Evaluasi Kekuatan Struktur Slab On Pile Pada Pembangunan Ruas Jalan SebelimbinganMartadipura Kota Bangun, Kutai Kartanegara, Kalimantan Timur
1
Daftar Isi I.
PENDAHULUAN ................................................................................... ...........................................
3
1. Prosedur Evaluasi Struktur ................................................................................................ .......
5
II. Analisis Daya Dukung Tiang Pancang .................................................................................... 6 1.
Daya Dukung Ujung Tiang Pancang
2.
......................................................................................
7
Daya Dukung Friksi Tiang Pancang ......................................................................................... 7
3.
Daya Dukung Tiang Pancang .............................................................................................. ........
III.
8
Pemodelan Tumpuan Pondasi Tiang Pancang ...................................................................
8
IV. Pembebanan Pada Struktur ......................................................................................... .............. 12 1.
Beban Mati ............................................................................................... .......................................... 13
2.
Beban Lalu Lintas
...........................................................................................
.............................. 13 3.
Beban Pejalan Kaki ............................................................................................... .......................... 16
2
4.
Gaya Rem .............................................................................................. ............................................. 16
5.
Gaya Sentrifugal
............... ...................................................................
......................................... 16 6.
Gaya Tumbukan ...................................................................................... ......................................... 17
7.
Beban Gempa .......................................................................................... ......................................... 17
V. Analisis Struktur
.......................................................................................
.................................... 30 VI.
Evaluasi Kekuatan Struktur ........................................................................................ .............. 36
1.
Evaluasi Kekuatan Pile Head dan Slab .................................................................................. 36
2.
Evaluasi Kekuatan Tiang Pancang ........................................................................................ . 39
3.
Evaluasi Daya Dukung Tiang Pancang .................................................................................. 40
VII. Evaluasi Kekakuan Struktur ........................................................................................... .......... 41 VIII. Kesimpulan
.....................................................................................
............................................. 42
3
I. PENDAHULUAN Jalan Sebelimbingan – Martadipura sepanjang lebih kurang 2,5 km, dibangun di
Kecamatan Kota Bangun, Kabupaten Kutai Kartanegara,
Kalimantan Timur.
Trase jalan harus melewati daerah dengan kondisi
tanah yang sangat lunak, dimana tanah keras dijumpai pada kedalaman rata-rata -30 meter dari permukaan tanah. Pada saat musim penghujan, lokasi trase jalan ini tergenang air, sehingga peil elevasi jalan harus dinaikkan kurang lebih 3,5 meter dari permukaan tanah asli. Untuk mengatasi permasalahan-permasalahan ini, dipilih konstruksi jalan dengan sistem struktur slab on pile, dimana pada sistem struktur ini, pelat lantai (slab) jembatan didukung oleh pile head dan tiang-tiang pancang yang ditanam sampai kedalaman tanah keras. Untuk kemudahan pelaksanaan pekerjaan di lapangan, digunakan slab dan pile head dari beton pracetak (precast concrete), dan tiang pancang dari beton prategang (pre-stressed concrete) berukuran 40x40 cm. Jarak memanjang antara tiang pancang adalah 5 meter, dan jarak melintang antara tiang pancang adalah 3,5 meter. Konstruksi slab on pile direncanakan mempunyai lebar 9 meter, terdiri 2 jalur kendaraan dengan 2 buah trotoar di kanan dan kiri jalan selebar 1 meter. Konfigurasi dari struktur slab on pile, diperlihatkan pada Gambar 1. Konstruksi jalan dengan sistem struktur Slab On Pile ini direncanakan memiliki umur rencana 30 tahun. Selama umur rencananya, struktur dirancang untuk mampu mendukung kendaraan-kendaran berat dengan beban 50 ton, serta mampu menahan beban-beban yang diakibatkan oleh pengaruh lainnya, seperti tumbukan pada tiang pancang yang diakibatkan oleh kapal-kapal kecil, dan pengaruh gempa.
4
Untuk memastikan kinerja dari struktur slab on pile, perlu dilakukan kajian kekuatan sistem struktur yang meliputi
evaluasi struktur dan
evaluasi geoteknik. Evaluasi struktur meliputi pemeriksaan kekuatan elemen-elemen struktur yang terdiri dari : pelat (slab), pile head, dan tiang pancang.
Sedangkan
evaluasi
geoteknik
dilakukan
dengan
cara
memeriksa kekuatan daya dukung tiang pancang untuk mendukung beban-beban yang bekerja pada struktur slab on pile.
5
Gambar 1. Konfigurasi struktur slab on pile
1. Prosedur Evaluasi Struktur Tahapan dari evaluasi struktur dan geoteknik pada struktur slab on pile, secara garis besar ditunjukkan pada diagram alir di bawah.
Mulai
- Survey lapangan ke lokasi proyek - Pengumpulan data struktur dan data kondisi tanah dari dokumen perencanaan, gambar desain, as build drawing, dokumen pengujian bahan/struktur, dokumen pengujian tanah
- Perhitungan beban-beban yang bekerja pada struktur slab on pile berdasarkan standar pembebanan yang berlaku di Indonesia - Pemodelan struktur dan geoteknik, sesuai dengan data-data struktur dan data kondisi tanah yang ada lapangan
- Analisis struktur slab on pile dengan software SAP2000 untuk menghitung lendutan/simpangan dan gaya-gaya dalam (momen lentur, gaya lintang, dan gaya normal) pada elemen-elemen struktur (slab, pile head, dan tiang pancang). - Analisis struktur dengan software SAP2000 untuk menghitung beban yang harus didukung tiang pancang
