View
68
Download
6
Category
Preview:
Citation preview
Daya Dukung Pondasi Tiang
SIVA1
batuan (rock)
tanah
lunak
Pondasi Dalam~ untuk melimpahkan beban ke tanah di bawahnya
~ utamanya untuk tanah lunak atau beban berat
SIVA Copyright 20012
batuan (rock)
tanah
lunak
P
I
L
E
PILES PILES -- designdesign
1. Geotechnical
- strength and stiffness
⇒ “serviceability”
SIVA Copyright 20013
⇒ “serviceability”
2. Pile structural strength
3. Pile material “durability”
Cara Analisis Daya Dukung
SIVA Copyright 20014
Tiang Tunggal (Individual Piles)
Metoda Estimasi Kapasitas Beban (Daya Dukung)
� Analisis Statis (Static Analysis)
SIVA Copyright 20015
� Rumus Dinamis (Dynamic Formula)
� Uji Pembebanan (Load Test)
Pola Keruntuhan
SIVA Copyright 20016
� (a) Terzaghi , (b) Meyerhof ,
� (c) Vesic, (d) Bishop, Skempton
SIVA Copyright 20017
SIVA Copyright 20018
Low load Ultimate load
fs = ττττ max
fs = ττττ max
for the
SIVA Copyright 20019
for the full
lengthfs << ττττ max
Base resistance, fb, mobilized
Menentukan Daya Dukung
CARA STATIS (STATIC METHODS)
SIVA Copyright 200110
Static Pile Capacity
SIVA Copyright 200111
GEOTECHNICAL STRENGTH
Vertical compression loading:
ULTIMATE GEOTECHNICAL
SIVA Copyright 200112
STRENGTH
- or capacity, Rug
bbssug AfAfR +=
� fs = average, fully mobilized, “skin friction”(= INTERFACE friction and adhesion)
fb =ultimate base bearing pressure
contoh untuk tanah pasir :
( )qvbb N)σ(fo
′=
SIVA Copyright 200113
Dependent upon –SOIL TYPESOIL PROFILEPILE MATERIAL INSTALLATION
( )qvbb o
Harga Nq
qN
SIVA Copyright 200114
Densification 5B Rule
φφφφo = 30°°°°
Half pile
CLB
Layer 1
SIVA Copyright 200115
φφφφ = 34°°°°
φφφφ = 47°°°°
pile
Layer 2φφφφo = 30°°°°
5B
Q u
Qs
BasicBasic ConceptConcept(Konsep(Konsep Dasar)Dasar)DayaDaya dukungdukung batasbatas tiangtiang (Q(Quu )) dapatdapatditurunkanditurunkan menggunakanmenggunakan dasardasar--dasardasarmekanikamekanika tanahtanah.. DayaDaya dukungdukung dianggapdianggapjumlahjumlah daridari gesekan(gesekan(skinskin frictionfriction)) dandan dayadayadukungdukung ujung(enujung(endd--bearingbearing resistanceresistance)),, yaituyaitu
QQuu =Q=Qbb+Q+Qss--WW ………………………………………………..((11))
dimanadimanaQQ == dayadaya dukungdukung total,total,
SIVA Copyright 200116
W
Qb
Qu = Qs + Qb - W
QQuu == dayadaya dukungdukung total,total,QQbb == dayadaya dukungdukung ujungujungQQss == dayadaya dukungdukung gesekgesek
GeneralGeneral behaviour(Prilakubehaviour(Prilaku Umum)Umum)ShaftShaft resistanceresistance fullyfully mobilizedmobilized bilabila tiangtiangbergerakbergerak cukupcukup kecilkecil (<(<00..0101D)D)BaseBase resistanceresistance mobilizedmobilized bilabila tiangtiang bergerakbergerak((00..11D)D)
Ultimate Bearing Capacity -Static Formula Method (Qu = Qp + Qs)
Qu = Ultimate Bearing Capacity
Qs = fAs
SIVA Copyright 200117
Embedded
Length= D
f = Unit Frictional Resistance
AS = Shaft Area
qP = Unit Bearing Capacity
AP = Area of Point
QP = qPAP
Arching at Pile Tip
Ground Surface
B
SIVA Copyright 200118
Arching Action Df
γγγγDfPO = αγαγαγαγDf
Zone of Shear & Volume Decrease
Loading Loading
Qu
QS
Qu
QB
Perilaku Frictional vs End Bearing Piles
SIVA Copyright 200119
Settlement
Behaviour of Frictional Pile
Settlement
Behaviour of End Bearing Pile
QS
QB QS
QT
ho
QQDESDES = Q= QBB/F/FBB + Q+ Qs s /F/Fss ––WW…………(2)(2)
d
Ultimate Limit State Design
Dimana FB dan FS adalah angka keamananuntuk komponen daya dukung ujung(endbearing strength) dan daya dukung gesek(shaft friction strength)
SIVA Copyright 200120
W
Qs
QB
D
(shaft friction strength)
Qb=Ab[cbNc+Po(Nq-1)+γd/2Nγ+Po] -Wp
dimana Ab=luas penampang ujung tiang, cb=kohesi pada ujung tiang, Po= overburden stress pada ujung tiang dan d = lebar tiang.
