STUDI NUMERIK KAPASITAS PULL-OUT JANGKAR BINTANG PELAT VERTIKAL

STUDI NUMERIK KAPASITAS PULL-OUT JANGKAR BINTANG PELAT VERTIKAL Abd. Rahman Djamaluddin1,Ardy Arsyad 1,Muh. Syawal Assagaf Maada2 Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan hasil analisis numerik kapasitas pull-out ultimit pondasi jangkar vertikal tipe pelat bintang dan mendapatkan hasil numerik pola keruntuhan pondasi jangkar vertikal tipe plat bintang. Pemodelan numerik kapasitas pull-out jangkar dibuat dengan penanaman jangkar pada kedalaman 60 cm dengan variasi jarak pada sumbu-x yaitu 30 cm, 60 cm, dan 90 cm. Panjang masing-masing elemen dari titik pusat jangkar 72 mm, lebar 30 mm dan tebal pelat 5 mm sebagai acuan standar. Permodelan dilakukan dengan menggunakan program FLAC3D. Prediksi kapasitas cabut jangkar dilakukan dengan membandingkan hasil permodelan kapasitas cabut jangkar vertikal tipe plat bintang dengan hasil permodelan numerik jangkar horizontal tipe plat bintang pada peneltian kedalaman 60 cm. Kapasitas pull-out ultimit jangkar pelat bintang pada penanaman 60 cm untuk jarak 30 cm, terjadi perbedaan nilai kapasitas cabut sebesar 91,23 %. Hal ini diperkirakan disebabkan oleh volume tanah yang berada diatas jangkar bintang kecil akibat geometrik pelat bintang itu sendiri dan keliling bidang geser pada kedalaman ini belum memberikan pengaruh yang signifikan. Namun pada penanaman 60 cm dan 90 cm nilai perbandingan kapasitas cabutnya yaitu sebesar 80,21 % dan 71,94 %, hal ini dikarenakan terjadi kenaikan besar volume tanah yang dipikul oleh masingmasing jangkar. Adapaun pola keruntuhan yang terjadi pada masing-masing jangkar memiliki pola yang sama dimana keruntuhan tanah yang terjadi terlihat sampai dipermukaan tanah. Sehingga berdasarkan teori model keruntuhan Merifield et al. dapat disimpulkan bahwa ketiga jangkar tersebut dapat di kategorikan sebagai jangkar dangkal. Kata kunci: jangkar vertikal, bintang, FLAC3D, jangkar dangkal.

Abstract

this research aims to find numeric analysis result of pull-out ultimit capacity vertical anchor fondation type star and to find numerical pattern of its collaps. pull-out anchor model are designed by plantanchor in 60 cm depth with wary distance in x axis i.e. 30 cm, 60 cm, and 90 cm. each element has 72 mm length , 30 mm width, and 5 mm plat thickness as primary standar. modelling are made by use FLAC3D programm. Anchor withdrawing capacity measured by compare design of vertical Anchor withdrawing capacity result type star with design of Horizontal Anchor withdrawing capacity result type star in 60 cm depth. this research result shows that pull-out ultimit star plate capacity in 60 cm depth for 30 cm distance differ to withdrwing capcity, its about 91,23%. it comes to the reason that soil volume which is above the star anchor smaller because of its start anchor geometric and its shear field circular wosent show any significance effect. however, in 60 cm and 90 cm depth, the compareing resilt of its withdrawing reach 80,21% and 71,94%, the reason is there are increasing volume because of soil pressure to each anchor. The collapse pattern in each anchor are same where soil collaps can be seen in surface, thus based on theory collaps pattern by Merifield et al, it can be conclude thta those 3 anchor can be categorized as shallow anchor. key words : Vertical anchor, star, FLAC3D, Shallow anchor

PENDAHULUAN

Indonesia sebagai negara kepulauan terbesar di dunia memiliki garis pantai yang sangat panjang. Pada wilayah pantai Indonesia yang ada, terutama untuk pulau-pulau besar banyak dijumpai deposit tanah lunak (soft soil) baik didaerah daratan,pantai, dan lepas pantai. Khusus untuk daerah pantai (shore) dan lepas pantai (offshore) banyak aktifitas yang terkait dengan pemanfaatan sumber daya harus membangun infrastruktur seperti floating doc, mooring dolphin, floating break water, anjungan lepas pantai terapung, bagang, dan sebagainya. Persoalan utama yang dihadapi untuk bangunan dipantai atau lepas pantai adalah masalah kestabilan struktur akibat pergerakan air laut baik secara vertikal akibat pasang surut maupun pergerakan horizontal akibat arus, angin, dan gelombang. Untuk menjaga stabilitas akibat pergerakan vertikal akibat gaya apung (uplift) maka diperlukan suatu struktur penahan yang dikenal dengan penjangkaran (anchor). Struktur yang menggunakan jangkar telah banyak dikembangkan untuk berbagai keperluan seperti pada perkuatan lereng, dinding penahan tanah (turap), stabilitas terowongan, pondasi menara transmisi untuk mencegah gaya pull-out, guling, dan sebagainya. Terdapat banyak tipe jangkar yang telah dikembangkan untuk berbagai keperluan tergantung kepada besar dan tipe beban, tipe struktur dan kondisi lapisan tanah setempat, dan sebagainya. Perilaku dari jangkar di lapangan mengindikasikan bahwa mekanisme keruntuhan dan kapasitas dukung jangkar ditentukan oleh banyak faktor. Kebanyakan penelitian menggunakan model jangkar yang massif berbentuk pelat dengan berbagai bentuk (lingkaran, persegi) dengan variasi