- Perhitungan daya dukung tiang pancang berdasarkan data pengujian tanah - Perhitungan tulangan lentur dan/atau tulangan geser yang perlu dipasang pada pile head dan slab/pelat - Perhitungan lendutan/simpangan yang diijinkan pada struktur slab on pile - Penentuan kapasitas kekuatan tiang pancang berdasarkan data yang didapat dari uji lentur (skala penuh)
6
- Perbandingan jumlah tulangan yang dipasang pada slab dan pile head, dengan tulangan yang didapat dari perhitungan - Pemeriksaan daya dukung yang diijinkan dengan beban yang bekerja pada tiang pancang - Pemeriksaan kekakuan struktur slab on pile - Pemeriksaan kekuatan kapasitas tiang pancang
Kesimpulan Selesai II. Analisis Daya Dukung Tiang Pancang Untuk
mengetahui
kemampuan
daya
dukung
tiang
pancang
(40x40)cm di dalam memikul beban-beban yang ada, perlu dilakukan analisis struktur struktur secara menyeluruh. Daya dukung tiang pancang dihitung berdasarkan nilai N-SPT yang didapat dari uji tanah di lapangan. Dari hasil penyelidikan tanah, didapatkan data properti tanah berupa nilai N-SPT sebagai berikut : Tabel 1. Nilai N-SPT tanah Kedalam an
Nilai N-SPT (Dari Soil Test)
N-SPT
(m)
BH6
BH7
BH8
BH9
BH10
0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 -22 -24 -26 -28 -30
0 2 3 0 0 0 2 24 24 21 16 14 50 50 19 20
0 2 2 0 0 0 12 24 32 35 9 23 50 50 24 29
0 0 0 0 2 0 4 5 9 19 9 24 50 50 23 26
0 0 0 0 0 0 5 11 16 25 24 40 50 50 46 60
0 0 0 0 2 0 4 15 25 26 26 46 50 50 57 60
Ratarata 0.00 0.80 1.00 0.00 0.80 0.00 5.40 15.80 21.20 25.20 16.80 29.40 50.00 50.00 33.80 39.00
0,2.(NSPT) 0.00 0.16 0.20 0.00 0.16 0.00 1.08 3.16 4.24 5.04 3.36 5.88 10.00 10.00 6.76 7.80 57.84
1. Daya Dukung Ujung Tiang Pancang 7
Daya dukung ultimit pada ujung tiang pancang (Pb) dihitung dengan rumus : Pb = 40.(Nb) x Ab dimana : Nb adalah harga N-SPT pada ujung tiang pancang Ab adalah luas penampang pondasi tiang pancang Dari hasil penyelidikan tanah didapatkan besarnya N-SPT pada ujung tiang pancang (kedalaman -30 meter) adalah : Nb = 39. Untuk tiang pancang berukuran (40x40) cm, luas penampang tiang : Ab = (0,4 x 0,4) = 0,16 m2. Besarnya daya dukung ujung ultimit dari tiang pancang (40x40)cm : Pbu = 40.(39) x 0,16 = 250 ton. Dengan angka keamanan diambil sebesar SF=3, maka besarnya daya dukung ujung yang diijinkan : Pb = Pbu/SF = 250/3 = 83 ton 2. Daya Dukung Friksi Tiang Pancang Daya dukung friksi/gesek ultimit (Psu) pada dinding tiang pancang, dihitung berdasarkan gaya friksi yang terjadi antara dinding tiang pancang dengan tanah. Besarnya gaya friksi diperhitungkan sebesar 0,2 dari nilai N-SPT. Daya dukung friksi pada dinding tiang pancang (Pfu) dihitung dengan rumus : Pfu = 0,2.(N-SPT) x (O), dimana O adalah keliling tiang pancang yang besarnya adalah : O = (4 x0,4) = 1,6 m. Dari Tabel 1,didapat besarnya gaya friksi total sampai dengan kedalaman -30 meter adalah = 0,2.(N-SPT) = 57,84 ton/m. Besarnya daya dukung friksi ultimit dari tiang pancang : Pfu = 57,84 x 1,6 = 92,54 ton. Dengan angka keamanan diambil sebesar SF=5, maka besarnya daya dukung ujung yang diijinkan : Pf = Pfu/SF = 92,54/5 ≈ 18 ton. 3. Daya Dukung Tiang Pancang
8
Besarnya menjumlahkan
daya
dukung
dari
tiang
pancang,
didapat
dengan
daya dukung ujung tiang pancang (Pb) dengan daya
dukung friksi (Pf). Daya dukung dari tiang pancang yang diijinkan : Pa = (Pb + Pf) = (83 + 18) = 101 ton
III. Pemodelan Tumpuan Pondasi Tiang Pancang Untuk keperluan analisis struktur, digunakan model tumpuan pegas elastis, yang merepresentasikan daya dukung pondasi tiang pancang. Besarnya reaksi yang dapat didukung oleh tanah yang dimodelkan sebagai tumpuan pegas elastis, tergantung dari besarnya gaya pegas dari tumpuan yang bersangkutan. Untuk tanah yang dimodelkan sebagai tumpuan elastis, kemampuan untuk mendukung beban tergantung dari besarnya modulus of subgrade reaction (ks) dari tanah. Besarnya ks berlainan untuk setiap jenis tanah. Besarnya modulus of subgrade reaction kearah vertikal (ksv) dapat ditentukan dari besarnya daya dukung tanah yang diijinkan (qa), yaitu : ksv = 40.(SF).qa
(kN/m3)
dimana SF adalah angka keamanan (safety factor), dan qa dalam satuan kPa (kN/m2).
9
Gambar 2. Nilai N-SPT dan model tumpuan elastis pada tiang pancang
Besarnya ks berlainan untuk setiap jenis tanah. Besarnya ks kearah vertikal (ksv) dapat ditentukan dari besarnya daya dukung tanah yang diijinkan (qa), yaitu : ksv = 40.(SF).qa
(kN/m3)
dimana SF adalah angka keamanan (safety factor), dan qa dalam satuan kPa (kN/m2). Jika digunakan angka kemanan (SF) = 3, maka besarnya modulus subgrade reaction tanah dalam arah vertikal adalah : ksv = 120.qa (Analisis Dan Desain Pondasi, J.E Bowles, Penerbit Erlangga, 1989). Besarnya modulus subgrade reaction tanah dalam arah horisontal adalah : ksh = 2.(ksv).
10
Menurut Meyerhof (1965), hubungan antara daya dukung tanah yang diijinkan (qa) dengan nilai N-SPT, dapat dinyatakan dengan persamaan : qa = (N/8) (kg/cm2 ) qa dalam satuan kg/cm2. Perhitungan modulus subgrade reaction tanah dalam arah vertikal (ksv) dan arah horisontal (ksh), ditabelkan pada Tabel 2. Tabel 2. Perhitungan modulus subgrade reaction arah vertikal (ksv) dan arah horisontal (ksh) N-SPT
qa=N/8
qa
Ratarata 0.00 0.80 1.00 0.00 0.80 0.00 5.40 15.80 21.20 25.20 16.80 29.40 50.00 50.00 33.80 39.00
(kg/cm2) 0 0.1 0.125 0 0.1 0 0.675 1.975 2.65 3.15 2.1 3.675 6.25 6.25 4.225 4.875
(kPa) 0 10 12.5 0 10 0 67.5 197.5 265 315 210 367.5 625 625 422.5 487.5
Tumpuan
pegas
elastis
ksv = 120.qa
ksv
ksh=2.ksv
(kN/m3)
(kg/m3)
(kg/m3)
0 1200 1500 0 1200 0 8100 23700 31800 37800 25200 44100 75000 75000 50700 58500
0 120000 150000 0 120000 0 810000 2370000 3180000 3780000 2520000 4410000 7500000 7500000 5070000 5850000
0 240000 300000 0 240000 0 1620000 4740000 6360000 7560000 5040000 8820000 15000000 15000000 10140000 11700000
direncanakan
dipasang
pada
setiap
kedalaman 2,0 meter dari permukaan tanah (Gambar 3). Luas bidang kontak antara tanah dengan tiang pancang (lebar tiang pancang 0,40 m) = (2 x 0,4) m2 = 0,80 m2. Besarnya konstanta pegas arah horisontal (Ksh), dicantumkan pada Tabel 3. Tabel 3. Perhitungan konstanta pegas arah horisontal (Ksh) Kedalam an (m)
ksh=2.ks v (kg/m3)
Luas Bidang Kontak (m2)
Ksh
Ksh
(kg/m)
(ton/m)
11
0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12
0 120000 240000 270000 300000 150000 0 120000 240000 120000 0 810000 1620000
-13
3180000
-14
