pondasi tiang

Pondasi tiang

Pondasi tiang digunakan untuk mendukungbangunan bila lapisan tanah kuat terletaksangat dalam, mendukung bangunan yang

menahan gaya angkat ke atas, danbangunan dermaga.

Tujuan Untuk meneruskan beban bangunan yang terletak di atas air

atau tanah lunak ke tanah pendukung yang kuat. Untuk meneruskan beban ke tanah yang relatif lunak sampai

kedalaman tertentu sehingga pondasi bangunan mampu memberikan dukungan yang cukup untuk mendukung beban tersebut oleh gesekan dinding tiang dengan tanah sekitarnya.

Untuk mengangker bangunan yang dipengaruhi oleh gaya angkat ke atas akibat tekanan hidrostatis atau momen penggulingan.

Untuk menahan gaya-gaya horizontal dan gaya-gaya yang arahnya miring.

Untuk memadatkan tanah pasir sehingga kapasitas tanah tersebut bertambah.

Untuk mendukung pondasi bangunan yang permukaan tanahnya mudah tergerus air dll

Jenis Tiang perpindahan besar (Large displacement pile), yaitu tiang

pejal atau berlubang dengan ujung tertutup yang dipancang ke dalam tanah sehingga terjadi perpindahan volume yang relaitf besar. Seperti: tiang kayu, tiang beton pejal atau berlubang, tiang beton prategang, tiang baja bulat (tertutup pada ujungnya).

Tiang perpindahan kecil (Small displacement pile), sama seperti kategori pertama hanya volume tanah yang dipindahkan relative kecil. Seperti : tiang beton berlubang dengan ujung terbuka, tiang baja H, tiang baja bulat, tiang ulir.

Tiang tanpa perpindahan (Non displacement pile), yaitu tiang yang dipasang di dalam tanah dengan cara menggali atau mengebor tanah. Seperti: tiang beton yang dicor kedalam lubang hasil pengeboran tanah, tabung dipasang dalam lubang dan dicor beton, tabung baja dibor ke dalam tanah

Kapasitas daya dukung

Daya dukung batas

Qu = Qb + Qs - Wp

Qb = tahanan ujung tiang ultimit Qs = tahanan gesek tiang ultimit Wp = berat sendiri tiang

Kapasitas daya dukung Tahanan ujungpendekatan pondasi dangkal

qu = = Cb Nc + p’b Nq + 0.5 γdNγ

qu = tahanan ujung persatuan luas tiang Ab = luas penampang ujung tiang Cb = kohesi tanah pada ujung tiang p’b = tekanan over burden pada ujung tiang γ = berat volume tanah d = diameter tiang Nc, Nq, Nγ = faktor kapasitas dukung


Tahanan gesek dinding tiang dapat dianalisis dengan teori Coulomb,

τd = = Cd + σn tg ϕd

τd = tahanan geser dinding tiang Cd = kohesi antara dinding - tanah σn = σh = tegangan normal pada dinding tiang ϕd = sudut gesek antara dinding tiang dan tanah

Kapasitas daya dukung Tahanan gesek dinding tiang dapat dianalisis

dengan teori Coulomb,

σn σn

Qu

Cd

τd = Cd + σn tg ϕd

σn

σn tgδ

σn

ϕd = δZ

Diagram tekanan tanah lateral

σn = σh = K.σv = K.z.γσn tgδ = K.σv tgδ

σn tgδ = Kd.σv tgδ = Kd.po.tgδd


Kapasitas dukung ultimit Netto tiang

Qu = Ab(Cb Nc + p’b Nq + 0.5 γdNγ) + ΣAs(Cd + Kd. .tgδd)-Wp

= tekanan overburden rata-rata di sepanjang tiang δ = ϕd = sudut gesek antara dinding tiang dan tanah Ab = luas penampang ujung tiang As = luas selimut tiang Kd = koefisien tekanan tanah lateral pada dinding tiang p’b = tekanan overburden di dasar tiang

vp σ=0

Tiang pada tanah non kohesif (c=0)

Akibat sulitnya memperoleh contoh tanah tak terganggu pada tanah granuler, estimasi sudut gesek dalam (ϕ) dapat diambil dari pendekatan empiris yang diperoleh dari pengujian SPT

Hubungan antara ϕ dan N yang disarankan oleh Peck, dkk (1974)


Karena pada tanah non kohesif besarnya kohesi (C) nol dan diameter tiang relatif sangat kecil dibanding panjangnya, maka :

Qb = Ab.p’b.Nq

Ab = luas penampang ujung tiang p’b = tekanan overburden di dasar tiang = Σ γi.zi Nq = faktor kapasitas dukung


Hubungan ϕ dan Nq merupakan fungsi dari L/d (L = kedalaman tiang dan d = diameter atau lebar tiang) dan sudut gesek dalam tanah.