dimensi, kedalaman, dan tipe beban yang diberikan. Telah ada beberapa peneliti yang melakukan penelitian jangkar pelat, beberapa diantaranya yaitu Merifield et al. (2003), yang meneliti secara numeric jangkar pelat lingkaran, persegi, dan strip dengan metode lower bound solutions. Djamaluddin et al. (2013), telah melakukan pengembangan bentuk elemen jangkar yang memiliki kemudahan dalam pemasangan dengan kapasitas dukung yang cukup memadai dengan melakukan inovasi dengan menggunakan elemen jangkar tipe bintang. Mereka telah melakukan penelitian eksperimental dilaboratorium untuk mengetahui kinerja jangkar tipe bintang yang dibenamkan pada tanah kohesif terkompaksi, meliputi kapasitas pullout, model keruntuhan, dan displacement yang kemudian dievaluasi akibat pengaruh luas jangkar tetap dengan diameter berubah dan variasi kedalaman penanaman, dengan tipe jangkar pelat bentuk lingkaran sebagai pembanding. Penelitian secara numeric perlu dilakukan untuk dibandingkan dengan model pelat jangkar tipe bintang yang telah dilakukan di laboratorium. Sumartini et al (2014) telah meneliti secara numeric untuk pelat jangkar tipe lingkaran dan jangkar tipe pelat bintang pada arah pelat horizontal. Namun perlu dilakukan perbandingan pada jangkar pelat lingkaran dan jangkar pelat bintang arah vertikal. Berdasarkan alasan tersebut diatas maka maka tujuan yang ingin dicapai pada penelitian tugas akhir ini adalah: 1. Mendapatkan hasil analisis numerik kapasitas pull-out ultimit pondasi jangkar vertikal tipe pelat bintang. 2. Mendapatkan hasil analisis numerik pola keruntuhan pondasi jangkar vertikal tipe pelat bintang.

KARAKTERISTIK TANAH

Tanah, di alam terdiri dari campuran butiran-butiran mineral dengan atau tanpa kandungan bahan organik. Butiran-butiran dengan mudah dipisah-pisahkan satu sama lain dengan kocokan air. Tanah berasal dari proses pelapukan batuan, yang prosesnya dapat secara fisik maupun kimia. Sifat-sifat teknis tanah, kecuali dipengaruhi oleh sifat batuan induk yang merupakan material asalnya, juga dipengaruhi oleh unsur-unsur luar yang menjadi penyebab terjadinya pelapukan batuan tersebut. Istilah-istilah seperti kerikil, pasir, lanau dan lempung digunakan dlam teknik sipil untuk membedakan jenis-jenis tanah. Pada kondisi alam, tanah dapat terdiri dari dua atau lebih campuran jenis-jenis tanah dan kadang-kadang terdapat pula kandungan bahan organik. Material campurannya, kemudian dipakai sebagai nama tambahan dibelakang material unsur utama. Sebagai contoh, pasir berlempung adalah pasir y ang mengandung lempung, dengan materialutama pasir: lempung berlanau adalah lempung yang mengandung lanau, dengan material utamanya adalah lempung dan seterusnya TIPE JANGKAR TANAH

Jangkar tanah adalah merupakan suatu jenis pondasi yang cukup tipis/kecil yang didesain dan dikonstruksi khusus untuk menahan gaya cabut/angkat atau menahan gaya guling dari berbagai struktur. Variasi dari berbagai macam jangkar digunakan dalam bangunan sipil seperti jangkar tanah yang dikombinasikan dengan grouting, helical system, system pelate, Soil Hook System (SHS), tiang pancang, drag anchor dan sebagainya. Pada umumnya, jangkar tanah digunakan untuk menyalurkan gaya dari struktur

kedalam tanah. Gambar 2.1 memperlihatkan tipe-tipe dari jangkar tanah yang lazim digunakan dalam praktek. Gambar 2.1Tipe-tipe jangkar tanah

Uji laboratorium pelat jangkar dengan media tanah lempung dengan variasi konsistensi telah dilakukan oleh Mayerhof dan Adams (1968), dan juga Das (1978). Hampir semua investigasi tentang kapasitas uplift dari pelat jangkar diperoleh dari test dengan tegangan yang dikontrol atau regangan yang dikontrol dengan kecepatan pembebanan yang tetap. Pada umumnya tes dilakukan pada pelat jangkar berbentuk lingkaran, bujur sangkar, dan persegi empat. Mayerhof dan Adams (1968) memberi catatan tentang teori yang berdasarkan pada bidang slip tidak dapat diprediksi. Mula-mula mengkaji tentang faktor bentuk kemudian faktor kedalaman. Teori yang sama diaplikasikan pada jangkar pelat lainnya. Vasic (1971) mengamsumsikan bahwa kapasitas tarik merupakan kombinasi antara berat efektif dari jangkar, berat efektif dari tanah, komponen vertikal dari tahanan geser tanah disepanjang bidang longsor. Hasil observasinya menyatakan bahwa semakin meningkat kedalaman penetrasi akan semakin besar kapasitas cabutnya.