4740000
-15
5550000
-16
6360000
-17
6960000
-18
7560000
-19
6300000
-20
5040000
-21
6930000
-22
8820000 1191000 0 1500000 0 1500000 0 1500000 0 1257000 0 1014000 0 1092000 0 1170000 0
-23 -24 -25 -26 -27 -28 -29 -30
0,80
96000
96
0,80
216000
216
0,80
120000
120
0,80
96000
96
0,80
96000
96
0,80
648000
648
0,80
254400 0
2544
0,80
444000 0
4440
0,80
556800 0
5568
0,80
504000 0
5040
0,80
554400 0
5544
0,80
952800 0
9528
0,80
120000 00
12000
0,80
100560 00
10056
0,80
873600 0
8736
12
Gambar 3. Tumpuan pegas elastis pada tiang pancang
Pemodelan struktur slab on pile untuk analisis struktur dengan software SAP2000, diperlihatkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Pemodelan struktur slab on pile 3 dimensi dan 2 dimensi
13
IV. Pembebanan Pada Struktur Untuk keperluan analisis dan evaluasi kekuatan struktur slab on pile, digunakan standar-standar struktur yang berlaku di Indonesia, yaitu : a. Standar Pembebanan Untuk Jembatan (SNI T‒02‒2005) b. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-28472002) c. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Gedung dan Non Gedung (SNI 03-1726-2012) d. Indonesian Bridge Management System (IBMS, 1992) Beban-beban diperhitungkan bekerja pada struktur slab on pile adalah sebagai berikut : Tabel 4. Pembebanan pada struktur slab on pile
Pembebanan Pada Struktur Slab On Pile Berat Sendiri (berat slab, pile head, tiang pancang) Beban Mati Tambahan (aspal tebal 7cm, barier & pipa sandaran) Beban Pada Trotoar Gaya Rem Gaya Sentrifugal Gaya Tumbukan Beban Lajur D : Beban Terbagi Rata (BTR) Beban Lajur D : Beban Garis Terbagi Rata (BGT) Beban Gempa
Simbol Beban
Faktor Beban Kondisi Kondisi Layan Ultimit
PMS
1,0
1,2
PMA
1,0
2,0
TTP TTB TTR TTC
1,0 1,0 1,0 1,0
1,8 1,8 1,8 1,0
TTD
1,0
1,8
TTD
1,0
1,8
TEQ
1,0
1,0
Untuk perhitungan pembebanan pada struktur slab on pile digunakan Standar Pembebanan Untuk Jembatan (SNI T‒02‒2005). Menurut SNI T-022005, beban pada jembatan dibedakan menjadi dua kategori aksi berdasarkan lamanya beban yang bekerja yaitu : a. Beban Tetap Merupakan beban yang bekerja sepanjang waktu dan bersumber pada sifat
bahan,
cara
pembangunan
jembatan,
dan
bangunan
yang
menempel pada jembatan. 14
b. Beban Sementara Merupakan beban yang bekerja dalam jangka waktu pendek, walaupun mungkin sering terjadi. 1. Beban Mati Beban tetap atau beban permanen yang bekerja pada struktur slab on pile, dibedakan sebagai berikut : a. Berat Sendiri Beban akibat berat sendiri pada jembatan terdiri berat dari elemen struktural dan elemen non struktural yang dianggap tetap. Berat sendiri pada struktur slab on pile terdiri dari : berat pelat/slab, pile head, dan berat tiang pancang. Besarnya beban akibat berat sendiri tergantung dari dimensi elemen struktur dan berat jenis dari bahan yang digunakan. Berat jenis dari beberapa bahan di tampilkan pada Tabel 5 di bawah, sebagai berikut : Tabel 5. Berat jenis bahan konstruksi
Bahan Aspal Beton Beton Bertulang Baja
Berat Jenis (Kg/m3) 2200 2500 7850
b. Beban Mati Tambahan Beban mati tambahan adalah berat seluruh bahan yang membentuk suatu beban pada jembatan yang merupakan elemen non struktural, dan mungkin besarnya berubah selama umur rencana. Beban mati tambahan pada struktur slab on pile diantaranya : a. Lapisan aspal beton setebal 7 cm. Beban aspal beton = 0,07 x 2200 = 150 kg/m2. b. Barier dan Pipa Sandaran. Dari perhitungan didapatkan beban barier dan pipa sandaran = 600 kg/m. 2. Beban Lalu Lintas Beban sementara yang bekerja pada struktur slab on pile, dapat diakibatkan oleh : beban pejalan kaki pada trotoar, beban kendaraan (lalu lintas), gaya akibat pengereman kendaraan, gaya sentrifugal akibat 15
kecepatan kendaraan pada bagian jembatan yang melengkung, gaya akibat gempa. Beban lalu lintas yang diperhitungkan bekerja pada struktur slab on pile terdiri dari Beban Lajur D dan Beban Truk T. Beban Lajur D ditempatkan melintang pada lebar penuh dari jalur lalu lintas pada jembatan, dan akan menghasilkan pengaruh pada jembatan yang ekivalen dengan rangkaian kendaraan sebenarnya. Jumlah total Beban Lajur D yang ditempatkan tergantung pada lebar jalur pada jembatan. Beban Truk T adalah kendaraan berat tunggal (semi trailler) dengan tiga gandar yang ditempatkan dalam kedudukan jembatan pada lajur lalu lintas rencana. Tiap gandar terdiri dari dua pembebanan bidang kontak yang dimaksud, agar mewakili pengaruh berat roda kendaraan. Hanya satu Beban Truk T yang boleh ditempatkan per spasi lajur lalu lintas rencana. Pada umumnya, Beban Lajur D akan menentukan untuk bentang sedang sampai panjang, sedangkan Beban Truk T akan menentukan untuk bentang pendek dan sistim lantai jembatan. a. Beban Lajur D Beban Lajur D terdiri dari : a. Beban Terbagi Rata (BTR) dengan intesitas q (kPa). Besarnya q tergantung pada panjang jembatan (L)
yang dibebani total, sebagai
berikut : L ≤ 30 m; q = 9,0 kPa ≈ 900 kg/m2 L ≥ 30 m; q = 9,0 x [0,5 + (15/L)] kPa Beban BTR bisa ditempatkan dalam panjang terputus agar terjadi pengaruh yang maksimum pada struktur. Dalam hal ini, L adalah jumlah dari panjang masing-masing beban terputus tersebut. Beban BTR ditempatkan tegak lurus terhadap arah lalu lintas. b. Beban Garis Terbagi Rata (BGT) dengan intesitas p (kN/m), ditempatkan pada kedudukan sembarang sepanjang jembatan dan tegak lurus pada arah lalu lintas. Besarnya BGT ditetapkan sebesar p = 49 kN/m ≈ 4900 kg/m
16
Skema dari Beban Lajur D pada jembatan ditampilkan pada Gambar 5, sebagai berikut :
Gambar 5. Model beban lalu lintas pada jembatan (Beban Lajur D)
b. Beban Truk T Beban Truk T merepresentasikan beban dari kendaraan truk semi trailer yang melewati jembatan. Hanya ada satu Beban Truk T yang ditempatkan dalam tiap jalur lalu lintas rencana pada jembatan. Skema dari Beban Truk T pada jembatan ditampilkan pada Gambar 6 sebagai berikut :
Gambar 6. Model beban kendaraan truk pada jembatan (Beban Truk T)
c. Faktor Beban Dinamis (FBD) Faktor Beban Dinamik (FBD) merupakan hasil interaksi antara kendaraan yang bergerak dengan struktur jembatan. Besarnya FBD tergantung pada frekuensi dasar dari suspensi kendaraan, biasanya antara 17
2 sampai 5 Hz untuk kendaraan berat, dan frekuensi dari getaran lentur jembatan. Untuk Beban Lajur D, FBD merupakan fungsi dari panjang bentang jembatan
seperti diperlihatkan pada Gambar 7. Untuk Beban Truk T,
besarnya FBD diambil 30%.
