UNIVERSIITAS BRAWIJJAYA FAKULTA AS TEKNIK n UAS Teknik k Pondasi (W Waktu 120 menit) Jawaban Tanggal : 11 Juni 2013 2 1 Soal no 1. Teorri a. Sebutkan n data fisik tanah t yang diperlukan d u untuk perenccanaan. Jawaban : Data fisik k tanah yang g diperlukan n untuk pere encanaan adalah: Ukura an butir, disttribusi ukura an butir. Pa ada tanah be erbutir kasar nonkohesif aka sanagt berpengarruh pada de ensity dan density sangat berpeng garuh pada kuat geser tanah Liquid d limit & pllastic limit ( batas atte erberg), kad dar air. Pad da tanah ko ohesif akan berpengaruh b h pada kuat geser tanah h Unit weight w ( γ ), specific gra avity Gs b.
Sebutkan n percobaan apa saja un ntuk menyajikan sifat mekanis m tana ah. Jawaban: Pengujian yang men nghasilkan siifat mekaniss (mechaniccal propertie es) Æ param meter kuat gese er c, φ Uncon nfined compression test (uji kuat te ekan bebas) Directt shear test (uji geser la angsung) Triaxial compresssion test (ujii tekan 3 su umbu) Vane shear s test
c..
Apa yang g saudara ke etahui tentan ng SPT Jawaban : peroleh undisturbed sa ample Uji SPT dilakukan karenaantarra lain sulittnya memp tanah be erbutir (granular). Pada pengujian n ini, sifat-ssifat tanah ditentukan dari pengukurran kerapata an relatif se ecara langsung di lapang gan. Pengujian SPT dila akukan pad da saat pe engeboran inti, jika telah menccapai an yang aka an diuji, matta bor dilepas diganti dengan d tabung belah sta andar kedalama (split spo oon sampler). Setelah tabung dipasang bersa ama-sama dengan pipa bor, alat ditu urunkan sam mpai ujungn nya mencap pai lapisan tanah dasar dan kemu udian dipukul dari d atas den ngan alat pe emukul (ham mmer) beratt 63,5 kg (14 40 lbs) dan tinggi t jatuh 76,2 cm (30 inches). i Tah hap pertama a , tabung belah (splitt spoon sam mpler) s 15 cm (6 inche es) , kemudian tahap kedua k sedala am 30,48 cm m (12 dipukul sedalam inches) atau 2 (du ua) kali 6 inches. Ju umlah pukulan tahap kedua ini yang ai nilai SPT. Contoh hubungan an nata N – siffata tanah pasir didefinisiikan sebaga adalah sb bb:
HUBUNGAN N - KEPADATAN RELATIF, Φ PASIR.
N
KEPADATAN N RELATIF
TANA AH
Φ(o)
Dr (% %) 0-5
d.
0-5 5
26 6-30
5-10
5-30 0
28 8-35
10-30
30-6 60
35 5-42
30-50
60-9 95
38 8-46
Apa Yang g saudara ke etahui tentang Tes Pemb bebanan Jawaban : Tes Pem mbebanan ad dalah pengu ujian yang dilakukan langsung di lapangan untuk u mengetahui daya du ukung tanah h. Seperti contoh c untu uk mengetah hui daya du ukung pondasi tiang t dilakuk kan sbb:
e.
na saudara menentukan daya Bagaiman pembeba anan
du ukung izin tiang pancan ng dari hasiil tes
Jawaban : Salah sa atu cara un ntuk menen ntukan duku ung ijin tia ang pancang g dari hasil tes pembeba anan adalah h cara Daviisson sepertti gambar berikut. Se elanjutnya untuk u mendapa atkan daya dukung d ijin = beban batas (ultimatte load) dibagi dengan faktr keamana an.
f.
Kriteria apa a saja yan ng harus dipe enuhi untuk k merencana akan pondasii Jawaban : Dalam pe erencanaan pondasi harrus memperh hitungkan ad danya kerun ntuhan geser dan penururu unan yang berlebihan. Untuk ittu perlu dipenuhi d krriteria stab bilitas (stabilityy) dan krite eria penuru unan (elasticcity). Seperti telah dijelaskan bahwa persyarattan yang harus dipenuhi dalam pere encanaan po ondasi adala ah: Angka a keamanan terhadap ke eruntuhan geser g harus cukup, umu umnya digun nakan angka keamanan 3. 3 Penurunan pondasi baik totall dan perbed daan (total and differen ntial settlem ment) masih dalam bata as toleransi.
g..
