BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PER
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
BAB IV
ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
4.1
ALTERNATIF PERKUATAN FONDASI CAISSON
Dari hasil bab sebelumnya, didapatkan kondisi tiang-tiang sekunder dari secant pile yang
membentuk fondasi caisson tidak memiliki kapasitas yang cukup untuk menerima beban
gempa. Tiang sekunder dengan diameter 880 mm didesain memiliki kapasitas momen sebesar
120 tm, sedangkan hasil analisis gaya dalam memberikan momen maksimum yang terjadi
sebesar 270 tm. Pada bab ini akan dijelaskan alternatif desain perkuatan fondasi caisson tanpa
mengubah desain asli fondasi caisson yang menggunakan tiang bor berdiameter 880 mm
seperti telah dijelaskan pada bab III.
Ada beberapa pertimbangan dalam desain perkuatan fondasi caisson. Pertama, analisis desain
perkuatan tidak melakukan analisis pada beban aksial saja karena analisis pada bab III
memberikan kondisi bahwa fondasi caisson mampu menahan beban aksial baik untuk kondisi
beban layan maupun beban gempa. Kedua, fokus desain adalah mengurangi momen
maksimum yang terjadi pada fondasi caisson dan melakukan desain terhadap gaya-gaya
dalam yang terjadi pada perkuatan. Ketiga, perkuatan yang diberikan tidak menggunakan
tiang pancang beton sebab kondisi tanah di lapangan adalah tanah yang cukup keras pada
kedalaman 20 m sampai kedalaman 26 m dengan N-SPT lebih dari 60, akibatnya tiang
pancang beton diperkirakan sulit untuk menembus lapisan tersebut.
Awalnya akan dibuat desain menggunakan batter pile untuk menahan beban lateral dan
momen untuk kondisi beban gempa, tetapi tiang pancang kemungkinan besar tidak akan
dapat menembus lapisan keras tersebut di atas. Oleh karena itu perkuatan akan dibuat
menggunakan tiang bor sehingga dapat mencapai keinginan yang diharapkan. Secara umum
desain perkuatan direncanakan dengan menambahkan bored pile di sekeliling fondasi desain
asli (fondasi caisson), maka kapasitas momen pada tiap tiang menjadi lebih besar sehingga
dapat diterima oleh tiang berdiameter 880 mm dengan kapasitas momen 120 tm.
Analisis perkuatan fondasi Jembatan Ir. Soekarno dilakukan dengan menggunakan metode
beda hingga (finite difference) dan diverifikasikan dengan software analisis struktur SAP.
Perhitungan menggunakan metode beda hingga memperhitungan interaksi tanah dan struktur
dengan bantuan program komputer GROUP. Sedangkan analisis struktur SAP menggunakan
metode elemen hingga 3 dimensi dimana tanah dimodelkan sebagai pegas. Analisis dilakukan
baik untuk kondisi beban layan maupun beban gempa dengan pembebanan yang digunakan
seperti telah dijelaskan pada bab III.
IV -1
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Alternatif perkuatan yang direncanakan ada 2, yang pertama menggunakan 12 tiang
tambahan di sekeliling fondasi caisson dengan mengunakan tiang-tiang bor berdiameter 1500
mm. Yang kedua adalah menggunakan 22 tiang tambahan di sekeliling fondasi caisson
menggunakan diameter 1250 mm.
4.1.1 ALTERNATIF MENGGUNAKAN 12 TIANG BERDIAMETER 1500 MM
Alternatif ini menambahkan 12 tiang bor di sekeliling fondasi caisson sehingga jumlah total
tiang pada fondasi menjadi 57 tiang. Bored pile tersebut dikonstruksi hingga elevasi -42 m.
Dengan penambahan bored pile, kapasitas momen dan gaya aksial pada tiap tiang akan lebih
besar dibandingkan pada kondisi beban layan maupun pada kondisi beban gempa.
Konfigurasi bored piles tambahan dapat dilihat pada Gambar 4.1 berikut.
Tiang 1-45 : Bored pile berdiameter 880 mm
Tiang 46-57 : Bored pile berdiameter 1500 mm
Gambar 4.1. Tampak Atas Usulan Desain Perkuatan 57 Tiang
IV -2
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
4.1.2 ALTERNATIF MENGGUNAKAN 22 TIANG BERDIAMETER 1250 MM
Alternatif ini menambahkan 22 tiang bor di sekeliling fondasi caisson sehingga jumlah total
tiang pada fondasi menjadi 67 tiang. Bored pile tersebut dikonstruksi hingga elevasi -40 m.
Konfigurasi tiang-tiang tambahan dapat dilihat pada Gambar 4.2 berikut.
Tiang 1-45 : Bored pile berdiameter 880 mm
Tiang 46-67 : Bored pile berdiameter 1250 mm
Gambar 4.2. Tampak Atas Usulan Desain Perkuatan 67 Tiang
IV -3
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
4.2
ANALISIS ALTERNATIF PERKUATAN FONDASI CAISSON
Analisis terhadap kedua alternatif desain tersebut dilakukan mengunakan perangkat lunak
dari Ensoft, yaitu Group Pile. Dan hasil analisis tersebut akan divalidasi menggunakan
perangkat lunak dari CSI yaitu SAP. Kemudian dari hasil analisis dari kedua pearngkat
luanak tersebut akan digunakan untuk membuat desain tulangan pada perkuatan fondasi
caisson menggunakan perangkat lunak PCACOL.
4.2.1 ANALISIS MENGGUNAKAN GROUP PILE
4.2.1.1
PENAMBAHAN 12 TIANG
Analisis awal pada perkuatan fondasi menggunakan Group Pile dengan konfigurasi desain
awal, kondisi tanah dan pembebanan yang sama untuk kondisi beban gempa. Seperti telah
dijelaskan sebelumnya, perkuatan yang diberikan dengan menambahkan 12 bored pile
berdiameter 1500 mm. Selanjutnya hasil analisa ini akan divalidasi oleh program SAP.
Gambar 4.3. Tampak Samping Usulan Desain Perkuatan 57 Tiang
IV -4
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Gambar 4.4. Tampak Tiga Dimensi Usulan Desain Perkuatan 57 Tiang
Hasil-hasil analisis menggunakan GROUP untuk perkuatan 12 tiang berdiameter 1500 mm
pada kondisi gempa dapat dilihat dalam grafik-grafik yang ditunjukkan pada Gambar 4.5, 4.6,
dan 4.7.
Gambar 4.5. Defleksi pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 1
IV -5
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Gambar 4.6. Momen pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 1
Gambar 4.7. Gaya Geser pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 1
IV -6
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Gambar 4.8. Axial Load pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 1
Tabel 4.1 Rangkuman gaya dalam akibat beban gempa untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 1
Ket erangan
Diamet er
0. 88m
1. 5m
Max. Axial Load (t on)
335
793
Max. Bending Moment (t on. m)
120
540
Max. Horizont al Load (t on)
40
112
Model perkuatan dianalisis dengan 2 kondisi pembebanan yang berbeda seperti yang dapat
dilihat pada bab sebelumnya. Besarnya beban tetap sama menggunakan beban gempa, tetapi
arah gaya lateral dan momen yang dibedakan. Kondisi 1 membebani fondasi dengan gaya
lateral searah dengan sumbu x global dan momen searah dengan sumbu y global, sedangkan
kondisi 2 membebani fondasi dengan gaya lateral searah dengan sumbu y global dan momen
searah dengan sumbu x global. Hasil yang didapatkan dengan pembebanan menggunakan
kondisi 2 yaitu :
IV -7
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Gambar 4.9. Defleksi pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 2
Gambar 4.10. Momen pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 2
IV -8
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Gambar 4.11. Gaya Geser pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 2
Gambar 4.12. Axial Load pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 2
Tabel 4.2 Rangkuman gaya dalam akibat beban gempa untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 2
Ket erangan
Diamet er
0. 88m
1. 5m
Max. Bending Moment (t on. m)
120
560
Max. Horizont al Load (t on)
40
112
IV -9
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
4.2.1.2
PENAMBAHAN 22 TIANG
Pemodelan geometri fondasi dan kondisi tanah untuk analisis GROUP dapat dilihat pada
Gambar 4.13 dan 4.14.
