Desain Pondasi Tiang Dengan NAVFAC dan Eurocode 7.
Universitas Kristen Maranatha ix
DESAIN PONDASI TIANG
DENGAN
NAVFAC
DAN
EUROCODE
7
Messamina Sofyan 0821026
Pembimbing: Ibrahim Surya, Ir., M. Eng.
ABSTRAK
Eurocode 7 dalam desain geoteknik telah secara aktif digunakan di negara-negara Uni Eropa. Desain pondasi dengan Eurocode 7 diperlukan karena hasil yang didapat lebih kompleks dan terdapat faktor parsial yang berbeda dari masing-masing pendekatan desain. Pembahasan dalam Tugas Akhir ini mencakup desain pondasi tiang yang membandingkan metoda NAVFAC dan Eurocode 7.
Desain pondasi tiang dengan Eurocode 7 terutama didasarkan pada desain keadaan batas dengan faktor parsial. Ada tiga pendekatan desain yang melibatkan prinsip Pendekatan Faktor Bahan dan Pendekatan Faktor Ketahanan. Sebagai pendekatan 1 dan 2 menggunakan faktor tindakan dan tahanan. Pendekatan Desain 3 menggunakan faktor parsial pada tindakan dan sifat material yang khas. Dengan menggunakan metoda NAVFAC didapatkan kapasitas dukung tiang sebesar 3746,35 kN serta penurunan sebesar 37,94 mm. Sedangkan dengan menggunakan metoda Eurocode 7 didapatkan kapastitas dukung tiang yang bervariasi karena tergantung pada beban yang akan dipikul tiang tersebut. Selain itu digunakan program Plaxis 2D v.10 untuk simulasi pembebanan statis pondasi untuk mengetahui penurunan yang terjadi.
(2)
Universitas Kristen Maranatha x
DESIGN OF PILE FOUNDATION
WITH
NAVFAC
AND
EUROCODE
7
Messamina Sofyan 0821026
Supervisor: Ibrahim Surya, Ir., M. Eng.
ABSTRACT
In geotechnical design Eurocode 7 already used in Europe. Design of pile foundation with Eurocode 7 is important because the result are more complexity, and there are partial factor that different from each approach. The discussion in this final project includes design of pile foundation with NAVFAC method and Eurocode 7.
Design of pile foundation especialy basis on design limit state and partial factor. There are three design approach which involve Material Factor Approach and Resistance Factor Approach. Design Approach 1 and 2 use action factor and resistance factor. Design Approach 3 use partial factor in action and material factor.
By using NAVFAC method the result of bearing capacity is 3746,35 kN and settlement is 37,94 mm. While using the Eurocode 7 the result of bearing capacity are varies because it depends on the load which bear by this pile. Simulation static loading of pile foundation with Plaxis 2D v.10 is a software to know settlement of this pile.
(3)
Universitas Kristen Maranatha xi
DAFTAR ISI
Halaman Judul ... i
Surat Keterangan Surat Akhir ... ii
Surat Keterangan Selesai Tugas Akhir ... iii
Lembar Pengesahan ...iv
Pernyataan Orisinalitas Laporan Penelitian ... v
Pernyataan Publikasi Laporan Penelitian ...vi
Kata Pengantar ... vii
Abstrak ...ix
Abstract ... x
Daftar Isi ...xi
Daftar Gambar ... xiii
Daftar Tabel ... xvi
Daftar Notasi ... xviii
Daftar Lampiran...xxii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1
1.2 Tujuan Penelitian ... 2
1.3 Ruang Lingkup Penelitian ... 2
1.4 Sistematika Penelitian ... 2
1.5 Lisensi Perangkat Lunak ... 2
1.6 Diagram Alir Penelitian ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 . Pendahuluan ... 4
2.2 NAVFAC Foundations and Earth Structures Design Manual 7.2 ... 4
2.2.1 .Aplikasi NAVFAC ... 5
2.2.2 .Pemilihan Jenis Pondasi Dalam ... 6
2.2.3 Daya Dukung Pondasi Dalam ... 7
2.2.4 Daya Dukung Empiris ... 12
(4)
Universitas Kristen Maranatha xii
2.2.6 .Penurunan Pondasi Tiang ... 16
2.3 Desain Pondasi Tiang Menurut Eurocode 7 ... 22
2.3.1 Tinjauan Pustaka ... 22
2.3.2 Kategori Geoteknik ... 23
2.3.3 Desain dalam Keadaan Batas ... 24
2.3.4 Pendekatan Desain ... 25
2.3.5 Prosedur Desain berdasarkan Eurocode 7 ... 29
2.3.6 Prosedur Desain Pondasi Tiang berdasarkan Perhitungan .... 30
2.3.7 Prosedur Desain Pondasi Tiang berdasarkan Percobaan... 35
2.3.8 Prosedur Desain Pondasi Tiang berdasarkan Simulasi Beban Statis dengan Plaxis ... 37
BAB III PERBANDINGAN DESAIN PONDASI TIANG DENGAN MENGGUNAKAN NAVFAC DAN EUROCODE 7 3.1 Permasalahan Hipotesis ... 40
3.2 Pendekatan Desain ... 43
3.3 Kapasitas Dukung Tekan Tiang Ultimit Menggunakan Eurocode 7 ... 50
3.4 Simulasi Pembebanan Pondasi Tiang dengan Menggunakan Plaxis ... 50
3.5 Perbandingan Antara Desain dan Simulasi Beban Statis dengan Plaxis ... 63
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan ... 65
4.2 Saran ... 68
Daftar Pustaka ... 69
(5)
Universitas Kristen Maranatha xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Diagram Alir Penelitian 3
Gambar 2.1 Fungsi Pondasi Tiang 5
Gambar 2.2 Jenis Pondasi Dalam ... 7
Gambar 2.3 Kapasitas Dukung Pondasi Tiang pada Tanah Butir Halus ... 8
Gambar 2.4 Kapasitas Dukung Pondasi Tiang pada Tanah Kohesi ... 10
Gambar 2.5 Grafik Hubungan c dan cA/c 11 Gambar 2.6 Grafik Hubungan (Z/B atau Z/2R) dan Nc 11 Gambar 2.7 Pondasi Kelompok Tiang ... 15
Gambar 2.8 Grafik Hubungan Spasi antar Tiang dengan Efisiensi Kelompok Tiang ... 16
