STUDI KAPASITAS DAYA DUKUNG HORIZONTAL PONDASI TIANG PANCANG PADA PEMBANGUNAN JETTY PLTU TARAHAN PROVINSI LAMPUNG
ABSTRACT
RIWAYAT HIDUP
Penulis yang bernama lengkap Hadi, lahir di Bandar lampung pada tanggal 18
Maret 1988. Penulis merupakan anak tunggal dari pasangan Bapak Moh Terry
(ALM), dan Ibu Sumarni.
Penulis menempuh pendidikan Taman Kanak – Kanak (TK) di TK Daya Bandar
Lampung diselesaikan pada tahun 1994, Sekolah Dasar (SD) Negeri 1 Kedaton
Bandar Lampung lulus pada tahun 2000, Sekolah Menengah Pertama (SMP) di
SMP Negeri 22 Bandar Lampung yang selesai pada tahun 2003, lalu melanjutkan
Sekolah Menegah Kejuruan (SMK) di SMK Negeri 2 Bandar Lampung
diselesaikan pada tahun 2006.
Pada tahun 2006, penulis terdaftar sebagai mahasiswa di Fakultas Teknik Jurusan
Teknik Sipil Universitas Lampung. Pada tahun 2012 penulis pernah melaksanakan
Kerja Praktik (KP) pada Proyek Pekerjaan Pembangunan Pump Pit Pada Proyek
Pembangkit Listrik Tenaga Uap ( PLTU ) Lampung (2 x 100 MW )
PERSEMBAHAN
Alhamdulillahirobbil’alamin...
Teriring do’a dan rasa syukur kepada Allah SWT yang mencintaiku dan
membimbingku dalam menjalani hidup ini.
Ayah Moh Terry (ALM) dan mama Sumarni terima kasih atas segenap cinta dan
kasih sayang, do’a yang tak terputus, tulus,dan ikhlas. Terima kasih telah
membesarkan, mendidik, dan berkorban dalam segala hal tanpa lelah.
Adik sepupuKu, Anisa Hasanah yang melimpahkan dukungan serta motivasi yang
bermakna.
Teman - teman Seperjuangan Irene, Andre, dan siapapun yang pernah kukenal
dan ikut membantu. Terima kasih telah memberikan dukungan, motivasi
dan menemani dalam segala keaadaan. I love you all.
Teristimewa Sahabat – sahabatku yang selalu memberikan semangat dan
dukungan yang tak terhingga selama penyelesaian studi ini serta para
Pendidikku, Dosen, dan Guru – Guruku. Semoga kalian selalu menjadi
inspirasiku. Serta Almamaterku tercinta Universitas Lampung.
MOTO
͞Berusahalah untuk tidak menjadi manusia yang berhasil tapi berusahalah menjadi
manusia yang berguna͟
~ (Einstein) ~
“Musuh terbesar kita ada di dalam diri kita sendiri”
~ (Chandra Dwi Putra) ~
“Belajarlah menjadi kecil, agar bisa melihat gambar besarnya. Karna ketika kamu
kecil kemudian menjadi besar, kamu tidak akan melupakan tiap detailnya.”
~ (Hadi) ~
SANWACANA
Assallamualaikum Wr Wb.
Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT Sang Penguasa Alam Semesta,
karena atas izin dan karunia-Nya Penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
“Studi Kapasitas Daya Dukung Horizontal Pondasi Tiang Pancang Pada
pembangunan Jetty PLTU Tarahan Provinsi Lampung ”. Skripsi ini merupakan salah
satu syarat yang harus ditempuh untuk menyelesaikan pendidikan pada jurusan
Teknik Sipil di Universitas Lampung.
Skripsi ini tidak akan terwujud dan berjalan dengan lancar tanpa adanya dukungan
dari pihak-pihak yang telah membantu. Oleh karena itu, pada kesempatan ini dengan
segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Lampung.
2. Bapak Ir. Idharmahadi Adha, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil
Universitas Lampung dan penguji utama, atas kesediaannya meluangkan waktu
i
untuk hadir diruang sidang menguji dan memberikan masukan serta saran dan
kritiknya selama proses penyelesaian skripsi ini.
3. Bapak Ir. Setyanto, M.T., selaku pembimbing utama atas segala bimbingan, saran
dan perhatian yang luar biasa selama proses penyusunan skripsi ini.
4. Bapak Iswan, S.T., M.T., selaku pembimbing kedua atas wawasan pengetahuan,
bimbingan dan sarannya dalam penyelesaian skripsi ini.
5. Kedua orang tuaku, Moh Terry (ALM) dan Sumarni yang paling kucintai, untuk
segala do’anya, nasehat, dukungan serta semangat yang diberikan.
6. Almamater tercinta Universitas Lampung.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan dan jauh dari
kesempurnaan, untuk itu penulis masih mengharapkan masukan berupa kritik dan
saran yang membangun dari para pembaca. Akhir kata semoga skripsi ini dapat
memberikan sumbangan yang berarti untuk kemajuan ilmu pengetahuan khususnya di
bidang Teknik Sipil.
Wassalamualaikum Wr.Wb.
Bandar Lampung, 13 Januari 2015
Penulis,
Hadi
ii
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI.........................................................................................................
i
DAFTAR TABEL ................................................................................................ iii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ iv
DAFTAR NOTASI...............................................................................................
v
I. PENDAHULUAN
A
Latar Belakang .......................................................................................
1
B
Rumusan Masalah ...................................................................................
2
C
Pembatasan Masalah ...............................................................................
2
D
Tujuan Penelitian ....................................................................................
3
II. TINJAUAN PUSTAKA
A
Umum ......................................................................................................
4
B
Klasifikasi Tanah ....................................................................................
5
C
Dermaga ..................................................................................................
6
D
Pondasi Tiang Pancang ...........................................................................
7
E
Pasang Surut ............................................................................................
8
F
Gelombang ..............................................................................................
9
G
Gaya Benturan Kapal .............................................................................. 10
H
Pemecah Gelombang ............................................................................... 10
III. METODELOGI PENELITIAN
A
Beban Leteral Yang Bekerja Pada Tiang Tunggal .................................. 12
B
Metode Broms ......................................................................................... 13
C
1
Metode Broms pada Tanah Berbutir halus ....................................... 14
2
Metode Broms pada Tanah Berbutir Kasar ...................................... 16
3
Metode Broms Chosive Soil, Long Pile ........................................... 19
Lentur dan Tekuk Pada Tiang Vertikal yang Sebagian Tertanam .......... 26
i
D
Defleksi Tiang Vertikal Akibat Memikul Beban Leteral ........................ 28
E
Bagan Alir Penelitian .............................................................................. 32
IV. PEMBAHASAN
A
Analisis Data Tanah ................................................................................ 33
B
Analisis Data Pasang Surut ..................................................................... 35
C
1
Pengukuran di Pantai Teluk Betung Selatan .................................... 35
2
Pengukuran di Pantai Sebalang Proyek PLTU Lampung ................. 36
3
Urain Pasut Harian Tunggal.............................................................. 38
4
Hitungan Air Rendah Perbani dan Muka Surutan ............................ 38
5
Perhitunga Air Tinggi Perbani .......................................................... 42
6
Perhitungan L.A.T dan H.A.T ......................................................... 45
Analisis Data Angin ............................................................................... 46
1
Pengelolaan Data Angin .................................................................. 46
2
Pengelolaan Gelombang Angin ....................................................... 47
D
Analisis Data Gelombang ....................................................................... 49
E
Analisis Dermaga ................................................................................... 50
F
Analisis Fender ....................................................................................... 52
G
Analisis Dolphin ..................................................................................... 55
H
Analisis Bebaan Leteral Pada Fondasi Tiang Pancang .......................... 57
I
Metode Broms ........................................................................................ 60
J
Analisis Lentur Dan Lentur Pada Tiang Vertikal Yang Tertanam ........ 63
K
Analisis Defleksi Tiang Vetikal ............................................................. 64
L
1
Metode Konvensional ....................................................................... 64
2
Metode Broms .................................................................................. 65
Pembahasan Hasil Perhitungan .............................................................. 67
V. HASIL DAN PEMBAHASAN
A
Kesimpulan ............................................................................................. 70
B
Saran ...................................................................................................... 71
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN I
ii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1 Harga Koefisien η1 ................................................................................... 30
Tabel 3.2 Harga Koefisien η2 ................................................................................... 30
Tabel 3.3 Koefisien Modulus Tanah ηh .................................................................... 31
Tabel 4.1 Distribusi Arah Dan Kecepatan Angin ..................................................... 47
iii
DAFTAR GAMBAR
GambarHalaman
Gambar 3.1
.....................................................................................................
13
Gambar 3.2
.....................................................................................................
14
Gambar 3.3
.....................................................................................................
15
Gambar 3.4
.....................................................................................................
16
Gambar 3.5
.....................................................................................................
17
Gambar 3.6
.....................................................................................................
19
Gambar 3.7
.....................................................................................................
20
Gambar 3.8
.....................................................................................................
21
Gambar 3.9
.....................................................................................................
22
Gambar 3.10 .....................................................................................................
23
Gambar 3.11 .....................................................................................................
24
Gambar 3.12 .....................................................................................................
25
Gambar 3.13 .....................................................................................................
26
iv
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Perkembangan jaman menuntut manusia dalam penggunaan sarana dan prasarana
yang baik dan memadai. Listrik merupakan keperluan manusia yang paling
mendasar pada saat ini, oleh karena itu pembangunan pembangkit listrik sangat
dibutuhkan untuk menunjang kebutuhan manusia akan kegiatan sosialnya. Dalam
pembangunan pembangkit listrik dibutuhkan sebuah jetty (dermaga) untuk
mempermudah pendistribusian batu bara sebagai bahan bakar utama sebuah
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU).
Sebagai salah satu bagian yang sangat penting, jetty harus dapat memenuhi
kepentingan sesuai dengan kapasitas yang diperlukan. Kapaistas suatu jetty dapat
terpenuhi apabila kekuatan dan ketahanannya dapat mencapai kekuatan sesuai
dengan kapasitas yang telah direncanakan. Kekuatan suatu struktur jetty harus
melalui perencanaan yang baik dengan meninjau semua gaya – gaya yang bekerja
dan beban yang dipikul oleh struktur tersebut dan semua sarana tersebut dibangun
diatas tanah.
Pada perencanaan pembangunan jetty sering digunakan pondasi tiang, hal ini
disebabkan oleh beberapa pertimbangan yang lebih menguntungkan penggunaan
pondasi tiang dibandingkan dengan jenis pondasi lainnya,
antara lain :
1. Meneruskan beban bangunan yang terletak di atas air atau tanah lunak, ke
tanah pendukung yang kuat.
2. Untuk meneruskan beban ke tanah yang relatif lunak sampai kedalaman
tertentu sehingga pondasi bangunan mampu memberikan dukungan yang
cukup untuk mendukung beban tersebut oleh gesekan sisi tiang dengan
tanah di sekitarnya.
