160
4.5. Perhitungan dengan Metode Elemen Hingga
Pada pemodelan ini, model tanah yang digunakan adalah model Mohr – Coulomb dengan analisis axisymmetric, yaitu kondisi awal
digambarkan seperempat namun sudah mewakili sisi yang lain karena dianggap simetris. Pada model ini diasumsikan perilaku tanah bersifat
plastis sempurna. Dalam perhitungan Metode Elemen Hingga, model Mohr – Coulomb merupakan pemodelan umum dalam penyelidikan tanah
dimana model ini membutuhkan parameter seperti Modulus Young, E stiffness modulus, Poisson’s ratio
υ, sudut geser dalam ø, kohesi c, sudut dilantansi Ψ, dan berat isi tanah γ. Dalam Metode Elemen Hingga
ini daya dukung yang akan dihitung adalah daya dukung aksial pondasi tiang pancang.
Parameter tanah dari hasil uji SPT dan laboratorium ini diambil dari penyelidikan tanah yang dilaksanakan oleh CHEC - CSCEC - HK –
JO. Karena keterbatasan data, maka sebagian parameter tanah pada lapisan tertentu diasumsikan berdasarkan buku referensi teori mekanika tanah dan
studi parameter tanah dengan menggunakan program All-Pile. 4.5.1. Data-Data Masukan
a. Data tiang pancang Sebelum melakukan pemodelan pondasi tiang pancang, terlebih
dahulu harus diketahui data-data teknis tiang yang berhubungan dengan data yang dibutuhkan dalam perhitungan daya dukung pondasi tersebut
baik manual maupun dengan Metode Elemen Hingga.
Universitas Sumatera Utara
161 Tabel 4.3. Data Tiang Pancang
No Keterangan
Nilai
1 Lokasi
Bore Hole 2 2
Jenis Pondasi Tiang Pondasi tiang pancang
3 Diameter Tiang m
0,6 4
Panjang Tiang m 21
5 Luas Penampang m
2
0,2826 6
Modulus Elastisitas E kNm
2
36.406.043,45 7
Momen Inersia I m
4
0,0063585
8 EA kNm
10.288.347,75 9
EI kNm
2
m 231.487,824
10 Angka Poisson
μ 0,12
b. Deskripsi dan parameter tanah setiap lapisan Berhubung karena data-data tanah yang dibutuhkan pada
perhitungan Metode Elemen Hingga tidak semuanya terdapat pada hasil penyelidikan tanah yang telah tersedia, maka dilakukan studi parameter
tanah dengan menggunakan program All-Pile serta koreksi-koreksi yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya.
Berikut disajikan tabel yang akan mempermudah proses pemodelan tanah dalam Metode Elemen Hingga.
Universitas Sumatera Utara
162 Tabel 4.4. Input Parameter Tanah untuk Metode Elemen Hingga
Kedalama n m
No Lap
Jenis tanah dan
Konsistensi tanah
Tebal lap m
MAT
m sat
kNm
3
uns et
kN m
3
kx mday
ky mday
Es kNm
2
μ C
kNm
2
ø Ψ
2 1
Sand some Clay
N=2 2
1,5 15,6
5,79 0,864
0,864 1200
0,2 0,008
22 0,1
Very Loose
8,3 2
Sandy Silty Clay
N=2 6,3
- 19,5
9,69 0,000864
0,000864 1800
0,2 39,5
0,1 0,1
Very Soft to Soft
15,5 3
Coarse Sand N=7
7,2 -
19,5 9,69
8,64 8,64
8400 0,2
5 0,008
22 0,1
Loose to Medium
Dense
18,6 4
Silty Medium
Sand N=35
3,1 -
20,5 10,69
0,864 0,864
14000 0,3
0,008 38
8 Dense
26,5 5
Silty Sand Mixed Tuff
N=51 7,9
- 21,5
11,69 0,864
0,864 20800
0,3 0,008
48 18
Very Dense
Universitas Sumatera Utara
163
4.5.2. Proses Masukan Data Proses pemasukan data dilakukan dengan proses sebagai berikut :
1. Langkah pertama dalam setiap analisis yaitu atur parameter dasar dari model elemen hingga di jendela pengaturan global.
Gambar 4.7. Lembar Tab Proyek dari Jendela Pengaturan Global 2.
Untuk menghitung struktur tanah maka digambar terlebih dahulu pemodelan tanahnya menggunakan garis geometri
, diambil dengan lebar sebesar 20D D = diameter tiang dan kedalaman 30 m
kedalaman bore hole-2 yang terdiri dari beberapa layer dengan ketebalan tertentu.
3.
Setelah selesai memodelkan struktur tanah, kemudian gambarkan dinding diafragma sebagai tiang dengan cara menggunakan tombol
pelat . Kemudian gunakan tombol antarmuka interface yang diindikasikan sebagai garis teputus-putus sepanjang garis geometri
untuk memisahkan kekakuan lebih dari satu elemen, yaitu kekakuan antara tanah dan tiang.
