ini menunjukkanidentifikasi jenis tanah. •2. Gesekan selimut (f ) s • Gesekan selimut (f ) diperoleh dari hasil pengukuran perlawanan ujung konus s dan selimut bersama-sama ditekan ke dalam tanah dikurang hasil pengukuran tahanan ujung konus dengan kedalaman penetrasi yang sama. • Gesekan selimut diukur sebagai gaya penetrasi persatuan luas selimut konus (f s). •3. Friction Ratio (R ) f • Friction Ratio digunakan untuk membedakan tanah berbutir halus dengan tanah yang berbutir kasar (memperkirakan jenis tanah yang diselidiki). • ♦ Harga Friction Ratio < 1 % biasanya adalah untuk tanah pasir. • ♦ Harga Friction Ratio > 1 % biasanya adalah untuk tanah Lempung • ♦ Harga Friction Ratio > 5 % atau 6 % untuk jenis tanah organik (peat) •
•
R f = f s/qc
UKURAN KONUS SONDIR (ASTM D 3441)
Ukuran Konus Elektrik
End-Bearing (Meyerhoff) Skin-Friction •Qp dalam tons. Untuk mendapatkan nilai fs dalam satuan SI, harus dikalikan 8,9 kN.
•fs dalam tons/ft2. Untuk mendapatkan nilai fs dalam satuan SI, harus dikalikan 95,8 kN/m2.
Catatan Penting! • Untuk tiang drilled , nilai Qall harus dikalikan ½ • Metode Meyerhoff hanya sesuai untuk kondisi di mana kedalaman tiang pancang minimal 10x lebar atau diameter tiang
Metode Fleming and Thorburn qc1 + qc2 + 2qc3 qc = 4
qc1 adalah tahanan konus rata-rata pada daerah 2D di bawah ujung tiang. qc2 adalah tahanan konus minimum pada daerah 2D di bawah ujung tiang. qc3 adalah tahanan konus rata-rata minimum pada daerah 8D di atas ujung tiang.
PRESSUREMETER TEST
Deskripsi Umum •Uji Pressuremeter (PMT) merupakan sebuah uji teganganregangan in situ •Dilakukan pada dinding lubang bor menggunakan probe menggunakan probe silinder yang membesar dalam arah radial. •PMT dapat digunakan dalam perancangan pondasi pada seluruh jenis tanah
Bagian-Bagian Alat The pressuremeter consists of two parts: •
• the read-out unit • the probe
Schematic of a pressuremeter test in a borehole (from Gambin and Rousseau, 1988
Cara Kerja • Pada kedalaman yang diukur, guard cells dikembangkan untuk menahan posisi probe pada tempatnya • measuring cell diberi cell diberi tekanan dengan mengisikan air, sehingga permukaan karetnya mengembang memberikan tekanan pada dinding lubang bor • Saat tekanan pada measuring cell meningkat, cell meningkat, dinding lubang bor berdeformasi
Cara Kerja • Tekanan pada measuring cell dijaga cell dijaga konstan selama 60 detik • Perubahan volume, yang terjadi dalam kurun waktu tersebut, yang dibutuhkan untuk menjaga besar tekanan dicatat • Diperoleh sebuah diagram ∆P vs ∆V pada tiap pengujian •
Example Example pressuremeter test results (from Baguelin et al., 1978).
•
Three phases of the deformation curve: • (1) the reestablishing phase, phase, from the origin to point A; • (2) the pseudo-elastic phase, phase, from point A to point B; and phase, • (3) the plastic phase, from point B to point C.
•
Example pressuremeter test results (from Baguelin et al., 1978).
Limit Pressure •
The pressure required to expand the measuring cell by an amount vo beyond the volume required to inflate the pressuremeter (VC) and to push the borehole wall back to its original position (vo)
•
•
The injected volume at the limit pressure (vL) is thus: v L = v 0 + V C + v 0 = 2v 0 + V C • v volume required to inflate pressuremeter 0 = and push soil to its original position • V initial volume of the measuring cell (see C= Table 1).