Gambar 4.13. Tampak Samping Usulan Desain Perkuatan 67 Tiang
Gambar 4.14. Tampak Tiga Dimensi Usulan Desain Perkuatan 67 Tiang
IV -10
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Model perkuatan dianalisis dengan 2 kondisi pembebanan yang berbeda seperti yang dapat
dilihat pada bab sebelumnya. Besarnya beban tetap sama menggunakan beban gempa, tetapi
arah gaya lateral dan momen yang dibedakan. Kondisi 1 membebani fondasi dengan gaya
lateral searah dengan sumbu x global dan momen searah dengan sumbu y global, sedangkan
kondisi 2 membebani fondasi dengan gaya lateral searah dengan sumbu y global dan momen
searah dengan sumbu x global. Pembebanan menggunakan kedua kondisi memberikan hasil
yang sama.
Hasil-hasil analisis menggunakan GROUP untuk perkuatan 22 tiang tambahan berdiameter
1250 mm disajikan dalam Gambar 4.15, 4.16, 4.17 dan 4.18 untuk kondisi beban beban
gempa.
Gambar 4.15. Defleksi pada tiang bor untuk perkuatan 67 tiang
IV -11
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Gambar 4.16. Momen pada tiang bor untuk perkuatan 67 tiang
Gambar 4.17. Gaya Geser pada tiang bor untuk perkuatan 67 tiang
IV -12
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Gambar 4.18. Axial Load pada tiang bor untuk perkuatan 67 tiang
Tabel 4.3. Rangkuman Gaya Dalam Kondisi Beban Gempa untuk perkuatan 67 tiang
Ket erangan
Diamet er
0. 88m
1. 25m
Max. Axial Load (t on)
274
526
Max. Bending Moment (t on. m)
120
280
Max. Horizont al Load (t on)
36
68
4.2.2 ANALISIS MENGGUNAKAN SAP
Analisis terhadap design perkuatan menggunakan SAP dimaksudkan sebagai validasi
terhadap analisis menggunakan Group Pile. Analisis terhadap gaya-gaya dalam dari Group
Pile didekatkan menggunakan permodelan tiang dengan adanya tanah di sekitar tiang sebagai
pegas. Model dari tiang menggunakan frame, sedangkan pile cap dibuat menggunakan shell.
Kemudian tanah yang dimodelkan sebagai pegas dibuat menggunakan spring. Nilai dari
kekakuan spring ini menggunakan nilai subgrade reaction dengan metode dari Scott
(persamaan 2.86 dan 2.87) untuk tanah pasir dan metode dari Bowles (persamaan 2.88) untuk
tanah lempung. ini Beban dimasukkan, seperti halnya pada analisis pada design awal fondasi
caisson, tanpa menggunakan faktor apapun sebagai live load dalam SAP.
Alternatif yang diajukan ada 2, yaitu menggunakan tambahan 12 tiang bor dan 22 tiang bor.
Untuk penambahan 12 tiang bor direncanakan menggunakan tiang berdiameter 1500 mm
sebagai perkuatan, sedangkan untuk tambahan 22 tiang bor direncanakan menggunakan tiang
IV -13
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
berdiameter 1250 mm. Sedangkan design asli fondasi caisson tidak diubah sama sekali, tetap
dengan jumlah tiang yang sama menggunakan tiang bor berdiameter 880 mm.
Nilai-nilai subgrade reaction untuk 3 tiang dengan diameter yang berbeda-beda di atas yang
akan digunakan sebagai permodelan dalam analisis perkuatan fondasi caisson adalah sebagai
berikut :
Tabel 4.3. Perhitungan Nilai Subgrade Reaction Lapisan Lempung
Dept h
0-10
0-10
0-10
Soil Type
Clay
Clay
Clay
Es (kN/ m 2)
6000
6000
6000
ms
0. 35
0. 35
0. 35
D (m)
0. 88
1. 5
1. 25
Ep (kN/ m 2)
2. 00E+07
2. 00E+07
2. 00E+07
Ip
0. 02944
0. 24850
0. 11984
k (kN/ m 3)
5812. 5
5812. 5
5812. 5
Tabel 4.4. Perhitungan Nilai Subgrade Reaction Lapisan Pasir
d pile (m)
Perimet er (m)
B (m)
0. 88
2. 764602
1. 382301
1. 5
4. 7124
2. 3562
1. 25
3. 92699
1. 9635
Dept h
10-12
12-20
20-32
32-50
Soil Type
Sand
Sand
Sand
Sand
NSPT
12
38
59
37
k 0. 3
21600
68400
106200
66600
k (0. 88m)
7998
25328
39325
24661
k (1. 5m)
6863
21732
33741
21160
k (1. 25m)
7176
22725
35283
22127
Model kemudian dianalisis dengan 2 kondisi pembebanan yang berbeda seperti yang dapat
dilihat pada bab sebelumnya. Besarnya beban tetap sama menggunakan beban gempa, tetapi
arah gaya lateral dan momen yang dibedakan. Kondisi 1 membebani fondasi dengan gaya
lateral searah dengan sumbu x global dan momen searah dengan sumbu y global, sedangkan
kondisi 2 membebani fondasi dengan gaya lateral searah dengan sumbu y global dan momen
searah dengan sumbu x global.
4.2.2.1
ANALISIS PERKUATAN 12 TIANG BERDIAMETER 1500 MM
Gambar 4.14 menunjukkan grid yang digunakan untuk penambahan 12 tiang. Permodelan
untuk perkuatan dengan 12 tiang tambahan dapat dilihat pada Gambar 4.15 berikut.
IV -14
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Gambar 4.19 Grid dalam permodelan perkuatan 57 tiang
Gambar 4.20 Permodelan perkuatan 57 tiang
IV -15
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Perangkat lunak ini memberikan model yang terdeformasi akibat beban luar pada Gambar
4.16, rangkuman hasil analisis penambahan 12 tiang ini disajikan pada Tabel 4.5 dengan hasil
selengkapnya dapat dilihat dalam lampiran.
(a)
(b)
Gambar 4.21 Deformed Shape Perkuatan 57 tiang
(a) Pembebanan Kondisi 1
(b) Pembebanan Kondisi 2
Tabel 4.5 Rangkuman hasil analisis SAP pada perkuatan 57 tiang
Kondisi
Pembebanan
Kondisi 1
Kondisi 2
Max. Displacement (m)
BP 880 mm
0. 0211
0. 0197
BP 1500 mm
0. 0210
0. 0196
Max. Bending Moment
(kNm)
BP 880 mm
1162. 18
1220. 58
BP 1500 mm
3183. 88
3635. 04
Max. Shear (kN)
BP 880 mm
476. 05
472. 57
BP 1500 mm
830. 35
855. 87
Hasil pada Tabel 4.5 menunjukkan bahwa momen terbesar akan terjadi dengan pembebanan
kondisi 1 yaitu sebesar 1220,58 kNm untuk tiang 880 mm dan 3635,04 kNm untuk tiang
1500 mm. Pada bab sebelumnya telah dijelaskan bahwa kapasitas tiang berdiameter 880 mm
adalah 1200 kNm, sehingga dengan konfigurasi perkuatan ini tiang berdiameter 880 mm
tidak aman.
4.2.2.2
ANALISIS PERKUATAN 22 TIANG BERDIAMETER 1250 MM
Gambar 4.22 menunjukkan grid yang digunakan untuk penambahan 22 tiang. Permodelan
untuk perkuatan dengan 22 tiang tambahan dapat dilihat pada Gambar 4.23 berikut.
IV -16
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Gambar 4.22 Grid dalam permodelan perkuatan 67 tiang
Gambar 4.23 Permodelan perkuatan 67 tiang
IV -17
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Perangkat lunak ini memberikan model yang terdeformasi akibat beban luar pada Gambar
4.24, rangkuman hasil analisis penambahan 22 tiang ini disajikan pada Tabel 4.6 dengan hasil
selengkapnya dapat dilihat pada lampiran.