Das (1978,1980) mengusulkan prosedur yang didasarkan pada percobaan model di laboratorium, untuk mengestimasi kapasitas cabut batas dari jangkar pelat berbentuk lingkaran, persegi, dan kepingan pelat yang ditanam di dalam tanah kohesif lunak. Model jangkar yang digunakan memiliki ukuran lebar 38–50 mm dan panjang antara 38-190 mm. Sejumlah hasil tes di laboratorium dan tes lapangan yang dipublikasikan untuk menentukan kapasitas angkat dari jangkar pelat untuk kondisi jangka pendek yang ditanam di dalam tanah lunak dirangkum oleh Das (1990). KAPASITAS PULL-OUT ULTIMIT

Kapasitas cabut batas jangkar pada lempung kondisi undrained yang diusulkan oleh Merifield et al (2003), diperlihatkan sebagai fungsi kekuatan geser undrained pada persamaan 1. Nilai 𝑁𝑁𝑁𝑁 tanah tanpa berat isi (𝑦𝑦 = 0) sehingga𝑁𝑁𝑁𝑁 = 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁 pada persamaan 2 dan nilai 𝑁𝑁𝑁𝑁 tanah dengan berat isi ( 𝑦𝑦 ≠ 0 ) sehingga 𝑁𝑁𝑁𝑁 = 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁 pada persamaan 3. 𝑞𝑞𝑢𝑢 =

𝑄𝑄𝑢𝑢

𝑁𝑁𝑐𝑐0 =

𝐴𝐴

= 𝐶𝐶𝑢𝑢 𝑁𝑁𝑐𝑐

𝑞𝑞𝑢𝑢 𝑐𝑐𝑢𝑢

𝑁𝑁𝑐𝑐𝑐𝑐 = 𝑁𝑁𝑐𝑐0 +

(1)

(2) 𝛾𝛾𝛾𝛾 𝑐𝑐𝑢𝑢

(3) Persamaan 1, persamaan 2 dan persamaan 3 merefleksikan kompleksitas faktor break-out (𝑁𝑁𝐶𝐶 ), seperti yang telah diteliti oleh Rowe (1978), faktor break-out adalah fungsi dari embedment ratio (HID) dan tekanan overburden yang kemudian dirumuskan dalam kuantitas tak 𝛾𝛾𝛾𝛾 . Hal ini berdimensi 𝐶𝐶𝑢𝑢

mengindikasikan bahwa pemisahan dari permasalahan geometri secara keseluruhan dan propertis tanah mempengaruhi perilaku jangkar secara langsung. Perlu dicatat bahwa faktor break-out yang diberikan pada persamaan 1, persamaan 2 dan persamaan 3 tidak pasti meningkat terus, tapi mencapai nilai batas yang menandakan transisi antara perilaku jangkar dangkal dan jangkar dalam. Nilai transisi faktor break-out didefenisikan sebagai 𝑁𝑁𝐶𝐶 *. Merifield et al (2003), juga telah membuat persamaan untuk menentukan nilai faktor break-out pada jangkar lingkaran dari analisa elemen hingga pada persamaan 4 dengan faktor bentuk (S) pada beban runtuh yang merupakan rasio kapasitas jangkar lingkaran dibagi dengan kapasitas jangkar strip. 𝐻𝐻 𝑁𝑁𝐶𝐶0 = 𝑆𝑆 [ 2.56 ln( 2 )] 𝐷𝐷 (4) Bharwadj dan Sunil (2003), menemukan metode garis singgung seperti yang ditunjukkan pada gambar 2, sebagai metode yang paling cocok untuk menentukan kapasitas cabut batas. Dalam metode ini, penting untuk mempertimbangkan kurva bebanperpindahan hingga daerah linear akhir saja, karena setelah ini kadang-kadang pertambahan beban kecil dari beban dapat menghasilkan perpindahan besar dan kurva dapat menjadi sejajar dengan perpindahan sumbu, ini dapat mengakibatkan hasil yang tidak diharapkan. Praktis akan lebih mudah untuk mengukur perpindahan dalam arah horizontal dan vertikal lebih kearah beban, dan usaha yang terpisah dari kapasitas ultimit atas dasar perpindahan vertikal dan horizontal membantu untuk mengetahui nilai perkiraan sudut kritis yaitu sudut pada mode perubahan keruntuhan dari aksial

ke lateral. Oleh karena itu dalam penelitian kapasitas cabut batas untuk setiap kecenderungan beban penarikan ditentukan dari kedua garis grafik vertikal dan horizontal perpindahan kurva dan minimal dua dilaporkan sebagai kapasitas cabut batas.