Gambar 2.9 Desain Kedalaman Kelompok Tiang ... 22
Gambar 2.10 Berbagai Akibat yang Terjadi dari Keadaan Batas ... 25
Gambar 2.11 Diagram Alir Verifikasi Kapasitas Dukung Pondasi Tiang ... 28
Gambar 3.1 Contoh Desain Pondasi Tiang Hipotesis ... 40
Gambar 3.2 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 550 kN ... 51
Gambar 3.3 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 1100 kN ... 52
Gambar 3.4 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 1650 kN ... 52
Gambar 3.5 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 2200 kN ... 53
Gambar 3.6 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 3300 kN ... 53
Gambar 3.7 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 4400 kN ... 54
Gambar 3.8 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 6600 kN ... 54
Gambar 3.9 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 8800 kN ... 55
Gambar 3.10 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 9900 kN ... 55
Gambar 3.11 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 11000 kN ... 56
Gambar 3.12 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 13200 kN ... 56
Gambar 3.13 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 14300 kN ... 57
Gambar 3.14 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 15400 kN ... 57
Gambar 3.15 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 16500 kN ... 58
(6)
Universitas Kristen Maranatha xiv
Gambar 3.17 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 18700 kN ... 59
Gambar 3.18 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 19800 kN ... 59
Gambar 3.19 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 20900 kN ... 60
Gambar 3.20 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 22000 kN ... 60
Gambar 3.21 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 23100 kN ... 61
Gambar 3.22 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 24200 kN ... 61
Gambar 3.23 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 25300 kN ... 62
Gambar 3.24 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 26400 kN ... 62
Gambar 3.25 Hasil Output Desain Pendekatan 1 Beban 27500 kN ... 63
Gambar 3.26 Grafik Hubungan Beban dengan Penurunan ... 64
Gambar L1.1 Hasil Pembebanan Tiang Statis di Lapangan ... 72
Gambar L2.1 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 0 ton ... 73
Gambar L2.2 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 100 ton ... 74
Gambar L2.3 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 189 ton ... 74
Gambar L2.4 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 290 ton ... 75
Gambar L2.5 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 377 ton ... 75
Gambar L2.6 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 471 ton ... 76
Gambar L2.7 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 566 ton ... 76
Gambar L2.8 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 660 ton ... 77
Gambar L2.9 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 754 ton ... 77
Gambar L2.10 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 560 ton ... 78
Gambar L2.11 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 377 ton ... 78
Gambar L2.12 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 180 ton ... 79
Gambar L2.13 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 0 ton ... 79
Gambar L2.14 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 195 ton ... 80
Gambar L2.15 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 377 ton ... 80
Gambar L2.16 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 570 ton ... 81
Gambar L2.17 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 755 ton ... 81
Gambar L2.18 Grafik Penurunan dengan Beban Parameter Tanah Mohr-Coulomb ... 82
Gambar L2.19 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 0 ton ... 83
(7)
Universitas Kristen Maranatha xv
Gambar L2.21 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 189 ton ... 84
Gambar L2.22 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 290 ton ... 84
Gambar L2.23 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 377 ton ... 85
Gambar L2.24 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 471 ton ... 85
Gambar L2.25 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 566 ton ... 86
Gambar L2.26 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 660 ton ... 86
Gambar L2.27 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 754 ton ... 87
Gambar L2.28 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 560 ton ... 87
Gambar L2.29 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 377 ton ... 88
Gambar L2.30 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 180 ton ... 88
Gambar L2.31 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 0 ton ... 89
Gambar L2.32 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 195 ton ... 89
Gambar L2.33 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 377 ton ... 90
Gambar L2.34 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 570 ton ... 90