(a)
(b)
Gambar 4.24 Deformed Shape Perkuatan 67 tiang
(c) Pembebanan Kondisi 1
(d) Pembebanan Kondisi 2
Tabel 4.6 Rangkuman hasil analisis SAP pada perkuatan 67 tiang
Loading
Condit ion
Condit ion 1
Condit ion 2
Max Displacement (m)
BP 880 mm
0. 0178
0. 0169
BP 1250 mm
0. 0178
0. 0168
Max Bending Moment
(kNm)
BP 880 mm
1026. 18
1083. 15
BP 1250 mm
2022. 31
2218. 57
Max Shear (kN)
BP 880 mm
411. 63
412. 24
BP 1250 mm
596. 91
607. 94
Hasil pada Tabel 4.6 menunjukkan bahwa momen terbesar akan terjadi dengan pembebanan
kondisi 1 yaitu sebesar 1026,18 kNm untuk tiang 880 mm dan 2022,31 kNm untuk tiang
1250 mm. Pada bab sebelumnya telah dijelaskan bahwa kapasitas tiang berdiameter 880 mm
adalah 1200 kNm, sehingga dengan konfigurasi perkuatan ini tiang berdiameter 880 mm
telah aman.
IV -18
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
4.2.3 RANGKUMAN ANALISIS MENGGUNAKAN GROUP PILE DAN SAP
Berikut ini adalah rangkuman hasil analisis menggunakan GROUP PILE dan SAP :
Tabel 4.7 Rangkuman hasil analisis menggunakan GROUP PILE dan SAP
57 Tiang
Group Pile
67 Tiang
SAP
Group Pile
SAP
880mm
1500mm
880mm
1500mm
880mm
1250mm
880mm
1250mm
Max. Bending
Moment (kN. m)
1200
5600
1221
3635
1200
2800
1083
2219
Max. Shear (kN)
400
1120
476
856
360
680
412
607
Max. Displacement
(m)
0. 028
0. 028
0. 021
0. 021
0. 026
0. 026
0. 018
0. 018
Berdasarkan tabel di atas dapat disimpulkan bahwa untuk 57 tiang, gaya dalam yang terjadi
pada fondasi Caisson masih melebihi kapasitas tiang. Tetapi kelebihan tersebut cukup kecil
dibandingkan nilai momen itu sendiri sehingga dapat ditoleransikan. Sedangkan untuk 67
tiang, gaya dalam yang terjadi tidak melebihi kapasitas tiang. Sehingga solusi yang
digunakan adalah perkuatan 67 tiang.
4.3
DESAIN PENULANGAN TIANG PERKUATAN FONDASI CAISSON
Analisis untuk penulangan bored pile perkuatan fondasi dilakukan dengan menggunakan
hasil analisa sebelumnya. Gaya-gaya yang bekerja pada tiang digunakan untuk desain
penulangan menggunakan program PCACOL.
4.3.1 DESAIN PENULANGAN PERKUATAN 12 TIANG TAMBAHAN BERDIAMETER 1500 MM
Berikut akan dijabarkan desain penulangan perkuatan 12 tiang tambahan berdiameter 1500
mm.
4.3.1.1
TULANGAN LONGITUDINAL PERKUATAN 12 TIANG BERDIAMETER 1500 MM
Dari grafik momen didapatkan momen terbesar yang terjadi pada bored pile adalah 5400
kNm. Momen hasil analisa ini dipakai sebagai masukan dalam penulangan bored pile
diameter 1500 mm menggunakan PCACOL. Momen ultimit yang digunakan dalam program
PCACOL adalah sebagai berikut:
M-ult = 1.5 x 5400 kNm = 8100 kNm
Sebagai masukan yang digunakan dalam analisa program PCACOL adalah sebagai berikut :
f’c
= 35 MPa
IV -19
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Ec
fc
β1
fy
Es
= 27805.6 Mpa
= 29.75 Mpa
= 0.796192
= 400 Mpa
= 200000 MPa
Konfigurasi penulangan, dan diagram interaksi hasil perhitungan menggunakan program
PCACOL ditunjukkan dalam gambar-gambar di bawah ini.
Gambar 4.25. Konfigurasi Penulangan Bored Pile diameter 1500
mm
Gambar 4.26. Diagram Interaksi Penulangan Bored Pile diameter 1500 mm
Untuk bored pile tambahan dengan diameter 1500 mm digunakan tulangan sebesar 40 D32
atau sekitar 1.85% dengan tebal selimut beton diperhitungkan sebesar 80 mm. Dari analisis
dan perhitungan yang dilakukan, penulangan bored pile tambahan untuk disain dapat dilihat
pada Gambar 4.26.
IV -20
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
4.3.1.2
TULANGAN GESER PERKUATAN 12 TIANG BERDIAMETER 1500 MM
Bor pile yang didesain sebagai perkuatan untuk fondasi caisson ini dari hasil analisis struktur
sebelumnya akan mendapatkan gaya geser maksimum sebesar 1120 kN (untuk tambahan 12
tiang). Oleh karena itu perlu dilakukan perencanaan kapasitas geser tiang terhadap gaya geser
yang terjadi pada tiang-tiang tambahan.
Untuk perkuatan dengan 12 tiang, direncanakan akan digunakan bor pile sebagai berikut:
b = 1500 mm
d = 1480 mm
Ag = 1767146 mm2
tul. longitudinal = 28 D 32
fc’ = 30 MPa
fyh = 400 Mpa
Es = 2.105 Mpa
Untuk mengecek kondisi gaya geser yang terjadi terhadap kekuatan geser beton:
= 1120 kN
Vu
Kapasitas geser beton:
⎛
Nu
Vc = 0,166⎜1 + 0,073
⎜
0,8 Ag
⎝
⎞
⎟ f c 'bd
⎟
⎠
6683
⎛
⎞
Vc = 0,166⎜1 + 0,073
⎟ 30 .1500.1480 / 1000
0,8.1767146 ⎠
⎝
Vc = 1937,3 kN
Cek:
0,5 Vc = 968,65 kN < Vu = 1120 kN Æ Perlu tulangan geser
V n = Vu / φ
Vn
= 1120 / 0,75
= 1493,3 kN
Batas-batas Region (ACI 318)
a. Batas Region 1
0 ≤ V n ≤ 0 , 083
f c' .b .d
0 ≤ V n ≤ 0,083 30 .1500.1420 / 1000
IV -21
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
0 ≤ Vn ≤ 968,32 kN
b. Batas Region 2
0,083 f c' .b.d < V n ≤ 0,166 f c' b.d
0,083 30 .1500.1420 / 1000 < Vn ≤ 0,166 30 .1500.1420 / 1000
968,32 kN < V n ≤ 5786,8 kN Æ Vn = 1493,3 kN
Region 2 : smax
= d/2 = 710 mm
Tulangan geser yang digunakan :
d
= 13 mm
Ab
= 132,73 mm2
s
= 100 mm
Tulangan geser minimum Region 2 :
b s
Av = 0.0625 f c' w
fy
Av = 0.0625 30
1480.100
400
Av = 128, 37 mm 2 < Ab Æ OK
Cek kapasitas tulangan geser:
πAb f yh D'
Vs =
2s
π .132, 73.400.1500
Vs =
2.150.1000
Vs
= 1250,97 kN
Vtot
= Vc + Vs
= 1937,3 kN + 1250,97 kN
= 3188,28 kN
Vn < Vtot Æ OK
Hasil perhitungan menunjukkan bahwa kuat geser beton telah lebih besar daripada gaya geser
maksimum yang terjadi, sehingga digunakan luas tulangan minimum disepanjang tiang
IV -22
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
dengan diameter tulangan 13 mm dipasang dengan jarak tiap 100 mm untuk kedalaman tiang
dari -2 m sampai -12 m. Untuk kedalaman -12 m geser terbesar yang terjadi adalah lebih
kecil dari 400 kN < Vc/2 , sesuai dengan kondisi zone 1 pada ACI 318, kondisi tersebut tidak
membutuhkan tulangan geser. Tetapi tulangan tetap digunakan untuk mengantisipasi bila
terjadi keruntuhan geser. Tulangan geser yang digunakan untuk kedalaman -12 m sampai -27
m adalah diameter 13 mm dengan jarak tiap 150 mm. Sedangkan untuk kedalaman -27 m
sampai -42 m digunakan tulangan berdiameter 12 mm dengan jarak tiap 200 mm.