(ii)

(iii)

Oblique Initial Ultimat e

Initial Linear Transition Region

Final

Final Linear Gambar 2.2 Menentukan kapasitas cabut batas secara grafis

Tata letak umum dari masalah pelat vertikal ditunjukkan pada gambar dibawah ini:

Gambar 2.3 Jangkar pelat vertikal.

Kapasitas jangkar utama diberikan oleh persamaan (5.1), dimana jangkar faktor break-outtelah kembali ditetapkan untuk empat kasus berikut: (i)

Untuk profil tanah homogen tanpa satuan berat (𝜌𝜌 = 𝛾𝛾 = 0) 𝑁𝑁𝐶𝐶 = 𝑁𝑁𝐶𝐶0 , dimana 𝑁𝑁𝐶𝐶0 = 𝑞𝑞 � 𝑢𝑢 � 𝐶𝐶𝑛𝑛 𝛾𝛾=0,𝜌𝜌=0

(iv)

Untuk profil tanah homogen dengan satuan berat ( 𝜌𝜌 = 0, 𝛾𝛾 ≠ 0 ) 𝑁𝑁𝐶𝐶 = 𝑁𝑁𝐶𝐶𝐶𝐶 , dimana 𝑁𝑁𝐶𝐶𝐶𝐶 = 𝑁𝑁𝐶𝐶0 +

𝛾𝛾𝛾𝛾𝑎𝑎 𝐶𝐶𝑢𝑢

Untuk profil tanah tidak homogen tanpa satuan berat ( 𝜌𝜌 ≠ 0, 𝛾𝛾 = 0 ) 𝑁𝑁𝐶𝐶 = 𝑁𝑁𝐶𝐶0 𝜌𝜌 , dimana 𝑞𝑞 𝑁𝑁𝐶𝐶0 𝜌𝜌 = � 𝑢𝑢 � 𝐶𝐶𝑢𝑢0 𝜌𝜌≠0,𝛾𝛾=0

Untuk profil tanah tidak homogen dengan satuan berat ( 𝜌𝜌 ≠ 0, 𝛾𝛾 ≠ 0 ) 𝑁𝑁𝐶𝐶 = 𝑁𝑁𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 , dimana 𝑁𝑁𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 =

𝑁𝑁𝑐𝑐0𝜌𝜌 +

𝛾𝛾𝛾𝛾𝑎𝑎 𝐶𝐶𝑢𝑢0

Dimana 𝐻𝐻𝑎𝑎 = H - 𝐵𝐵�2 untuk jangkar vertikal Rasio 𝐻𝐻�𝐵𝐵 didefenisikan sebagai rasio jangkar embedment. Stabilitas jangkar vertical lebih kompleks dari pada horizontal, terutama karena masalah simetri. PROGRAM FLAC Pengenalan Program FLAC

FLAC (Fast Lagrangian Analysis of Continue) adalah program beda hingga yang eksplisit untuk perhitungan mekanika teknik. Hal ini dikembangkan secara khusus untuk melakukan analisis pada IBM-compatible microcomputer atau SUN SPARC Station yang biasanya tersedia pada perusahaanperusahaan engineering. Software ini dirancang untuk perhitungan kecepatan tinggi berupa model grid yang mengandung ribuan elemen. Yang menjadi permasalahan teknis adalah mengenai akses yang diperlukan untuk menuju ke mainframe computer untuk menyelesaikan suatu permasalahan, sekarang dapat diselesaikan dengan FLAC pada microcomputer dalam beberapa jam atau kurang. FLAC pada awalnya dikembangkan untuk

geoteknik dan insinyur pertambangan, tetapi program ini juga dapat menjadi alat analisis dan desain yang sangat diperlukan dalam berbagai bidang teknik sipil dan mesin. Tentang Aplikasi Permasalahan dalam rekayasa geoteknik mencakup berbagai proses fisik. Kekuatan FLAC adalah kemampuannya untuk mensimulasikan proses tersebut baik secara individual ataupun dalam kombinasi. Mekanikal, aliran fluida dan analisis termal dapat ditampilkan sebagai perhitungan yang terpisah atau tergabung. Sebagai contoh, pemodelan aliran air tanah jenuh dan tak jenuh dapat dilakukan secara terpisah atau digabungkan dengan perhitungan tegangan mekanis. Demikian juga, perhitungan perpindahan panas dapat dijalankan dengan terpisah atau digabungkan dengan perhitungan tegangan termal. Model dapat dijalankan untuk solusi keseimbangan statis dan kemudian mengalami eksitasi dinamis. Perhitungan elemen struktur dapat berjalan secara tersendiri atau digabungkan ke grid flac. Sejauh mana proses analisis diintegrasikan adalah hak prerogatif pengguna, dan dilakukan penggabungan atau tidak tergantung keinginan pengguna. FISH FISH merupakan Bahasa pemrograman yang tertanam dalam FLAC yang memungkinkan pengguna untuk mendefinisikan variabel dan fungsi baru. Fungsi ini dapat digunakan untuk memperluas kegunaan FLAC atau menerapkan model konstitutif baru. Sebagai contoh, variabel baru dapat diplot atau dicetak, generator jaringan khusus dapat dilakasanakan, control servo dapat diterapkan untuk tes numeric, distribusi yang tidak biasa dari