Pada persamaan tahanan ujung di atas, Qbbertambah bila kedalaman tiang bertambah.

Akan tetapi, penelitian Vesic dan Kerisel mengungkapkan bahwa tahanan gesek dinding dan tahanan ujung tiang tidak mesti bertambah bila kedalaman tiang bertambah dan nilainya konstan pada kedalaman tertentu. Hal ini disebabkan karena tekanan overburden konstan pada kedalaman kritis (zc) kira-kira 10d sampai 20d.


Dengan demikian, terdapat nilai maksimum dari tahanan ujung dan tahanan gesek yang tergantung pada kerapatan relatif dan cara pemasangan tiang


Dari pengalaman : Nilai tahanan ujung satuan dibatasi sampai : q = = 10.7 MN/m2 = 108 Kg/cm2

Nilai tahanan gesek satuan dibatasi sampai : f = = 107 kN/m2 = 1.08 Kg/cm2

Tiang pada tanah non kohesif (c=0) Karena tanah granuler lolos air, maka hitungan kapasitas

harus didasarkan pada tinjauan tegangan efektif dan kohesi tanah granuler (C) = 0 maka persamaan Tahanan Gesek dinding ultimit pada tanah non kohesif/granuler :

Qs = As.Kd. p’0.tgδd = As.fs

p’0 = tekanan overburden efektif rata-rata, dengan besarnya: sama dengan Σ γi.zi untuk z < zc sama dengan tekanan vertikal kritis untuk z > zc Kd = Koefisien tekanan tanah yang tergantung dari kondisi

tanah.


Brom menyarankan hubungan Kd dengan tipe bahan tiang untuk tiang dalam tanah granuler, seperti yang diperlihatkan pada tabel di bawah ini,

Bahan tiangKd

Pasir Tak Padat Pasir PadatBaja 0.50 1.00

Beton 1.00 2.00Kayu 1.50 4.00


Aas (1966) mengusulkan nilai-nilai δ yang dapat digunakan dalam menghitung tahanan gesek seperti yang ditunjukan pada Tabel di bawah ini:

Bahan Tiang δ = ϕ’dBaja 200

Beton 0.75ϕ’Kayu 0.66ϕ’

Contoh soal Tiang pancang baja berdiameter 0.4 m dengan berat

tiang 81.4 kN dan panjang tiang 22m dipancang kedalam tanah dengan kondisi lapisan sebagai berikut: Lapisan pasir I (0 – 2 m) : nilai N-SPT = 10, γb = 18

kN/m3, γsat = 18.2 kN/m3

Lapisan pasir II (2 – 10 m) : nilai N-SPT = 16, γb = 18.8 kN/m3, γsat = 19 kN/m3

Lapisan pasir III (10 – 21 m) : nilai N-SPT = 10, γb = 18.3 kN/m3, γsat = 18.5 kN/m3

Lapisan pasir IV (21m – ∼ ) : nilai N-SPT = 16, γb = 18.8 kN/m3, γsat = 19 kN/m3

Muka air tanah terletak 2 m dibawah permukaan tanah. Hitung kapasitas dukung ultimit tiang.

Contoh soal

91.2 kN/m2

+ 0.00

- 21.00

- 22.00

Pasir I

Pasir III

Pasir IV

Pasir II

Diagram Tek. Tanah Vertikal

36 kN/m2

91.2 kN/m2

Zc = 8 m

- 22.00

- 10.00

Contoh soal

Dianggap Zc = 20d = 20 x 0.4 = 8.00 m Pada

Z = 2 m,p’0 = (2 m x γb) = (2m x 18 kN/m3) = 36 kN/m2

Zc = 8 m, p’0 = (2 m x γb) + (6m x γ’) = (2m x 18 kN/m3) + (6m x (19 – 9.8)) = 91.2 kN/m2