Gambar L2.35 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 755 ton ... 91
Gambar L2.36 Grafik Penurunan dengan Beban ParameterTanah Hardening Soil Model ... 92
(8)
Universitas Kristen Maranatha xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Faktor Kapasitas Daya Dukung 9
Tabel 2.2 Koefisien KHT dan KHC 9
Tabel 2.3 Koefisien Gaya Gesek ... 10
Tabel 2.4 Koefisien c dan cA ... 12
Tabel 2.5 Hubungan Jenis Tiang, Cudan α ... 18
Tabel 2.6 Koefisien Cp pada Pondasi Tiang Tunggal... 18
Tabel 2.7 Faktor Empiris (β) ... 20
Tabel 2.8 Kategori Geoteknik... 23
Tabel 2.9 Desain Pendekatan dalam Eurocode 7 ... 30
Tabel 2.10 Karakteristik Perlawanan Tiang Desain Pendekatan 1 ... 32
Tabel 2.11 Karakteristik Perlawanan Tiang Desain Pendekatan 2 ... 33
Tabel 2.12 Karakteristik Perlawanan Tiang Desain Pendekatan 3 ... 34
Tabel 2.13 Faktor Korelasi Tes Pembebanan Tiang ... 35
Tabel 2.14 Karakteristik Faktor Perlawanan Tiang berdasarkan Tes Pembebanan Statis ... 37
Tabel 3.1 Parameter Material Beton dan Tanah ... 41
Tabel 3.2 Nilai VGK , VQK dan Vc,d, Rc,d Berdasarkan Desain Pendekatan 1 ... 48
Tabel 3.3 Nilai VGK , VQK dan Vc,d, Rc,d Berdasarkan Desain Pendekatan 2 ... 48
Tabel 3.4 Nilai VGK , VQK dan Vc,d, Rc,d Berdasarkan Desain Pendekatan 3 ... 49
Tabel 3.5 Hasil Tes Pembebanan Statis ... 50
Tabel 3.6 Pembebanan Tiang dengan Penurunan ... 63
Tabel 4.1 Nilai VGK , VQK dan Vc,d, Rc,d Berdasarkan Desain Pendekatan 1 ... 65
Tabel 4.2 Nilai VGK , VQK dan Vc,d, Rc,d Berdasarkan Desain Pendekatan 2 ... 66 Tabel 4.3 Nilai VGK , VQK dan Vc,d, Rc,d Berdasarkan Desain
(9)
Universitas Kristen Maranatha xvii
Pendekatan 3 ... 67 Tabel 4.4 Pembebanan Tiang dengan Penurunan ... 68
(10)
Universitas Kristen Maranatha xviii
DAFTAR NOTASI
A = Luas penampang tiang, m2 Ab = Luas penampang ujung tiang, m2 As = Luas selimut tiang, m2
A1,A2 = Tindakan struktur ke-1 dan ke-2 B = Lebar pondasi, m
Bg = Lebar blok kelompok tiang, m C = Kohesi tanah, kPa
Cd = Batas Desain, kN
Cu = Kohesi tanah undrained, kPa cA = Adhesi tanah, kPa
D = Diameter tiang, m
D = Dimensi terkecil dari kelompok tiang, m DA1 = Desain Pendekatan 1
DA2 = Desain Pendekatan 2 DA3 = Desain Pendekatan 3
D1,D2 = Kedalaman kelompok tiang, m Ed = Efek tindakan, kN
Ep = Modulus elastisitas tiang, kPa Es = Modulus elastisitas tanah, kPa FS = Faktor keamanan
f = Koefisien dari reaksi gaya lateral
fc = perlawanan atau gaya gesek dari cone penetration
fn = Gaya gesek negatif, kPa
fs = Daya dukung selimut tiang, kPa
fult = Perlawanan atau gaya gesek selimut tiang ultimit, kPa
Ge = Efisiensi kelompok tiang Iwp = Faktor pengaruh
(11)
Universitas Kristen Maranatha xix
HC
K = Rasio dari tegangan horisontal efektif ke tegangan vertikal efektif di sisi elemen saat elemen menerima tekan
HT
K = Rasio dari tegangan horisontal efektif ke tegangan vertikal efektif di sisi elemen saat elemen menerima tarik
L = Panjang tiang pancang, m Lg = Panjang blok kelompok tiang, m M1, M2 = Faktor material
N = Jumlah pukulan di ujung tiang
N = Jumlah rata-rata SPT Nc = Faktor gaya dukung Nq = Faktor daya dukung
NCS = Faktor daya dukung untuk pondasi bujur sangkar, pondasi bulat NCC = Faktor daya dukung untuk pondasi menerus
n = Jumlah pondasi dalam satu kelompok Pn = Beban gaya gesek negatif ultimit, kN Pkritis = Gaya tekuk kritis
Ptotal = Beban total pada kelompok tiang, kN
PT = Tegangan vertikal efektif di ujung tiang, kPa p = Keliling selimut tiang, m
QG = Kapasitas daya dukung ultimit kelompok tiang, kN Qp = Perlawanan ujung tiang, kN
Qs = Perlawanan selimut tiang, kN Qult = Kapasitas dukung ultimit, kN Qall = Kapasitas dukung ijin, kN qb = Daya dukung ujung tiang, kPa
c
q = Perlawanan dari cone penetration, kPa ql = Perlawanan batas tiang, kPa
R = Jari-jari tiang, m Rd = Perlawanan desain, kN R1 = Faktor perlawanan tanah 1 R2 = Faktor perlawanan tanah 2 R3 = Faktor perlawanan tanah 3
(12)
Universitas Kristen Maranatha xx
R4 = Faktor perlawanan tanah 4 Rb,k = Perlawanan ujung tiang, kN
Rb,cal = Perhitungan perlawanan ujung tiang, kN Rc,k = Nilai karakteristik perlawanan tekan, kN Rc,d = Daya dukung pada tiang, kN
(Rc,m)mean = Rata-rata perlawanan tekan (Rc,m)min = Perlawanan tekan minimal, kN
Rs,cal = Perhitungan perlawanan selimut tiang, kN RS,k = Perlawanan selimut tiang, kN
S = Daerah permukaan tiang per unit panjang T = Faktor kekakuan
Tult = Kapasitas dukung beban tarik ultimit, kN Tall = Kapastitas dukung tarik ijin, kN
Vc,d = Beban tekan aksial pada tiang, kN
VGk = Beban tetap yang diberikan pada tiang, kN VQk = Beban tidak tetap yang diberikan pada tiang, kN Wg = Penurunan pondasi kelompok tiang, mm
WGk = Berat sendiri tiang, kN
Wss = Penurunan akibat perubahan beban aksial, mm
Wo = Penurunan pondasi tunggal yang didapat dari percobaan pembebanan, mm
Wpp = Penurunan pondasi akibat penyaluran beban, mm Wps = Penurunan pondasi akibat penyaluran beban, mm X = Sifat material
Z = Kedalaman tiang, m
α = Faktor adhesi
β = Koefisien gesek selimut υs = Poisson’s rasio tanah