3. Untuk menahan gaya – gaya horizontal dan gaya yang arahnya miring,
yang bisa saja disebabkan oleh benturan kapal dan gelombang air laut.
Dengan berdasarkan pemaparan diatas, maka penelitian ini untuk meninjau daya
dukung pondasi tiang pada jetty akibat beban vertical yang dihitung secara teoritis
pada proyek pembangunan PLTU Lampung 2 x 100 MW.
B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian tugas akhir ini adalah seberapa besar kapasitas
dukung pondasi tiang pancang akibat gaya horizontal dan berapa besarnya
defleksi tiang yang akan terjadi pada dermaga/pelabuhan.
C. Pembatasan masalah
Batasan masalah dalam skripsi ini sebagai berikut :
1.
Pondasi pada perencanaan dermaga yakni pondasi tiang pancang
2
2.
Gaya yang di tinjau pada pondasi tiang pancang adalah akibat gaya
horizontal / gaya lateral.
3.
Defleksi tiang vertikal pada pondasi tiang pancang dermaga / pelabuhan.
D. Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk :
1. Mengetahui kapasitas dukung pondasi tiang dermaga / pelabuhan akibat beban
leteral / gaya horizontal.
2. Mengetahui besarnya defleksi tiang pancang pada dermaga / pelabuhan.
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Umum
Tanah adalah akumulasi partikel mineral yang tidak mempunyai atau lemah ikatan
antara partikelnya, yang terbentuk kerena pelapukan dari batuan.
Tanah merupakan bahan bangunan yang paling berlimpah di dunia dan di
beberapa daerah tanah tanah tersebut merupakan bahan bangunan pokok yang
dapat diperoleh di daerah setempat.
Tanah terdiri dari tiga komponen: padat (butir pasir, debu, dan bahan organik)
,cair (air didalam pori tanah) ,dan udara (di dalam pori tanah). (World
Agroforestry Center, 2004)
Tanah selalu mempunyai peranan penting dalam suatu pekerjaan konstruksi.Tanah
adalah sebagai dasar pendukung suatu bangunan atau bahan konstruksi dari
bangunan itu sendiri.Pada umumnya semua bangunan dibuat diatas dan dibawah
permukaan tanah. Maka diperlukan suatu sistem pondasi yang akan menyalurkan
beban dari bangunan ke tanah.
Setiap fondasi mampu mendukung beban sampai batas keamanan yang telah
ditentukan, termasuk mendukung beban maksimum yang mungkin terjadi.Jenis
fondasi yang sesuai dengan tanah pendukung yang terletak pada kedalaman 10
meter dibawah perukaan tanah pondasi tiang.
Secara umum pondasi tiang merupakan element struktur yang berfungsi
meneruskan beban pada tanah, baik beban dari arah vertikal maupun arah
horizontal.Pemakaian fondasi tiang pancang pada suatu bangunan, apabila tanah
dasar dibawah bangunan tersebut tidak mempunyai daya dukung yang cukup
untuk memikul berat bangunan dan bebannya, atau apabila tanah keras yang
mempunyai daya dukung yang cukup untuk memikul berat bangunan dan
bebannya tetapi letaknya sangat dalam.
B. Klasifikasi Tanah
Sistem klasifikasi tanah dibuat pada dasar nya untuk memberikan informasi
tentang karakteristik dan sifat sifat fisis tanah.Karena variasivasif dan prilaku
tanah yang begitu beragam, sistim klasifikasi secara umum mengelompokan tanah
ke dalam kategori yang umum di mana tanah memiliki kesamaan sifat fisis.Sistem
identifikasi untuk menentukan sifat sifat mekanis dan geoteknis tanah.System
klasifikasi tanah yang umum di gunakan untuk mengelompokan tanah adalah
Unified Soil Clasification System (USCS).Sistem ini didasarkan pada sifat sifat
tanah yang sederhana seperti distribusi ukuran butiran, batas cair, dan indek
plastisitasnya.
Ada beberapa klasifikasi yang ditemukan oleh Mountohar,AS antara lain :
1.
Klasifikasi Tanah Menurut Unified Soil Clasification System (USCS)
Klasifikasi tanah system ini diajukan pertaman kali oleh Casagrande dan
5
selanjutnya di kembangkan oleh United State Bureau Of Reclamation
(USBR) dan United State Army Corps Of Engineer (USACE). Dalam bentuk
yang sekaran, sistem ini banyak digunakan dalam berbagai pekerjaan
geoteknik.
2.
Sistem Klasifikasi Association Of State Higway and Transportation Official
Classfication (AASHTO)
Sistem klasifikasi AASHTO berguna untuk menentukan kualitas tanah guna
pekerjaan jalan yaitu lapis dasar dan tanah dasar.Karena sistem ini ditujukan
untuk pekerjaan jalan tersebut, maka penggunaan sistem ini dalam prakteknya
dipertimbangkan terhadap maksud aslinya.
C. Dermaga
Dermaga adalah daerah perairan yang terlindungi terhadap gelombang dan angina
untuk berlabuhnya kapal – kapal.Dermaga ini hanya merupakan daerah perairan
dengan
bangunan-bangunan
yang
diperlukan
untuk
pembentukannya,
perlindungan, dan perawatan seperti pemecah gelombang, jetty dan sebagainya.
Adapun jenis-jenis dermaga adalah sebagai berikut :
1. Dermaga barang umum, adalah dermaga yang dipergunakan untuk bongkar
muat barang umum.
2. Dermaga peti kemas, dermaga yang khusus diperuntuhkan untuk bongkar peti
kemas.
3. Dermaga curah, adalah dermaga yang dipergunakan untuk bongkar muat
barang curah yang biasanya menggunakan ban berjalan.
6
4. Dermaga khusus, adalah dermaga yang khusus digunakan untuk mengangkut
barang khusus. Seperti bahan bakar minyak, bahan bakar gas.
5. Dermaga kapal ikan, adalah dermaga yang digunakan kapal ikan.
D. Pondasi Tiang Pancang
Pondasi tiang digolongkan berdasarkan kualitas bahan material dan cara
pelaksanaan. Menurut kualitas bahan material yang digunakan, tiang pancang
dibedakan menjadi empat yaitu tiang pancang kayu.Tiang pancang beton, tiang
pancang baja, dan tiang pancang composite.Pada umumnya di lapangan dijumpai
tipe tiang yang merupakan kombinasi dari ketiga hal tersebut. Keadaan ini
disebabkan karena jenis tanah merupakan campuran/kombinasi tanah berbutir
kasar tanah berbutir halus dan kadang-kadang merupakan tanah yang kompak
sehingga cara tiang meneruskan beban ke tanah dasar pondasi merupakan
kombinasi.
Pemakaian pondasi tiang pancang mempunyai keuntungan dan kerugian, adalah
sebagai berikut ini.
Keuntungan yaitu :
1. Karena tiang dibuat di pabrik dan pemeriksaan kualitas ketat, hasilnya lebih
dapat diandalkan.
2. Prosedur pelaksaan tidak dipengaruhi oleh air tanah.
3. Daya dukung dapat diperkirakan berdasarkan rumus tiang pancang sehingga
mempermudah pengawasan pekerjaan konstruksi.
Kerugian yaitu :
7
1. Karena dalam pelaksanaan menimbulkan getaran dan kegaduhan maka pada
daerah yang berpenduduk padat di kota dan desa.
2. Pemancangan sulit, bila diameter terlalu besar.
3. Bila panjang tiang pancang kurang, maka untuk melakukan penyambungannya
sulit dan memerlukan alat penyambung khusus.
E. Pasang Surut
Pasang surut adalah fenomena naik turunnya muka air laut yang diakibatkan oleh
gaya tarik menarik antara bumi dengaan benda-benda di angkasa terutama bulan
dan matahari. Walau bulan mempunyai masa yang relative kecil disbanding
matahari, namun karena yang letaknya relative dekat dengan bumi, makapengaruh
bulan adalah lebih besar dbandingkan matahari. Kejadian pasang surut merupakan
kejadian yang berosilasi, sehingga semakin panjang data yang dikumpulkan akan
semakin baik hasil prediksi pasang surut.
Mengingat elevasi muka air laut selalu berubah setiap hari, maka diperlukan suatu
elevasi yang di tetapkan berdasarkan data pasang surut, yang dapat digunakan
sebagai pedoman didlam perencanaan suatu pelabuhan.
Beberapa elevasi tersebut adalah sebagai berikut :
1. Muka air tinggi adalah muka air tinggi yang dicapai pada saat air pasang
dalam satu siklus pasang surut.
2. Muka air rendah adalah kedudukan muka air terendah yang dicapai pada saat
air surut dalam siklus pasang surut.
3. Muka air tinggi rerata adalah rerata dari muka air tinggi selama periode sekitar
19 tahun.
8
4. Muka air rendah rerata adalah rerata dari muka air rendah selama priode
sekitar 19 tahun.
5. Muka air laut rerata adalah muka air rerata antara muka air tinggi rerata dan
muka air rendah rerata.
6. Muka air tinggi tertinggi adalah air tertinggi pada saat pasang surut purnama.
7. Air rendah terendah adalah air terendah pada saat pasang surut purnama.
F. Gelombang
Gelombang merupakan
factor
penting didalam
perencanaan
pelabuhan.
Gelombang laut dapat dibangkitkan oleh angin, gaya tarik matahari dan bulan
(pasang surut), letusan gunung berapi atau gempa di laut, kapal yang bergerak,
dan sebagainya.
Gelombang secara garis besar bias di kelompokkan ke dalam 2 katagori,
tergantung pada rasio antara panjang gelombang (L) dan kedalaman air (h). Jika
L/h >>1 maka termasuk gelombang panjang.Masuk dalam katagori ini adalah
gelombang pasang surut, gelombang banjir pada sungai.Jika L/h tidak lebih dari 1,
maka termasuk gelombang pendek.
Pada gelombang pendek, percepatan vertikal memainkan peran yang cukup
penting.Hal ini mengimplikasikan bahwa tekanan yang diakibatkan oleh
gelombang adalah tidak seragam sepanjang arah vertikal.Profil dari kecepatan
arah horizontal adalah tidak seragam sepanjang arah vertikal.Gesekan dasar
menjadi hal yang tidak terlalu penting dikaitkan dengan profil kecepatan pada air
dalam.
9
G. Gaya Benturan Kapal
Pada waktu merapat ke dermaga kapal masih mempunyai kecepatan sehingga
terjadi benturan antara kapal dan dermaga.Dalam perencanaan dianggap bahwa
benturan maksimum terjadi apabila kapal bermuatan penuh menghantam dermaga
pada sudut 10° terhadap sisi depn dermaga.