D 13 - 100 m m
-2 m
D 13 - 150 m m
- 12 m
- 14 m
- 25 m
- 27 m
D 12 - 200
- 29 m
- 37 m
- 42 m
Gambar 4.27 Detail Penulangan Bored Pile 1500 mm
IV -23
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Berikut ini merupakan gambar tampak atas dan potongan A-A pada perkuatan dengan
konfigurasi 57 tiang.
A
d 1,50 m
27,87 m
d 0,88 m
A
18,17 m
Gambar 4.28 Tampak Atas Konfigurasi 57 Tiang
IV -24
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
EL
+ 2,00
EL
+ 0,00
EL
- 2,00
EL
- 10,00
EL
- 12,00
EL
- 20,00
EL
- 25,00
EL
- 29,00
EL
- 32,00
EL
- 42,00
Pile Cap
D 13 - 100 m m
Bored Pile
d 1,50 m
Soil Layer 1
Soil Layer 2
D 13 - 150 m m
Soil Layer 3
40 D32
Secant Pile
d 880 m m
Soil Layer 4
D 12 - 200 m m
Grout ing
16 D32
D10 - 200 m m
Soil Layer 5
Gambar 4.29 Potongan A-A (konfigurasi 57 tiang)
IV -25
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
4.3.2 DESAIN PENULANGAN PERKUATAN 22 TIANG TAMBAHAN BERDIAMETER 1250 MM
4.3.2.1 TULANGAN LONGITUDINAL PERKUATAN 12 TIANG BERDIAMETER 1500 MM
Dari grafik momen didapatkan momen terbesar yang terjadi pada bored pile adalah 3000
kNm. Momen hasil analisa ini dipakai sebagai masukan dalam penulangan bored pile
diameter 1250 mm menggunakan PCACOL. Momen ultimit yang digunakan dalam program
PCACOL adalah sebagai berikut:
M-ult = 1.5 x 3000 kNm = 4500 kNm
Sebagai masukan yang digunakan dalam analisa program PCACOL adalah sebagai berikut :
f’c
= 30 MPa
Ec
= 25743 Mpa
fc
= 25.5 Mpa
β1
= 0.83245
fy
= 400 Mpa
Es
= 200000 MPa
Konfigurasi penulangan, dan diagram interaksi hasil perhitungan menggunakan program
PCACOL ditunjukkan dalam gambar-gambar di bawah ini.
Gambar 4.30. Konfigurasi Penulangan Bored Pile diameter 1250
IV -26
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
mm
Gambar 4.31. Diagram Interaksi Penulangan Bored Pile diameter 1250 mm
Untuk bored pile tambahan dengan diameter 1250 mm digunakan tulangan sebesar 28 D32
atau sekitar 1.87% dengan tebal selimut beton diperhitungkan sebesar 80 mm.
Dari analisis dan perhitungan yang dilakukan, penulangan bored pile tambahan untuk disain
dapat dilihat pada Gambar 4.29.
4.3.2.2 TULANGAN GESER PERKUATAN 12 TIANG BERDIAMETER 1500 MM
Bor pile yang didesain sebagai perkuatan untuk fondasi caisson ini dari hasil analisis struktur
sebelumnya akan mendapatkan gaya geser maksimum sebesar 680 kN (untuk tambahan 22
tiang). Oleh karena itu perlu dilakukan perencanaan kapasitas geser tiang terhadap gaya geser
yang terjadi pada tiang-tiang tambahan.
Untuk perkuatan dengan 22 tiang, direncanakan akan digunakan bor pile sebagai berikut:
b = 1250 mm
d = 1170 mm
Ag = 1227185 mm2
tul. longitudinal = 28 D 32
fc’ = 30 MPa
fyh = 400 Mpa
Es = 2.105 Mpa
Untuk mengecek kondisi gaya geser yang terjadi terhadap kekuatan geser beton:
Vu
= 680 kN
IV -27
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Kapasitas geser beton:
⎛
Nu
Vc = 0,166⎜1 + 0,073
⎜
0,8 Ag
⎝
⎞
⎟ f c 'bd
⎟
⎠
⎛
⎞
3665
Vc = 0,166 ⎜1 + 0, 073
⎟ 30.1250.1170 /1000
0,8(1227185) ⎠
⎝
Vc = 1330,1 kN
Cek:
0,5 Vc = 665,05 kN < Vu = 680 kN Æ Perlu tulangan geser
V n = Vu / φ
Vn
= 680 / 0,75
= 906,7 kN
Batas-batas Region (ACI 318)
a
Batas Region 1
0 ≤ Vn ≤ 0, 083 f ' c .bw .d
0 ≤ Vn ≤ 0, 083 30.1250.1170 /1000
0 ≤ Vn ≤ 664,9 kN
b Batas Region 2
0, 083 f ' c .bw .d < Vn ≤ 0,166 f c '.b.d
0, 083 30.1250.1170 /1000 < Vn ≤ 0,166 30.1500.1400 /1000
664,9 kN < Vn ≤ 1909,36 kN Æ Vn = 906, 7 kN
Region 2 :
smax
= d/2 = 585 mm
Tulangan geser yang digunakan :
d
= 13 mm
IV -28
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Ab
s
= 132,73 mm2
= 120 mm
Tulangan geser minimum Region 2 :
Av = 0.0625 f c'
bw s
fy
Av = 0.0625 30
1250.120
400
Av = 128,37 mm 2 < Ab Æ OK
Cek kapasitas tulangan geser:
Vs =
Vs =
πAb f yh D'
2s
π .201, 06.400.1250
2.120.1000
Vs
= 868,73 kN
Vtot
= Vc + Vs
= 1330,1 kN + 868,73 kN
= 2198,83 kN
Vn < Vtot Æ OK
Hasil perhitungan menunjukkan bahwa kuat geser beton telah lebih besar daripada gaya geser
maksimum yang terjadi, sehingga digunakan luas tulangan minimum disepanjang tiang
dengan diameter tulangan 13 mm dipasang dengan jarak tiap 120 mm untuk kedalaman -2 m
samapi -5 m. Untuk kedalaman -10 m geser terbesar yang terjadi adalah 440 kN < Vc/2 ,
sesuai dengan kondisi zone 1 pada ACI 318, kondisi tersebut tidak membutuhkan tulangan
geser. Tetapi tulangan tetap digunakan untuk mengantisipasi bila terjadi keruntuhan geser.
Tulangan geser yang digunakan untuk kedalaman -10 m sampai -25 m adalah diameter 13
mm dengan jarak tiap 150 mm. Sedangkan untuk kedalaman -25 m sampai -42 m digunakan
tulangan berdiameter 12 mm dengan jarak tiap 200 mm.
IV -29
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
D 13 - 100 m m
-2 m
D 13 - 150 m m
- 10 m
- 12 m
- 23 m
- 25 m
D 12 - 200
- 27 m
- 37 m
- 42 m
Gambar 4.32 Detail Penulangan Bored Pile 1250 mm
IV -30
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
d 1,25 m
27,87 m
d 0,88 m
B
18,24 m
Gambar 4.33 Tampak Atas Konfigurasi 67 Tiang
IV -31
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
EL
+ 2,00
EL
+ 0,00
EL
- 2,00
EL
- 10,00
EL
- 12,00
EL
- 20,00
EL
- 25,00
EL
- 29,00
EL
- 32,00
EL
- 42,00
D13- 120m m
Pile Cap
Bored Pile
d 1,25 m
Soil Layer 1
D 13 - 150 m m
Soil Layer 2
Soil Layer 3
Secant Pile
d 880 m m
Soil Layer 4
16 D32
28 D32
D10 - 200 m m
D 12 - 200 m m
Grout ing
Soil Layer 5
Gambar 4.34 Potongan A-A (konfigurasi 67 tiang)
IV -32
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
BAB IV
ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
4.1
ALTERNATIF PERKUATAN FONDASI CAISSON
Dari hasil bab sebelumnya, didapatkan kondisi tiang-tiang sekunder dari secant pile yang
membentuk fondasi caisson tidak memiliki kapasitas yang cukup untuk menerima beban
gempa. Tiang sekunder dengan diameter 880 mm didesain memiliki kapasitas momen sebesar
120 tm, sedangkan hasil analisis gaya dalam memberikan momen maksimum yang terjadi
sebesar 270 tm. Pada bab ini akan dijelaskan alternatif desain perkuatan fondasi caisson tanpa
mengubah desain asli fondasi caisson yang menggunakan tiang bor berdiameter 880 mm
seperti telah dijelaskan pada bab III.