Фu = Sudut geser tanah, o
δ = Gaya gesek antara tiang dan tanah, o 2
1,
= Berat jenis efektif tanah, kN/m3 γb = Karakteristik perlawanan ujung tiang
(13)
Universitas Kristen Maranatha xxi
γE = Karakteristik terhadap efek dari tindakan γF = Karakteristik terhadap tindakan
γs = Karakteristik perlawanan selimut tiang
γG = Karakteristik akibat beban tetap yang diberikan γM = Karakteristik faktor material
γQ = Karakteristik akibat beban tidak tetap yang diberikan γt = Karakteristik akibat perlawanan total
γφ = Karakteristik akibat perlawanan geser dalam γc' = Karakteristik akibat kohesi efektif
γcu = Karakteristik akibat kohesi undrained γqu = Karakteristik akibat kuat tekan
γst = Karakteristik akibat regangan γRd = Karakteristik perlawanan tiang
ξ1, ξ2 = Faktor korelasi tes pembebanan tiang statis ξ3, ξ4 = Faktor korelasi tes pembebanan pada tanah ψ = Konversi nilai karakteristik
(14)
Universitas Kristen Maranatha xxii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Hasil Pembebanan Tiang Statis di Lapangan 71 Lampiran 2 Hasil Output Simulasi Pembebanan Tiang Statis 73
(15)
Universitas Kristen Maranatha
70
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Hasil Pembebanan Tiang Statis di Lapangan
(16)
Universitas Kristen Maranatha
71
LAMPIRAN I
HASIL TES PEMBEBANAN TIANG STATIS
DI LAPANGAN
(17)
Universitas Kristen Maranatha
72
(18)
Universitas Kristen Maranatha
73
LAMPIRAN II
HASIL OUTPUT SIMULASI
PEMBEBANAN TIANG STATIS
Berikut merupakan hasil output simulasi pembebanan tiang statis dengan
menggunakan parameter tanah Mohr-Coulomb.
(19)
Universitas Kristen Maranatha
74
Gambar L2.2 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 100 ton
(20)
Universitas Kristen Maranatha
75
Gambar L2.4 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 290 ton
(21)
Universitas Kristen Maranatha
76
Gambar L2.6 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 471 ton
(22)
Universitas Kristen Maranatha
77
Gambar L2.8 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 660 ton
(23)
Universitas Kristen Maranatha
78
Gambar L2.10 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 560 ton
(24)
Universitas Kristen Maranatha
79
Gambar L2.12 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 180 ton
(25)
Universitas Kristen Maranatha
80
Gambar L2.14 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 195 ton
(26)
Universitas Kristen Maranatha
81
Gambar L2.16 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 570 ton
Gambar L2.17 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 755 ton
Grafik hubungan penurunan dengan beban parameter tanah Mohr-Coulomb dapat
(27)
Universitas Kristen Maranatha
82
Gambar L2.18 Grafik Penurunan dengan Beban Parameter Tanah Mohr-Coulomb
Hasil grafik yang cenderung kembali lagi ke posisi awal, menandakan bahwa tanah masih dalam kondisi elastis.
(28)
Universitas Kristen Maranatha
83
Berikut merupakan hasil output simulasi pembebanan tiang statis dengan
menggunakan parameter tanah Hardening Soil Model.
Gambar L2.19 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 0 ton
(29)
Universitas Kristen Maranatha
84
Gambar L2.21 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 189 ton
(30)
Universitas Kristen Maranatha
85
Gambar L2.23 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 377 ton
(31)
Universitas Kristen Maranatha
86
Gambar L2.25 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 566 ton
(32)
Universitas Kristen Maranatha
87
Gambar L2.27 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 754 ton
(33)
Universitas Kristen Maranatha
88
Gambar L2.29 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 377 ton
(34)
Universitas Kristen Maranatha
89
Gambar L2.31 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 0 ton
(35)
Universitas Kristen Maranatha
90
Gambar L2.33 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 377 ton
(36)
Universitas Kristen Maranatha
91
Gambar L2.35 Hasil Output Pembebanan Tiang Statis 755 ton
Grafik hubungan penurunan dengan beban parameter tanah Hardening Soil Model
(37)
Universitas Kristen Maranatha
92
Gambar L2.36 Grafik Penurunan dengan Beban Parameter Tanah Hardening Soil Model
Hasil grafik yang cenderung kembali lagi ke posisi awal, menandakan bahwa tanah masih dalam kondisi elastis.
(38)
Universitas Kristen Maranatha
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Pesatnya pertumbuhan di kota-kota besar mulai terlihat dengan banyaknya pembangunan gedung-gedung yang berguna untuk keperluan bisnis dan sosial. Semakin terbatasnya lahan di kota-kota besar, menuntut keahlian dalam memaksimalkan pemanfaatan lahan tersebut. Bangunan teknik sipil secara umum meliputi dua bagian utama, yaitu struktur bawah (sub structure) dan struktur atas (upper structure), dalam hal ini struktur bawah yang memegang peranan penting karena memikul struktur atas. Jika struktur bawah gagal maka akan mengakibatkan penurunan (settlement) pada struktur atas dan struktur atas akan runtuh (collapse).