QQUU = Q= QBB + Q+ Qss––WW…………(3)(3)
End Bearing Resistance (Daya Dukung Ujung)
Anggapan-anggapan
1. Berat tiang sama dengan berat tanah yang dipindahkan oleh tiang
=> Wp=AbPo
2. Panjang tiang (L) jauh lebih besar dibandingkan dengan lebar d
SIVA Copyright 200121
=> Wp=AbPo+ Abγ dNγ/2
3. Demikian juga φ>0, Nq mendekati sama dengan Nq-1
Qb=Ab[cbNc+Po(Nq-1)+γd/2Nγ+Po] –Wp
=> Qb=Ab[cbNc+PoNq]
Daya Dukung Tiang pada Tanah Berbutir (Granular Soils)
� Daya Dukung Ujung (End Bearing Capacity)
� Daya Dukung Gesek (Skin Friction Capacity)→ cara
SIVA Copyright 200122
(Skin Friction Capacity)→ cara
β (β-method)
Daya Dukung Ujung Tiang Bor pada tanah berbutir (granular soils)
PadaPada tanahtanah berbutirberbutir alamialami (natural(natural granulargranular soil),soil), kohesikohesicc’’dapatdapat dianggapdianggap == 00.. DayaDaya dukungdukung ujungujung batasbatas untukuntuk
tiangtiang borbor padapada tanahtanah berbutirberbutir (granular(granular soils)soils) dapatdapatdinyatakandinyatakan dalamdalam tegangantegangan vertikalvertikal efektif,efektif, σσ’’ vv ddanan faktorfaktor
dayadaya dukungdukung NNqq sbbsbb ::
SIVA Copyright 200123
dayadaya dukungdukung NNqq sbbsbb ::
QQBB=A=ABB NNqq σσvv’’
NNqq tergantungtergantung padapada sudutsudut gesergeser dalamdalam φφ’’..
Daya Dukung Gesek(Shaft Friction)
Daya dukung gesek batas (ultimate shaft friction capacity) qs tiang dapat dinyatakan dalam tegangan vertikal efektif rata-rata sbb :
qs =c’+Ksσv’tanδs
qs =βσv’ (untuk c’=0)dimanaKs= koefisien tekanan tanah horisontal. Ks dapat juga sebagai koefisien tekanan tanah keadaan diam (at rest), K =1-sinφ
SIVA Copyright 200124
K0=1-sinφσv’ = tegangan vertikal efektif rata-rata
δ = sudut geser tiang-tanahβ = shaft friction coefficient = Ks.tanδ
Qs = As.qs atau Qs = pLqs
dimana p = perimeter(keliling) tiang dan L = panjang tiangAs = luas selimut tiang = p.LQs = daya dukung gesek (friction capacity)
Harga δδδδ (Aas,1966) dan Ks(Broms,1966)
Jenis Tiang δ Ks
Lepas (loose) Padat (dense)
SIVA Copyright 200125
Baja(steel) 20º 0,5 1,0
Beton(concrete) ¾ ϕ 1,0 2,0
Kayu(timber) ⅔ ϕ 1,5 3,0
KULHAWY (1984) – sand parameters
Pile Type Ks
Ko
δδδδφ′φ′φ′φ′
Bored piles 0.7 to 1 1
SIVA Copyright 200126
Bored piles 0.7 to 1 1
Displacement piles see below
- precast concrete 0.75 to 2 0.8 to 1
- smooth steel 0.75 to 2 0.5 to 0.7
Estimating Unit-Side Friction Resistance, fs
� Effective Stress Analysis (β-Method)
zsf σβ ′=
SIVA Copyright 200127
�Sands
�Gravels
�Silts and Clays
� Total Stress Analysis (α-Method)us sf α=
ββββ-Method (Sands)
For large displacement piles, Bhushan(1982)
+=β
SIVA Copyright 200128
rD65.018.0 +=β
ββββ-Method (Sands)
For Auger-Cast Piles, Neely (1991)
SIVA Copyright 200129
Do not divide into layers
)2800(140 psfkPafs ≤′= σβ
ββββ-Method (Clays)
SIVA Copyright 200130
Daya dukung ujungVesic/Kulhawy
� Vesic (1977), mempertimbangkan rigidity index Ir tanah sbb:
)tan)(1(2 φσν ′′+=
zDr
EI
SIVA Copyright 200131
� Daya dukung ujung:
� dimana faktor daya dukung Nq dan Nγtergantung pada φ’ dan Ir
**qzDb NNBq σγ γ ′+=′
Vesic’s Nγ*
SIVA Copyright 200132
Vesic’s Nγ*
SIVA Copyright 200133
Daya dukung ujung Coyle & Castello
� Coyle & Castello (1981) mengembang kan cara empiris utk. Menghitung
SIVA Copyright 200134
utk. Menghitung daya dukung ujung.