Ada beberapa pertimbangan dalam desain perkuatan fondasi caisson. Pertama, analisis desain
perkuatan tidak melakukan analisis pada beban aksial saja karena analisis pada bab III
memberikan kondisi bahwa fondasi caisson mampu menahan beban aksial baik untuk kondisi
beban layan maupun beban gempa. Kedua, fokus desain adalah mengurangi momen
maksimum yang terjadi pada fondasi caisson dan melakukan desain terhadap gaya-gaya
dalam yang terjadi pada perkuatan. Ketiga, perkuatan yang diberikan tidak menggunakan
tiang pancang beton sebab kondisi tanah di lapangan adalah tanah yang cukup keras pada
kedalaman 20 m sampai kedalaman 26 m dengan N-SPT lebih dari 60, akibatnya tiang
pancang beton diperkirakan sulit untuk menembus lapisan tersebut.
Awalnya akan dibuat desain menggunakan batter pile untuk menahan beban lateral dan
momen untuk kondisi beban gempa, tetapi tiang pancang kemungkinan besar tidak akan
dapat menembus lapisan keras tersebut di atas. Oleh karena itu perkuatan akan dibuat
menggunakan tiang bor sehingga dapat mencapai keinginan yang diharapkan. Secara umum
desain perkuatan direncanakan dengan menambahkan bored pile di sekeliling fondasi desain
asli (fondasi caisson), maka kapasitas momen pada tiap tiang menjadi lebih besar sehingga
dapat diterima oleh tiang berdiameter 880 mm dengan kapasitas momen 120 tm.
Analisis perkuatan fondasi Jembatan Ir. Soekarno dilakukan dengan menggunakan metode
beda hingga (finite difference) dan diverifikasikan dengan software analisis struktur SAP.
Perhitungan menggunakan metode beda hingga memperhitungan interaksi tanah dan struktur
dengan bantuan program komputer GROUP. Sedangkan analisis struktur SAP menggunakan
metode elemen hingga 3 dimensi dimana tanah dimodelkan sebagai pegas. Analisis dilakukan
baik untuk kondisi beban layan maupun beban gempa dengan pembebanan yang digunakan
seperti telah dijelaskan pada bab III.
IV -1
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Alternatif perkuatan yang direncanakan ada 2, yang pertama menggunakan 12 tiang
tambahan di sekeliling fondasi caisson dengan mengunakan tiang-tiang bor berdiameter 1500
mm. Yang kedua adalah menggunakan 22 tiang tambahan di sekeliling fondasi caisson
menggunakan diameter 1250 mm.
4.1.1 ALTERNATIF MENGGUNAKAN 12 TIANG BERDIAMETER 1500 MM
Alternatif ini menambahkan 12 tiang bor di sekeliling fondasi caisson sehingga jumlah total
tiang pada fondasi menjadi 57 tiang. Bored pile tersebut dikonstruksi hingga elevasi -42 m.
Dengan penambahan bored pile, kapasitas momen dan gaya aksial pada tiap tiang akan lebih
besar dibandingkan pada kondisi beban layan maupun pada kondisi beban gempa.
Konfigurasi bored piles tambahan dapat dilihat pada Gambar 4.1 berikut.
Tiang 1-45 : Bored pile berdiameter 880 mm
Tiang 46-57 : Bored pile berdiameter 1500 mm
Gambar 4.1. Tampak Atas Usulan Desain Perkuatan 57 Tiang
IV -2
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
4.1.2 ALTERNATIF MENGGUNAKAN 22 TIANG BERDIAMETER 1250 MM
Alternatif ini menambahkan 22 tiang bor di sekeliling fondasi caisson sehingga jumlah total
tiang pada fondasi menjadi 67 tiang. Bored pile tersebut dikonstruksi hingga elevasi -40 m.
Konfigurasi tiang-tiang tambahan dapat dilihat pada Gambar 4.2 berikut.
Tiang 1-45 : Bored pile berdiameter 880 mm
Tiang 46-67 : Bored pile berdiameter 1250 mm
Gambar 4.2. Tampak Atas Usulan Desain Perkuatan 67 Tiang
IV -3
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
4.2
ANALISIS ALTERNATIF PERKUATAN FONDASI CAISSON
Analisis terhadap kedua alternatif desain tersebut dilakukan mengunakan perangkat lunak
dari Ensoft, yaitu Group Pile. Dan hasil analisis tersebut akan divalidasi menggunakan
perangkat lunak dari CSI yaitu SAP. Kemudian dari hasil analisis dari kedua pearngkat
luanak tersebut akan digunakan untuk membuat desain tulangan pada perkuatan fondasi
caisson menggunakan perangkat lunak PCACOL.
4.2.1 ANALISIS MENGGUNAKAN GROUP PILE
4.2.1.1
PENAMBAHAN 12 TIANG
Analisis awal pada perkuatan fondasi menggunakan Group Pile dengan konfigurasi desain
awal, kondisi tanah dan pembebanan yang sama untuk kondisi beban gempa. Seperti telah
dijelaskan sebelumnya, perkuatan yang diberikan dengan menambahkan 12 bored pile
berdiameter 1500 mm. Selanjutnya hasil analisa ini akan divalidasi oleh program SAP.
Gambar 4.3. Tampak Samping Usulan Desain Perkuatan 57 Tiang
IV -4
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Gambar 4.4. Tampak Tiga Dimensi Usulan Desain Perkuatan 57 Tiang
Hasil-hasil analisis menggunakan GROUP untuk perkuatan 12 tiang berdiameter 1500 mm
pada kondisi gempa dapat dilihat dalam grafik-grafik yang ditunjukkan pada Gambar 4.5, 4.6,
dan 4.7.
Gambar 4.5. Defleksi pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 1
IV -5
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Gambar 4.6. Momen pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 1
Gambar 4.7. Gaya Geser pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 1
IV -6
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Gambar 4.8. Axial Load pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 1
Tabel 4.1 Rangkuman gaya dalam akibat beban gempa untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 1
Ket erangan
Diamet er
0. 88m
1. 5m
Max. Axial Load (t on)
335
793
Max. Bending Moment (t on. m)
120
540
Max. Horizont al Load (t on)
40
112
Model perkuatan dianalisis dengan 2 kondisi pembebanan yang berbeda seperti yang dapat
dilihat pada bab sebelumnya. Besarnya beban tetap sama menggunakan beban gempa, tetapi
arah gaya lateral dan momen yang dibedakan. Kondisi 1 membebani fondasi dengan gaya
lateral searah dengan sumbu x global dan momen searah dengan sumbu y global, sedangkan
kondisi 2 membebani fondasi dengan gaya lateral searah dengan sumbu y global dan momen
searah dengan sumbu x global. Hasil yang didapatkan dengan pembebanan menggunakan
kondisi 2 yaitu :
IV -7
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Gambar 4.9. Defleksi pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 2
Gambar 4.10. Momen pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 2
IV -8
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Gambar 4.11. Gaya Geser pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 2
Gambar 4.12. Axial Load pada tiang bor untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 2
Tabel 4.2 Rangkuman gaya dalam akibat beban gempa untuk perkuatan 57 tiang kondisi pembebanan 2
Ket erangan
Diamet er
0. 88m
1. 5m
Max. Bending Moment (t on. m)
120
560
Max. Horizont al Load (t on)
40
112
IV -9
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
4.2.1.2
PENAMBAHAN 22 TIANG
Pemodelan geometri fondasi dan kondisi tanah untuk analisis GROUP dapat dilihat pada
Gambar 4.13 dan 4.14.