Agar bangunan tidak terjadi penurunan maka dalam setiap bangunan diperlukan pondasi sebagai dasar bangunan yang kuat dan kokoh. Pada bangunan bertingkat tinggi dengan lahan terbatas, beban yang dipikul pondasi akan semakin besar. Untuk mendukung beban struktur atas (upper structure) diperlukan pondasi yang mampu memikul seluruh beban bangunan dan beban lainnya, pondasi tiang merupakan pilihan tepat untuk menyalurkan beban tersebut. Pondasi tiang adalah bagian-bagian konstruksi yang dapat dibuat dari beton, kayu, atau baja, yang digunakan untuk meneruskan beban-beban permukaan ke lapisan tanah yang lebih dalam [Bowles, 1994]. Salah satu kelebihan pondasi tiang adalah kekuatan daya dukung tanah yang ditentukan berdasarkan kapasitas tahanan ujung (end bearing capacity) dan kapasitas gesekan selimut (skinfriction capacity).
Perhitungan daya dukung merupakan hal yang penting dalam mendesain pondasi. Indonesia belum mempunyai pedoman khusus dalam mendesain pondasi tiang, oleh karena itu dapat digunakan pedoman dari luar negeri. Banyak pedoman atau peraturan luar negeri yang dapat digunakan diantaranya Eurocode 7 dan
NAFVAC. Eurocode 7 merupakan salah satu pedoman dari Eropa untuk mendesain dalam bidang geoteknik seperti desain stabilitas lereng, terowongan,
(39)
Universitas Kristen Maranatha
2
dan pondasi. Dalam Eurocode bagian 7 dijelaskan mengenai pedoman mendesain bidang geoteknik yaitu desain pondasi.
NAVFAC (Naval Facilities Engineering Command) merupakan pedoman dari Amerika yang juga dapat dipakai mendesain dalam bidang geoteknik, seperti mendesain pondasi dangkal, pondasi dalam, dinding penahan tanah dan lain-lain. Untuk mendapatkan daya dukung pondasi dapat digunakan aturan tersebut. Perangkat lunak (software) Plaxis 2D v.10 merupakan alat bantu untuk simulasi pembebanan tiang statis.
1.2Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Memahami desain pondasi berdasarkan NAVFAC DM 7.2 dan Eurocode 7. 2. Membandingkan hasil perhitungan kapasitas dukung dengan NAVFAC DM
7.2 dan Eurocode 7.
3. Simulasi pembebanan statis pondasi tiang dengan perangkat lunak Plaxis2D v.10.
1.3Ruang Lingkup Penelitian
Agar penelitian Tugas Akhir ini lebih terarah dalam mencapai tujuan, maka dibatasi sebagai berikut:
1. Beban yang bekerja merupakan beban aksial tekan.
2. Pondasi yang digunakan adalah pondasi tiang pancang tunggal.
3. Peraturan yang digunakan NAVFAC DM 7.2 dan Eurocode 7. 4. Perangkat lunak yang digunakan adalah Plaxis2D v.10.
5. Dimensi pondasi tiang yang digunakan adalah tiang berpenampang lingkaran dengan diameter 1 m dan mempunyai panjang 30 m.
6. Jenis tanah yang ditinjau adalah tanah kohesif.
1.4Sistematika Penulisan
Penulisan Tugas Akhir ini terdiri dari 4 bab dengan beberapa sub bab di dalamnya. Secara garis besar, sistematika penulisan tiap bab dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
(40)
Universitas Kristen Maranatha
3
BAB I, berisi latar belakang masalah, tujuan penelitian, ruang lingkup penelitian, sistematika penelitian, lisensi perangkat lunak, dan diagram alir penelitian.
BAB II, berisi pendahuluan, NAVFAC Foundations and Earth Structures Design Manual 7.2, dan desain pondasi tiang menurut Eurocode 7.
BAB III, berisi pendahuluan, permasalahan hipotesis, pendekatan desain, simulasi pembebanan pondasi tiang dengan menggunakan Plaxis, dan perbandingan antara desain dan simulasi beban statis dengan Plaxis.
BAB IV, berisi kesimpulan dan saran.
1.5Lisensi Perangkat Lunak
Sifat lisensi perangkat lunak yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Plaxis 2D v.10, dengan sifat lisensi atas nama Jurusan Teknik Sipil, Universitas Kristen Maranatha.
1.6Diagram Alir Penelitian
Mulai
Studi Literatur
Desain Pondasi Tiang: 1. NAVFAC DM 7.2
2. Eurocode 7
Daya Dukung Pondasi Tiang:
1. NAVFAC DM 7.2 2. Eurocode 7
Pembahasan
Selesai Kesimpulan
Simulasi dengan Plaxis 2D v.10
(41)
Universitas Kristen Maranatha
65
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan perhitungan dengan kasus yang sama mengenai kapasitas daya dukung pondasi tiang dan penurunannya dengan menggunakan metoda NAVFAC dan Eurocode 7 diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
a. Desain pondasi tiang menurut Eurocode 7 dapat memeriksa kapasitas ultimit
tiang untuk memastikan perlawanan tekan, perlawanan tarik dan akibat beban transversal melalui prosedur perhitungan. Untuk mendapatkan kapasitas dukung tiang juga dapat melalui pembebanan tiang statis.
b. Faktor parsial yang dibagi dalam faktor tindakan, faktor material dan
perlawanan tanah, jika menggunakan pendekatan desain yang berbeda maka faktor parsial yang digunakan juga berbeda.
c. Pendekatan desain 1 dan 2 mengandalkan prinsip faktor ketahanan, yaitu
untuk faktor tindakan dan karakteristik perlawanan tanah. Pendekatan desain 3 didasarkan pada faktor material, yaitu faktor tindakan dan sifat material yang khas.