Gaya benturan kapal yang harus ditahan dermaga tergantung pada energy
benturan yang diserap oleh sistem fender yang dipasang pada dermaga.Gaya
benturan bekerja secara horizontal dan dapat di hitung berdasarkan energy
benturan. Hubungan antara gaya dan energy benturan tergantung pada type fender
yang digunakan.
H. Pemecah Gelombang
Pemecah gelombang adalah bangunan yang digunakan untuk melindungi daerah
perairan
pelabuhan
dari
gangguan
gelombang-gelombang.Bangunan
ini
memisahkan perairan dari laut bebas, sehingga perairan pelabuhan tidak banyak
dipengaruhi oleh gelombang besar di laut.
Pada prinsipnya, pemecah gelombang dibuat sedemikian rupa sehingga mulut
pelabuhan tidak menghadap ke arah gelombang dan arus dominan yang terjadi di
lokasi pelabuhan.Ada beberapa macam pemecah gelombang, ditinjau dari bentuk
dan bahan bangunan yang digunakan.Menurut bentuk nya, pemecah gelombang
dapat dibedakan pemecah gelombang sisi miring, tegak, dan campuran. Pemecah
gelombang bias dibuat dari tumpukan batu, blok beton, blok massa, dan
10
sebagainya. Demensi pemecah gelombang tergantung dari banyak factor,
diantaranya adalah ukuran dan layout perairan pelabuhan, kedalam laut, tinggi
pasang surut, gelombang, ketenangan yang diharapkan , dan transport sedimen di
sekitar lokasi pelabuhan.
11
BAB III
METODE PENELITIAN
A. Beban Leteral yang Bekerja Pada Tiang Tunggal
Gaya tahanan maksimum dari beban leteral yang bekerja pada tiang tunggal
adalah persoalan yang kompleks, karena merupakan masalah interaksi antara
element bangunan agak kaku dengan taanah, yang mana dapat diperlakukan
berdeformasi sebagai elastis ataupun plastis.
Hubungan antara beban leteral dengan terjadinya deformasi tanah sebagai
berikut:
1. Pada mulanya untuk pembedaan yang rendah tanah akan berdeformasi
elastis disamping itu terjadi pergerakan tiang.
2. Untuk pembebanan selanjutnya, beban menjadi lebih besar, lapisan tanah
akan runtuh plastis dan mentransfer seluruh bebannya kelapis tanah yang
lebih dalam lagi.
3. Hal ini akan berlanjut dan menciptakan mekanisme keruntuhan yang ada
hubungannya dengan kekakuan tiang.
Mekanisme keruntuhan dengan memperhatikan tipe tiang berdasarkan
kekakuannya dapat dibedakan menjadi :
1. Rotasi untuk tiang pendek / kaku
2. Translasi untuk tiang pendek /kaku
3. Patahan pada deareah dimana terdapat moment lentur maksimum
untuk tiang panjang / lentur
Gambar 3.1 Mekanisme keruntuhn pada tiang pendek ;
a. Tiang bebas b. Tiang jepit
B. Metode Broms
Metode broms dapat digunakan untuk menghitung tahanan maksimum akibat
gaya leteral baik pada rigid pile maupun long pile. Untuk rigid pile metode
broms berlaku pada tanah berbutir halus uniform (Ø=0) dan tanah berbutir
kasar sedangkan untuk long pile pada tanah berbutir halus dan berbutir kasar.
13
1. Metode Broms pada tanah berbutir halus untuk short term loading :
Reaksi dari tanah terhadap tiang dapat dilihat pada gambar 3.2
Gambar 3.2 Reaksi tanah dan momen lentur untuk tiang pendek akbat gaya
leteral
Tegangan tanah sama dengan nol terjadi sampai sedaam 1,5 B dari permukaan
tanah. Hal ini dianggap sebagai efek penyusutan tanah (soil shrinkage).
Urutan pekerjaan :
(Free Head)
1. Dengan anggapan dasar seperti tersebut di atas dan referensi gambar 2.1
dihitung Mmax dan gaya leteral Hu
2. Mmax dan Hu bias didapat dari tiga persamaan sebagai berikut :
ƒ=
……………………………………………………….……..(3.1)
= Hu (e + 1,5 B + 0,5 ƒ ) …………………………….……….(3.2)
= 2,25 Cu B g2 ……………………….……...……………….(3.3)
14
3. Dengan memasukan persamaan (2.1) ke (2.2) didapat persamaan A, kemudian
dengan adanya hubungan g = L – f -1,5 B dan f seperti pada persamaan (2.1)
dan dimasukan kedalam persamaan (2.3) didapat persamaan B.
4. Dari persamaan A dan persamaan B maka di dapat Mmax dan Hu.
(Fix Head)
Gambar 3.3 Freebody diagram tegangan untuk mencari Hu dan Mmax free head,
short pile, c-soils
Σ Hu = 0
Hu = 9 Cu B (L -1.5 B)…………………………………………….…………..(γ.4)
Σ M pada permukaan,
Mmax = Hu (1/2 (L -1.5 B) + 1.5 B)
Mmax = Hu
…………………………………………………...……....(3.5)
Persamaan (3.4) di distribusi ke persamaan (3.5) didapat nilai Mmax
Mmax = 9 Cu B (L -1.5 B)
……………………………………………(3.6)
15
Mmax = 9 Cu B (L2 -2,25 B2) ………………………………………………(3.7)
2. Metode Broms pada tanah berbutir kasar :
(Free Head)
Reaksi dari tanah berbutir kasar terhadap tiang dapat dilihat pada gambar 2.3
Anggapan dasar resultant pasif pada ujung pile untuk tanah kasar dapat diganti
dengan gaya horizontal P.
(a)
(b)
Gambar 3.4 Reaksi tanah dan moment lentur untuk tiang pendek akibat gaya
leteral pada tanah berbutir kasar
(a). tiang bebas
(b). tiang jepit
Urutan pekerjaan
1. Dengan anggapan dasar dan referensi gambar 2.3 dihitung dan gaya leteral
Hu.
2. Diagram tegangan tanah dihitung dengan :
Pz = 3 B Poz KP ……………………………………………..…….……..(3.8)
16
Dimana :
B = lebar tiang
Poz = effective overburden pressure pada kedalam z
KP = coefficient of passive dari rankine
KP =
= tan (45° + )
(Fixed Head)
Reaksi tanah untuk fixed head seperti terlihat pada gambar 3.4
R = B L Kp
= 15 B L2 Kp
Gambar 3.5 Freebody diagram tegangan untuk mencari besar dan Mmax
fixed head, short pile, -soils
R = γ B L Kp = 1,5 B L2 Kp
ΣH = 0 Maka Hu – R + P = 0
Hu = R – P……………………………….………………….…..(3.9)
ΣM(A) = 0
17
R
L = Hu (e + L)
= Hu (e + L)
Hu =
……………………………………………..…………………….(3.10)
R–P=
………………………………...…..……(3.11)
Maka P = R -
……………….…………(3.12)
=
Dari pers. (3.10) maka Hu =
……………………………………………………..……(3.13)
Hu =
ΣMx lihat bagian atas gambar 3.4
Mx = Hu (e + x) -
(γ B L Kp)
Mx = Hu (e + x) -
B L Kp x3 …………………………….………………(3.14)
x x
= 0 maka Hu = B L Kp x2 = 0
X2 =
X=
Masukan ke persamaan (3.14) didapat :
Mx = Hu ( e +
Mmax = Hu ( e +
-
B L Kp {
– 3 Hu
}
………………………………...(3.15)
Masukan ke persamaan (3.13) pada persamaan (3.15) didapat Mmax Free head
Untuk Fixed head,
1. Besarnya Hu dicari dari keseimbangan gaya
ΣH = 0
Hu = γ B L Kp 0,5 L = 1,5 B L2 Kp …….……………………..……(3.16)
18
2. Besarnya Mu dicari dari
Dengan melihat bagian atas :
ΣMsurface = Hu . efix ……………………………………...………………..(3.17)
Dengan melihat bagian bawah :
ΣMsurface = γ B L Kp 1/β L . β/γ L = B L3 Kp ………………...……..(3.18)
3. Metode Broms cohesive soils, long piles :
Cara sederhana dalam menghitung beban batas, berlaku untuk kondisi :
-
Pembebanan ringan, baaik untuk short atau long pile
-
Lebar tiang = kecil sampai sedang
-
Dengan anggapan seperti gambar 2.5
R = B L Kp
= 15 B L2 Kp
Gambar 3.6 Tiang tunggal mendapatkan gaya leteral dan di anggap sebagai
kantilever (cara sederhanaa)
Beban lateral maximum :
19
-
Free headed pile : Hu =
-
Fixed headed pile : Hu =
……………………..………….………(3.19)
………………………………...…….(3.20)
Dmana pada cara penyederhanaan ini zf yang diambil 1,5 m untuk tanah berbutir
halus lunak dan 3,0 m untuk tanah berbutir keras.Selain itu oleh broms
dikembangkan suatu cara untuk menghitung besar Hu dan Mmax dengan
anggapan diagram tegangan yang dimobilisasi seperti terlihat pada gambar 3.7
(a)
(b)
Gambar 3.7 Reaksi tanah dan momen lentur untuk tiang panjang akibat gaya
leteral pada tanah berbutir halus
(a) Tiang bebas (free head)
(b) tiang jepit (fixed head)
(Free head)
Urutan pekerjaan sebagai berikut :
1. Gambar diagram tegangan tanah dan momen lentur seperti gambar 3.7 di atas.
2. Untuk free head, pada tempat dimana terjadi patahan diambil ΣM ke atas (lihat
gambar 3.7)
P = 9 Cu B f
Mmax = Hu (e + 1.5 B + 05 f) …………………………………………..…..(3.21)
20
3. Mencari besar nya f
ΣH = 0
H = P ; maka H = 9 Cu B f
……………………………………….............................................(3.22)
F=
Gambar 3.8 freebody diagram tegangan untuk mencari besar Hu dan Mmax Free
head long piles, c-soils
4. Apabila Mmax = diambil sebagai Mu dari penampang tiang maka persamaan
(2.21) menjadi :
Mu = Hu (e + 1.5 B + 05 f)
Hu =
…………………………………………………....(3.23)
21
(Fixed Head)
Dari freebody diagram tegangan seperti terlihat pada gambar 3.8
Didapat,
ΣMx = Mmax
2 Mu + Hu . f/2 – Hu (1.5 B + f) = 0
2 Mu – Hu (1.5 B + f/2) = 0
Gambar 3.9 freebody diagram tegangan untuk mencari besar Hu dan Mmax
Fixed head long pile, c-soil
Maka,
Hu =
…………………………………………………………….(3.24)
Metode Broms untuk tanah berbutir kasar, tiang panjang
Untuk tanah berbutir kasar, tiang panjang, akibat gaya leteral besar Hu dan Mu
dihitung berdasarkan anggapan mobilisasi diagram tegangan seperti terlihat pada
gambar 3.10
22
Gambar 3.10 Reaksi tanah dan moment lentur untuk tiang panjang akibat gaya
leteral pada tanah berbutir kasar
(Free Head)
Urutan pekerjaan :