Gambar 7. Faktor Beban Dinamik (FBD) untuk BGT
FBD yang diperhitungkan pada struktur slab on pile adalah : 1,40 untuk Beban lajur D dan 1,30 untuk Beban Truk T. 3. Beban Pejalan Kaki Beban hidup pada trotoar struktur slab on pile yang diakibatkan oleh pejalan kaki diatasnya, diperhitungkan sebesar 500 kg/m2. 4. Gaya Rem Bekerjanya gaya-gaya di arah memanjang jembatan, akibat gaya rem dan traksi, harus ditinjau untuk kedua jurusan lalu lintas. Pengaruh ini diperhitungkan senilai dengan gaya rem sebesar 5% dari Beban Lajur D, yang dianggap ada pada semua jalur lalu lintas, tanpa dikalikan FBD. Gaya rem dianggap bekerja horisontal dalam arah sumbu jembatan dengan titik tangkap setinggi 1,80 meter di atas permukaan lantai kendaraaan. Untuk Slab On Pile dengan panjang bentang segmental 5 meter, dari Gambar 8 didapat besarnya gaya rem yang diperhitungkan pada struktur adalah 10 kN ≈ 1000 kg.
18
Gambar 8. Gaya rem per-lajur 2,75 meter
5. Gaya Sentrifugal Jembatan yang berada pada tikungan harus memperhitungkan bekerjanya suatu gaya horisontal radial yang dianggap bekerja pada tinggi 1,80 meter diatas lantai jembatan. Gaya sentrifugal dianggap sebanding dengan Beban Lajur D tanpa dikalikan FBD.
Gaya Sentrifugal dihitung
dengan rumus : dimana :
TTR = 0,79 x (V2/r).TT TT = Beban Lajur D V = kecepatan lalu lintas rencana = 60 km/jam r = jari-jari lengkung tikungan = 300 m
Untuk slab on pile dengan panjang bentang segmental 5 meter dan lebar lalu lintas 5,5 meter, besarnya Beban Lajur D : T T = (5 x 5,5) x 900 + (5,5 x 4900) = 51700 kg. Diperhitungkan percepatan gravitasi : g = 9,8 m/dt 2, maka besarnya massa (m) akibat Beban Lajur D : m = 51700/9,8 = 5275 kg.dt2/m. Jika diperhitungkan kecepatan rencana : V = 60km/jam (16,67m/dt), maka besarnya gaya sentrifugal : TTR = 0,79 x [(16,67)2/300] x (5275) ≈ 3900 kg 6. Gaya Tumbukan Tiang-tiang pancang yang merupakan penyangga dari struktur slab on pile, harus direncanakan mampu menahan tumbukan yang diakibatkan oleh kapal-kapal kecil. Besarnya gaya tumbukan pada tiang pancang diperhitungkan sebesar 50 kN (≈ 5 ton). 7. Beban Gempa
19
Analisis struktur slab on pile terhadap beban gempa mengacu pada standar
Tata
Cara
Perencanaan
Ketahanan
Gempa
untuk
Struktur
Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 03-1726-2012). Besarnya beban gempa pada struktur slab on pile dihitung dengan menggunakan prosedur Gaya Lateral Ekivalen dengan menggunakan rumus : V = Cs.W dimana : W : Berat efektif slab on pile, yang besarnya dapat diperhitungkan sebesar 100% (beban mati) + 25% (beban hidup/beban kendaraan) Cs : Koefisien Respon Seismik R
: Faktor Modifikasi Respon
Ie : Faktor Keutamaan Gempa Besarnya nilai Koefisien Respon Seismik, dihitung dengan menggunakan rumus : Cs = SDS/(R/Ie) Nilai Cs yang dihitung dengan rumus diatas, tidak perlu melebihi nilai Cs yang dihitung dengan rumus : Cs = SD1/T.(R/Ie) Pada rumus diatas : SDS :
Parameter percepatan spektrum respon desain pada periode
pendek SD1 : Parameter percepatan spektrum respon desain pada periode 1 detik T
: Periode getar struktur (detik)
Nilai Cs yang dihitung dari kedua rumus diatas, harus tidak boleh kurang dari : Cs = 0,044.SDS .Ie ≥ 0,01 a. Penentuan Kelas Situs Berdasarkan
hasil
penyelidikan
tanah
di
lokasi,
profil
tanah
mempunyai nilai N-SPT yang berbeda. Untuk penentuan kelas situs, perlu dihitung nilai N-SPT rata-rata yang dianggap mewakili kondisi tanah di
20
lokasi tersebut. Perhitungan N-SPT Rata-rata untuk penentuan Kelas Situs, dicantumkan pada Tabel 6. Tabel 6. Perhitungan N-SPT rata-rata untuk penentuan kelas situs Kedalaman (m) -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 -22 -24 -26 -28 -30 ∑d =
Tebal Lapisan d (m) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 30
N-SPT
d x N-SPT
0.80 1.00 0.00 0.80 0.00 5.40 15.80 21.20 25.20 16.80 29.40 50.00 50.00 33.80 39.00
1.60 2.00 0.00 1.60 0.00 10.80 31.60 42.40 50.40 33.60 58.80 100.00 100.00 67.60 78.00
∑(d x N-SPT) =
578.40
Besarnya nilai N-SPT Rata-rata ( Nr ) tanah dasar di lokasi proyek : Nr = ( ∑d x N-SPT )/∑d = 578,40/30 = 19,3 Untuk nilai N-SPT = 19,3, maka berdasarkan perhitungan pada Tabel 7 dapat disimpulkan bahwa klasifikasi situs pada lokasi proyek dimana struktur slab on pile didirikan, termasuk kelas situs SD (tanah sedang) dengan nilai 15 ≥ Nr = 19,3 ≤ 50. Tabel 7. Klasifikasi Kelas Situs
Kelas Situs SC (tanah keras, sangat padat dan batuan lunak) SD (tanah sedang) SE (tanah lunak)
N-SPT >15 15 sampai 50 <15
Sumber : Tabel 3 (SNI 1726 – 2012)
b.Spektrum Respon Desain
21
Untuk perhitungan beban gempa pada struktur slab on pile, perlu dibuat Kurva Respon Spektra Desain untuk lokasi dimana bangunan akan didirikan. Untuk membuat Kurva Spektrum Respons Desain dilakukan dengan denggunakan software on-line yang tersedia pada situs : puskim.pu.go.id
(http://puskim.pu.go.id/Aplikasi
/desain
spektra
indonesia_2011/). Dengan menggunakan software on line yang tersedia, dan dengan memasukkan data koordinat dari Kota Bangun di Kalimantan Timur, didapatkan Kurva Percepatan Respon Spektrum Desain untuk wilayah Kota Bangun dan sekitarnya seperti pada Gambar 9.