property dapat ditentukan, dan studi parameter dapat diotomatisasi. FISH adalah sebuah kompilator: programprogram yang masuk melalui file data FLAC dijabarkan ke dalam daftar instruksi yang disimpan dalam ruang memori FLAC; sumber asli program tidak disimpan oleh FLAC. Setiap kali fungsi FISH dipanggil, kode yang komplit dijalankan. Program FISH hanya tertanam dalam file data FLAC normal. Berikut ini perintah DEF diproses sebagai fungsi bernama baris DEF. Fungsi berakhir ketika akhir perintah ditemui. Fungsi ini hanya dijalankan ketika nama itu ditetapkan sebagai perintah. Sebuah konstruksi penting dalam FISH adalah urutan COMMAND ; (FLAC commands go here) END_COMMAND Variabel FISH dan nama fungsi dan keterangan FISH harus dijabarkan secara penuh. Tidak ada garis lanjutan yang diperbolehkan; variabel perantara dapat digunakan untuk membagi ekspresi yang kompleks. FISH peka terhadap huruf; Semua nama diubah menjadi huruf. Ruang yang signifikan dan berfungsi untuk memisahkan variabel, kata kunci dan nilai-nilai. Spasi tidak diperbolehkan dalam nama fungsi, tetapi spasi tambahan dapat digunakan untuk membantu kemudahan bacaan. Karakter apapun setelah tanda titik koma (;) diabaikan. Nama-nama variabel atau fungsi harus mulai dengan karakter non-numerik, dan harus tidak mengandung simbolsimbol yang berikut: . #

, (

* )

/ [

+ ]

Jenis Penelitian

@

^ ;

=

<>

Jenis penelitian merupakan penelitian yang menggunakan metode numerik. Kasus yang ditinjau adalah suatu jangkar tiga dimensi. Dimana akan dirancang jangkar tipe bintang pada arah vertikal. Tipe jangkar ini akan dianalisis dan dibandingkan kapasitas pull-out dan pola keruntuhannya dengan kapasitas pullout dan pola keruntuhan pada hasil penelitian sebelumnya pada arah horizontal. Rancangan Model Numerik Pengujian Pull-Out Jangkar

Pemodelan numerik kapasitas pull-out jangkar dibuat dengan penanaman jangkar pada kedalaman 60 cm dengan variasi jarak pada sumbu-x yaitu 30 cm, 60cm, dan 90 cm.jangkar pelat bintang dengan panjang masing-masing elemen dari titik pusat jangkar 72 mm, lebar 30 mm dan tebal pelat 5 mm sebagai acuan standar.

memecahkan masalah teknik tiga dimensi geoteknik. Ia memiliki11builtin Model konstitutif (3 elastis dan 8 elasto-plastis) untuk pemodelan berbagai jenis geomaterials. Soil improvement (misalnya, soil nailing, geosynthetic, dll) dapat dimodelkan dengan elemen struktur khusus. Pengguna juga diperbolehkan untuk memproduksi dan menggunakan model konstitutif mereka sendiri, yang juga disebut User Defined Model (UDM). Pemodelan pengujian pull-out pondasi jangkar pelat bintang pada penelitian ini, geometri tanah dimodelkan berupa radcyl sedangkan untuk geometri pelat jangkarnya dengan SEL Liner yang ditunjukkan pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3. Sketsa Geometri Pondasi Jangkar

Gambar 3.1. Tipikal model jangkar bintang

Gambar 3.2.Notasi pemodelan jangkar bintang.

Analisis numerik dalam penelitian ini dilakukan dengan menggunakan software3D komersial, FLAC3D. FLAC adalah program beda hingga yang dirancang khusus untuk

Tanah dijelaskan dengan model Mohr-Coulomb untuk tujuan mendapatkan perilaku geser tanah pada saat pengujian. Dalam disain pemodelan ini tidak mempertimbangkan kekuatan jangkar yang diperoleh dari gaya gesek keliling jangkar dengan tanah dan membatasi kekuatan yang diperoleh jangkar hanya dari daya dukung tanah. Selama tes numerik, jangkar dibebani dengan kecepatan 1,0 × 10-6m/step di ujung kepala jangkar. Parameter tanah berupa tanah lempung terkompaksi dengan data seperti pada Tabel 1 dan parameter jangkar berupa baja isotropis yang ditunjukkan pada Tabel 2. Tabel3.1. Data parameter tanah