1. Dengan anggapan dasar serta referensi gambar 3.9 dicari besarnya Mu dan Hu.
2. Mmax dan Hu dihitung dari (lihat gambar 3.10)
f = 0,82
…………………………………………………...……..(γ.β5)
Mmax = H (e + 0.67f) …………………………………………………..(γ.β6)
Hu =
……………………………………………………….(γ.β7)
23
Gambar 3.11 Freebody diagram tegangan untuk mencari besar Hu free head long
piles, c-soils
3. Dari ΣH = 0
Hu = R = γ B f kp . ½ f = 3/2 f2 Kp B
f2 =
f=
……………………………………………...(γ.β8)
= 0.82
ambil ΣMf = Mmax
Mmax = Hu (e + 2/3 f)
Hu = =
…………………………………………………………...(γ.β9)
Persamaan 3.28 disubtitusikaan ke persamaan 3.29
Hu =
Hu =
……………………………………………………..(γ.γ0)
24
(Fixed Head)
Karena fixed maka timbul lendutan seperti berikut ini. Lihat gambar 3.10
Gambar 3.12 Freebody diagram tegangan untuk mencari besar Hu fixed head,
long piles, Ø-soil
Lihat gambar 3.10
ΣMf = Mmax
2 Mu = Hu (e + f) + Hu 1/3 f = 0
2 Mu = Hu (2/3 f + e)
…………………………………………………………….(γ.γ1)
Hu =
Dari ΣH = 0
Hu = R = γ B Kp ½ f = γ/β f2 Kp B
f=
= 0.82
………………………………………………(γ.γβ)
masukan persamaan 3.32 kedalam persamaan 3.31 didapat
25
……………………………………………………..(γ.γγ)
Hu =
4. Setelah Mmax didapat, harus dicek apakah :
Mmax < Mu dari penampang tiang pancang (OK)
Mmax > Mu penampang tiang pancang, maka dimensi penampang harus
diperbesar atau diubah.
Perlu dicatat bahwa beban leteral yang dapat ditahan oleh long pile lebih besar
disbanding dengan short pile untuk penampang tiang yang sama.
C. Lentur dan Tekuk pada Tiang Vertikal yang sebagian Tertanam
perhitungan cara Davisson dan Robinson untuk tiang yang sebagian tertanam
menerima gaya-gaya luar seperti pada gambar 3.11 di bawah ini
b
a
Gambar 3.13 Tekuk tiang yang menahan gaya vertikal dan horizontal pada
ujung-ujung tiang
(a) Tiang sebagian tertanam
(b) tiang ekivalen dari dasar jeppit
26
Menurut Davisson dan Robinson, untuk tiang yang sebagian tertanam menerima
gaya luar berupa :
-
Gaya axial P
-
Gaya horizontal H
-
Momen M
Maka untuk mendapatkan panjan ekivalen dari tiang yang dianggap berdiri bebas
dengan jepit didasarkan dengan factor yang menentukan adalah modulus
elastisitas tanah atau harga R dan T dari tiang yang tertanam tersebut.
Panjang ekivalen di tentukan berdasarkan rumus berikut :
Le = zf + e …………………………………………………………………….(γ.γ4)
Le = panjang ekivalen
Zf = jarak dari surface ke titik jepit dasar
= 1,4 untuk soil modulus yang tetap pada lapis tanah
= 1,8 untuk soil modul yang berubah/naik linier
e = jarak dari tempat bekerjanya gaya luar sampai kepermukaan tanah
Persamaan (3.34) adalah suatu rumus pendekatan untuk menghitung panjang
ekivalen yang menurut Davisson dan Robinson dapat digunakan untuk keperluan
pemancangan struktur bila :
Le max = L/R > 4 (untuk tanah dengan soil modulus konstan)
Lmax = L/T > 4 (untuk tanah dengan soil modulus naik linier)
27
D. Defleksi Tiang Vertikal Akibat Memikul Beban Leteral
Dalam menghitung defleksi tiang vertikal akibat beban leteral dapat ditempuh
dengan bermacam cara. Diantaranya yang paling sederhana adalah dihitung
menurut rumus berikut (lihat gambar 2.9)
Gambar 3.14 Tiang menerima beban horizontal dan dianggap sebagai kantilever
sederhana
y=
…………………………………………………………...…(3.25)
y=
…………………………………………………………..….(3.26)
persamaan (3.25) berlaku untuk defleksi pada kepala tiang free head,
sedangkan persamaan (3.26) untuk defleksi fixed head.
Tanah berbutir halus ( cohesive soil )
Untuk mengetahui kekakuan tiang, Broms membaginya berdasarkan harga
(flexibility factor)
dimana :
28
=
untuk
L < 1.5 (short/rigid pile untuk freeheaded pie)
…………………………………………………………(3.27)
yo =
untuk
L < 0.5 (short/rigid pile untuk freeheaded pie)
………………………………………………………….......(3.28)
yo =
Untuk long pile atau finite pile
Free headed pile bila
L > β,5
…………………………………...……………..……...(3.29)
yo =
Fixed headed pile bila
L > 1,5
…………………………………………………………..……(3.30)
yo =
dimana :
K
= coefficient subgrade reaction untuk long pile
K
=
………………………………………………………..……...(3.31)
Dimana : α = suatu koefisien yang besarnya,
α = 0,5β
………………………………………………………..(3.32)
Dimana Ko bias diambil = Kh = K1
Untuk keperluan praktis :
Α = η1 . ηβ ………………………………………………………………(γ.γγ)
Diman, harga η1 dan ηβ didapat dari tabel γ.β dan γ.γ berikut ini :
29
Tabel γ.1 Harga koefisien η1 menurut broms
Shering strenth
kN/M2
Tons/ft
Coeefficient η1
107
10
0.32
0.36
0.40
Tabel γ.β Harga keofisien ηβ menurut Broms
Mineral forming pile
Steal
Concrete
Wood
Coefficient ηβ
1.00
1.15
1.30
Apabila harga Ko didapat dari hasil percobaan horizontal subgrade reaction
maka Ko dihitung dengan rumus,
Ko = 1,67 Eso
Dimana,
Eso = modulus secan dari grafik tegangan regangan dengan tegangan yang
dikenakan pada tanah yang besarnya 50% dari tegangan hancurnya.
Tanah berbutir kasar (cohensionles soil)
Untuk tanah berbutir kasar, kelakuan/tipe tiang dibuat dari besaran harga η
dari Broms
……………………………………………………………...(γ.γ4)
η=
dimana,
ηh = koefisien modulus tanah dari reese, bias dilihat dari tabel γ.γ
Harga defleksi yo dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut ini :
-
Short pile ηL < β
30
Free head
yo =
Tabel γ.γ Koefisien modulus tanah ηh
Relative density
Ηh for dry or moist soil (Terzaghi)
KN/m3
Ton/feet3
ηh for submerged soil (Terzaghi)
MN/m3
Tons/feet3
ηh for submerged soil (Reese et al)
MN/m3
Tons/feet3
Loose
Medium dense
dense
2.5
7
7.5
21
20
56
1.4
4
5
14
12
34
5.3
15
16.3
46
34
96
Fixed Head
yo =
-
………………………………………………………….......…(γ.γ5)
Long pile ηL > 4
Free head
yo =
……………………………………………………..(γ.γ6)
Fixed Head
yo =
…………………………………………………………(γ.γ7)
31
E. Bagan Alir Penelitian
Metode penelitian adalah tata cara pelaksanaan penelitian dalam rangka mencari
penyelesaian atas masalah penelitian yang akan dilakukan.
MULAI
Pengumpulan Data
Studi Kepustakaan
Mendapatkan Data Tanah
Mendapatkan Data Struktur
Menghitung daya dukung
Horizontal Tiang
Pembahasaan
kesimpulan Dan Saran
Selesai
Gambar 3.13 Bagan Alir Penelitian
32
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Dalam analisis perhitungan stabilitas dermaga pelabuhan akibat beban
horizontaldalam skripsi ini ini didapatkan beberapa kesimpulan antara lain :
1. Kapal terbesar yang dapat berlabuh pada pelabuhan bermuatan 1000
GRT(Gross Register Tons) dan mempunyai gaya benturan kapal sebesar
2200 kgcm.
2. Tiang pancang pada dermaga ini digolongkan ke tiang panjang dan
merupakan tiang bebas.
3. Analisis tiang yang menerima beban leteral yaitu :
a. Analisis menggunakan metode Broms didapatkan Horizontal
ultimit (Hu) sebesar 91,204 ton dan Mmax sebesar 2409,56 tm.
4. Analisis menggunakan metode Broms untuk tanah berbutir halus didapat
defleksi tiang sebesar 0,086 m dan untuk tanah berbutir kasar sebesar
0,347 m.
70
B. Saran
Pada analisis perhitungan perhitungan stabilitas dermaga pelabuhan akibat beban
horizontal dalam skripsi ini penulis memberikan beberapa saran antara lain :
1. Diperlukan analisis lebih lanjut untuk menghitung besarnya kapasitas
dukung pondasi tiang dan defleksi bila tiang berkelakuan sebagai tiang
panjang ujung jepit, tiang pendek ujung bebas,, dan tiang pendek ujung
jepit.
2. Diperlukan
ketelitian
perhitungan
kapasitas
perhitungan
defleksi
dalam
dukung
karena
menganbil
akibat
pada
koefisien-koefisien
beban
horizontal
metode-metode
yang
untuk
maupun
dipakai
menggunakan koefisien yang berbeda
71
DAFTAR PUSTAKA
Bowles, J.E. 1989. Sifat-sifatFisisdanGeoteknis Tanah.Erlangga. Jakarta.
Craig, R. F. 1987. Soil Mechaanic 4th Edition. Van NostroadReinhol Co. Ltd.
Diterjemahkanoleh Budi SusiloSupandji, 1989.Mekanika Tanah EdisiKeempat. Erlangga. Jakarta.
Das, B.M. 1995. Mekanika Tanah I. Erlangga. Jakarta.
Hardiyatmo, H.C.2006. TenikPondasi 2. Beta Offset. Yogyakarta.
Thoresen, Carl,A. 2003. Port Designer’s Handbook: Recommendation and
Guidelines. Thomas Telford. London.
Triatmojo, B. 1996.Pelabuhan. Beta Offset. Yogyakarta.
Triatmojo, B. 1999.TeknikPantai. Beta Offset. Yogyakarta
Zulkarnain, I. 1998. Study KegagalanDayaDukungAksialTiangPancang
Tunggal SecaraTeoritisTerhadapTesPembenaan Di Proyek Pembangunan
Terminal CurahKeringPelabuhanPanjang.SkripsiUnipersitas Lampung.