Keliling tiang = π x 0.4 = 1.256 m

0'p

Contoh soal

Tahanan gesekKedlman ϕ Kepadatan Kd ϕd = δ As As.Kd. .tgδd

0 – 2m 300 Tidak padat 0.5 200 2 x 1.256 =

2.512 8.255

2 – 8m 320 Sedang 0.7 200 6 x 1.256 = 7.536 122.113

8 – 10m 320 Sedang 0.7 200 2 x 1.256 = 2.512 91.2 58.368

10 –21m 300 Tidak padat 0.5 200 11 x 1.256

= 13.816 91.2 229.305

21– 22m 320 Sedang 0.7 200 1 x 1.256 = 1.256 91.2 29.184

Qs = Σ (As.Kd. .tgδd) 447.225 kN

0'p

0'p

182360

=

+

6.632

2.9136=

+

0'p

Contoh soal

Tahanan gesek Cek terhadap tahanan gesek satuan maks:

f = =

= 16.185 kN/m2 < 107 kN/m2 ......(OK !)

s

s

AQ

632.27225.447

Contoh soal

Tahanan UjungQb = Ab.p’b.Nq

Ab = 0.25 x π x (0.4)2 = 0.1256 m2

Untuk ϕ = 320 ; L/d = 22/0.4 = 55, maka Nq = 22 (Grafik Berezantsev)

p’b = 91.2 kN/m2

Qb = 0.1256 x 91.2 x 22 = 252 kN

Contoh soal

Tahanan Ujung Cek terhadap tahanan ujung satuan:

q = =

= 2006.4 kN/m2 < 107 MN/m2 = 10700 kN/m2

.....(OK !) Kapasitas dukung tiang ultimit :Qu = Qb + Qs - Wp = 447.225 kN + 252 kN - 81.4

kN = 617.825 kN

b

b

AQ

1256.0252

Tanah kohesif (ϕ = 0 , C > 0 ; lempung)

Karena ϕ = 0, maka persamaan tahanan ujung tiang dalam tanah kohesif adalah:

Qb = Ab(Cb Nc + p’b)

Ab = luas penampang ujung tiang p’b = tekanan overburden di dasar tiang Nc = faktor kapasitas dukung (diambil Nc = 9)

(Skempton, 1956) Cb = kohesi tanah yang terletak pada ujung tiang.


Sedangkan persamaan tahanan gesek tiang dalam tanah kohesif, adalah

Qs = As.Cd

As = luas selimut tiang Cd = adhesi antara dinding tiang dan tanah

disekitarnya


Dengan memberikan faktor koreksi(Fw) untuk tiang yang berdiameter tidak seragam disepanjang tiangnya, maka:

Qs = Fw. As.Cd

Fw = 1 (tiang berdiameter seragam) Fw = 1.2 (tiang yang meruncing)


Adhesi antara dinding tiang dan tanah didefinisikan sebagai:

Cd = ad . Cu

Dengan ad = faktor adhesi dan Cu = kohesi tanah.

Contoh soal

Tiang beton panjang 15 m dan berdiameter 0.45 m akan dipancang menembus tanah lempung, dengan kondisi lapisan tanah sebagai berikut: Lapisan lempung I (0 – 5 m) : γsat = 19.8 kN/m3,

Cu = 30 kPa, ϕ = 00

Lapisan lempung II (5 – 25m) : γsat = 22.8 kN/m3, Cu = 40 kPa, ϕ = 00

Muka air tanah terletak pada permukaan tanah Hitung kapasitas ultimit tiang tersebut

Contoh soal Tahanan gesek Keliling tiang = π x 0.45 =

1.414 m Qs = Σ Fw. As.Cd = Σ Fw. As.ad.Cu Fw = 1 (tiang berdiameter

seragam) Dari grafik McClelland, 1974

(Kurva Tomlinson): Cu = 30 kPa, diperoleh ad =

0.92 Cu = 40 kPa, diperoleh ad =

0.80

+ 0.00

- 5.00

- 15.00

Lempung I

Lempung II

Contoh soal

Tahanan gesek

Cek terhadap tahanan gesek satuan maks: f = = = 30.53 kN/m2 < 107 kN/m2 ......(OK !)