Gambar 4.13. Tampak Samping Usulan Desain Perkuatan 67 Tiang
Gambar 4.14. Tampak Tiga Dimensi Usulan Desain Perkuatan 67 Tiang
IV -10
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Model perkuatan dianalisis dengan 2 kondisi pembebanan yang berbeda seperti yang dapat
dilihat pada bab sebelumnya. Besarnya beban tetap sama menggunakan beban gempa, tetapi
arah gaya lateral dan momen yang dibedakan. Kondisi 1 membebani fondasi dengan gaya
lateral searah dengan sumbu x global dan momen searah dengan sumbu y global, sedangkan
kondisi 2 membebani fondasi dengan gaya lateral searah dengan sumbu y global dan momen
searah dengan sumbu x global. Pembebanan menggunakan kedua kondisi memberikan hasil
yang sama.
Hasil-hasil analisis menggunakan GROUP untuk perkuatan 22 tiang tambahan berdiameter
1250 mm disajikan dalam Gambar 4.15, 4.16, 4.17 dan 4.18 untuk kondisi beban beban
gempa.
Gambar 4.15. Defleksi pada tiang bor untuk perkuatan 67 tiang
IV -11
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Gambar 4.16. Momen pada tiang bor untuk perkuatan 67 tiang
Gambar 4.17. Gaya Geser pada tiang bor untuk perkuatan 67 tiang
IV -12
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Gambar 4.18. Axial Load pada tiang bor untuk perkuatan 67 tiang
Tabel 4.3. Rangkuman Gaya Dalam Kondisi Beban Gempa untuk perkuatan 67 tiang
Ket erangan
Diamet er
0. 88m
1. 25m
Max. Axial Load (t on)
274
526
Max. Bending Moment (t on. m)
120
280
Max. Horizont al Load (t on)
36
68
4.2.2 ANALISIS MENGGUNAKAN SAP
Analisis terhadap design perkuatan menggunakan SAP dimaksudkan sebagai validasi
terhadap analisis menggunakan Group Pile. Analisis terhadap gaya-gaya dalam dari Group
Pile didekatkan menggunakan permodelan tiang dengan adanya tanah di sekitar tiang sebagai
pegas. Model dari tiang menggunakan frame, sedangkan pile cap dibuat menggunakan shell.
Kemudian tanah yang dimodelkan sebagai pegas dibuat menggunakan spring. Nilai dari
kekakuan spring ini menggunakan nilai subgrade reaction dengan metode dari Scott
(persamaan 2.86 dan 2.87) untuk tanah pasir dan metode dari Bowles (persamaan 2.88) untuk
tanah lempung. ini Beban dimasukkan, seperti halnya pada analisis pada design awal fondasi
caisson, tanpa menggunakan faktor apapun sebagai live load dalam SAP.
Alternatif yang diajukan ada 2, yaitu menggunakan tambahan 12 tiang bor dan 22 tiang bor.
Untuk penambahan 12 tiang bor direncanakan menggunakan tiang berdiameter 1500 mm
sebagai perkuatan, sedangkan untuk tambahan 22 tiang bor direncanakan menggunakan tiang
IV -13
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
berdiameter 1250 mm. Sedangkan design asli fondasi caisson tidak diubah sama sekali, tetap
dengan jumlah tiang yang sama menggunakan tiang bor berdiameter 880 mm.
Nilai-nilai subgrade reaction untuk 3 tiang dengan diameter yang berbeda-beda di atas yang
akan digunakan sebagai permodelan dalam analisis perkuatan fondasi caisson adalah sebagai
berikut :
Tabel 4.3. Perhitungan Nilai Subgrade Reaction Lapisan Lempung
Dept h
0-10
0-10
0-10
Soil Type
Clay
Clay
Clay
Es (kN/ m 2)
6000
6000
6000
ms
0. 35
0. 35
0. 35
D (m)
0. 88
1. 5
1. 25
Ep (kN/ m 2)
2. 00E+07
2. 00E+07
2. 00E+07
Ip
0. 02944
0. 24850
0. 11984
k (kN/ m 3)
5812. 5
5812. 5
5812. 5
Tabel 4.4. Perhitungan Nilai Subgrade Reaction Lapisan Pasir
d pile (m)
Perimet er (m)
B (m)
0. 88
2. 764602
1. 382301
1. 5
4. 7124
2. 3562
1. 25
3. 92699
1. 9635
Dept h
10-12
12-20
20-32
32-50
Soil Type
Sand
Sand
Sand
Sand
NSPT
12
38
59
37
k 0. 3
21600
68400
106200
66600
k (0. 88m)
7998
25328
39325
24661
k (1. 5m)
6863
21732
33741
21160
k (1. 25m)
7176
22725
35283
22127
Model kemudian dianalisis dengan 2 kondisi pembebanan yang berbeda seperti yang dapat
dilihat pada bab sebelumnya. Besarnya beban tetap sama menggunakan beban gempa, tetapi
arah gaya lateral dan momen yang dibedakan. Kondisi 1 membebani fondasi dengan gaya
lateral searah dengan sumbu x global dan momen searah dengan sumbu y global, sedangkan
kondisi 2 membebani fondasi dengan gaya lateral searah dengan sumbu y global dan momen
searah dengan sumbu x global.
4.2.2.1
ANALISIS PERKUATAN 12 TIANG BERDIAMETER 1500 MM
Gambar 4.14 menunjukkan grid yang digunakan untuk penambahan 12 tiang. Permodelan
untuk perkuatan dengan 12 tiang tambahan dapat dilihat pada Gambar 4.15 berikut.
IV -14
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Gambar 4.19 Grid dalam permodelan perkuatan 57 tiang
Gambar 4.20 Permodelan perkuatan 57 tiang
IV -15
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Perangkat lunak ini memberikan model yang terdeformasi akibat beban luar pada Gambar
4.16, rangkuman hasil analisis penambahan 12 tiang ini disajikan pada Tabel 4.5 dengan hasil
selengkapnya dapat dilihat dalam lampiran.
(a)
(b)
Gambar 4.21 Deformed Shape Perkuatan 57 tiang
(a) Pembebanan Kondisi 1
(b) Pembebanan Kondisi 2
Tabel 4.5 Rangkuman hasil analisis SAP pada perkuatan 57 tiang
Kondisi
Pembebanan
Kondisi 1
Kondisi 2
Max. Displacement (m)
BP 880 mm
0. 0211
0. 0197
BP 1500 mm
0. 0210
0. 0196
Max. Bending Moment
(kNm)
BP 880 mm
1162. 18
1220. 58
BP 1500 mm
3183. 88
3635. 04
Max. Shear (kN)
BP 880 mm
476. 05
472. 57
BP 1500 mm
830. 35
855. 87
Hasil pada Tabel 4.5 menunjukkan bahwa momen terbesar akan terjadi dengan pembebanan
kondisi 1 yaitu sebesar 1220,58 kNm untuk tiang 880 mm dan 3635,04 kNm untuk tiang
1500 mm. Pada bab sebelumnya telah dijelaskan bahwa kapasitas tiang berdiameter 880 mm
adalah 1200 kNm, sehingga dengan konfigurasi perkuatan ini tiang berdiameter 880 mm
tidak aman.
4.2.2.2
ANALISIS PERKUATAN 22 TIANG BERDIAMETER 1250 MM
Gambar 4.22 menunjukkan grid yang digunakan untuk penambahan 22 tiang. Permodelan
untuk perkuatan dengan 22 tiang tambahan dapat dilihat pada Gambar 4.23 berikut.
IV -16
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Gambar 4.22 Grid dalam permodelan perkuatan 67 tiang
Gambar 4.23 Permodelan perkuatan 67 tiang
IV -17
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Perangkat lunak ini memberikan model yang terdeformasi akibat beban luar pada Gambar
4.24, rangkuman hasil analisis penambahan 22 tiang ini disajikan pada Tabel 4.6 dengan hasil
selengkapnya dapat dilihat pada lampiran.