Parameter jangkar Dry density Bulk modulus Poisson’sratio Shear modulus Cohesion Friction

Nilai 1,054e3 kg/m3 2,7942e6 Pa 0,3 1,2896e6 Pa 5,48e4 Pa 0°

Mulai

Pemodelan struktur menggunakan program

Input data-data: Properties tanah dan jangkar, boundary condition dan set up

Tabel3.2. Data parameter jangkar

Parameter jangkar

Nilai

Young modulus Poisson’sratio

2,e9 Pa

Normal coupling spring stiffness per unit area Shearcoupling spring stiffness per unitarea

0,3

Program komputer di Run untuk melakukan analisis pada

1,9e12 Pa

Diperoleh hasil kapasitas pull-out dan pola keruntuhan Selesai

1,9e12 Pa

Gambar 3.4. Diagram alir penelitian

HASIL DAN PEMBAHASAN Normal coupling spring tensilestrength Shearcoupling spring cohesion Shear coupling spring residual cohesion Shear coupling spring friction angle Sumber: Itasca (2005)

Diagram Alir Penelitian

KESIMPULAN DAN SARAN

1e20Pa

1e20Pa

0,0

0,0

4.1 Hubungan Antara Kapasitas Cabut (Pullout Capacity) dengan Perpindahan Jangkar (Uplift Displacement). Berdasarkan hasil pengujian pull-out secara numerik dengan menggunakan softwareFLAC3D pada jangkar bintang pelat vertikal dengan penanaman jangkar pada kedalaman 60 cm diperoleh grafik hubungan beban pullout terhadap perpindahan pelat jangkar yang ditunjukkan pada Gambar 13. Permodelan ini di lakukan dengan jarak pada sumbu-x 30 cm, 60 cm dan 90 cm. 1. 2.

Gambar 4.1. Grafik Hubungan antara Kapasitas Pull-out dengan Perpindahan jangkar pada jarak 30 cm

Gambar 4.2.Grafik Hubungan antara Kapasitas Pull-out dengan Perpindahan jangkar pada jarak 60 cm

Gambar 4.1 menunjukkan hubungan antara kapasitas cabut dengan perpindahan jangkar pada jarak 30 cm, dimana jangkar yang dimodelkan pada program FLAC3D dicabut dengan kecepatan 1,0 × 106 m/step dan didapatkan nilai sebagai berikut: 1. Untuk beban pull-out 0 kgf perpindahan jangkar 0 mm 2. Untuk beban pull-out 10 kgf perpindahan jangkar 0,857 mm 3. Untuk beban pull-out 20 kgf perpindahan jangkar 2,428 mm 4. Untuk beban pull-out 30 kgf perpindahan jangkar 4,000 mm 5. Untuk beban pull-out 40 kgf perpindahan jangkar 5,571 mm 6. Untuk beban pull-out 50 kgf perpindahan jangkar 7,142 mm 7. Untuk beban pull-out 60 kgf perpindahan jangkar 10,000 mm 8. Untuk beban pull-out 60,9 kgf perpindahan jangkar 11,000 mm

Adapun nilai yang didpatkan sebagai berikut : 1. Untuk beban pull-out 0 kgf perpindahan jangkar 0 mm 2. Untuk beban pull-out 20 kgf perpindahan jangkar 2,253 mm 3. Untuk beban pull-out 40 kgf perpindahan jangkar 4,366 mm 4. Untuk beban pull-out 60 kgf perpindahan jangkar 5,774 mm 5. Untuk beban pull-out 80 kgf perpindahan jangkar 7,183 mm 6. Untuk beban pull-out 100 kgf perpindahan jangkar 8,732 mm 7. Untuk beban pull-out 120 kgf perpindahan jangkar 10,563 mm 8. Untuk beban pull-out 137,5 kgf perpindahan jangkar 15,647 mm Kapasitas cabut ultimit jangkar pada jarak 60 cm adalah sebesar 137,5 kgf dimana jangkar berpindah sejauh 15,647 mm.

Kapasitas cabut ultimit jangkar pada jarak 30 cm sebesar 60,9 kgf dimana jangkar berpindah sejauh 11,000 mm.

Gambar 4.3. Grafik Hubungan antara Kapasitas Pull-out dengan Perpindahan jangkar pada jarak 90 cm