Gambar 9. Parameter seismik dan Kurva Spektrum Respon Desain Kota Bangun (Kalimantan Timur) untuk kondisi tanah sedang
Dari perhitungan spektrum respon desain, didapat parameter-parameter seismik sbb. : - Percepatan spektrum respon desain pada periode pendek (S DS) : 0,128 g. - Percepatan spektrum respon desain pada periode 1 detik (S D1) : 0,136 g. g, adalah percepatan gravitasi yang besarnya 9,8 m/dt2.
22
Peta percepatan spektrum respon desain pada periode pendek (S DS) dan percepatan spektrum respon desain pada periode 1 detik (S D1), diperlihat pada Gambar 10a dan 10b.
Gambar 10a. Peta respon spektra percepatan periode pendek 0,2 detik di batuan dasar untuk probablitas terlampaui 2% dalam 50 tahun (Sumber : SNI 1726 – 2012)
23
Gambar 10b. Peta respon spektra percepatan periode 1 detik di batuan dasar untuk probablitas terlampaui 2% dalam 50 tahun (Sumber : SNI 1726 – 2012)
c. Kategori Desain Seismik Struktur slab on pile yang dibangun merupakan jembatan lalu lintas jalan
raya
biasa
yang
dilewati
kurang
dari
2000
kendaraan/hari.
Berdasarkan Standar Pembebanan Untuk Jembatan (SNI T‒02‒2005), struktur slab on pile ini termasuk jembatan dengan Faktor Keutamaan Gempa (Ie) = 1,0 Mengacu pada Tabel 1 SNI 1726 – 2012 tentang Kategori Risiko Bangunan Gedung dan Struktur Lainnya Untuk Beban Gempa, struktur ini memiliki risiko yang rendah terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan. Oleh karena itu, struktur slab on pile ini dimasukkan dalam Kategori Risiko I. Untuk perhitungan pengaruh beban gempa, Kategori Desain Seismik (KDS) dari struktur slab on pile harus ditentukan terlebih dahulu berdasarkan
kategori
risikonya,
dan
parameter
respons
spektra
percepatan desainnya yaitu : SDS = 0,128 g dan SD1 = 0,136 g.
24
Dari Tabel 8, untuk nilai SDS = 0,128 g, struktur slab on pile termasuk pada Kategori Risiko A . Dari Tabel 9, untuk nilai S D1 = 0,136 g, struktur slab on pile termasuk pada Kategori Risiko C. Tabel 8. Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada perioda pendek 0,2 Detik.
Nilai SDS SDS < 0,167 0,167 ≤ SDS 0,33 0,33 ≤ SDS 0,50 0,50 ≤ SDS
Kategori Risiko I atau II atau IV III A A B C C D D D
Sumber : Tabel 6 - SNI 1726 – 2012 Tabel 9. Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada perioda 1 detik.
Nilai SD1 < 0,067 0,067 ≤ SD1 0,133 0,133 ≤ SD1 0,20 0,20 ≤ SD1
Kategori Risiko I atau II atau IV III A A B C C D D D
Sumber : Tabel 7 - SNI 1726 – 2012
Struktur slab on pile merupakan struktur dengan penahan gaya seismik berupa sistem rangka pemikul momen dari beton bertulang. Mengacu pada Tabel 10, maka struktur jembatan slab on pile ini harus didesain sebagai Rangka Beton Bertulang Pemikul Momen Menengah (SRPMM), dengan Koefisien Modifikasi Respons (R) = 5,0, Faktor Kuat Lebih Sistem (ΩO) = 3, dan Faktor Pembesaran Defleksi (Cd) = 4,5 Tabel 10. Faktor R , Cd, dan ΩO untuk Sistem Penahan Gaya Gempa (Rangka Beton Bertulang Pemikul Momen )
Sistem Penahan Gaya Seismik
Koefisien Modifikas i Respons, R
Faktor Kuat Lebih Sistem ,
ΩO
Faktor Pembesar an Defleksi,
Cd
Batasan Sistem Struktur dan Batasan Tinggi Struktur hn (m) Kategori Desain Seismik
B
C
D
E
F 25
Sistem Rangka Beton Bertulang Pemikul Momen Struktur Rangka Pemikul Momen 8 3 5,5 TB TB TB Khusus (SRPMK) Struktur Rangka Pemikul Momen 5 3 4,5 TB TB TI Menengah (SRPMM) Struktur Rangka Pemikul Momen Biasa 3 3 2,5 TB TI TI (SRPMB) TB = Tidak Dibatasi dan TI = Tidak Diijinkan. Sumber : Tabel 9 - SNI 1726
TB
TB
TI
TI
TI
TI
– 2012
d.Periode Getar Struktur Periode getar struktur (T) dari struktur slab on pile dihitung dengan menggunakan Metode Analisis Ragam (Modal Analysis). Perhitungan periode getar dilakukan dengan meninjau 2 derajat kebebasan (Degree Of Freedom / DOF) dari struktur pada arah sumbu-X dan sumbu-Y.
Untuk
perhitungan periode getar struktur, ditinjau modul struktur slab on pile sepanjang 100 meter, dengan massa m = 174300 kg.dt2/m. Dari hasil analisis struktur slab on pile sepanjang 100 meter dengan menggunakan software SAP2000, didapatkan periode getar struktur pada arah sumbu-X (Tx) = 0,988 ≈ 1,0 detik, dan pada arah sumbu-Y (Ty) = 0,992 ≈ 1,0 detik. Ragam getar struktur yang terjadi pada struktur slab on pile pada arah melintang (sumbu-X) dan arah memanjang (sumbu-Y), diperlihatkan pada Gambar 11a dan 11b. Menurut SNI 1726 – 2012, periode getar struktur (T), tidak boleh melebihi hasil koefisien untuk batasan pada periode getar yang dihitung (Cu), seperti tercantum pada Tabel 11. Untuk nilai S D1 = 0,136 g, dari Tabel 11 didapat nilai Cu = 1,7. Karena periode getar struktur slab on pile, T = 1 detik < Cu = 1,7, maka dapat disimpulkan bahwa periode getar struktur memenuhi syarat. Tabel 11. Koefisien untuk batas atas pada periode getar (T) yang dihitung
Parameter Percepatan Respon Spektra Desain Pada Periode 1 Detik (SD1) ≥ 0,4 0,3 0,2
Koefisien Cu 1,4 1,4 1,5 26
0,15 ≤ 0,15
1,6 1,7
Sumber : Tabel 14, SNI 1726 – 2012
Gambar 11a. Ragam getar struktur slab on pile pada arah sumbu-X (Tx = 0,988 ≈ 1,0 detik)
Gambar 11b. Ragam getar struktur slab on pile pada arah sumbu-Y (Ty = 0,992 ≈ 1,0 detik)