(a)
(b)
Gambar 4.24 Deformed Shape Perkuatan 67 tiang
(c) Pembebanan Kondisi 1
(d) Pembebanan Kondisi 2
Tabel 4.6 Rangkuman hasil analisis SAP pada perkuatan 67 tiang
Loading
Condit ion
Condit ion 1
Condit ion 2
Max Displacement (m)
BP 880 mm
0. 0178
0. 0169
BP 1250 mm
0. 0178
0. 0168
Max Bending Moment
(kNm)
BP 880 mm
1026. 18
1083. 15
BP 1250 mm
2022. 31
2218. 57
Max Shear (kN)
BP 880 mm
411. 63
412. 24
BP 1250 mm
596. 91
607. 94
Hasil pada Tabel 4.6 menunjukkan bahwa momen terbesar akan terjadi dengan pembebanan
kondisi 1 yaitu sebesar 1026,18 kNm untuk tiang 880 mm dan 2022,31 kNm untuk tiang
1250 mm. Pada bab sebelumnya telah dijelaskan bahwa kapasitas tiang berdiameter 880 mm
adalah 1200 kNm, sehingga dengan konfigurasi perkuatan ini tiang berdiameter 880 mm
telah aman.
IV -18
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
4.2.3 RANGKUMAN ANALISIS MENGGUNAKAN GROUP PILE DAN SAP
Berikut ini adalah rangkuman hasil analisis menggunakan GROUP PILE dan SAP :
Tabel 4.7 Rangkuman hasil analisis menggunakan GROUP PILE dan SAP
57 Tiang
Group Pile
67 Tiang
SAP
Group Pile
SAP
880mm
1500mm
880mm
1500mm
880mm
1250mm
880mm
1250mm
Max. Bending
Moment (kN. m)
1200
5600
1221
3635
1200
2800
1083
2219
Max. Shear (kN)
400
1120
476
856
360
680
412
607
Max. Displacement
(m)
0. 028
0. 028
0. 021
0. 021
0. 026
0. 026
0. 018
0. 018
Berdasarkan tabel di atas dapat disimpulkan bahwa untuk 57 tiang, gaya dalam yang terjadi
pada fondasi Caisson masih melebihi kapasitas tiang. Tetapi kelebihan tersebut cukup kecil
dibandingkan nilai momen itu sendiri sehingga dapat ditoleransikan. Sedangkan untuk 67
tiang, gaya dalam yang terjadi tidak melebihi kapasitas tiang. Sehingga solusi yang
digunakan adalah perkuatan 67 tiang.
4.3
DESAIN PENULANGAN TIANG PERKUATAN FONDASI CAISSON
Analisis untuk penulangan bored pile perkuatan fondasi dilakukan dengan menggunakan
hasil analisa sebelumnya. Gaya-gaya yang bekerja pada tiang digunakan untuk desain
penulangan menggunakan program PCACOL.
4.3.1 DESAIN PENULANGAN PERKUATAN 12 TIANG TAMBAHAN BERDIAMETER 1500 MM
Berikut akan dijabarkan desain penulangan perkuatan 12 tiang tambahan berdiameter 1500
mm.
4.3.1.1
TULANGAN LONGITUDINAL PERKUATAN 12 TIANG BERDIAMETER 1500 MM
Dari grafik momen didapatkan momen terbesar yang terjadi pada bored pile adalah 5400
kNm. Momen hasil analisa ini dipakai sebagai masukan dalam penulangan bored pile
diameter 1500 mm menggunakan PCACOL. Momen ultimit yang digunakan dalam program
PCACOL adalah sebagai berikut:
M-ult = 1.5 x 5400 kNm = 8100 kNm
Sebagai masukan yang digunakan dalam analisa program PCACOL adalah sebagai berikut :
f’c
= 35 MPa
IV -19
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Ec
fc
β1
fy
Es
= 27805.6 Mpa
= 29.75 Mpa
= 0.796192
= 400 Mpa
= 200000 MPa
Konfigurasi penulangan, dan diagram interaksi hasil perhitungan menggunakan program
PCACOL ditunjukkan dalam gambar-gambar di bawah ini.
Gambar 4.25. Konfigurasi Penulangan Bored Pile diameter 1500
mm
Gambar 4.26. Diagram Interaksi Penulangan Bored Pile diameter 1500 mm
Untuk bored pile tambahan dengan diameter 1500 mm digunakan tulangan sebesar 40 D32
atau sekitar 1.85% dengan tebal selimut beton diperhitungkan sebesar 80 mm. Dari analisis
dan perhitungan yang dilakukan, penulangan bored pile tambahan untuk disain dapat dilihat
pada Gambar 4.26.
IV -20
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
4.3.1.2
TULANGAN GESER PERKUATAN 12 TIANG BERDIAMETER 1500 MM
Bor pile yang didesain sebagai perkuatan untuk fondasi caisson ini dari hasil analisis struktur
sebelumnya akan mendapatkan gaya geser maksimum sebesar 1120 kN (untuk tambahan 12
tiang). Oleh karena itu perlu dilakukan perencanaan kapasitas geser tiang terhadap gaya geser
yang terjadi pada tiang-tiang tambahan.
Untuk perkuatan dengan 12 tiang, direncanakan akan digunakan bor pile sebagai berikut:
b = 1500 mm
d = 1480 mm
Ag = 1767146 mm2
tul. longitudinal = 28 D 32
fc’ = 30 MPa
fyh = 400 Mpa
Es = 2.105 Mpa
Untuk mengecek kondisi gaya geser yang terjadi terhadap kekuatan geser beton:
= 1120 kN
Vu
Kapasitas geser beton:
⎛
Nu
Vc = 0,166⎜1 + 0,073
⎜
0,8 Ag
⎝
⎞
⎟ f c 'bd
⎟
⎠
6683
⎛
⎞
Vc = 0,166⎜1 + 0,073
⎟ 30 .1500.1480 / 1000
0,8.1767146 ⎠
⎝
Vc = 1937,3 kN
Cek:
0,5 Vc = 968,65 kN < Vu = 1120 kN Æ Perlu tulangan geser
V n = Vu / φ
Vn
= 1120 / 0,75
= 1493,3 kN
Batas-batas Region (ACI 318)
a. Batas Region 1
0 ≤ V n ≤ 0 , 083
f c' .b .d
0 ≤ V n ≤ 0,083 30 .1500.1420 / 1000
IV -21
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
0 ≤ Vn ≤ 968,32 kN
b. Batas Region 2
0,083 f c' .b.d < V n ≤ 0,166 f c' b.d
0,083 30 .1500.1420 / 1000 < Vn ≤ 0,166 30 .1500.1420 / 1000
968,32 kN < V n ≤ 5786,8 kN Æ Vn = 1493,3 kN
Region 2 : smax
= d/2 = 710 mm
Tulangan geser yang digunakan :
d
= 13 mm
Ab
= 132,73 mm2
s
= 100 mm
Tulangan geser minimum Region 2 :
b s
Av = 0.0625 f c' w
fy
Av = 0.0625 30
1480.100
400
Av = 128, 37 mm 2 < Ab Æ OK
Cek kapasitas tulangan geser:
πAb f yh D'
Vs =
2s
π .132, 73.400.1500
Vs =
2.150.1000
Vs
= 1250,97 kN
Vtot
= Vc + Vs
= 1937,3 kN + 1250,97 kN
= 3188,28 kN
Vn < Vtot Æ OK
Hasil perhitungan menunjukkan bahwa kuat geser beton telah lebih besar daripada gaya geser
maksimum yang terjadi, sehingga digunakan luas tulangan minimum disepanjang tiang
IV -22
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
dengan diameter tulangan 13 mm dipasang dengan jarak tiap 100 mm untuk kedalaman tiang
dari -2 m sampai -12 m. Untuk kedalaman -12 m geser terbesar yang terjadi adalah lebih
kecil dari 400 kN < Vc/2 , sesuai dengan kondisi zone 1 pada ACI 318, kondisi tersebut tidak
membutuhkan tulangan geser. Tetapi tulangan tetap digunakan untuk mengantisipasi bila
terjadi keruntuhan geser. Tulangan geser yang digunakan untuk kedalaman -12 m sampai -27
m adalah diameter 13 mm dengan jarak tiap 150 mm. Sedangkan untuk kedalaman -27 m
sampai -42 m digunakan tulangan berdiameter 12 mm dengan jarak tiap 200 mm.