Apa tujua an penyelidiikan tanah ( sebutkan minimal m lima a) Jawaban : Tujuan penyelidikan p tanah, anta ara lain: 1. Mene entukan jenis dan kedallaman ponda asi 2. Meng gevaluasi be eban - daya a dukung pondasi 3. Mem mperkirakan penurunan 4. Mene etukan pote ential proble em misal : ta anah ekspansif, tanah mudah m longso or, (collapsible soil)) dll. 5. Mem mperkirakan air tanah 6. Mem mperkirakan tekanan tan nah lateral misal m : untuk k dinding pe enahan tanah h 7. Mene entukan cara pelaksanaan ( constru uction meth hod )
h.
Dalam menentukan daya d dukung g pondasi dangkal d , datta tanah apa a saja yang anda perlukan Jawaban : Data tan nah yang diperlukan dalam d mene entukan dayya dukung pondasi dan ngkal adalah density/unit d weight/berrat satuan tanah t γ baik k di atas maupun m di bawah muka airr, parameterr kuat geser tanah c dan n φ.
i.
Sebutkan beberapa jenis uji lapangan untuk tanah yang anda ketahui ( minimal 4 jenis ) Jawaban : Uji lapangan untuk keperluan perencanaan pondasi : 1. Uji penetrasi standar (Standard Penetration Test/SPT) 2. Uji sondir (Cone Penetration Test) 3. Uji pembebanan pelat (Plate Loading Test) 4. Uji geser kipas (Vane Shear Test)
j.
Kenapa jarak tiang pancang dalam satu grup akan mempengaruhi daya dukung grup tiang pancang . Jawaban : Pada tanah pasir pemancangan akan meningkatan kepadatan dari tanah sehingga meningkatan density dan kekuatan tanah makin dekat jarak tiang daya dukung akan meningkat sehingga efisiensi η > 1, dimana Qg = η.jumlah tiang.Q1 Pada tanah lempung pemancangan akan menyebabkan tanah sekitar tiang menjadi terganggu (disturbed) dan kuat gesernya menurun sehingga daya dukung kelompok akan menurun , efisiensi η < 1. Pada rumus Converse Laberre :
⎡ (n − 1)m + (m − 1)n ⎤ ⎥ 90 m n ⎣ ⎦
η = 1−θ ⎢ dimana :
η = efisiensi θ = tg -1 (d/s) D = diameter tiang s = jarak tiang m = jumlah baris tiang n = jumlah tiang dalam baris
Soal no 2.
γ = 17 kN / m 3
φ = 35
o
γ sat = 19 kN / m 3
a. Menghitung beban. MEYERHOF Faktor daya dukung
Nc = ( Nq − 1 ). ctg φ = ( 33 , 30 − 1 ). ctg 35 = 46 ,13 φ 35 Nq = tg 2 ( 45 0 + ). e ( π .tg φ ) = tg 2 ( 45 0 + ). e ( π . tg 35 ) = 33 , 30 2 2 N γ = ( Nq − 1). tg (1, 4 .φ ) = ( 33 , 30 − 1). tg (1, 4 . 35 ) = 37 ,16
φ 35 Nφ = Kp = tan 2 (45 + ) = tan 2 (45 + ) = 3,69 2 2 . Faktor Bentuk Pondasi
B = 1 + 0,2.3,69 .0 = 1,0 L B ζ qs = ζγ s = 1 + 0,1N φ = 1 + 0,1.3,69 .0 = 1,0 L
ζ cs = 1 + 0,2 Nφ
Faktor Kedalaman Pondasi 2, 0 D ζ cd = 1 + 0,2 Nφ . = 1 + 0,2. 3,69 . = 1,28 2, 0 B 2, 0 D = 1,14 ζ qd = ζγ d = 1 + 0,1 Nφ . = 1 + 0,1. 3,69 . 2, 0 B Faktor Kemiringan Beban
ζ ci = ζ qi = 1 ζγ i = 1
qu = c.Nc.ζcs.ζcd.ζci + q.Nq.ζqs.ζqd.ζqi + ½ .γ.B.Nγ.ζγs.ζγdζγi = 0.46,13.1,0.1,28.1 + 17.2,0.33,30.1,0.1,14.1 + 0,5.9.2,0.37,16.1,0.1,14. 1 = 1671,97KN/m2