e. Beban Gempa Pada Struktur Dari hasil perhitungan diatas, didapat beberapa parameter yang dapat digunakan untuk memperkirakan besarnya beban gempa yang akan bekerja pada struktur slab on pile. Parameter-parameter tersebut adalah : 27
R
: Koefisien Modifikasi Respon = 5
Ie : Faktor Keutamaan Gempa = 1 SDS :
Percepatan spektrum respon desain pada periode pendek =
0,128 g SD1 :
Percepatan spektrum respon desain pada periode 1 detik =
0,136 g T
: Periode getar struktur, Tx = Ty ≈ 1,0 detik
m : Massa struktur = 1633390 kg.dt2/m. W : Berat struktur = (1633390 kg.dt2/m x 9,8 m/dt2) = 1601250 kg Besarnya nilai Koefisien Respon Seismik, dihitung dengan menggunakan rumus : Cs = SDS/(R/Ie) = 0,128/(5/1) = 0,026 Cs = SD1/T.(R/Ie) = 0,136/1.(5/1) = 0,027 Besarnya beban gempa pada struktur slab on pile sepanjang 100 meter : V = Cs x W = 0,027 x 1601250 = 43234 kg Untuk struktur slab on pile sepanjang 100, terdapat 21 sistem rangka pemikul momen dari beton bertulang yang dipasang setiap jarak 5 meter. Besarnya gaya gempa yang harus dipikul oleh 1 rangka pemikul momen = 43234/21 ≈ 2000 kg. Jika diperhitungkan faktor kuat lebih pada sistem struktur (Ω O = 3), maka besarnya beban gempa yang harus dipikul oleh 1 rangka pemikul momen adalah : V = ΩO x V = 3 x 2000 = 6000 kg
28
Dari hasil perhitungan beban-beban yang diperkirakan akan bekerja pada struktur slab on pile, didapat hasil sebagai berikut (Tabel 12) : Tabel 12. Beban-beban yang bekerja pada struktur slab on pile
Beban Pada 1 Rangka Pemikul
Simbo l Beban
Berat sendiri struktur, terdiri dari berat pelat/slab, pile head, dan tiang pancang
PMS
Beban mati tambahan, terdiri dari lapisan aspal tebal 7cm, barier, & pipa sandaran Beban pejalan kaki di trotoar Gaya akibat pengereman kendaraan Gaya sentrifugal pada tikungan Gaya akibat tumbukan pada tiang pancang Beban Lalu Lintas (Beban D) : - Beban Terbagi Rata - Beban Garis Terbagi Rata/BGT Beban statik ekivalen akibat gempa
Beban Pada Struktur Dihitung otomatis oleh software
TTP
Lapisan aspal tebal 7 cm : (0,07x2200) ≈ 150 kg/m2 Barier + pipa sandaran = 600 kg/m 5 kPa ≈ 500 kg/m2
TTB
1000 kg
TTR
3900 kg
TTC
5000 kg
BTR BGT
9 kPa ≈ 900 kg/m2 (49x1,4) kN/m ≈ (5000 x 1,4) kg/m = 7000 kg/m
TEQ
6000 kg
PMA
29
Gambar 12a. Beban akibat berat sendiri barier dan pipa sandaran (P MA = 0,6 ton/m)
30
Gambar 12b. Beban lapisan aspal setebal 7 cm (PMA = 0,15 ton/m2)
Gambar 12c. Beban pejalan kaki di trotoar (PTP = 0,50 ton/m2)
31
Gambar 12d. Beban lalu lintas/Beban D Terbagi Rata (BTR) = 0,90 ton/m 2
Gambar 12e. Beban lalu lintas/Beban D Garis Terbagi Rata (BGT) = 7,0 ton/m
Gambar 12f. Gaya sentrifugal pada tikungan (TTR) = 3,9 ton
32
Gambar 12g. Gaya tumbukan pada tiang pancang (TTR) = 5,0 ton
Gambar 12h. Beban gempa statik ekivalen (TEQ) = 6,0 ton
33
V. ANALISIS STRUKTUR Kekuatan dari struktur slab on pile dievaluasi dengan cara melakukan analisis struktur dengan menggunakan beban-beban yang diperkirakan akan bekerja pada struktur selama umur rencananya. Beban-beban yang bekerja dikombinasikan sedemikian rupa, sehingga akan menghasilkan pengaruh beban yang paling maksimum atau paling berbahaya bagi kekuatan struktur. Menurut SNI T-02-2005 (Standar Pembebanan Untuk Jembatan), kombinasi pembebanan yang harus diperhitungkan antara lain adalah : a. Kombinasi pembebanan pada kondisi layan b. Kombinasi pembebanan pada kondisi ultimit Kekuatan dari struktur slab on pile dievaluasi untuk kondisi layan dan kondisi ultimit. Tabel 13. Beban-beban pada struktur slab on pile dan faktor beban yang sesuai
Pembebanan Pada Struktur Slab On Pile Beban mati (berat slab, pile head, tiang pancang) Beban mati tambahan (aspal tebal 7cm, barier & pipa sandaran) Beban pejalan kaki di trotoar Gaya akibat pengereman kendaraan Gaya sentrifugal pada tikungan Gaya akibat tumbukan Beban Lajur D : Beban Terbagi Rata (BTR) Beban Lajur D : Beban Garis Terbagi Rata (BGT) Beban gempa
Simbol Beban
Faktor Beban Kondisi Kondisi Layan Ultimit
PMS
1,0
1,2
PMA
1,0
2,0
TTP TTB TTR TTC
1,0 1,0 1,0 1,0
1,8 1,8 1,8 1,0
TTD
1,0
1,8
TTD
1,0
1,8
TEQ
1,0
1,0
Kombinasi pembebanan pada kondisi layan dan kondisi ultimit yang diperhitungkan pada struktur slab on pile ditunjukkan pada Tabel 14 dan Tabel 15. Tabel 14. Kombinasi pembebanan yang dihitung pada kondisi layan
Kombinasi Pembeban an
Faktor beban x Beban yang bekerja pada Struktur
34
1 2 3 4
U = 1,0.(PMS) U = 1,0.(PMS) (TTR) U = 1,0.(PMS) (TEQ) U = 1,0.(PMS) (TTC)
+ 1,0.(PMA) + 1,0.(TTP) + 1,0.(TTD) + 1,0.(PMA) + 1,0.(TTP) + 1,0.(TTD) + 1,0. + 1,0.(PMA) + 1,0.(TTP) + 1,0.(TTD) + 1,0. + 1,0.(PMA) + 1,0.(TTP) + 1,0.(TTD) + 1,0.
Tabel 15. Kombinasi pembebanan yang dihitung pada kondisi ultimit
Kombinasi Pembeban an 5 6 7 8
Faktor beban x Beban yang bekerja pada Struktur U = 1,2.(PMS) U = 1,2.(PMS) (TTR) U = 1,2.(PMS) (TEQ) U = 1,2.(PMS) (TTC)
+ 2,0.(PMA) + 1,8.(TTP) + 1,8.(TTD) + 2,0.(PMA) + 1,8.(TTP) + 1,8.(TTD) + 1,8. + 2,0.(PMA) + 1,8.(TTP) + 1,8.(TTD) + 1,0. + 2,0.(PMA) + 1,8.(TTP) + 1,8.(TTD) + 1,8.
Hasil dari analisis struktur untuk kombinasi pembebanan pada kondisi layan, ditunjukkan pada Gambar 13a sampai Gambar 13d.