End-Bearing Capacity
A p : luas luas pena penamp mpan ang g dasa dasarr pond pondas asii qo : tega tegang ngan an lat later eral al pad pada a tana tanah h pada pada ked kedal alam aman an ujung pondasi K q : faktor bearing capacity PL : limit pressure P0 : initial pressure Prakash danSharma. Pile Foundation in Engineering Practice . Toronto: Wiley Interscience Publication, 1990
Bearing capacity factor K, factor K, for pile foundation design by pressuremeter (Canadian Foundation Foundation Engineering
Skin-Friction Skin-Frictio n Capacity
Fs = ultimate skin friction (τf) perimeter = pile perimeter embedment length = pile length
Diketahui limit pressure (kPa), material pondasi, metode konstruksi pondasi For cohesive soils, •Timber & Concrete piles: use CURVE A directly •Steel Piles: multiply these values in CURVE A by 0.75
For cohesionless soils, •Nondisplacement Nondisplacement Concrete piles and displacement steel piles: use CURVE A directly •Nondisplacement Nondisplacement Steel Piles: multiply these values in CURVE A by 0.5 Ultimate skin friction, τf , on piles by pressuremeter method (Canadian Foundation Engineering Manual, 1978).
Displacement Concrete Piles: used directly Curve B Curve B (Canadian Foundation Engineering Manual, 1978)
PEMBAHASAN SOAL-SOAL
Soal 1 - SPT Sebuah tiang tiang pancan pancang g •Sebuah baja baja denga dengan n ujung ujung tertutup berdi berdiame amete ter r 1 ft dipan dipancan cang g ke dalam dalam pasir pasir hingga hingga keda kedala lama man n 30 ft. Muka Muka air air tana tanah h terletak terletak pada pada permukaa permukaan n tanah tanah . γ
= 125 lb/ft3.
Tentuk ukan an Qa dgn dgn FS = •Tent 3!
•
Solusi – Point Bearing 1.Nilai 1. Nilai N rata-rata rata-rata Navg=
10+ 12+ 14 3
= 12
2.Nilai tegangan vertikal efektif ' σ v
= (125 lb/ft3 − 62,5 lb/ft3 )30 ft = 1875 lb/ft3 = 0,938 tsf
3.Cari nilai N corrected
20 20 CN = 0,77log10 ' = 0,77log10 = 1,02 0,938 σv N = CNN = 1,02.12 ≅ 12
4.Nilai Point Bearing Qp=
0,4 N
Df Ap ≤ 4NAp
B 0,4 N 0,4.12 = 113tons Qp= Df Ap = 30.0,785 B 1 4 NAp = 4.12.0,785 = 37,7 tons
Pilih nilai paling kecil, maka Qp = 37,7 ton
Solusi – Skin Friction 1.Nilai 1. Nilai N rata-rata rata-rata Navg=
4 + 6 + 6 + 8 + 10 5
= 6,8
2.Nilai tegangan vertikal efektif untuk kedalaman rata-rata ' σ v
= (125 lb/ft3 − 62,5 lb/ft3 )15 ft = 937,5 lb/ft3 = 0,469 tsf
3.Cari nilai N corrected
20 20 = 0,77log10 CN = 0,77log10 ' = 1,25 0,469 σv = 8,5 N = CNN = 1,25.6,8
4.Nilai Skin Friction N fs = ≤ 1 tsf 50 N 8,5 fs = = = 0,17 tfs≤ 1 tsf 50 50 Qf = fs.p.L= 0,17.π .1.30 = 16 tons
Solusi – Allowable Allowable Bearing Capacity 1.Nilai 1. Nilai Q ultimate
Qult = Qp + Qf = 37,7 + 16 = 53,7 tons 2.Nilai Q allowable Qult Qall = FS
53,7 = = 17,9 tons= 156kN 3
Soal 2 - CPT •Hasil tahanan konus dan tahanan selimut dari sebuah CPT ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Hitung kapasitas beban batas dari sebuah driven pile dengan diameter 0,6 m dan panjang 10 m.