qu - γ .D 1671,97 − 17,00 × 2 SF qa net = = = 545,99 KN/m2 3 P maks= qa net x B = 545,99 x 2 = 1091,98 KN/m b. Penurunan Menggunakan cara Schmertmann et.al (1978)
s = C1 C 2 C 3 q ' ∑
IzH Es
⎛σ ′ ⎞ 17 × 2 C1 = 1 − 0.5⎜⎜ zD ⎟⎟ = 1 − 0,5 = 0,97 545,99 ⎝ q' ⎠ 20 ⎛ t ⎞ = 1,46 C 2 = 1 + 0.2 log⎜ ⎟ = 1 + 0,2 log 0,1 ⎝ 0.1 ⎠ C 3 = 1.03 − 0.03L / B ≥ 0.73 = 0,73
Izp = 0,5 +0,1
q' σ' vp
= 0,5 + 0,1
545,99 17 × 2 + 9 × 2
= 0,82
Bila pasir dianggap normally consolidated umur < 100 tahun, Es = 2,5.qc Lapisan
H (mm)
qc (kN/m2)
Es (kN/m2)
Iz
Iz.H/Es
1 2 3 4 5
1000 1000 1400 900 3700
5100 6500 6500 5900 11000
12750 16250 16250 14750 27500
(0,2+0,51)/2=0,355 (0,51+0,82)/2=0,665 (0,82+0,63)/2=0,725 (0,63+0,51)/2=0,57 0,51/2=0,255
0,028 0,041 0,062 0,035 0,034
s = C1 C 2 C 3 q ' ∑
∑
IzH = 0 , 20 Es
IzH = 0,97 × 1,46 × 0,73 × 545,99 × 0,20 = 112,89 mm Es
Penurunan pondasi 20 tahun setelah pelaksanaan konstruksi adalah 112,89 mm. Soal no 3. Pondasi tiang pancang dalam kelompok pada tanah lempung seperti tergambar, Cu=40 kN/m2 , γ=18 kN/m3,e0=1,0 ; Cc=0,30 ; Cr=0,05 ; σc=70 kN/m2; sedangkan diameter tiang= 40 cm. Pertanyaan : a. Hitung beban maksimum yang dapat dipikul pondasi bla SF = 3. b. Hitung penurunan pondasi akibat konsolidasi tanah lempung dengan anggapan penyebaran beban sampai kedalaman 2B di bawah ujung tiang.
Penyelesaian : a. Menghitung beban. Daya dukung ujung . Ujung tiang bertumpu pada lapisan lempung cu = 40 kN/m2 Daya dukung ujung (end bearing capacity) Qbu qbu’=9.cu =9 x 40= 360 kPa Qbu = Ab.qbu’ = ¼ x π x (0,40)2x 360 = 45,24 kN
Daya dukung geser (skin friction capacity) Qsu Tanah sekitar tiang adalah tanah lempung Æ cara α qsu = α × Cu cara API untuk cu = 40 kPa Æ α = 0,85 sehingga qsu = 0,85 x 40 = 34 kPa Qsu = qsu x As = 34 x π x 0,4 x 12 = 512,71 kN Daya dukung ijin
,
=
,
185,98
Kelompok tiang Sekeliling tiang tanah lempung Æ efisiensi η < 1 Efisiensi
η = 1−
θ ⎡ (m − 1)n + (n − 1)m ⎤
90 ⎢⎣
m.n
⎥⎦
θ = tan-1(d/s) = tan-1(0,4/1,2) = 18,43o
η = 1−
18,43 ⎡ (3 − 1)4 + (4 − 1)3 ⎤ ⎥⎦ = 0,71 90 ⎢⎣ 3.4
Daya dukung ijin kelompok Qg = η x juml. tiangxQijin = 0,71 x 3 x 4 x 185,98 = 1584,55 kN Bila ditinjau keruntuhan block : Daya dukung kelompok tiang
Qag = 2D(Bg + Lg )su1 + Bg Lg su 2 Nc* Dimana : D = 12 m ; B = 2,8 m ; L = 4,0 m ; su1 = su2 =cu = 40 kN/m2 ; Nc = 9 Sehingga
Qag = 2 × 12 × (2,8 + 4,0) × 40 + 2,8 × 4,0 × 40 × 9 = 10560 kN
Maka beban maksimum yang dapat dipikul pondasi adalah 1584,55 kN b. Penurunan Untuk menghitung penurunan konsolidasi digunakan imaginary footing method Æ penyebaran beban pada tanah kohesif seperti gambar dan selanjutnya pengaruh beban diperhitungkan sampai kedalaman 2B = 2x4 = 8m di bawah ujung tiang. Penyebaran beban dengan pendekatan 2V : 1H dan selanjutnya lapisan dibagi menjadi 6 sub lapis masing-masing tebal 2m.