� Keruntuhan menghasilkan penurunan 10% diameter.
� Grafik spt gambar.
Daya dukung gesek Coyle & Castello
� Coyle & Castello (1981) untuk skin friction.
� Grafik hubungan skin friction,
SIVA Copyright 200135
skin friction, kedalaman dan sudut geser spt. Gambar.
Contoh Soal
SIVA Copyright 200136
Daya Dukung Tiang pada tanah Kohesif (Cohesive Soils)
� Daya Dukung Ujung (End Bearing Capacity)
SIVA Copyright 200137
� Daya Dukung Gesek (Skin Friction Capacity)→ cara α (α-method)
Daya Dukung Ujung Tiang pada tanah Kohesif (Cohesive Soils)
bbb
ucb
qAQ
sNq
'.
*
==′
N*c = 6.5 at Su = 25 kPa (500 psf)
SIVA Copyright 200138
N*c = 6.5 at Su = 25 kPa (500 psf)= 8.0 at Su = 50 kPa (1000 psf)= 9.0 at Su ≥≥≥≥ 100 kPa (2000 psf)
Tiang Bor pada tanah lempung (Clays)
Daya dukung ujung batas(ultimate end bearing resistance) untuk tiang pada tanah lempung sering dinyatakan dalam kuat geser tak terdrainasi (undrained shear strength), cu, sbb:
SIVA Copyright 200139
(undrained shear strength), cu, sbb:
qB=Nccu
QB=ABNccu
dimana
Nc= 9 bila ujung tiang terletak di bawah muka tanah lebih dari 4x diameter.
Tiang Bor pada tanah lempung (Clays)
Daya dukung gesek batas(ultimate shaft friction = qs) untuktanah stiff over-consolidated claysdapat diperkirakan dengan cara
SIVA Copyright 200140
dapat diperkirakan dengan carasemi-empiris sbb:
qs=αCu
Qs =As.qs
α = faktor adhesi
Harga faktor adhesi αααα
SIVA Copyright 200141
Harga faktor adhesi αααα
SIVA Copyright 200142
Harga faktor adhesi αααα
SIVA Copyright 200143
Harga faktor adhesi αααα
SIVA Copyright 200144
Cara λλλλ� Vijayvergiya & Focht
(1972),Kraft, Focht & Amerasinghe (1981) mengembangkan cara λ,utk menghitung gesekan.
( )avuavvavs sf .,.. 2+= σλ
SIVA Copyright 200145
gesekan.
� Rumus unit skin friction rata-rata:( )avuavvavs sf .
,.. 2+= σλ
Analisis Daya Dukung berdasar data SPT
� Meyerhof(1976), mengusulkan rumus untuk daya dukung ujung:
untuk sand dan gravel
untuk silt
rre NB
DNq σσ '
60'60
' 0,44,0 ≤=
D σσ ''' ≤=
SIVA Copyright 200146
untuk silt
� Rumus untuk daya dukung gesek:
untuk large displacement pile pd tanah non kohesif
untuk small displacement pile pd tanah non kohesif
rre NB
DNq σσ '
60'60
' 0,34,0 ≤=
6050Nf r
s
σ=
60100Nf r
s
σ=
Analisis Daya Dukung berdasar data Sondir (CPT)
� Beban Sementara
Beban Statis Tetap
5
.