Lampung.
Setyanto, 1997.Buku Ajar RekayasaFondasi II.Universitas Lampung. Lampung
RIWAYAT HIDUP
Penulis yang bernama lengkap Hadi, lahir di Bandar lampung pada tanggal 18
Maret 1988. Penulis merupakan anak tunggal dari pasangan Bapak Moh Terry
(ALM), dan Ibu Sumarni.
Penulis menempuh pendidikan Taman Kanak – Kanak (TK) di TK Daya Bandar
Lampung diselesaikan pada tahun 1994, Sekolah Dasar (SD) Negeri 1 Kedaton
Bandar Lampung lulus pada tahun 2000, Sekolah Menengah Pertama (SMP) di
SMP Negeri 22 Bandar Lampung yang selesai pada tahun 2003, lalu melanjutkan
Sekolah Menegah Kejuruan (SMK) di SMK Negeri 2 Bandar Lampung
diselesaikan pada tahun 2006.
Pada tahun 2006, penulis terdaftar sebagai mahasiswa di Fakultas Teknik Jurusan
Teknik Sipil Universitas Lampung. Pada tahun 2012 penulis pernah melaksanakan
Kerja Praktik (KP) pada Proyek Pekerjaan Pembangunan Pump Pit Pada Proyek
Pembangkit Listrik Tenaga Uap ( PLTU ) Lampung (2 x 100 MW )
PERSEMBAHAN
Alhamdulillahirobbil’alamin...
Teriring do’a dan rasa syukur kepada Allah SWT yang mencintaiku dan
membimbingku dalam menjalani hidup ini.
Ayah Moh Terry (ALM) dan mama Sumarni terima kasih atas segenap cinta dan
kasih sayang, do’a yang tak terputus, tulus,dan ikhlas. Terima kasih telah
membesarkan, mendidik, dan berkorban dalam segala hal tanpa lelah.
Adik sepupuKu, Anisa Hasanah yang melimpahkan dukungan serta motivasi yang
bermakna.
Teman - teman Seperjuangan Irene, Andre, dan siapapun yang pernah kukenal
dan ikut membantu. Terima kasih telah memberikan dukungan, motivasi
dan menemani dalam segala keaadaan. I love you all.
Teristimewa Sahabat – sahabatku yang selalu memberikan semangat dan
dukungan yang tak terhingga selama penyelesaian studi ini serta para
Pendidikku, Dosen, dan Guru – Guruku. Semoga kalian selalu menjadi
inspirasiku. Serta Almamaterku tercinta Universitas Lampung.
MOTO
͞Berusahalah untuk tidak menjadi manusia yang berhasil tapi berusahalah menjadi
manusia yang berguna͟
~ (Einstein) ~
“Musuh terbesar kita ada di dalam diri kita sendiri”
~ (Chandra Dwi Putra) ~
“Belajarlah menjadi kecil, agar bisa melihat gambar besarnya. Karna ketika kamu
kecil kemudian menjadi besar, kamu tidak akan melupakan tiap detailnya.”
~ (Hadi) ~
SANWACANA
Assallamualaikum Wr Wb.
Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT Sang Penguasa Alam Semesta,
karena atas izin dan karunia-Nya Penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
“Studi Kapasitas Daya Dukung Horizontal Pondasi Tiang Pancang Pada
pembangunan Jetty PLTU Tarahan Provinsi Lampung ”. Skripsi ini merupakan salah
satu syarat yang harus ditempuh untuk menyelesaikan pendidikan pada jurusan
Teknik Sipil di Universitas Lampung.
Skripsi ini tidak akan terwujud dan berjalan dengan lancar tanpa adanya dukungan
dari pihak-pihak yang telah membantu. Oleh karena itu, pada kesempatan ini dengan
segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Lampung.
2. Bapak Ir. Idharmahadi Adha, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil
Universitas Lampung dan penguji utama, atas kesediaannya meluangkan waktu
i
untuk hadir diruang sidang menguji dan memberikan masukan serta saran dan
kritiknya selama proses penyelesaian skripsi ini.
3. Bapak Ir. Setyanto, M.T., selaku pembimbing utama atas segala bimbingan, saran
dan perhatian yang luar biasa selama proses penyusunan skripsi ini.
4. Bapak Iswan, S.T., M.T., selaku pembimbing kedua atas wawasan pengetahuan,
bimbingan dan sarannya dalam penyelesaian skripsi ini.
5. Kedua orang tuaku, Moh Terry (ALM) dan Sumarni yang paling kucintai, untuk
segala do’anya, nasehat, dukungan serta semangat yang diberikan.
6. Almamater tercinta Universitas Lampung.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan dan jauh dari
kesempurnaan, untuk itu penulis masih mengharapkan masukan berupa kritik dan
saran yang membangun dari para pembaca. Akhir kata semoga skripsi ini dapat
memberikan sumbangan yang berarti untuk kemajuan ilmu pengetahuan khususnya di
bidang Teknik Sipil.
Wassalamualaikum Wr.Wb.
Bandar Lampung, 13 Januari 2015
Penulis,
Hadi
ii
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI.........................................................................................................
i
DAFTAR TABEL ................................................................................................ iii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ iv
DAFTAR NOTASI...............................................................................................
v
I. PENDAHULUAN
A
Latar Belakang .......................................................................................
1
B
Rumusan Masalah ...................................................................................
2
C
Pembatasan Masalah ...............................................................................
2
D
Tujuan Penelitian ....................................................................................
3
II. TINJAUAN PUSTAKA
A
Umum ......................................................................................................
4
B
Klasifikasi Tanah ....................................................................................
5
C
Dermaga ..................................................................................................
6
D
Pondasi Tiang Pancang ...........................................................................
7
E
Pasang Surut ............................................................................................
8
F
Gelombang ..............................................................................................
9
G
Gaya Benturan Kapal .............................................................................. 10
H
Pemecah Gelombang ............................................................................... 10
III. METODELOGI PENELITIAN
A
Beban Leteral Yang Bekerja Pada Tiang Tunggal .................................. 12
B
Metode Broms ......................................................................................... 13
C
1
Metode Broms pada Tanah Berbutir halus ....................................... 14
2
Metode Broms pada Tanah Berbutir Kasar ...................................... 16
3
Metode Broms Chosive Soil, Long Pile ........................................... 19
Lentur dan Tekuk Pada Tiang Vertikal yang Sebagian Tertanam .......... 26
i
D
Defleksi Tiang Vertikal Akibat Memikul Beban Leteral ........................ 28
E
Bagan Alir Penelitian .............................................................................. 32
IV. PEMBAHASAN
A
Analisis Data Tanah ................................................................................ 33
B
Analisis Data Pasang Surut ..................................................................... 35
C
1
Pengukuran di Pantai Teluk Betung Selatan .................................... 35
2
Pengukuran di Pantai Sebalang Proyek PLTU Lampung ................. 36
3
Urain Pasut Harian Tunggal.............................................................. 38
4
Hitungan Air Rendah Perbani dan Muka Surutan ............................ 38
5
Perhitunga Air Tinggi Perbani .......................................................... 42
6
Perhitungan L.A.T dan H.A.T ......................................................... 45
Analisis Data Angin ............................................................................... 46
1
Pengelolaan Data Angin .................................................................. 46
2
Pengelolaan Gelombang Angin ....................................................... 47
D
Analisis Data Gelombang ....................................................................... 49
E
Analisis Dermaga ................................................................................... 50
F
Analisis Fender ....................................................................................... 52
G
Analisis Dolphin ..................................................................................... 55
H
Analisis Bebaan Leteral Pada Fondasi Tiang Pancang .......................... 57
I
Metode Broms ........................................................................................ 60
J
Analisis Lentur Dan Lentur Pada Tiang Vertikal Yang Tertanam ........ 63
K
Analisis Defleksi Tiang Vetikal ............................................................. 64
L
1
Metode Konvensional ....................................................................... 64
2
Metode Broms .................................................................................. 65
Pembahasan Hasil Perhitungan .............................................................. 67
V. HASIL DAN PEMBAHASAN
A
Kesimpulan ............................................................................................. 70
B
Saran ...................................................................................................... 71
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN I
ii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1 Harga Koefisien η1 ................................................................................... 30
Tabel 3.2 Harga Koefisien η2 ................................................................................... 30
Tabel 3.3 Koefisien Modulus Tanah ηh .................................................................... 31
Tabel 4.1 Distribusi Arah Dan Kecepatan Angin ..................................................... 47
iii
DAFTAR GAMBAR
GambarHalaman
Gambar 3.1
.....................................................................................................
13
Gambar 3.2
.....................................................................................................
14
Gambar 3.3
.....................................................................................................
15
Gambar 3.4
.....................................................................................................
16
Gambar 3.5
.....................................................................................................
17
Gambar 3.6
.....................................................................................................
19
Gambar 3.7
.....................................................................................................
20
Gambar 3.8
.....................................................................................................
21
Gambar 3.9
.....................................................................................................
22
Gambar 3.10 .....................................................................................................
23
Gambar 3.11 .....................................................................................................
24
Gambar 3.12 .....................................................................................................
25
Gambar 3.13 .....................................................................................................
26
iv
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Perkembangan jaman menuntut manusia dalam penggunaan sarana dan prasarana
yang baik dan memadai. Listrik merupakan keperluan manusia yang paling
mendasar pada saat ini, oleh karena itu pembangunan pembangkit listrik sangat
dibutuhkan untuk menunjang kebutuhan manusia akan kegiatan sosialnya. Dalam
pembangunan pembangkit listrik dibutuhkan sebuah jetty (dermaga) untuk
mempermudah pendistribusian batu bara sebagai bahan bakar utama sebuah
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU).
Sebagai salah satu bagian yang sangat penting, jetty harus dapat memenuhi
kepentingan sesuai dengan kapasitas yang diperlukan. Kapaistas suatu jetty dapat
terpenuhi apabila kekuatan dan ketahanannya dapat mencapai kekuatan sesuai
dengan kapasitas yang telah direncanakan. Kekuatan suatu struktur jetty harus
melalui perencanaan yang baik dengan meninjau semua gaya – gaya yang bekerja
dan beban yang dipikul oleh struktur tersebut dan semua sarana tersebut dibangun
diatas tanah.
Pada perencanaan pembangunan jetty sering digunakan pondasi tiang, hal ini
disebabkan oleh beberapa pertimbangan yang lebih menguntungkan penggunaan
pondasi tiang dibandingkan dengan jenis pondasi lainnya,
antara lain :
1. Meneruskan beban bangunan yang terletak di atas air atau tanah lunak, ke
tanah pendukung yang kuat.
2. Untuk meneruskan beban ke tanah yang relatif lunak sampai kedalaman
tertentu sehingga pondasi bangunan mampu memberikan dukungan yang
cukup untuk mendukung beban tersebut oleh gesekan sisi tiang dengan
tanah di sekitarnya.