D 13 - 100 m m
-2 m
D 13 - 150 m m
- 12 m
- 14 m
- 25 m
- 27 m
D 12 - 200
- 29 m
- 37 m
- 42 m
Gambar 4.27 Detail Penulangan Bored Pile 1500 mm
IV -23
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Berikut ini merupakan gambar tampak atas dan potongan A-A pada perkuatan dengan
konfigurasi 57 tiang.
A
d 1,50 m
27,87 m
d 0,88 m
A
18,17 m
Gambar 4.28 Tampak Atas Konfigurasi 57 Tiang
IV -24
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
EL
+ 2,00
EL
+ 0,00
EL
- 2,00
EL
- 10,00
EL
- 12,00
EL
- 20,00
EL
- 25,00
EL
- 29,00
EL
- 32,00
EL
- 42,00
Pile Cap
D 13 - 100 m m
Bored Pile
d 1,50 m
Soil Layer 1
Soil Layer 2
D 13 - 150 m m
Soil Layer 3
40 D32
Secant Pile
d 880 m m
Soil Layer 4
D 12 - 200 m m
Grout ing
16 D32
D10 - 200 m m
Soil Layer 5
Gambar 4.29 Potongan A-A (konfigurasi 57 tiang)
IV -25
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
4.3.2 DESAIN PENULANGAN PERKUATAN 22 TIANG TAMBAHAN BERDIAMETER 1250 MM
4.3.2.1 TULANGAN LONGITUDINAL PERKUATAN 12 TIANG BERDIAMETER 1500 MM
Dari grafik momen didapatkan momen terbesar yang terjadi pada bored pile adalah 3000
kNm. Momen hasil analisa ini dipakai sebagai masukan dalam penulangan bored pile
diameter 1250 mm menggunakan PCACOL. Momen ultimit yang digunakan dalam program
PCACOL adalah sebagai berikut:
M-ult = 1.5 x 3000 kNm = 4500 kNm
Sebagai masukan yang digunakan dalam analisa program PCACOL adalah sebagai berikut :
f’c
= 30 MPa
Ec
= 25743 Mpa
fc
= 25.5 Mpa
β1
= 0.83245
fy
= 400 Mpa
Es
= 200000 MPa
Konfigurasi penulangan, dan diagram interaksi hasil perhitungan menggunakan program
PCACOL ditunjukkan dalam gambar-gambar di bawah ini.
Gambar 4.30. Konfigurasi Penulangan Bored Pile diameter 1250
IV -26
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
mm
Gambar 4.31. Diagram Interaksi Penulangan Bored Pile diameter 1250 mm
Untuk bored pile tambahan dengan diameter 1250 mm digunakan tulangan sebesar 28 D32
atau sekitar 1.87% dengan tebal selimut beton diperhitungkan sebesar 80 mm.
Dari analisis dan perhitungan yang dilakukan, penulangan bored pile tambahan untuk disain
dapat dilihat pada Gambar 4.29.
4.3.2.2 TULANGAN GESER PERKUATAN 12 TIANG BERDIAMETER 1500 MM
Bor pile yang didesain sebagai perkuatan untuk fondasi caisson ini dari hasil analisis struktur
sebelumnya akan mendapatkan gaya geser maksimum sebesar 680 kN (untuk tambahan 22
tiang). Oleh karena itu perlu dilakukan perencanaan kapasitas geser tiang terhadap gaya geser
yang terjadi pada tiang-tiang tambahan.
Untuk perkuatan dengan 22 tiang, direncanakan akan digunakan bor pile sebagai berikut:
b = 1250 mm
d = 1170 mm
Ag = 1227185 mm2
tul. longitudinal = 28 D 32
fc’ = 30 MPa
fyh = 400 Mpa
Es = 2.105 Mpa
Untuk mengecek kondisi gaya geser yang terjadi terhadap kekuatan geser beton:
Vu
= 680 kN
IV -27
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Kapasitas geser beton:
⎛
Nu
Vc = 0,166⎜1 + 0,073
⎜
0,8 Ag
⎝
⎞
⎟ f c 'bd
⎟
⎠
⎛
⎞
3665
Vc = 0,166 ⎜1 + 0, 073
⎟ 30.1250.1170 /1000
0,8(1227185) ⎠
⎝
Vc = 1330,1 kN
Cek:
0,5 Vc = 665,05 kN < Vu = 680 kN Æ Perlu tulangan geser
V n = Vu / φ
Vn
= 680 / 0,75
= 906,7 kN
Batas-batas Region (ACI 318)
a
Batas Region 1
0 ≤ Vn ≤ 0, 083 f ' c .bw .d
0 ≤ Vn ≤ 0, 083 30.1250.1170 /1000
0 ≤ Vn ≤ 664,9 kN
b Batas Region 2
0, 083 f ' c .bw .d < Vn ≤ 0,166 f c '.b.d
0, 083 30.1250.1170 /1000 < Vn ≤ 0,166 30.1500.1400 /1000
664,9 kN < Vn ≤ 1909,36 kN Æ Vn = 906, 7 kN
Region 2 :
smax
= d/2 = 585 mm
Tulangan geser yang digunakan :
d
= 13 mm
IV -28
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
Ab
s
= 132,73 mm2
= 120 mm
Tulangan geser minimum Region 2 :
Av = 0.0625 f c'
bw s
fy
Av = 0.0625 30
1250.120
400
Av = 128,37 mm 2 < Ab Æ OK
Cek kapasitas tulangan geser:
Vs =
Vs =
πAb f yh D'
2s
π .201, 06.400.1250
2.120.1000
Vs
= 868,73 kN
Vtot
= Vc + Vs
= 1330,1 kN + 868,73 kN
= 2198,83 kN
Vn < Vtot Æ OK
Hasil perhitungan menunjukkan bahwa kuat geser beton telah lebih besar daripada gaya geser
maksimum yang terjadi, sehingga digunakan luas tulangan minimum disepanjang tiang
dengan diameter tulangan 13 mm dipasang dengan jarak tiap 120 mm untuk kedalaman -2 m
samapi -5 m. Untuk kedalaman -10 m geser terbesar yang terjadi adalah 440 kN < Vc/2 ,
sesuai dengan kondisi zone 1 pada ACI 318, kondisi tersebut tidak membutuhkan tulangan
geser. Tetapi tulangan tetap digunakan untuk mengantisipasi bila terjadi keruntuhan geser.
Tulangan geser yang digunakan untuk kedalaman -10 m sampai -25 m adalah diameter 13
mm dengan jarak tiap 150 mm. Sedangkan untuk kedalaman -25 m sampai -42 m digunakan
tulangan berdiameter 12 mm dengan jarak tiap 200 mm.
IV -29
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
D 13 - 100 m m
-2 m
D 13 - 150 m m
- 10 m
- 12 m
- 23 m
- 25 m
D 12 - 200
- 27 m
- 37 m
- 42 m
Gambar 4.32 Detail Penulangan Bored Pile 1250 mm
IV -30
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
d 1,25 m
27,87 m
d 0,88 m
B
18,24 m
Gambar 4.33 Tampak Atas Konfigurasi 67 Tiang
IV -31
BAB 4 ALTERNATIF DESAIN DAN ANALISIS PERKUATAN FONDASI
STUDI STABILITAS DAN DESAIN PERKUATAN FONDASI JEMBATAN IR. SOEKARNO DI MANADO
EL
+ 2,00
EL
+ 0,00
EL
- 2,00
EL
- 10,00
EL
- 12,00
EL
- 20,00
EL
- 25,00
EL
- 29,00
EL
- 32,00
EL
- 42,00
D13- 120m m
Pile Cap
Bored Pile
d 1,25 m
Soil Layer 1
D 13 - 150 m m
Soil Layer 2
Soil Layer 3
Secant Pile
d 880 m m
Soil Layer 4
16 D32
28 D32
D10 - 200 m m
D 12 - 200 m m
Grout ing
Soil Layer 5
Gambar 4.34 Potongan A-A (konfigurasi 67 tiang)
IV -32