d. Hasil perhitungan kapasitas dukung berdasarkan desain pendekatan 1, desain
pendekatan 2, dan desain pendekatan 3 harus memenuhi syarat Vc,d < Rc,d.
e. Hasil perhitungan kapasitas dukung tiang dengan menggunakan NAVFAC
adalah 3746,35 kN sedangkan menggunakan Eurocode 7 tergantung beban yang diberikan pada tiang tersebut yang dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
Tabel 4.1 Nilai VGK , VQK dan Vc,d, Rc,d Berdasarkan Desain Pendekatan 1
Desain Pendekatan 1
VGk VQk Vk Vc,d Rc,d
(kN) (kN) (kN) (kN) (kN)
500 50 550 1513.41 2565.63
1000 100 1100 2263.41 5131.26
1500 150 1650 3013.41 7696.89
2000 200 2200 3763.41 10262.52
(42)
Universitas Kristen Maranatha
66
4000 400 4400 6763.41 15393.78
6000 600 6600 9763.41 17959.41
8000 800 8800 12763.41 20525.04
10000 1000 11000 15763.41 23090.67
11000 1100 12100 17263.41 25656.3
12000 1200 13200 18763.41 28221.93
13000 1300 14300 20263.41 30787.56
14000 1400 15400 21763.41 33353.19
15000 1500 16500 23263.41 35918.82
16000 1600 17600 24763.41 38484.45
17000 1700 18700 26263.41 41050.08
18000 1800 19800 27763.41 43615.71
19000 1900 20900 29263.41 46181.34
20000 2000 22000 30763.41 48746.97
21000 2100 23100 32263.41 51312.6
22000 2200 24200 33763.41 53878.23
23000 2300 25300 35263.41 56443.86
24000 2400 26400 36763.41 59009.49
25000 2500 27500 38263.41 61575.12
Tabel 4.2 Nilai VGK , VQK dan Vc,d, Rc,d Berdasarkan Desain Pendekatan 2
Desain Pendekatan 2
VGk VQk Vk Vc,d Rc,d
(kN) (kN) (kN) (kN) (kN)
500 50 550 1513.41 2332.39
1000 100 1100 2263.41 4664.78
1500 150 1650 3013.41 6997.17
2000 200 2200 3763.41 9329.56
3000 300 3300 5263.41 11661.95
4000 400 4400 6763.41 13994.34
6000 600 6600 9763.41 16326.73
8000 800 8800 12763.41 18659.12
10000 1000 11000 15763.41 20991.51
11000 1100 12100 17263.41 23323.9
12000 1200 13200 18763.41 25656.29
13000 1300 14300 20263.41 27988.68
14000 1400 15400 21763.41 30321.07
15000 1500 16500 23263.41 32653.46
16000 1600 17600 24763.41 34985.85
17000 1700 18700 26263.41 37318.24
(43)
Universitas Kristen Maranatha
67
19000 1900 20900 29263.41 41983.02
20000 2000 22000 30763.41 44315.41
21000 2100 23100 32263.41 46647.8
22000 2200 24200 33763.41 48980.19
23000 2300 25300 35263.41 51312.58
24000 2400 26400 36763.41 53644.97
25000 2500 27500 38263.41 55977.36
Tabel 4.3 Nilai VGK , VQK dan Vc,d, Rc,d Berdasarkan Desain Pendekatan 3
Desain Pendekatan 3
VGk VQk Vk Vc,d Rc,d
(kN) (kN) (kN) (kN) (kN)
500 50 550 1513.41 2144.17
1000 100 1100 2263.41 4288.34
1500 150 1650 3013.41 6432.51
2000 200 2200 3763.41 8576.68
3000 300 3300 5263.41 10720.85
4000 400 4400 6763.41 12865.02
6000 600 6600 9763.41 15009.19
8000 800 8800 12763.41 17153.36
10000 1000 11000 15763.41 19297.53
11000 1100 12100 17263.41 21441.7
12000 1200 13200 18763.41 23585.87
13000 1300 14300 20263.41 25730.04
14000 1400 15400 21763.41 27874.21
15000 1500 16500 23263.41 30018.38
16000 1600 17600 24763.41 32162.55
17000 1700 18700 26263.41 34306.72
18000 1800 19800 27763.41 36450.89
19000 1900 20900 29263.41 38595.06
20000 2000 22000 30763.41 40739.23
21000 2100 23100 32263.41 42883.4
22000 2200 24200 33763.41 45027.57
23000 2300 25300 35263.41 47171.74
24000 2400 26400 36763.41 49315.91
25000 2500 27500 38263.41 51460.08
f. Dengan metoda NAVFAC didapatkan penurunan sebesar 37,94 mm,
berhubung Eurocode 7 tidak dapat menghitung penurunan pondasi tiang yang terjadi maka digunakan perangkat lunak Plaxis 2D v.10 sebagai alat bantu,
(44)
Universitas Kristen Maranatha
68
hasil simulasi pembebanan tiang statis dapat dilihat pada tabel 4.4 dibawah ini.
Tabel 4.4 Pembebanan Tiang dengan Penurunan
Vk Δ
(kN) (mm)
550 1.277
1100 1.853
1650 2.428
2200 3.004
3300 4.155
4400 5.307
6600 7.609
8800 9.912
11000 11.06
12100 12.21
13200 14.52
14300 15.67
15400 16.83
16500 17.99
17600 19.15
18700 20.33
19800 21.52
20900 22.72
22000 23.93
23100 25.19
24200 26.63 25300 28.38 26400 32.32 27500 37.23
g. Dari kedua metoda yang memiliki ukuran pondasi dan parameter tanah yang
sama, dapat dilihat hasil kapasitas dukung tiang dengan Eurocode 7 lebih besar dan penurunan tiang yang terjadi lebih kecil.