3. Untuk menahan gaya – gaya horizontal dan gaya yang arahnya miring,
yang bisa saja disebabkan oleh benturan kapal dan gelombang air laut.
Dengan berdasarkan pemaparan diatas, maka penelitian ini untuk meninjau daya
dukung pondasi tiang pada jetty akibat beban vertical yang dihitung secara teoritis
pada proyek pembangunan PLTU Lampung 2 x 100 MW.
B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian tugas akhir ini adalah seberapa besar kapasitas
dukung pondasi tiang pancang akibat gaya horizontal dan berapa besarnya
defleksi tiang yang akan terjadi pada dermaga/pelabuhan.
C. Pembatasan masalah
Batasan masalah dalam skripsi ini sebagai berikut :
1.
Pondasi pada perencanaan dermaga yakni pondasi tiang pancang
2
2.
Gaya yang di tinjau pada pondasi tiang pancang adalah akibat gaya
horizontal / gaya lateral.
3.
Defleksi tiang vertikal pada pondasi tiang pancang dermaga / pelabuhan.
D. Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk :
1. Mengetahui kapasitas dukung pondasi tiang dermaga / pelabuhan akibat beban
leteral / gaya horizontal.
2. Mengetahui besarnya defleksi tiang pancang pada dermaga / pelabuhan.
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Umum
Tanah adalah akumulasi partikel mineral yang tidak mempunyai atau lemah ikatan
antara partikelnya, yang terbentuk kerena pelapukan dari batuan.
Tanah merupakan bahan bangunan yang paling berlimpah di dunia dan di
beberapa daerah tanah tanah tersebut merupakan bahan bangunan pokok yang
dapat diperoleh di daerah setempat.
Tanah terdiri dari tiga komponen: padat (butir pasir, debu, dan bahan organik)
,cair (air didalam pori tanah) ,dan udara (di dalam pori tanah). (World
Agroforestry Center, 2004)
Tanah selalu mempunyai peranan penting dalam suatu pekerjaan konstruksi.Tanah
adalah sebagai dasar pendukung suatu bangunan atau bahan konstruksi dari
bangunan itu sendiri.Pada umumnya semua bangunan dibuat diatas dan dibawah
permukaan tanah. Maka diperlukan suatu sistem pondasi yang akan menyalurkan
beban dari bangunan ke tanah.
Setiap fondasi mampu mendukung beban sampai batas keamanan yang telah
ditentukan, termasuk mendukung beban maksimum yang mungkin terjadi.Jenis
fondasi yang sesuai dengan tanah pendukung yang terletak pada kedalaman 10
meter dibawah perukaan tanah pondasi tiang.
Secara umum pondasi tiang merupakan element struktur yang berfungsi
meneruskan beban pada tanah, baik beban dari arah vertikal maupun arah
horizontal.Pemakaian fondasi tiang pancang pada suatu bangunan, apabila tanah
dasar dibawah bangunan tersebut tidak mempunyai daya dukung yang cukup
untuk memikul berat bangunan dan bebannya, atau apabila tanah keras yang
mempunyai daya dukung yang cukup untuk memikul berat bangunan dan
bebannya tetapi letaknya sangat dalam.
B. Klasifikasi Tanah
Sistem klasifikasi tanah dibuat pada dasar nya untuk memberikan informasi
tentang karakteristik dan sifat sifat fisis tanah.Karena variasivasif dan prilaku
tanah yang begitu beragam, sistim klasifikasi secara umum mengelompokan tanah
ke dalam kategori yang umum di mana tanah memiliki kesamaan sifat fisis.Sistem
identifikasi untuk menentukan sifat sifat mekanis dan geoteknis tanah.System
klasifikasi tanah yang umum di gunakan untuk mengelompokan tanah adalah
Unified Soil Clasification System (USCS).Sistem ini didasarkan pada sifat sifat
tanah yang sederhana seperti distribusi ukuran butiran, batas cair, dan indek
plastisitasnya.
Ada beberapa klasifikasi yang ditemukan oleh Mountohar,AS antara lain :
1.
Klasifikasi Tanah Menurut Unified Soil Clasification System (USCS)
Klasifikasi tanah system ini diajukan pertaman kali oleh Casagrande dan
5
selanjutnya di kembangkan oleh United State Bureau Of Reclamation
(USBR) dan United State Army Corps Of Engineer (USACE). Dalam bentuk
yang sekaran, sistem ini banyak digunakan dalam berbagai pekerjaan
geoteknik.
2.
Sistem Klasifikasi Association Of State Higway and Transportation Official
Classfication (AASHTO)
Sistem klasifikasi AASHTO berguna untuk menentukan kualitas tanah guna
pekerjaan jalan yaitu lapis dasar dan tanah dasar.Karena sistem ini ditujukan
untuk pekerjaan jalan tersebut, maka penggunaan sistem ini dalam prakteknya
dipertimbangkan terhadap maksud aslinya.
C. Dermaga
Dermaga adalah daerah perairan yang terlindungi terhadap gelombang dan angina
untuk berlabuhnya kapal – kapal.Dermaga ini hanya merupakan daerah perairan
dengan
bangunan-bangunan
yang
diperlukan
untuk
pembentukannya,
perlindungan, dan perawatan seperti pemecah gelombang, jetty dan sebagainya.
Adapun jenis-jenis dermaga adalah sebagai berikut :
1. Dermaga barang umum, adalah dermaga yang dipergunakan untuk bongkar
muat barang umum.
2. Dermaga peti kemas, dermaga yang khusus diperuntuhkan untuk bongkar peti
kemas.
3. Dermaga curah, adalah dermaga yang dipergunakan untuk bongkar muat
barang curah yang biasanya menggunakan ban berjalan.
6
4. Dermaga khusus, adalah dermaga yang khusus digunakan untuk mengangkut
barang khusus. Seperti bahan bakar minyak, bahan bakar gas.
5. Dermaga kapal ikan, adalah dermaga yang digunakan kapal ikan.
D. Pondasi Tiang Pancang
Pondasi tiang digolongkan berdasarkan kualitas bahan material dan cara
pelaksanaan. Menurut kualitas bahan material yang digunakan, tiang pancang
dibedakan menjadi empat yaitu tiang pancang kayu.Tiang pancang beton, tiang
pancang baja, dan tiang pancang composite.Pada umumnya di lapangan dijumpai
tipe tiang yang merupakan kombinasi dari ketiga hal tersebut. Keadaan ini
disebabkan karena jenis tanah merupakan campuran/kombinasi tanah berbutir
kasar tanah berbutir halus dan kadang-kadang merupakan tanah yang kompak
sehingga cara tiang meneruskan beban ke tanah dasar pondasi merupakan
kombinasi.
Pemakaian pondasi tiang pancang mempunyai keuntungan dan kerugian, adalah
sebagai berikut ini.
Keuntungan yaitu :
1. Karena tiang dibuat di pabrik dan pemeriksaan kualitas ketat, hasilnya lebih
dapat diandalkan.
2. Prosedur pelaksaan tidak dipengaruhi oleh air tanah.
3. Daya dukung dapat diperkirakan berdasarkan rumus tiang pancang sehingga
mempermudah pengawasan pekerjaan konstruksi.
Kerugian yaitu :
7
1. Karena dalam pelaksanaan menimbulkan getaran dan kegaduhan maka pada
daerah yang berpenduduk padat di kota dan desa.
2. Pemancangan sulit, bila diameter terlalu besar.
3. Bila panjang tiang pancang kurang, maka untuk melakukan penyambungannya
sulit dan memerlukan alat penyambung khusus.
E. Pasang Surut
Pasang surut adalah fenomena naik turunnya muka air laut yang diakibatkan oleh
gaya tarik menarik antara bumi dengaan benda-benda di angkasa terutama bulan
dan matahari. Walau bulan mempunyai masa yang relative kecil disbanding
matahari, namun karena yang letaknya relative dekat dengan bumi, makapengaruh
bulan adalah lebih besar dbandingkan matahari. Kejadian pasang surut merupakan
kejadian yang berosilasi, sehingga semakin panjang data yang dikumpulkan akan
semakin baik hasil prediksi pasang surut.
Mengingat elevasi muka air laut selalu berubah setiap hari, maka diperlukan suatu
elevasi yang di tetapkan berdasarkan data pasang surut, yang dapat digunakan
sebagai pedoman didlam perencanaan suatu pelabuhan.
Beberapa elevasi tersebut adalah sebagai berikut :
1. Muka air tinggi adalah muka air tinggi yang dicapai pada saat air pasang
dalam satu siklus pasang surut.
2. Muka air rendah adalah kedudukan muka air terendah yang dicapai pada saat
air surut dalam siklus pasang surut.
3. Muka air tinggi rerata adalah rerata dari muka air tinggi selama periode sekitar
19 tahun.
8
4. Muka air rendah rerata adalah rerata dari muka air rendah selama priode
sekitar 19 tahun.
5. Muka air laut rerata adalah muka air rerata antara muka air tinggi rerata dan
muka air rendah rerata.
6. Muka air tinggi tertinggi adalah air tertinggi pada saat pasang surut purnama.
7. Air rendah terendah adalah air terendah pada saat pasang surut purnama.
F. Gelombang
Gelombang merupakan
factor
penting didalam
perencanaan
pelabuhan.
Gelombang laut dapat dibangkitkan oleh angin, gaya tarik matahari dan bulan
(pasang surut), letusan gunung berapi atau gempa di laut, kapal yang bergerak,
dan sebagainya.
Gelombang secara garis besar bias di kelompokkan ke dalam 2 katagori,
tergantung pada rasio antara panjang gelombang (L) dan kedalaman air (h). Jika
L/h >>1 maka termasuk gelombang panjang.Masuk dalam katagori ini adalah
gelombang pasang surut, gelombang banjir pada sungai.Jika L/h tidak lebih dari 1,
maka termasuk gelombang pendek.
Pada gelombang pendek, percepatan vertikal memainkan peran yang cukup
penting.Hal ini mengimplikasikan bahwa tekanan yang diakibatkan oleh
gelombang adalah tidak seragam sepanjang arah vertikal.Profil dari kecepatan
arah horizontal adalah tidak seragam sepanjang arah vertikal.Gesekan dasar
menjadi hal yang tidak terlalu penting dikaitkan dengan profil kecepatan pada air
dalam.
9
G. Gaya Benturan Kapal
Pada waktu merapat ke dermaga kapal masih mempunyai kecepatan sehingga
terjadi benturan antara kapal dan dermaga.Dalam perencanaan dianggap bahwa
benturan maksimum terjadi apabila kapal bermuatan penuh menghantam dermaga
pada sudut 10° terhadap sisi depn dermaga.
Gaya benturan kapal yang harus ditahan dermaga tergantung pada energy
benturan yang diserap oleh sistem fender yang dipasang pada dermaga.Gaya
benturan bekerja secara horizontal dan dapat di hitung berdasarkan energy
benturan. Hubungan antara gaya dan energy benturan tergantung pada type fender
yang digunakan.