Solusi – Fleming and Thorburn • Influence zone • Above base = 8D = 8.0,6 = 4,8 m • Below base = 2D = 2.0,6 = 1,2 m • Tahanan konus • •
qc =
qc1 + qc2 + 2qc3 7,5 + 4,77 + 2(3,07) = 4 4
= 4,6 MPa
• Tahanan selimut rata-rata (tabel) • Berdasarkan Berdasarkan tabel, 0,075 Mpa di atas kedalaman 10 m. • End-bearing •
πD2 π0,62 2 = = = 0 , 28 Ap m • 4 4 • Qp= qcAp = 4,6.0,28 = 1,29MN
• Skin-friction • Qf f spL 0,075.π.0,6.10 1,41MN • Qult =
=
=
•
Qult= 1,29+ 1,41= 2,7MN
Dynamic Driving Driving Resistance Resistance Pile Driving Formulas
• Pile-driving Formulas
•
▫ xx shows the position of pile cap just before a ram or a hammer of weight W strikes the pile cap after falling through a height H. ▫ The pile cap then moves a distance (S + Se) ▫ S is the distance pile point penetrates per blow of the hammer ▫ Se is the elastic compression of the pile and pile cap. ▫ The work done by a falling hammer and the work required to penetrate pile point by S S can then be related as follows: WH = Qdyn S + ▲ E Qdyn = dynamic resistance of soil to pile driving ▲ E = energy losses
• Energy losses result when all of the energy of the falling hammer is not used in pile penetration into the soil but is converted into losses such as heat, noise, and the elastic compression of the pile (Se) • If we assume that C represents the additional penetration of pile that would have occurred if energy losses during pile driving were zero, then equation can be modified as follows: •
a Digunakan jika driven weight lebih weight lebih kecil dari striking weights b Digunakan jika driven weight lebih weight lebih besardari striking weights ( Qu)all Qu)all dalam pounds W = weight of striking parts of hammer in pounds H = effective height of fall in feet E = actual energy delivered by hammer per blow in foot-pounds S = average net penetration in inches per blow for the last 6 in. of driving set Wd = driven weights including pile
Drop Hammer
Single Acting Hammer
Double Acting Hammer
• The shortcomings of dynamic pile-driving formulas can be categorized into the following three areas (Goble and Rausche, 1980): •
• 1. Driving System Representation ▫ In dynamic formulas, only the rated energy and estimated losses are included. Driving system loss representations are oversimplified, oversimplified, and the formulas do not attempt to deal realistically with poor equipment performance. Thus, driving system representation in dynamic formulas are only approximate at best.
▫ • 2. Pile Flexibility ▫ In dynamic formula derivation, the pile is assumed to be rigid and all effects of flexibility are neglected. neglected . •
• 3. Soil Resistance ▫ The soil model approximation in the model is far from the real soil because the formulation assumes constant soil resistance. resistance . Also static pile resistance may not be equal to dynamic pile resistance.
Soal 4 – Pile Driving Formula Hitu Hitung ng Qall Qall dari dari sebu sebuah ah tian tiang g baja baja yang yang dipa dipanc ncan ang g dengan drop hammer seberat
dan
menunjukka kkan n ada . Rekaman pile- driving menunju 12 puku pukula lan n untu untuk k satu satu kaki kaki tera terakh khir ir pema pemanc ncan anga gan n ke dala dalam m tana tanah h nonk nonkoh ohes esif if. Dari Dari 12 puku pukula lan n ters terseb ebut ut,
Solusi • W = 5000 lb • • H = 6,5 ft • • S = jumlah penetrasi dalam in/pukulan • = 6/7 = 0,86 in/pukulan • • Qall = 2WH/(S+1) • = 2.5000.6,5/(0,86+1) • = 34,8 kips = 155 kN
Soal 5 – Pile Driving Formula Sebua Sebuah h tian tiang g
dipanca dipancang ng dengan dengan
menggunakan sekitar
dengan dengan energi energi Tiang dipanca dipancang ng melewat melewati i . Tiang
berb berbag agi i lapi lapisa san n tana tanah h dan dan
. Rekaman Rekaman pemanca pemancanga ngan n menunju menunjukka kkan n ada Hitu Hitung ng Qall Qall pada pada tian tiang g ini ini!
Solusi • E = 39800 ft-lb • • S = jumlah penetrasi dalam in/pukulan • = 9/54 = 0,167 in/pukulan • • Qall = 2E/(S+0,1) • = 2.39800/(0,167+0,1) • = 298 kips = 1326 kN
SEKIAN
Pertanyaan • Uday: kalau di lapangan pada proses pemancangan. Qall kita yg desain. • test2 untuk lahan berapa?harga?(teknis) • Eric: Dynamic pile driving, ada yg static ada gak? • Indra: CPT 10x D • Adi T. W.: Bila di suatu lokasi terdapat 2 data yang berbeda, bagaimana? bagaimana? • Eric: Berapa besar beda data lab dan lapangan?