4.2 Saran
Eurocode 7 merupakan suatu kode atau aturan baru, sehingga sangat penting untuk membandingkan desain yang dihasilkan oleh Eurocode 7 ini dengan The British Code serta untuk memvalidasi terhadap pengukuran lapangan.
(45)
Universitas Kristen Maranatha
69
DAFTAR PUSTAKA
1. American Society Of Civil Engineers, 1993. Design of Pile Foundations. Technical Engineering and Design Guides as Adapted from US ARMY Corps of Engineer, No.1.
2. Bond, A and Harris, A, 2008. Decoding Eurocode 7, Taylor & Francis. London.
3. Bowles, E.J., 1993. Foundation Analysis and Design, Mc Graw Hill.
4. Budhu, M., 2000. Soil Mechanics and Foundations, John Wiley & Sons Inc. New York.
5. British Standard, 2004. Eurocode 7: Geotechnical design-part 1: General Rules, the European Standard EN 1997-1 has the status of British Standard. 6. Department of the Navy, May 1982. Foundation and Earth Structures Design
Manual 7.2, Naval Facilities Engineering Command.
7. Frank, R., Bauduin, C., Driscoll, R., Kavvadas, M., Ovesen, N.K., Orr, T., and Schuppener, B., 2004. Designers’ Guide to EN 1997-1 Eurocode 7: Geotechnical Design-General Rules, Thomas Telford Publishing, London. 8. Kyfor, Z.G., Schnore, A.R., Carlo, T.A., and Bayle, P.F., 1992. Statics Pile
Loads Test Manual, FHWA Publication SA 91 042.
9. Rahardjo, P.P., 2001. Manual Pondasi Tiang, Publikasi GEC, Universitas Katolik Parahyangan, Bandung.
(1)
BAB II, berisi pendahuluan, NAVFAC Foundations and Earth Structures Design Manual 7.2, dan desain pondasi tiang menurut Eurocode 7.
BAB III, berisi pendahuluan, permasalahan hipotesis, pendekatan desain, simulasi pembebanan pondasi tiang dengan menggunakan Plaxis, dan perbandingan antara desain dan simulasi beban statis dengan Plaxis.
BAB IV, berisi kesimpulan dan saran.
1.5Lisensi Perangkat Lunak
Sifat lisensi perangkat lunak yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Plaxis 2D v.10, dengan sifat lisensi atas nama Jurusan Teknik Sipil, Universitas Kristen Maranatha.
1.6Diagram Alir Penelitian Mulai
Studi Literatur
Desain Pondasi Tiang: 1. NAVFAC DM 7.2
2. Eurocode 7
Daya Dukung Pondasi Tiang:
1. NAVFAC DM 7.2 2. Eurocode 7
Pembahasan
Selesai Kesimpulan
Simulasi dengan Plaxis 2D v.10
(2)
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan perhitungan dengan kasus yang sama mengenai kapasitas daya dukung pondasi tiang dan penurunannya dengan menggunakan metoda
NAVFAC dan Eurocode 7 diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
a. Desain pondasi tiang menurut Eurocode 7 dapat memeriksa kapasitas ultimit tiang untuk memastikan perlawanan tekan, perlawanan tarik dan akibat beban transversal melalui prosedur perhitungan. Untuk mendapatkan kapasitas dukung tiang juga dapat melalui pembebanan tiang statis.
b. Faktor parsial yang dibagi dalam faktor tindakan, faktor material dan perlawanan tanah, jika menggunakan pendekatan desain yang berbeda maka faktor parsial yang digunakan juga berbeda.
c. Pendekatan desain 1 dan 2 mengandalkan prinsip faktor ketahanan, yaitu untuk faktor tindakan dan karakteristik perlawanan tanah. Pendekatan desain 3 didasarkan pada faktor material, yaitu faktor tindakan dan sifat material yang khas.
d. Hasil perhitungan kapasitas dukung berdasarkan desain pendekatan 1, desain pendekatan 2, dan desain pendekatan 3 harus memenuhi syarat Vc,d < Rc,d.