H. Pemecah Gelombang
Pemecah gelombang adalah bangunan yang digunakan untuk melindungi daerah
perairan
pelabuhan
dari
gangguan
gelombang-gelombang.Bangunan
ini
memisahkan perairan dari laut bebas, sehingga perairan pelabuhan tidak banyak
dipengaruhi oleh gelombang besar di laut.
Pada prinsipnya, pemecah gelombang dibuat sedemikian rupa sehingga mulut
pelabuhan tidak menghadap ke arah gelombang dan arus dominan yang terjadi di
lokasi pelabuhan.Ada beberapa macam pemecah gelombang, ditinjau dari bentuk
dan bahan bangunan yang digunakan.Menurut bentuk nya, pemecah gelombang
dapat dibedakan pemecah gelombang sisi miring, tegak, dan campuran. Pemecah
gelombang bias dibuat dari tumpukan batu, blok beton, blok massa, dan
10
sebagainya. Demensi pemecah gelombang tergantung dari banyak factor,
diantaranya adalah ukuran dan layout perairan pelabuhan, kedalam laut, tinggi
pasang surut, gelombang, ketenangan yang diharapkan , dan transport sedimen di
sekitar lokasi pelabuhan.
11
BAB III
METODE PENELITIAN
A. Beban Leteral yang Bekerja Pada Tiang Tunggal
Gaya tahanan maksimum dari beban leteral yang bekerja pada tiang tunggal
adalah persoalan yang kompleks, karena merupakan masalah interaksi antara
element bangunan agak kaku dengan taanah, yang mana dapat diperlakukan
berdeformasi sebagai elastis ataupun plastis.
Hubungan antara beban leteral dengan terjadinya deformasi tanah sebagai
berikut:
1. Pada mulanya untuk pembedaan yang rendah tanah akan berdeformasi
elastis disamping itu terjadi pergerakan tiang.
2. Untuk pembebanan selanjutnya, beban menjadi lebih besar, lapisan tanah
akan runtuh plastis dan mentransfer seluruh bebannya kelapis tanah yang
lebih dalam lagi.
3. Hal ini akan berlanjut dan menciptakan mekanisme keruntuhan yang ada
hubungannya dengan kekakuan tiang.
Mekanisme keruntuhan dengan memperhatikan tipe tiang berdasarkan
kekakuannya dapat dibedakan menjadi :
1. Rotasi untuk tiang pendek / kaku
2. Translasi untuk tiang pendek /kaku
3. Patahan pada deareah dimana terdapat moment lentur maksimum
untuk tiang panjang / lentur
Gambar 3.1 Mekanisme keruntuhn pada tiang pendek ;
a. Tiang bebas b. Tiang jepit
B. Metode Broms
Metode broms dapat digunakan untuk menghitung tahanan maksimum akibat
gaya leteral baik pada rigid pile maupun long pile. Untuk rigid pile metode
broms berlaku pada tanah berbutir halus uniform (Ø=0) dan tanah berbutir
kasar sedangkan untuk long pile pada tanah berbutir halus dan berbutir kasar.
13
1. Metode Broms pada tanah berbutir halus untuk short term loading :
Reaksi dari tanah terhadap tiang dapat dilihat pada gambar 3.2
Gambar 3.2 Reaksi tanah dan momen lentur untuk tiang pendek akbat gaya
leteral
Tegangan tanah sama dengan nol terjadi sampai sedaam 1,5 B dari permukaan
tanah. Hal ini dianggap sebagai efek penyusutan tanah (soil shrinkage).
Urutan pekerjaan :
(Free Head)
1. Dengan anggapan dasar seperti tersebut di atas dan referensi gambar 2.1
dihitung Mmax dan gaya leteral Hu
2. Mmax dan Hu bias didapat dari tiga persamaan sebagai berikut :
ƒ=
……………………………………………………….……..(3.1)
= Hu (e + 1,5 B + 0,5 ƒ ) …………………………….……….(3.2)
= 2,25 Cu B g2 ……………………….……...……………….(3.3)
14
3. Dengan memasukan persamaan (2.1) ke (2.2) didapat persamaan A, kemudian
dengan adanya hubungan g = L – f -1,5 B dan f seperti pada persamaan (2.1)
dan dimasukan kedalam persamaan (2.3) didapat persamaan B.
4. Dari persamaan A dan persamaan B maka di dapat Mmax dan Hu.
(Fix Head)
Gambar 3.3 Freebody diagram tegangan untuk mencari Hu dan Mmax free head,
short pile, c-soils
Σ Hu = 0
Hu = 9 Cu B (L -1.5 B)…………………………………………….…………..(γ.4)
Σ M pada permukaan,
Mmax = Hu (1/2 (L -1.5 B) + 1.5 B)
Mmax = Hu
…………………………………………………...……....(3.5)
Persamaan (3.4) di distribusi ke persamaan (3.5) didapat nilai Mmax
Mmax = 9 Cu B (L -1.5 B)
……………………………………………(3.6)
15
Mmax = 9 Cu B (L2 -2,25 B2) ………………………………………………(3.7)
2. Metode Broms pada tanah berbutir kasar :
(Free Head)
Reaksi dari tanah berbutir kasar terhadap tiang dapat dilihat pada gambar 2.3
Anggapan dasar resultant pasif pada ujung pile untuk tanah kasar dapat diganti
dengan gaya horizontal P.
(a)
(b)
Gambar 3.4 Reaksi tanah dan moment lentur untuk tiang pendek akibat gaya
leteral pada tanah berbutir kasar
(a). tiang bebas
(b). tiang jepit
Urutan pekerjaan
1. Dengan anggapan dasar dan referensi gambar 2.3 dihitung dan gaya leteral
Hu.
2. Diagram tegangan tanah dihitung dengan :
Pz = 3 B Poz KP ……………………………………………..…….……..(3.8)
16
Dimana :
B = lebar tiang
Poz = effective overburden pressure pada kedalam z
KP = coefficient of passive dari rankine
KP =
= tan (45° + )
(Fixed Head)
Reaksi tanah untuk fixed head seperti terlihat pada gambar 3.4
R = B L Kp
= 15 B L2 Kp
Gambar 3.5 Freebody diagram tegangan untuk mencari besar dan Mmax
fixed head, short pile, -soils
R = γ B L Kp = 1,5 B L2 Kp
ΣH = 0 Maka Hu – R + P = 0
Hu = R – P……………………………….………………….…..(3.9)
ΣM(A) = 0
17
R
L = Hu (e + L)
= Hu (e + L)
Hu =
……………………………………………..…………………….(3.10)
R–P=
………………………………...…..……(3.11)
Maka P = R -
……………….…………(3.12)
=
Dari pers. (3.10) maka Hu =
……………………………………………………..……(3.13)
Hu =
ΣMx lihat bagian atas gambar 3.4
Mx = Hu (e + x) -
(γ B L Kp)
Mx = Hu (e + x) -
B L Kp x3 …………………………….………………(3.14)
x x
= 0 maka Hu = B L Kp x2 = 0
X2 =
X=
Masukan ke persamaan (3.14) didapat :
Mx = Hu ( e +
Mmax = Hu ( e +
-
B L Kp {
– 3 Hu
}
………………………………...(3.15)
Masukan ke persamaan (3.13) pada persamaan (3.15) didapat Mmax Free head
Untuk Fixed head,
1. Besarnya Hu dicari dari keseimbangan gaya
ΣH = 0
Hu = γ B L Kp 0,5 L = 1,5 B L2 Kp …….……………………..……(3.16)
18
2. Besarnya Mu dicari dari
Dengan melihat bagian atas :
ΣMsurface = Hu . efix ……………………………………...………………..(3.17)
Dengan melihat bagian bawah :
ΣMsurface = γ B L Kp 1/β L . β/γ L = B L3 Kp ………………...……..(3.18)
3. Metode Broms cohesive soils, long piles :
Cara sederhana dalam menghitung beban batas, berlaku untuk kondisi :
-
Pembebanan ringan, baaik untuk short atau long pile
-
Lebar tiang = kecil sampai sedang
-
Dengan anggapan seperti gambar 2.5
R = B L Kp
= 15 B L2 Kp
Gambar 3.6 Tiang tunggal mendapatkan gaya leteral dan di anggap sebagai
kantilever (cara sederhanaa)
Beban lateral maximum :
19
-
Free headed pile : Hu =
-
Fixed headed pile : Hu =
……………………..………….………(3.19)
………………………………...…….(3.20)
Dmana pada cara penyederhanaan ini zf yang diambil 1,5 m untuk tanah berbutir
halus lunak dan 3,0 m untuk tanah berbutir keras.Selain itu oleh broms
dikembangkan suatu cara untuk menghitung besar Hu dan Mmax dengan
anggapan diagram tegangan yang dimobilisasi seperti terlihat pada gambar 3.7
(a)
(b)
Gambar 3.7 Reaksi tanah dan momen lentur untuk tiang panjang akibat gaya
leteral pada tanah berbutir halus
(a) Tiang bebas (free head)
(b) tiang jepit (fixed head)
(Free head)
Urutan pekerjaan sebagai berikut :
1. Gambar diagram tegangan tanah dan momen lentur seperti gambar 3.7 di atas.
2. Untuk free head, pada tempat dimana terjadi patahan diambil ΣM ke atas (lihat
gambar 3.7)
P = 9 Cu B f
Mmax = Hu (e + 1.5 B + 05 f) …………………………………………..…..(3.21)
20
3. Mencari besar nya f
ΣH = 0
H = P ; maka H = 9 Cu B f
……………………………………….............................................(3.22)
F=
Gambar 3.8 freebody diagram tegangan untuk mencari besar Hu dan Mmax Free
head long piles, c-soils
4. Apabila Mmax = diambil sebagai Mu dari penampang tiang maka persamaan
(2.21) menjadi :
Mu = Hu (e + 1.5 B + 05 f)
Hu =
…………………………………………………....(3.23)
21
(Fixed Head)
Dari freebody diagram tegangan seperti terlihat pada gambar 3.8
Didapat,
ΣMx = Mmax
2 Mu + Hu . f/2 – Hu (1.5 B + f) = 0
2 Mu – Hu (1.5 B + f/2) = 0
Gambar 3.9 freebody diagram tegangan untuk mencari besar Hu dan Mmax
Fixed head long pile, c-soil
Maka,
Hu =
…………………………………………………………….(3.24)
Metode Broms untuk tanah berbutir kasar, tiang panjang
Untuk tanah berbutir kasar, tiang panjang, akibat gaya leteral besar Hu dan Mu
dihitung berdasarkan anggapan mobilisasi diagram tegangan seperti terlihat pada
gambar 3.10
22
Gambar 3.10 Reaksi tanah dan moment lentur untuk tiang panjang akibat gaya
leteral pada tanah berbutir kasar
(Free Head)
Urutan pekerjaan :