Pemodelan Axisymmetry
Universitas Sumatera Utara
164 4.
Setelah itu gambarkan beban permukaan, yaitu sistem beban A-beban terpusat dengan menggunakan
, kemudian
input nilai
bebannya dengan mengklik ujung beban. 5. Untuk membentuk kondisi batas, klik tombol jepit standar standard
fixities , maka akan terbentuk jepit penuh pada bagian dasar dan jepit rol pada sisi-sisi vetikal.
6. Kemudian masukkan data material dengan menggunakan tombol material set . Untuk data tanah, pilih soil interface pada set
type, sedangkan data tiang pilih plates pada set type. Setelah itu seret data-data yang telah diinput ke dalam pemodelan geometri awal,
seperti gambar berikut.
Gambar 4.8. Pemodelan Bore hole 2 Setelah Pendefinisian Material
7. Kemudian klik Generate mesh untuk membagi-bagi elemen
menjadi beberapa bagian yang beraturan sehingga mempermudah dalam perhitungan , diupdate, klik initial condition, kondisi awal
setelah terbentuknya
jaring-jaring elemen
generated mesh
menandakan model elemen pada beberapa kondisi yaitu kondisi awal
Universitas Sumatera Utara
165
untuk tekanan air yang didapat dengan memodelkan muka air tanah, dan kondisi tegangan efektif awal. Setelah klik initial condition maka
muncul kotak dialog water weight, masukkan berat air, setelah itu atur letak muka air tanah berada pada kedalaman berapa, kemudian klik
generate water pressures dan pilih phreatic level dan ok kemudian diupdate. Setelah itu klik geometry configurasi, aktifkan tiang dengan
cara mengklik tiang dan klik generate initial stresses dan ok kemudian diupdate, akhirnya calculate yes, dan akan muncul kotak dialog
perhitungan.
Gambar 4.9. Generate Mesh
Universitas Sumatera Utara
166 Gambar 4.10. Kondisi Active Pore Pressure
Gambar 4.11. Kondisi Effective Stresses
8. Dalam window calculation terdapat beberapa phase yang akan dikerjakan dari awal hingga akhir pemodelan sehingga diperoleh nilai
ΣMSF, adapun tahapannya adalah sebagai berikut : a. Phase 1
: Penentuan initial phase sebagai kondisi tanah awal. Pendefinisian beban dilakukan pada phase 1, dimana parameter
Universitas Sumatera Utara
167
dari phase 1 ini adalah staged construction, yang memodelkan sebuah konstruksi.
b. Phase 2 : merupakan phic reduction, yang mensimulasikan
kondisi dimana berkurangnya nilai Phi sebelum konsolidasi sehingga didapatkan faktor keamanan F
s
. c. Phase 3
: consolidation, yaitu
proses konsolidasi
dengan parameter minimum pore pressure.
d. Phase 4 : phic reduction setelah proses konsolidasi.
Keempat phase tersebut dapat dilihat seperti berikut.
Gambar 4.12. Phase-Phase perhitungan
Sebelum melakukan perhitungan, terlebih dahulu lakukan pemilihan titik node sebagai titik yang ditinjau, titik node A yang terletak
di ujung atas tiang dan diupdate. Kemudian pada phase 1 dilakukan pendefinisian beban. Dengan cara klik parameters, define, dan aktifkan
beban dengan cara klik ujung beban dan update. Beban yang dimaksud adalah beban ijin rencana yaitu sebesar 500 kN.
Universitas Sumatera Utara
168 Gambar 4.13. Proses Pendefinisian Beban Rencana Point Load
Kemudian proses calculation dapat dilakukan seperti pada Gambar 4.14.
a
b Gambar 4.14. Proses Perhitungan
a Perhitungan Phase 2, b Perhitungan Phase 4
Universitas Sumatera Utara
169 Gambar 4.15. Nilai Phic Reduction pada Phase 2 Sebelum Konsolidasi
Diperoleh nilai Σ Msf phase 2 sebelum konsolidasi sebesar
6,4090 Gambar 4.15. Maka nilai Q
u
adalah : Q
u
= Σ Msf x 500 kN = 6,4090 x 500 kN
= 3204,5 kN = 320,45 Ton
Gambar 4.16. Nilai Phic Reduction pada Phase 4 Setelah Konsolidasi
Nilai Σ Msf phase 4 setelah konsolidasi sebesar 6,4166 Gambar
4.16. Maka nilai Q
u
adalah : Q
u
= Σ Msf x 500 kN = 6,4166 x 500 kN
= 3208,3 kN = 320,83 Ton
Nilai phic reduction
Nilai phic reduction
Universitas Sumatera Utara
170
4.6. Menghitung Penurunan Elastis Pada Metode Elemen Hingga
Kategori