Gambar 13a. Deformasi dan momen lentur yang terjadi pada struktur slab on pile kombinasi pembebanan 1 (satuan : ton-m) – kondisi layan
35
Gambar 13b. Deformasi dan momen lentur yang terjadi pada struktur slab on pile kombinasi pembebanan 1 (satuan : ton-m) – kondisi layan
Gambar 13c. Deformasi dan momen lentur yang terjadi pada struktur slab on pile kombinasi pembebanan 3 (satuan : ton-m) – kondisi layan
36
Gambar 13d. Deformasi dan momen lentur yang terjadi pada struktur slab on pile kombinasi pembebanan 4 (satuan : ton-m) – kondisi layan
Deformasi yang maksimum pada slab on pile, dan momen lentur yang maksimum pada tiang pancang akibat kombinasi pembebanan pada kondisi layan, dicantumkan pada Tabel 16. Momen lentur yang maksimum pada pile head dan tiang pancang akibat kombinasi pembebanan pada kondisi ultimit, dicantumkan pada Tabel 17.
37
Gambar 14a. Momen lentur pada struktur slab on pile kombinasi pembebanan 5 (satuan : ton-m) – kondisi ultimit
Gambar 14b. Momen lentur pada struktur slab on pile kombinasi pembebanan 6 (satuan : ton-m) – kondisi ultimit
38
Gambar 14c. Momen lentur pada struktur slab on pile kombinasi pembebanan 7 (satuan : ton-m) – kondisi ultimit
Gambar 14d. Momen lentur pada struktur slab on pile kombinasi pembebanan 8 (satuan : ton-m) – kondisi ultimit
39
Tabel 16. Deformasi horisontal dan momen lentur (kondisi layan)
Kombinasi Pembeban an
1 2 3 4
Deformasi Maksimum Pada Struktur Slab On Pile Vertikal (cm) -0,54 -0,54 -0,38 -0,37
Horisontal (cm) 0 +1,40 +2,13 +1,17
Gaya-gaya Dalam Maksimum Pada Tiang Pancang Momen (tGeser (ton) m) 1,61 0,32 5,78 1,61 7,23 2,14 5,10 2,68
Tabel 17. Momen dan gaya geser pada pile head dan tiang pancang (kondisi ultimit)
Kombinasi Pembeban an
5 6 7 8
Gaya-gaya Dalam Maksimum Pada Pile Head Momen (t.m)
Geser (ton)
12,57 13,45 13,26 12,10
22,57 26,89 26,10 25,80
Gaya-gaya Dalam Maksimum Pada Tiang Pancang Momen (tGeser (ton) m) 2,73 0,55 10,24 2,86 9,15 2,53 8,93 4,46
40
VI. EVALUASI KEKUATAN STRUKTUR Dari hasil analisis struktur diatas, untuk selanjutnya dapat dilakukan evaluasi terhadap kekuatan elemen-elemen struktur, yang meliputi kekuatan pile head, pelat/slab, dan tiang pancang prategang. Untuk memeriksa kekuatan dari pile head dan pelat/slab dari struktur slab on pile , dilakukan dengan menghitung nilai rasio tegangan (stress ratio) dari pile head dan slab. Rasio tegangan adalah perbandingan antara tegangan
yang
terjadi
pada
elemen-
struktur
akibat
kombinasi
pembebanan yang bekerja pada struktur, dengan kapasitas kekuatan dari elemen struktur berdasarkan jumlah tulangan yang terpasang. Suatu elemen struktur dinyatakan kuat menahan momen lentur dan gaya
normal,
jika
tegangannya ≤ 1.
dari
hasil
perhitungan
didapatkan
nilai
rasio
Jika dari hasil perhitungan didapatkan nilai rasio
tegangannya > 1, maka elemen struktur tersebut dinyatakan tidak kuat. 1. Evaluasi Kekuatan Pile Head Dan Slab Pile head dan slab dari struktur slab on pile direncanakan dari beton bertulang, dengan mutu K.350 (f’c. 29 MPa) dan baja tulangan ulir dengan mutu fy. 400 MPa. Bentuk penampang dan detail tulangan dari pile head dan slab diperlihatkan pada Gambar 15.
Gambar 15. Tulangan pile head dan slab
41
Untuk perhitungan slab/pelat lantai kendaraan, selain beban Lajur D, diperhitungkan juga pengaruh dari Beban Truk T pada struktur slab on pile.
Gambar 16. Penempatam Beban Truk T pada lantai struktur slab on pile
Gambar 17a. Penempatan Beban D Terbagi Rata (BTR) = 0,90 ton/m 2 pada slab untuk mendapatkan pengaruh momen lentur positif yang maksimum.
42
Gambar 17b. Penempatan Beban D Garis Terbagi Rata (BGT) = 7,0 ton/m pada slab untuk mendapatkan pengaruh momen lentur positif yang maksimum.
Gambar 18a. Penempatan Beban D Garis Terbagi Rata (BGT) = 7,0 ton/m pada slab untuk mendapatkan pengaruh momen lentur negatif yang maksimum.
Gambar 18b. Penempatan Beban D Garis Terbagi Rata (BGT) = 7,0 ton/m pada slab untuk mendapatkan pengaruh momen lentur negatif yang maksimum.
43
Dari hasil perhitungan untuk beberapa kombinasi pembebanan yang ditinjau, didapatkan nilai rasio tegangan yang maksimum dan tulangan geser minimal yang harus dipasang pada pile head dan slab, seperti dicantumkan pada Tabel 18. Tabel 18a. Rasio tegangan yang terjadi pada pile head dan slab
Elemen Struktur
Rasio Tegangan
Keterangan
Tulangan 6D19 dipasang di bagian atas dan bawah penampang pile head, mampu memikul momen lentur yang Pile Head 0,83 < 1,0 terjadi akibat beban-beban yang bekerja pada struktur slab on pile Tulangan 8D19 dan 10D10 yang dipasang di bagian atas dan bagian bawah penampang slab, mampu Slab 0,56 < 1,0 memikul momen lentur yang terjadi akibat beban-beban yang bekerja pada struktur slab on pile Tabel 18b. Tulangan geser yang diperlukan pada pile head dan slab
Elemen Struktur
Tulangan Geser
Pile Head
D13-250 (0,07cm2/cm)
Slab
D13-300 (Tul. Praktis)
Keterangan Tulangan geser yang dipasang pada pile head : D13-200, lebih rapat dari pada tulangan yang diperlukan yaitu D13-250. Pile head mampu menahan gaya geser yang terjadi pada akibat beban-beban yang bekerja pada struktur slab on pile Tulangan geser yang dipasang pada slab : D13-300, sesuai dengan tulangan yang diperlukan yaitu D13300. Slab mampu menahan gaya geser yang terjadi akibat beban-beban yang bekerja pada struktur slab on pile
2. Evaluasi Kekuatan Tiang Pancang Struktur slab on pile terdiri dari pelat-pelat pracetak yang menumpu pada pile head. Pile head ditumpu oleh tiang-tiang pancang prategang yang ditanam sampai kedalaman lebih kurang 32 meter hingga mencapai tanah keras. Tiang pancang yang digunakan berbentuk persegi berukuran (40x40)cm. Untuk
mengetahui
kekuatan
sebenarnya
dari
tiang
pancang
prategang, telah dilakukan pengujian kekuatan lentur (bending strength 44
test) dengan skala penuh di pabrik produk beton PT. Wijaya Karya Beton di Pasuruan. Pengujian kuat lentur tiang pancang prategang dilakukan 2 kali pada tanggal 14 Maret 2015 dan tanggal 6 Juni 2014. Hasil pengujian dari kedua tiang pancang tersebut, dirangkum pada Tabel 19 sebagai berikut : Tabel 19. Tabel hasil pengujian tiang pancang prategang