Gambar 4.3 menunjukkan hubungan antara kapasitas cabut dengan perpindahan jangkar pada penanaman jangkar dengan jarak 90 cm. Jangkar yang dimodelkan pada program FLAC3D dicabut dengan kecepatan1,0 × 10-6m/step. Adapun nilai yang didapatkan sebagai berikut : 1. Untuk beban pull-out 0 kgf perpindahan jangkar 0 mm 2. Untuk beban pull-out 20 kgf perpindahan jangkar 2,097 mm 3. Untuk beban pull-out 40 kgf perpindahan jangkar 4.027 mm 4. Untuk beban pull-out 60 kgf perpindahan jangkar 5,555 mm 5. Untuk beban pull-out 80 kgf perpindahan jangkar 6,805 mm 6. Untuk beban pull-out 100 kgf perpindahan jangkar 7,916 mm 7. Untuk beban pull-out120 kgf perpindahan jangkar 9,027 mm 8. Untuk beban pull-out 140 kgf perpindahan jangkar 10,277 mm 9. Untuk beban pull-out 160 kgf perpindahan jangkar 11,805 mm 10. Untuk beban pull-out 180 kgf perpindahan jangkar 13,889 mm 11. Untuk beban pull-out 195 kgf perpindahan jangkar 19,861 mm Kapasitas cabut ultimit jangkar pada jarak 90 cm adalah sebesar 195 kgf dimana jangkar berpindah sejauh 19,861 mm.Dari hubungan

Beban Pullout ,P (kgf)

kapasitas cabut dengan perpindahan pada setiap model jangkar kemudian dibuatkan grafik gabungan untuk setiap kedalaman sebagai berikut : 250.00 200.00 150.00 100.00 50.00 0.00

0.00

5.00

10.00 15.00 20.00 25.00

Perpindahan Angker,∆H (mm) Penanaman 30 cm Penanaman 60 cm Penanaman 90 cm

Gambar4.4.Grafik hubungan beban pull-out terhadap perpindahan jangkar.

Gambar 4.4 menunjukkan grafik gabungan hubungan kapasitas pull-out terhadap perpindahan jangkar pada jarak 30 cm, 60 cm dan 90 cm. berdasarkan data-data grafik masingmasing diatas terlihat bahwa untuk tiap kenaikan beban pull-out yang sama perpindahan jangkar semakin kecil, hal ini dimungkinkan karena jumlah volume tanah yang dipikul oleh jangkar semakin besar. Perbandingan Perpindahan Jangkar Terhadap Beban Pull-out Pada Pelat Jangkar Horizontal dan Pelat Jangkar Vertikal pada Penanaman Plat 60 cm Hubungan beban pull-out terhadap perpindahan pelat jangkar yang ditunjukkan pada Gambar 4.4. yang merupakan hasil pengujian numerik kemudian dapat dibandingkan dengan hasil pengujian numerik pelat bintang arah horizontal oleh Sumartini (2014). Pembandingan ini kemudian diplotkan kedalam grafik yang ditunjukkan pada Gambar 4.5.

dengan penanaman jangkar diperlihatkan pada Gambar 4.6.

Gambar 4.5. Grafik perbandingan hubungan beban pull-out terhadap perpindahan pelat jangkar bintang antara hasil pengujian numerik pelat horizontal dan pelat vertikal.

Gambar 4.5. menunjukkan pelat jangkar vertical tipe pelat bintang pada penanaman jangkar 60 cm pada pengujian numerik FLAC3D menunjukkan kecenderungan mengalami beban pull-out lebih rendah bila dibandingkan dengan pengujian numerik pada pelat jangkar bintang arah horizontal. Hal ini dimungkinkan karena pada jangkar horizontal berat volume tanah memberikan pengaruh pada besar nilai kapasitas cabut jangkar horizontal, sementara pada jangkar vertikal berat volume tanah tidak memberikan pengaruh yang cukup signifikan pada kapasitas cabut jangkar dikarenakan tebal pelat yang kecil (5 mm). Nilai kapasitas cabut jangkar horizontal lebih dimungkinkan dipengaruhi oleh gaya gesek antar partikel tanah serta volume tanah yang dipikul oleh plat. Grafik Kapasitas Pull-out Ultimit Jangkar Bintang Kapasitas pull-out ultimit merupakan perpotongan garis regangan elastis dan garis regangan plastis pada grafik hubungan beban pull-out terhadap perpindahanpelat jangkar, kemudian diplotkan berupa grafik hubungan kapasitas ultimit

yang

Gambar 4.6. Grafik perbandingan hubungan kapasitas cabut ultimit dengan penanaman jangkar pelat bintang plat vertikal pada kedalaman 60 cm dengan jarak 30 cm, 60 cm dan 90 cm.

Gambar 4.6. menunjukkan bahwa pada penanaman jangkar pelat bintang pada arah vertical pada kedalaman 60 cm memiliki kapasitas ultimit yang lebih rendah dibandingkan kapasitas ultimit penanaman pelat bintang pada arah horizontal pada kedalaman yang sama pada arah horizontal. Selisih nilai kapasitas ultimit tiap-tiap kedalaman penanaman jangkar bintang pelat vertical dan horizontal dijelaskan pada table 4.1.