Tegangan vertikal efektif sebelum pembebanan pada tengah-tengah sub lapis lempung z dari mulai penyebaran beban, sehingga:
σ 0 ' = γ lempung (8 + z ) Δσ =
σ 0 ' = 18(8 + z ). σ 0 ' = 144 + 18 z
P B '×L'
Selanjutnya perhitungan ditabelkan sebagai berikut: Lapis 1 2 3 4 5 6
z (m) 1 3 5 7 9 11
B’=B+z (m) 5 7 9 11 13 15
L’=L+z (m) 3,8 5,8 7,8 9,8 11,8 13,8
Δσ (kPa) 83,40 39,03 22,57 14,70 10,33 7,65
σ0’ (kPa) 162 198 234 270 306 342
Sc σ1’=σ0’+Δσ (mm) (kPa) 245,40 54,12 237,03 23,44 256,57 12,00 284,70 6,91 316,33 4,33 349,65 2,88 Σsc = 103,68 mm
Karena σ0’ > σc’ Æ tanah normallyconsolidated maka digunakan rumus
sC =
⎛ σ '+ Δσ CC .H . log⎜⎜ 0 1 + e0 ⎝ σ0'
⎞ ⎟⎟ ⎠
Penurunan pondasi akibat konsolidasi lempung adalah 103,68 mm = 10,37 cm Soal no4. Dinding turap baja (steel sheet pile wall) memikul beban tanah seperti gambar. Pertanyaan : a. Hitung kedalaman pemancangan D. b. Tentukan dimensi turap bila dipakai baja dengan tegangan ijin 210 MPa.
γ = 17 kN / m3
γ sat = 19 kN / m3 φ ' = 300 c= 0
γ sat = 19 kN / m3 φ ' = 00 c = 40 kN / m 2
Penyelesaian :
ka= tan 2 (45 −
φ 30 ) = tan 2 (45 − ) = 0,333 2 2
p1= γL1k a = 17 x 1,5 x 0,333 = 8,49 kN/m2/m’ p2= (γL1 + γL2 ) × k a = [17 x 1,5 + (19-10) x 4,0] x 0,333 = 20,48 kN/m2/m’ dimana γ’ = γsat - γw P1= area ACDE = 0,5p1L1 + p1L2 + 0,5(p1-p2) L2 = 0,5(8,49)(1,5) + (8,49)(4,0) + 0,5 (20,48 – 8,49) x 4,0 = 64,31 kN/m _
_
Hitung z 1 dengan mengambil momen terhadap E pada area ACDE = P1 z 1 _
z1 =
4 ,0 4 ,0 1,5 1 )] ) + 23 ,98 ( ) + 33 ,96 ( [ 6 ,37 ( 4 , 0 + 3 2 3 64 ,31
= 2,00 m Hitung D dengan menggunakan persamaan :
P1 ( P1 + 12 c z 1 ) =0 (γ L1 + γ L 2 ) + 2 c 64,31(64,31 + 12(40)(2,0)) =0 D 2 [(4)(40) − ((17)(1,5) + (9)(4,0))] − 2D(64,31) − ((17)(1,5) + (9)(4,0)) + 2(40) D 2 [4 c − (γ L1 + γ ' L 2 )] − 2 DP1 −
atau 98,5D2 – 128,62D – 465,54 = 0 D2 – 1,31 D – 4,73 = 0; didapat D = 2,93 m Dactual = 1,5 D = 1,5 (2,93) = 4,40 m
p6= 4c − (γL1 + γ' L2 ) = (4)(40) – [(17)(1,5) + (9)(4,0)] = 98,5
p7= 4c + (γL1 + γ' L2 ) = (4)(40) + [(17)(1,5) + (9)(4,0)] = 221,5 L4=
( Dp6 − P1 ) (2,93)(98,5) − 64,31 = = 1,40 m 4c (4)(40)
Distribusi tegangan bisa digambar seperti yang ditunjukkan pada gambar di depan z’=
64,31 P1 = = 0,65 m 98,5 p6
Mmax= P ( z1 + z ' ) − S =
S =
M max ; σ all
p6 z '2 98,5(0,65) 2 = 64,31(2,0 + 0,65) − = 149,61 kNm/m’ 2 2
dimana
S
= modulus section minimum dari turap
σall
= tegangan ijin turap = 210 MN/m2
M max 149,61 = = 0,712 x 10-3 m3/m dari dinding (atau 71,2 x 10-5 m3/m) 3 σ all 210 x 10
Gunakan PZ-27 dengan PSA-23 (S = 91,92 x 10-5 m3/m) > Sperlu