Kedlman As Cu ad Qs0 – 5 m 5 x 1.414 = 7.07 30 0.92 195.1325 – 15 m 10 x 1.414 = 14.14 40 0.80 452.480

Qs total = 647.612 kN

s

s

AQ

21.21612.647

Contoh soal Tahanan Ujung Qb = Ab.Cu .Nc Dengan : Ab = 0.25 x π x (0.45)2 = 0.159 m2 ;Nc = 9 ;Cu = 40

kPaQb = 0.159 x 40 x 9 = 57.24 kN

Cek terhadap tahanan ujung satuan: q = = = 360 kN/m2 < 107 MN/m2 = 10700 kN/m2

.....(OK !) Kapasitas dukung tiang ultimit :Qu = Qb + Qs = 647.612 kN + 57.24 kN = 704.852 kN

b

b

AQ

159.024.57

Tanah C - ϕ

Kapasitas dukung ultimit tiang :Qu = Qs (komponen kohesi) + Qs (komponen gesekan) + Qb – Wp

Tahanan GesekQs (komponen kohesi) = ad.Cu.As

ad = faktor adhesi Cu = kohesi tanah undrained As = Luas selimut tiang

Tanah C - ϕ

Tahanan GesekQs (komponen gesekan) = As.Kd. .tgδd

= tekanan overburden efektif rata-rata disepanjang tiang

Kd = Koefisien tekanan tanah yang tergantung dari kondisi tanah.

δ = sudut gesek antara dinding tiang dan tanah

0'p

0'p

Tanah C - ϕ

Tahanan Ujung

Qb = Ab (1.3 Cb Nc + p’b Nq + 0.4 γdNγ)

Ab = luas penampang ujung tiang Cb = kohesi tanah pada ujung tiang p’b = tekanan over burden pada ujung tiang γ = berat volume tanah d = diameter tiang Nc, Nq, Nγ = faktor kapasitas dukung

Contoh soal

Tiang beton bujur sangkar dengan lebar 0.4 m dan panjang 8 m dipancang dalam tanah pasir berlempung, dengan C = 40 kN/m2, ϕ= 280 dan berat volume basah 21 kN/m3. Jika dianggap muka air tanah sangat dalam, hitung kapasitas ultimit dan kapasitas izin bila SF = 2.5. Berat volume beton 24 kN/m3.

Contoh soal

+ 0.00

- 8.00

Pasir berlempung

γb . z = 21 kPa x 8 m = 162 kN/m’

Contoh soal

Tahanan Gesek Qs (komponen kohesi) = ad.Cu.As As = 4 x 0.4 x 8 = 12.8 m2

Cu = 40 kPa, diperoleh ad = 0.80 Qs1 = 0.8 x 40 x 12.8 = 409.6 kN Qs (komponen gesekan) = As.Kd. .tgδd

= 162 / 2 = 84 kN/m20'p0'p

Contoh soal

Tahanan Gesek ϕ = 280, diperoleh δ = 0.75ϕ = 0.75 x 28 =

210 (Tiang beton) termasuk tidak padat, diperoleh Kd = 1

Qs2 = 12.8 x 1 x 84 x tg21 = 412.73 kN Qstotal = 409.6 + 412.73 = 822.33 kN Cek terhadap tahanan gesek satuan maks: f = = = 64.244 kN/m2 < 107 kN/m2 ......(OK !)

s

s

AQ

8.1233.822

Contoh soal

Tahanan ujung Qb = Ab (1.3 Cb Nc + p’b Nq + 0.4 γdNγ) Ab = (0.4)2 = 0.16 m2, Cb = 40 kPa p’b = 162 kN/m2, γ = 21 kN/m3

d = 0.4 m ϕ = 280, diperolehNc = 30, Nq = 19, dan Nγ = 17 (Terzaghi)Qb = 0.16 (1.3 x 40 x 30 + 162 x 19 + 0.4 x

0.4 x 21 x 17) = 769.96 kN

Contoh soal

Tahanan ujung Cek terhadap tahanan ujung satuan: q = = = 4812.25 kN/m2 < 107 MN/m2 = 10700

kN/m2 .....(OK !)

b

b

AQ

16.096.769

Contoh soal

Tahanan ujung Wp = 8m x 0.4m x 0.4m x 24 kN/m3 = 30.72 Kapasitas dukung tiang ultimit :Qu = Qb + Qs - Wp = 769.96 kN + 822.33 kN

– 30.72 kN = 1561.57 kN Kapasitas dukung izin tiang :

Qa = 624.628 kN==5.257.1561

SFQu

pondasi tiang

Documents