Keterangan Kode produksi Ukuran tiang pancang Panjang tiang pancang Berat tiang pancang Diameter baja prategang Jumlah baja prategang Tipe pengujian
Tiang Pancang 1
Tiang Pancang 2
53 000 49 (40 x 40) cm 10 m 4,0 ton 12,7 mm 4 buah
53 000 49 (40 x 40) cm 9m 3,6 ton 12,7 mm 4 buah Body bending test JIS A 5326 6 Juni 2014 >8,18 ton-m
Body bending test
Referensi pengujian JIS A 5326 Tanggal pengujian 14 Maret 2014 Kapasitas momen lentur aktual 11,49 ton-m Kapasitas momen ultimit 17,50 ton-m >10,34 ton-m aktual Dari hasil analisis struktur untuk beberapa kombinasi pembebanan yang ditinjau, didapatkan momen lentur yang terjadi pada tiang pancang pada kondisi layan struktur adalah 7,23 ton-m, sedangkan momen lentur pada kondisi ultimit adalah 10,24 ton-m. Dari hasil pengujian lentur 2 buah tiang pancang berukuran (40x40), didapatkan kapasitas momen lentur aktual dari tiang pancang adalah 11,49 ton-m dan >8,18 ton-m. Karena kapasitas momen lentur aktual dari tiang pancang lebih besar dari momen lentur yang terjadi pada tiang pancang pada kondisi layan (7,23 ton-m). Maka dapat disimpulkan bahwa tiang pancang yang digunakan cukup kuat. Pada kondisi ultimit, dimana beban-beban yang bekerja pada slab on pile meningkat, momen lentur ultimit yang terjadi (10,24 ton-m), masih dibawah kapasitas momen ultimit aktual dari tiang pancang. 3. Evaluasi Daya Dukung Tiang Pancang
45
Beban pada pondasi tiang pancang dievaluasi dengan menghitung besarnya reaksi tumpuan akibat kombinasi pembebanan yang ditinjau di dalam analisis. Dari hasil analisis struktur, didapatkan besarnya beban vertikal maksimum yang harus didukung oleh 1 tiang pancang tunggal adalah 70,6 ton. Dari analisis geoteknik yang telah dilakukan sebelumnya, didapatkan besarnya daya dukung yang diijinkan dari tiang pancang tunggal berukuran (40x40)cm, adalah 101 ton. Daya dukung ijin tiang pancang ini didapat dengan menjumlahkan
daya dukung ujung tiang yang diijinkan
(SF=3) sebesar Pb = 83 ton, dengan daya dukung friksi yang diijinkan (SF=5) sebesar Ps = 18 ton. Besarnya daya dukung tiang pancang yang diijinkan : Pa = (Pb + Pf) = (83 + 18) = 101 ton Beban vertikal maksimum yang harus didukung tiang pancang adalah 70,6 ton. Beban ini lebih kecil dari daya dukung tiang pancang yang diijinkan yaitu 101 ton. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa tiang pancang berukuran (40x40), mampu memikul beban-beban yang bekrja di atas struktur slab on pile.
VII. EVALUASI KEKAKUAN STRUKTUR Kekakuan
struktur
slab
on
pile
diperiksa
dengan
menghitung
besarnya simpangan kearah horisontal dari struktur akibat kombinasi pembebanan yang ditinjau di dalam analisis.
46
Gambar 19a. Simpangan horisontal pada struktur di permukaan tanah δb = 1,105 cm (dalam lingkaran)
Gambar 19b. Simpangan horisontal pada struktur di slab/pelat δa = 2,131 cm (dalam lingkaran)
Simpangan yang terjadi antara permukaan tanah dengan pelat/slab dihitung sebagai berikut : (δa - δb) = (2,131 – 1,105) = 1,03 cm.
47
Tinggi pelat dari permukaan tanah : H = 350 cm, maka besarnya simpangan yang diijinkan untuk struktur slab on pile dengan Kriteria Risiko I sesuai dengan Tabel 16 - SNI 1726 – 2012, adalah : = 0,02.(H) = 0,02.(350) = 7 cm Untuk struktur slab on pile dengan Faktor Pembesaran Defleksi : Cd = 4,5 dan
Faktor Keutamaan Gempa : Ie = 1,0, besarnya simpangan yang
diperbesar : ∆ = (δa - δb).Cd/Ie = (1,03).4,5/1,0 = 4,63 cm Dari hasil perhitungan, didapatkan simpangan terbesar yang dapat terjadi = 4,63 cm. Simpangan ini lebih kecil dari simpangan yang diijinkan yaitu = 7 cm. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa kekakuan dari struktur slab on file memenuhi syarat kekakuan VIII. KESIMPULAN Dari hasil evaluasi kekuatan struktur slab on pile pada Pembangunan Ruas Jalan Sebelimbingan-Martadipura, Kota Bangun, dapat dijelaskan beberapa hal sebagai berikut : 1. Elemen-elemen struktur pile head dan slab dengan tulangan lentur dan tulangan geser seperti yang tergambar di shop drawing, cukup kuat untuk memikul beban-beban yg bekerja pada struktur slab on pile. Dari hasil analisis struktur didapatkan nilai rasio tegangan (stress ratio) maksimum dari pile head = 0,83 dan slab = 0,56. Karena nilai rasio tegangan dari pile head dan slab ini lebih kecil dari 1, maka dapat disimpulkan pile head dan slab cukup kuat. 2. Dari hasil pengujian lentur skala penuh pada tiang pancang yang telah dilakukan di pabrik produk beton PT. Wijaya Karya di Pasuruan, dapat diketahui bahwa kapasitas momen lentur aktual dari tiang pancang prategang berukuran (40x40)cm, lebih besar dari pada momen lentur yang terjadi pada tiang pancang akibat beban-beban yang bekerja pada struktur slab on pile. Dengan demikian dapat disimpulkan
bahwa
tiang pancang
prategang
ini
cukup kuat
digunakan sebagai pondasi struktur slab on pile.
48
3. Dari hasil analisis geoteknik dan analisis struktur diketahui bahwa, daya dukung pondasi tiang pancang yang diijinkan adalah 101 ton, sedangkan besarnya beban maksimum yang harus didukung tiang pancang adalah 70,6 ton. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa pondasi tiang pancang mampu mendukung beban-beban yang bekerja di atasnya. 4. Simpangan horisontal yang terjadi pada struktur slab on pile akibat kombinasi beban lalu lintas dengan beban-beban yang berarah horisontal, seperti beban gempa, gaya sentrifugal akibat laju kendaraan pada tikungan, dan gaya benturan, masih dalam batas simpangan yang diijinkan. Simpangan horisontal maksimum yang terjadi pada struktur adalah 4,63 cm, sedangkan simpangan yang diijinkan adalah 7 cm. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa konfigurasi struktur slab on pile ini cukup kaku, sehingga struktur slab on pile tidak memerlukan rangka pengaku (bracing)
Kota Bangun, 7 April 2015
Ir. Himawan Indarto, M.S SKA No : 1.2.201.025.09.1000967
49