2
. fOpAQa +=
.. fOpAQ +=
SIVA Copyright 200147
� Beban Statis Tetap
� Beban Dinamis
5
.
3
. fOpAQa +=
8
.
5
. fOpAQa +=
Data Sondir
SIVA Copyright 200148
Menentukan Daya Dukung
CARA DINAMIS (DYNAMIC METHOD)
SIVA Copyright 200149
(DYNAMIC METHOD)
Prediksi Daya Dukung Batas Tiang dengan Cara Dinamis
Pile Driving Formula1.Rumus Janbu (Janbu formula)(1953)
DimanaQu = daya dukung batasKu = Cd [1+(1+λe/Cd)
½]
s
Wh
KQ
uu
η1=
SIVA Copyright 200150
Ku = Cd [1+(1+λe/Cd) ]Cd = 0,75 + 0,15 Wp/Wλe = (ηWhL)/(AEs2)L = panjang tiangA = luas penampang tiangE = modulus elastisitas tiangη = faktor efisiensiW = berat hammerWp =berat tiang
s = final set (penurunan/per pukulan)
2.Rumus Hiley (Hiley formula)(1925)
dimana
Qu= daya dukung batas, η = efisiensi pukulanhammer, k= koef. Hammer, W=berat hammer,h=tinggi jatuh hammer, s= penurunan tiang perpukulan, c= perubahan elastis tiang
3.Modified Engineering News Formula (1961)
2/cs
kWhQ u +
= η
SIVA Copyright 200151
3.Modified Engineering News Formula (1961)
dimana
Qa = daya dukung ijin
E = energi per pukulan
Wp = berat tiang
e = koefisien restitusi
( )( )pr
praa WWs
WeWEPQ
+++
==1,0
).(.0025,0 2
t-z Method
� Cara lebih tepat/teliti
� Mempertimbangkan:
�hubungan beban-penurunan untuk skin friction dan end bearing
SIVA Copyright 200152
skin friction dan end bearing method
�bentuk hubungan beban-penurunan
�perpendekan elastis tiang
� Numerical method; commercial software tersedia
Menentukan Daya Dukung
UJI PEMBEBANAN TIANG (FULL SCALE LOADING
TEST)
SIVA Copyright 200153
TEST)
Prediksi Daya Dukung berdasar Uji pembebanan
Tiang
Pile Load Test (Uji Pembebanan Tiang)
Uji pembebanan tiang statis adalah cara yang paling realistis dalam menentukan daya dukung tiang. Prosedur tes terdiri dari pemberian beban statis secara bertahap
SIVA Copyright 200154
pemberian beban statis secara bertahap sampai beban yang direncanakan dan mencatat penurunan tiang. Biasanya beban ditransfer menggunakan hydraulic jack yang diletakkan pada tiang bagian atas dengan balok yang ditahan oleh dua atau lebih tiang reaksi (anchor pile). Penurunan tiang biasanya diukur mechanical gauges yang dipasang pada balok.
Alasan mengapa perlu Uji Pembebanan Tiang
� Jumlah tiang yang dipancang banyak.
� Kondisi tanah tidak umum(unusual), sehingga analisa statis kurang realistis.
Tiang bertumpu pada pada tanah
SIVA Copyright 200155
� Tiang bertumpu pada pada tanah lunak sampai sedang.
� Bangunan sangat sensitif terhadap penurunan.
� Perencana kurang pengalaman pada daerah tersebut.
� Tiang memikul beban uplift.
Pedoman menentukan jumlah Tiang Uji
Jumlah panjang tiang(m) Jumlah Tiang Uji
0 – 1800 0
1800 – 3000 1
SIVA Copyright 200156
1800 – 3000 1
3000 – 6000 2
6000 – 9000 3
9000 – 12000 4
Full Scale Static Load Tests
SIVA Copyright 200157
Full Scale Static Load Tests
SIVA Copyright 200158
Pile Loading Test
SIVA Copyright 200159
Davisson’s Method
SIVA Copyright 200160
Belajar
SIVA Copyright 200161
Jangan tunggu sampai menit terakhir.
Exams
My mama always said, “Exam is like a box of chocolates; you never know what you
SIVA Copyright 200162
of chocolates; you never know what you are gonna get”
Recommended