1. Dengan anggapan dasar serta referensi gambar 3.9 dicari besarnya Mu dan Hu.
2. Mmax dan Hu dihitung dari (lihat gambar 3.10)
f = 0,82
…………………………………………………...……..(γ.β5)
Mmax = H (e + 0.67f) …………………………………………………..(γ.β6)
Hu =
……………………………………………………….(γ.β7)
23
Gambar 3.11 Freebody diagram tegangan untuk mencari besar Hu free head long
piles, c-soils
3. Dari ΣH = 0
Hu = R = γ B f kp . ½ f = 3/2 f2 Kp B
f2 =
f=
……………………………………………...(γ.β8)
= 0.82
ambil ΣMf = Mmax
Mmax = Hu (e + 2/3 f)
Hu = =
…………………………………………………………...(γ.β9)
Persamaan 3.28 disubtitusikaan ke persamaan 3.29
Hu =
Hu =
……………………………………………………..(γ.γ0)
24
(Fixed Head)
Karena fixed maka timbul lendutan seperti berikut ini. Lihat gambar 3.10
Gambar 3.12 Freebody diagram tegangan untuk mencari besar Hu fixed head,
long piles, Ø-soil
Lihat gambar 3.10
ΣMf = Mmax
2 Mu = Hu (e + f) + Hu 1/3 f = 0
2 Mu = Hu (2/3 f + e)
…………………………………………………………….(γ.γ1)
Hu =
Dari ΣH = 0
Hu = R = γ B Kp ½ f = γ/β f2 Kp B
f=
= 0.82
………………………………………………(γ.γβ)
masukan persamaan 3.32 kedalam persamaan 3.31 didapat
25
……………………………………………………..(γ.γγ)
Hu =
4. Setelah Mmax didapat, harus dicek apakah :
Mmax < Mu dari penampang tiang pancang (OK)
Mmax > Mu penampang tiang pancang, maka dimensi penampang harus
diperbesar atau diubah.
Perlu dicatat bahwa beban leteral yang dapat ditahan oleh long pile lebih besar
disbanding dengan short pile untuk penampang tiang yang sama.
C. Lentur dan Tekuk pada Tiang Vertikal yang sebagian Tertanam
perhitungan cara Davisson dan Robinson untuk tiang yang sebagian tertanam
menerima gaya-gaya luar seperti pada gambar 3.11 di bawah ini
b
a
Gambar 3.13 Tekuk tiang yang menahan gaya vertikal dan horizontal pada
ujung-ujung tiang
(a) Tiang sebagian tertanam
(b) tiang ekivalen dari dasar jeppit
26
Menurut Davisson dan Robinson, untuk tiang yang sebagian tertanam menerima
gaya luar berupa :
-
Gaya axial P
-
Gaya horizontal H
-
Momen M
Maka untuk mendapatkan panjan ekivalen dari tiang yang dianggap berdiri bebas
dengan jepit didasarkan dengan factor yang menentukan adalah modulus
elastisitas tanah atau harga R dan T dari tiang yang tertanam tersebut.
Panjang ekivalen di tentukan berdasarkan rumus berikut :
Le = zf + e …………………………………………………………………….(γ.γ4)
Le = panjang ekivalen
Zf = jarak dari surface ke titik jepit dasar
= 1,4 untuk soil modulus yang tetap pada lapis tanah
= 1,8 untuk soil modul yang berubah/naik linier
e = jarak dari tempat bekerjanya gaya luar sampai kepermukaan tanah
Persamaan (3.34) adalah suatu rumus pendekatan untuk menghitung panjang
ekivalen yang menurut Davisson dan Robinson dapat digunakan untuk keperluan
pemancangan struktur bila :
Le max = L/R > 4 (untuk tanah dengan soil modulus konstan)
Lmax = L/T > 4 (untuk tanah dengan soil modulus naik linier)
27
D. Defleksi Tiang Vertikal Akibat Memikul Beban Leteral
Dalam menghitung defleksi tiang vertikal akibat beban leteral dapat ditempuh
dengan bermacam cara. Diantaranya yang paling sederhana adalah dihitung
menurut rumus berikut (lihat gambar 2.9)
Gambar 3.14 Tiang menerima beban horizontal dan dianggap sebagai kantilever
sederhana
y=
…………………………………………………………...…(3.25)
y=
…………………………………………………………..….(3.26)
persamaan (3.25) berlaku untuk defleksi pada kepala tiang free head,
sedangkan persamaan (3.26) untuk defleksi fixed head.
Tanah berbutir halus ( cohesive soil )
Untuk mengetahui kekakuan tiang, Broms membaginya berdasarkan harga
(flexibility factor)
dimana :
28
=
untuk
L < 1.5 (short/rigid pile untuk freeheaded pie)
…………………………………………………………(3.27)
yo =
untuk
L < 0.5 (short/rigid pile untuk freeheaded pie)
………………………………………………………….......(3.28)
yo =
Untuk long pile atau finite pile
Free headed pile bila
L > β,5
…………………………………...……………..……...(3.29)
yo =
Fixed headed pile bila
L > 1,5
…………………………………………………………..……(3.30)
yo =
dimana :
K
= coefficient subgrade reaction untuk long pile
K
=
………………………………………………………..……...(3.31)
Dimana : α = suatu koefisien yang besarnya,
α = 0,5β
………………………………………………………..(3.32)
Dimana Ko bias diambil = Kh = K1
Untuk keperluan praktis :
Α = η1 . ηβ ………………………………………………………………(γ.γγ)
Diman, harga η1 dan ηβ didapat dari tabel γ.β dan γ.γ berikut ini :
29
Tabel γ.1 Harga koefisien η1 menurut broms
Shering strenth
kN/M2
Tons/ft
Coeefficient η1
107
10
0.32
0.36
0.40
Tabel γ.β Harga keofisien ηβ menurut Broms
Mineral forming pile
Steal
Concrete
Wood
Coefficient ηβ
1.00
1.15
1.30
Apabila harga Ko didapat dari hasil percobaan horizontal subgrade reaction
maka Ko dihitung dengan rumus,
Ko = 1,67 Eso
Dimana,
Eso = modulus secan dari grafik tegangan regangan dengan tegangan yang
dikenakan pada tanah yang besarnya 50% dari tegangan hancurnya.
Tanah berbutir kasar (cohensionles soil)
Untuk tanah berbutir kasar, kelakuan/tipe tiang dibuat dari besaran harga η
dari Broms
……………………………………………………………...(γ.γ4)
η=
dimana,
ηh = koefisien modulus tanah dari reese, bias dilihat dari tabel γ.γ
Harga defleksi yo dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut ini :
-
Short pile ηL < β
30
Free head
yo =
Tabel γ.γ Koefisien modulus tanah ηh
Relative density
Ηh for dry or moist soil (Terzaghi)
KN/m3
Ton/feet3
ηh for submerged soil (Terzaghi)
MN/m3
Tons/feet3
ηh for submerged soil (Reese et al)
MN/m3
Tons/feet3
Loose
Medium dense
dense
2.5
7
7.5
21
20
56
1.4
4
5
14
12
34
5.3
15
16.3
46
34
96
Fixed Head
yo =
-
………………………………………………………….......…(γ.γ5)
Long pile ηL > 4
Free head
yo =
……………………………………………………..(γ.γ6)
Fixed Head
yo =
…………………………………………………………(γ.γ7)
31
E. Bagan Alir Penelitian
Metode penelitian adalah tata cara pelaksanaan penelitian dalam rangka mencari
penyelesaian atas masalah penelitian yang akan dilakukan.
MULAI
Pengumpulan Data
Studi Kepustakaan
Mendapatkan Data Tanah
Mendapatkan Data Struktur
Menghitung daya dukung
Horizontal Tiang
Pembahasaan
kesimpulan Dan Saran
Selesai
Gambar 3.13 Bagan Alir Penelitian
32
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Dalam analisis perhitungan stabilitas dermaga pelabuhan akibat beban
horizontaldalam skripsi ini ini didapatkan beberapa kesimpulan antara lain :
1. Kapal terbesar yang dapat berlabuh pada pelabuhan bermuatan 1000
GRT(Gross Register Tons) dan mempunyai gaya benturan kapal sebesar
2200 kgcm.
2. Tiang pancang pada dermaga ini digolongkan ke tiang panjang dan
merupakan tiang bebas.
3. Analisis tiang yang menerima beban leteral yaitu :
a. Analisis menggunakan metode Broms didapatkan Horizontal
ultimit (Hu) sebesar 91,204 ton dan Mmax sebesar 2409,56 tm.
4. Analisis menggunakan metode Broms untuk tanah berbutir halus didapat
defleksi tiang sebesar 0,086 m dan untuk tanah berbutir kasar sebesar
0,347 m.
70
B. Saran
Pada analisis perhitungan perhitungan stabilitas dermaga pelabuhan akibat beban
horizontal dalam skripsi ini penulis memberikan beberapa saran antara lain :
1. Diperlukan analisis lebih lanjut untuk menghitung besarnya kapasitas
dukung pondasi tiang dan defleksi bila tiang berkelakuan sebagai tiang
panjang ujung jepit, tiang pendek ujung bebas,, dan tiang pendek ujung
jepit.
2. Diperlukan
ketelitian
perhitungan
kapasitas
perhitungan
defleksi
dalam
dukung
karena
menganbil
akibat
pada
koefisien-koefisien
beban
horizontal
metode-metode
yang
untuk
maupun
dipakai
menggunakan koefisien yang berbeda
71
DAFTAR PUSTAKA
Bowles, J.E. 1989. Sifat-sifatFisisdanGeoteknis Tanah.Erlangga. Jakarta.
Craig, R. F. 1987. Soil Mechaanic 4th Edition. Van NostroadReinhol Co. Ltd.
Diterjemahkanoleh Budi SusiloSupandji, 1989.Mekanika Tanah EdisiKeempat. Erlangga. Jakarta.
Das, B.M. 1995. Mekanika Tanah I. Erlangga. Jakarta.
Hardiyatmo, H.C.2006. TenikPondasi 2. Beta Offset. Yogyakarta.
Thoresen, Carl,A. 2003. Port Designer’s Handbook: Recommendation and
Guidelines. Thomas Telford. London.
Triatmojo, B. 1996.Pelabuhan. Beta Offset. Yogyakarta.
Triatmojo, B. 1999.TeknikPantai. Beta Offset. Yogyakarta
Zulkarnain, I. 1998. Study KegagalanDayaDukungAksialTiangPancang
Tunggal SecaraTeoritisTerhadapTesPembenaan Di Proyek Pembangunan
Terminal CurahKeringPelabuhanPanjang.SkripsiUnipersitas Lampung.
Lampung.
Setyanto, 1997.Buku Ajar RekayasaFondasi II.Universitas Lampung. Lampung