e. Hasil perhitungan kapasitas dukung tiang dengan menggunakan NAVFAC
adalah 3746,35 kN sedangkan menggunakan Eurocode 7 tergantung beban yang diberikan pada tiang tersebut yang dapat dilihat pada tabel dibawah ini. Tabel 4.1 Nilai VGK , VQK dan Vc,d, Rc,d Berdasarkan Desain Pendekatan 1
Desain Pendekatan 1
VGk VQk Vk Vc,d Rc,d
(kN) (kN) (kN) (kN) (kN)
500 50 550 1513.41 2565.63
1000 100 1100 2263.41 5131.26
1500 150 1650 3013.41 7696.89
2000 200 2200 3763.41 10262.52
(3)
8000 800 8800 12763.41 20525.04
10000 1000 11000 15763.41 23090.67
11000 1100 12100 17263.41 25656.3
12000 1200 13200 18763.41 28221.93
13000 1300 14300 20263.41 30787.56
14000 1400 15400 21763.41 33353.19
15000 1500 16500 23263.41 35918.82
16000 1600 17600 24763.41 38484.45
17000 1700 18700 26263.41 41050.08
18000 1800 19800 27763.41 43615.71
19000 1900 20900 29263.41 46181.34
20000 2000 22000 30763.41 48746.97
21000 2100 23100 32263.41 51312.6
22000 2200 24200 33763.41 53878.23
23000 2300 25300 35263.41 56443.86
24000 2400 26400 36763.41 59009.49
25000 2500 27500 38263.41 61575.12
Tabel 4.2 Nilai VGK , VQK dan Vc,d, Rc,d Berdasarkan Desain Pendekatan 2
Desain Pendekatan 2
VGk VQk Vk Vc,d Rc,d
(kN) (kN) (kN) (kN) (kN)
500 50 550 1513.41 2332.39
1000 100 1100 2263.41 4664.78
1500 150 1650 3013.41 6997.17
2000 200 2200 3763.41 9329.56
3000 300 3300 5263.41 11661.95
4000 400 4400 6763.41 13994.34
6000 600 6600 9763.41 16326.73
8000 800 8800 12763.41 18659.12
10000 1000 11000 15763.41 20991.51
11000 1100 12100 17263.41 23323.9
12000 1200 13200 18763.41 25656.29
13000 1300 14300 20263.41 27988.68
14000 1400 15400 21763.41 30321.07
15000 1500 16500 23263.41 32653.46
16000 1600 17600 24763.41 34985.85
17000 1700 18700 26263.41 37318.24
(4)
19000 1900 20900 29263.41 41983.02
20000 2000 22000 30763.41 44315.41
21000 2100 23100 32263.41 46647.8
22000 2200 24200 33763.41 48980.19
23000 2300 25300 35263.41 51312.58
24000 2400 26400 36763.41 53644.97
25000 2500 27500 38263.41 55977.36
Tabel 4.3 Nilai VGK , VQK dan Vc,d, Rc,d Berdasarkan Desain Pendekatan 3
Desain Pendekatan 3
VGk VQk Vk Vc,d Rc,d
(kN) (kN) (kN) (kN) (kN)
500 50 550 1513.41 2144.17
1000 100 1100 2263.41 4288.34
1500 150 1650 3013.41 6432.51
2000 200 2200 3763.41 8576.68
3000 300 3300 5263.41 10720.85
4000 400 4400 6763.41 12865.02
6000 600 6600 9763.41 15009.19
8000 800 8800 12763.41 17153.36
10000 1000 11000 15763.41 19297.53
11000 1100 12100 17263.41 21441.7
12000 1200 13200 18763.41 23585.87
13000 1300 14300 20263.41 25730.04
14000 1400 15400 21763.41 27874.21
15000 1500 16500 23263.41 30018.38
16000 1600 17600 24763.41 32162.55
17000 1700 18700 26263.41 34306.72
18000 1800 19800 27763.41 36450.89
19000 1900 20900 29263.41 38595.06
20000 2000 22000 30763.41 40739.23
21000 2100 23100 32263.41 42883.4
22000 2200 24200 33763.41 45027.57
23000 2300 25300 35263.41 47171.74
24000 2400 26400 36763.41 49315.91
25000 2500 27500 38263.41 51460.08
f. Dengan metoda NAVFAC didapatkan penurunan sebesar 37,94 mm, berhubung Eurocode 7 tidak dapat menghitung penurunan pondasi tiang yang terjadi maka digunakan perangkat lunak Plaxis 2D v.10 sebagai alat bantu,
(5)
ini.
Tabel 4.4 Pembebanan Tiang dengan Penurunan
Vk Δ
(kN) (mm)
550 1.277
1100 1.853 1650 2.428 2200 3.004 3300 4.155 4400 5.307 6600 7.609 8800 9.912 11000 11.06 12100 12.21 13200 14.52 14300 15.67 15400 16.83 16500 17.99 17600 19.15 18700 20.33 19800 21.52 20900 22.72 22000 23.93 23100 25.19 24200 26.63 25300 28.38 26400 32.32 27500 37.23
g. Dari kedua metoda yang memiliki ukuran pondasi dan parameter tanah yang sama, dapat dilihat hasil kapasitas dukung tiang dengan Eurocode 7 lebih besar dan penurunan tiang yang terjadi lebih kecil.
4.2 Saran
Eurocode 7 merupakan suatu kode atau aturan baru, sehingga sangat
penting untuk membandingkan desain yang dihasilkan oleh Eurocode 7 ini dengan The British Code serta untuk memvalidasi terhadap pengukuran lapangan.
(6)
DAFTAR PUSTAKA
1. American Society Of Civil Engineers, 1993. Design of Pile Foundations. Technical Engineering and Design Guides as Adapted from US ARMY Corps of Engineer, No.1.
2. Bond, A and Harris, A, 2008. Decoding Eurocode 7, Taylor & Francis. London.
3. Bowles, E.J., 1993. Foundation Analysis and Design, Mc Graw Hill.
4. Budhu, M., 2000. Soil Mechanics and Foundations, John Wiley & Sons Inc. New York.
5. British Standard, 2004. Eurocode 7: Geotechnical design-part 1: General Rules, the European Standard EN 1997-1 has the status of British Standard. 6. Department of the Navy, May 1982. Foundation and Earth Structures Design
Manual 7.2, Naval Facilities Engineering Command.
7. Frank, R., Bauduin, C., Driscoll, R., Kavvadas, M., Ovesen, N.K., Orr, T., and Schuppener, B., 2004. Designers’ Guide to EN 1997-1 Eurocode 7: Geotechnical Design-General Rules, Thomas Telford Publishing, London. 8. Kyfor, Z.G., Schnore, A.R., Carlo, T.A., and Bayle, P.F., 1992. Statics Pile
Loads Test Manual, FHWA Publication SA 91 042.
9. Rahardjo, P.P., 2001. Manual Pondasi Tiang, Publikasi GEC, Universitas Katolik Parahyangan, Bandung.