Dari Tabel 4.1 menunjukan bahwa kapasitas pull-out ultimit jangkar pelat bintang pada penanaman jangkar 30 cm, selisih nilai kapasitas ultimit sebesar 634,1kgf, hal ini diperkirakan disebabkan oleh besar tanah yang berada diatas jangkar bintang tidak lebih banyak akibat geometrik pelat bintang itu sendiri dan keliling bidang geser pada kedalaman ini belum memberikan pengaruh yang signifikan. Selisih nilai kapasitas ultimit pada kedalaman 60 dan 90 jauh

lebih besar yaitu 557,5 kgf dan 500 kgf. Model Keruntuhan Dari hasil pengoperasian program FLAC3D, dapat diperoleh gambar contour of displacement yang merupakan representasi dari model keruntuhan tanah akibat peregangan tanah yang disebabkan oleh pergerakan plat jangkar sebesar 10 m. Model keruntuhan jangkar pelat lingkaran dan jangkar pelat bintang diplotkan pada penanaman jangkar 60 cm dengan variasi jarak jangkar pada sumbu x yaitu 30 cm, 60 cm, dan 90 cm

(iii)

Gambar diatas adalah model keruntuhan tanah setelah dilakukan pengoperasain pada program FLAC3D untuk jangkar 30 cm, dimana gambar pertama adalah tampak samping, gambar kedua adalah tampak depan dengan skala, dan gambar ketiga adalah 3 dimensi dari model keruntuhan.

(i) (i)

(ii) (ii)

(iii)

(iii)

Gambar diatas adalah model keruntuhan tanah setelah dilakukan pengoperasain pada program FLAC3D untuk jangkar 60 cm, dimana gambar pertama adalah tampak samping, gambar kedua adalah tampak depan dengan skala, dan gambar ketiga adalah 3 dimensi dari model keruntuhan.

Gambar diatas adalah model keruntuhan tanah setelah dilakukan pengoperasain pada program FLAC3D untuk jangkar 90 cm, dimana gambar pertama adalah tampak samping, gambar kedua adalah tampak depan dengan skala, dan gambar ketiga adalah 3 dimensi dari model keruntuhan. Tabel. Diameter keruntuhan Jangkar bintang pelat vertikal Kedalaman x (cm)

(i)

(ii)

Diameter keruntuhan penanaman pelat vertical Vertical

Horizontal

30

60

30

60

60

31,875

90

60

34,239

Tabel menunjukkan bahwa bila dibandingkan diameter keruntuhan jangkar bintangpelat vertikal dengan variasi jarak pada sumbu x sebesar 30 cm, 60 cm dan 90 cm maka terlihat diameter keruntuhan mengalami kenaikan untuk setiap variasinya. Dapat disimpulkan bahwa semakin besar jarak pada sumbu x pada kedalaman yang sama maka diameter keruntuhan juga semakin besar. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Kapasitas cabut ultimit jangkar pelat Bintang pada penanaman jangkar 60 cm, dengan jarak pada sumbu x sejauh 30 cm sebesar 60,9 kgf, pada jarak 60 cm sebesar 137,5 kgf dan jarak

90 cm sebesar 195 kgf. Peningkatan kapasitas pull-out ini diperkirakan disebabkan oleh ketebalan tanah yang berada diatas jangkar bintang pada arah sumbu x. 2. Jangkar pelat bintang memiliki model keruntuhan yang sama pada kedalaman 30 cm, 60 cm dan 90 cm dimana keruntuhan tanah yang terjadi terlihat sampai dipermukaan. Sehingga berdasarkan teori model keruntuhan Merifield et al. (2003), jangkar pelat bintang pada penanaman jangkar 30 cm, 60 cm dan 90 cm dikategorikan sebagai jangkar dangkal. Saran Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan variasi jenis tanah dan kondisi tanah, juga perlu dilakukan pengujian laboratorium.

DAFTAR PUSTAKA Christady Hardiyatmo, Hary .2011. Analisa dan Perancangan Fondasi I Edisi Kedua. Yogyakarta. Gadja Mada University Press. Das, B.M., 1998, Mekanika Tanah, jilid 2. Erlangga, Jakarta. Das, B.M., 1993, Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis), Jilid 1, Erlangga, Jakarta. Hamed Niroumand,Khairul Anuar Kassim, Amin Ghafooripour,Ramli Nazir. 2012. Uplift Capacity of Enlarged Base Piles in Sand. Journal Vol. 17 [2012], Bund. R Pages 2721-2736. Merifield, R. S. 2002. Numerical Modelling of Soil Anchors.

Thesis. University Newcastle. Australia.

of

S.P. Singha and S.V. Ramaswamyb. 2007. Effect of shape on holding capacity of plate anchors buried in soft soil. Geomechanics and Geoengineering: An International Journal Vol. 3, No. 2, June 2008, 157—166 Sumartini. W. O. 2014. Model numeric kapasitas pull-out jangkar tipe pelat lingkaran dan tipe pelat bintang. E-journal unhas. Team

Penyusun. 2011. Penuntun Praktikum Laboratorium Rekayasa Transportasi, Edisi ke-7. Makassar: Laboratorium Rekayasa Transportasi, Jurusan Sipil Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin.

Team

Penyusun. 2011. Penuntun Praktikum Laboratorium Mekanika Tanah Edisi ke-8. Makassar: Laboratorium Mekanika Tanah, Jurusan Sipil Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin.