TIANG DENGAN BEBAN LATERAL YZ Daya dukung lateral

TIANG DENGAN BEBAN LATERAL YZ

Daya dukung lateral tiang � Beban lateral dapat disebabkan antara lain oleh: - Tekanan tanah lateral - Beban angin - Beban gempa - Gaya akibat gelombang pada struktur lepas pantai - dll.

PENDAHULUAN

PENDAHULUAN � Beban lateral yang bekerja pada kelompok tiang dapat dipikul oleh komponen horisontal dari tiang miring atau kekuatan tanah lateral disekeliling tiang vertikal. � Jika tiang vertikal memikul gaya horisontal, maka tanah bagian atas harus mampu menahan gaya tersebut tanpa menimbulkan gerakan lateral yang berlebihan. � Jika tiang vertikal tidak mampu memikul gaya horisontal maka digunakan tiang miring. � Kriteria perencanaan : �Tiang harus mampu memikul momen lentur. �Tanah harus mampu mendukung beban, �Defleksi lateral masih dalam batas yang diijinkan.

PENDAHULUAN �Tiang vertikal memikul beban lateral dengan memobilisasi tekanan pasif tanah disekelilingnya. �Distribusi reaksi tanah tergantung pada: § Kekakuan tiang § Kekuatan lateral tanah § Kondisi jepitan ujung tiang. �Secara umum tiang dengan beban lateral dikelompokkan: Tiang pendek atau tiang kaku 2. Tiang panjang atau tiang elastis. 1.

Metoda Analisis �Metoda Brom: - tersedia grafik-grafik - kurang akurat karena tidak memperhitungan soil-structure/pile interaction - hanya berlaku untuk satu jenis tanah tertentu �Metoda p-y curves - berdasarkan persamaan beam-column yang diselesaikan menggunakan finite difference - lebih akurat karena memperhitungan soil-structure/pile interaction - dapat digunakan untuk tanah dengan lapisan yang berbeda - perlu komputer program, misalnya L-Pile

Daya Dukung Lateral Tiang Cara Broms �Analisis dibedakan atas: �tiang pendek (short pile) �tiang panjang (long pile) �Kepala tiang dibedakan atas: �kepala tiang tidak tertahan (unrestrained/free) �kepala tiang tertahan (restrained) �Tanah dibedakan atas: �tanah kohesif �tanah non-kohesif

MEKANISME KERUNTUHAN TIANG PENDEK TIANG PANJANG

Defleksi, Reaksi Tanah dan Momen Tiang Pendek pada Tanah Kohesif

Defleksi, Reaksi Tanah dan Momen Tiang Panjang pada Tanah Kohesif

PENYELESAIAN ELASTIS �Untuk menentukan momen dan lendutan tiang vertikal yang dipancang pada tanah granular dan dibebani beban lateral dan momen di permukaan tanah digunakan cara Matlock dan Reese (1960). �Persamaan diferensial: dimana : EI : kekakuan tiang Es : modulus tanah

PENYELESAIAN ELASTIS Pada kedalaman x: �Defleksi Tiang : �Kemiringan Tiang : �Momen : �Gaya Lintang : �Reaksi Tanah :

dimana : �A, B = koefisien dapat dilihat pada tabel �T = panjang karakteristik sistem tiang-tanah � nh = konstanta modulus hor. subgrade reaction �

Harga nh Tanah Nh (k. N/m 3) Pasir kering atau basah Lepas (loose) 1800 - 2200 Sedang (medium) 5500 - 7000 Padat (dense) 15000 - 18000 Pasir terendam (submerged sand) Lepas (loose) 1000 - 1400 Sedang (medium) 3500 - 4500 Padat (dense) 9000 - 12000

Variasi nh – relative density (Reese, 1975)

Contoh Soal �Tiang pipa baja diameter luar 61 cm tebal 2, 5 cm dipancang pada tanah pasir lepas (Dr=30%) teremdam sampai kedalaman 20 m. terendam = 8, 75 k. N/m 3 dan = 33 , EI tiang = 4, 35 x 1011 kg. cm 2 (4, 35 x 102 MN. m 2). Hitung defleksi tiang di permukaan tanah akibat beban lateral 268 k. N di permukaan tanah dan kepala tiang bebas dengan cara Matlock dan Reese. �Penyelesaian : Untuk Dr=30% kondisi teremdam nh = 6 MN/m 3

� Defleksi tiang � Utk M=0, di permukaan tanah Z=0 Ay=2, 435 �

�Jika beban lateral 2 m di atas permukaan tanah � Penyelesaian : � Defleksi tiang � Di permukaan tanah Z=0 Ay=2, 435 ; By= 1, 623 � � T = 2, 35 m ; Mt = 0, 268 x 2 = 0, 536 MN. m � Sehingga

�Jika kepala tiang jepit � Penyelesaian : � Pada permukaan tanah : � Untuk jepit Sg = 0 � Sehingga � Untuk Pt = 0, 268 MN ; T = 2, 35 m ; EI = 4, 35 x 10 2 MN. m 2 � Maka

Analisis Beban Batas : Cara Broms Untuk tiang dengan beban lateral Broms (1965) mengembangkan penyelesaian yang disederhana kan berdasarkan asumsi : �Keruntuhan geser pada tanah �Lentur tiang ditentukan kekuatan leleh plastis penampang tiang. Penyelesaian Broms berhubungan dengan : �Defleksi lateral tiang di permukaan tanah pada beban kerja. �Kekuatan lateral batas tiang pada beban lateral.

DEFLEKSI LATERAL PADA BEBAN KERJA �Defleksi lateral tiang pada tanah kohesif dengan beban kerja digunakan chart dengan parameter:

DEFLEKSI LATERAL PADA BEBAN KERJA �Defleksi lateral tiang pada tanah nonkohesif dengan beban kerja digunakan chart dengan parameter:

DEFLEKSI LATERAL TIANG PADA TANAH KOHESIF

DEFLEKSI LATERAL TIANG PD TANAH NONKOHESIF

KEKUATAN LATERAL BATAS PADA TANAH KOHESIF JENUH � Kekuatan tanah batas meningkat terhadap kedalaman dari 2 cu sampai 8 – 12 cu pada kedalaman 3 d, Broms (1964) mengusulkan harga konstan 9 cu pada kedalaman 1, 5 d. � Penyelesaian untuk tiang pendek dan panjang seperti chart berikut. � Untuk penyelesaian tiang panjang dipengaruhi oleh momen leleh penampang tiang. Broms mengusulkan :

KEKUATAN LATERAL BATAS TIANG PENDEK PADA TANAH KOHESIF JENUH

KEKUATAN LATERAL BATAS TIANG PANJANG PADA TANAH KOHESIF JENUH

KEKUATAN LATERAL BATAS PADA TANAH NONKOHESIF �Kekuatan lateral batas tiang dapat diperkirakan dengan menggunakan chart berikut. �Untuk tiang pendek diplot �Untuk tiang panjang diplot dimana : vs L/d. vs

KEKUATAN LATERAL BATAS TIANG PENDEK PADA TANAH NONKOHESIF

KEKUATAN LATERAL BATAS TIANG PANJANG PADA TANAH NONKOHESIF

Contoh Soal � Tiang pipa baja diameter luar 61 cm tebal 2, 5 cm dipancang pada tanah kohesif jenuh sampai kedalaman 20 m, cu = 85 k. Pa. Hitung kekuatan lateral batas tiang dengan cara Broms, bila gaya bekerja pada permukaan tanah. � Penyelesaian : asumsi sebagai tiang panjang � Dengan menggunakan chart,

� Dari chart di atas, untuk

�Jika kepala tiang terjepit, hitung kekuatan lateral batas Pu. �Penyelesaian : �Dari perhitungan di atas �Dari chart, untuk �Sehingga

Contoh Soal � Tiang pipa baja diameter luar 61 cm, diameter dalam 56 cm dipancang pada tanah pasir medium terendam sampai kedalaman 20 m, Dr=60%, = 38. Hitung kekuatan lateral batas tiang Pu dengan cara Broms. Anggap kekuatan leleh penampang tiang sama dengan soal di atas dan terendam = 8, 75 k. N/m 3. � Penyelesaian :

�Dari chart di atas, untuk �didapat �Sehingga : e/d = 0

�Jika kepala tiang terjepit, hitung kekuatan lateral batas Pu. �Penyelesaian: � � � Sehingga : untuk didapat

Contoh Soal �Tiang pipa baja diameter luar 61 cm tebal 2, 5 cm dipancang pada tanah pasir lepas (Dr=30%) teremdam sampai kedalaman 20 m. terendam = 8, 75 k. N/m 3 dan = 33 , EI tiang = 4, 35 x 1011 kg. cm 2 (4, 35 x 102 MN. m 2). Hitung defleksi tiang di permukaan tanah akibat beban lateral 268 k. N di permukaan tanah dan kepala tiang bebas dengan cara Broms. �Penyelesaian :

� � �Sehingga : untuk didapat

TIANG MIRING �Kekuatan tiang vertikal terhadap gayalateral umumnya kecil. �Agar tiang dapat memikul beban lateral maka dipasang tiang miring. �Kemiringan tiang umumnya tergantung jenis tiang dan beban lateral yang dipikul. �Tiang miring dipakai bila beban lateral lebih dari 5 k. N / tiang. �Kemiringan yang sering dipakai adalah: 1 H : 5 V sampai 5 H : 12 V.

CARA GRAFIS

p-y curves single piles under lateral loading

Three diminsional soil-pile interaction

Distribusi tegangan sebelum dan sesudah terjadi deformasi lateral � Sebelum pile terdefleksi, unit tegangan tegak lurus pada pile akan terdistribusi secara uniform (gambar a) � Setelah pile terdefleksi, distribusi tegangan menjadi seperti gbr b. � Integration dari unit tegangan tsb akan menghasilkan p yang bekerja berlawanan dgn y

Typical p-y curve dan soil modulus � Epy didefinisikan sbg modulus reaksi dari tiang akibat beban lateral � Terlihat bahwa untuk nilai Epy ini konstan untuk defleksi yang kecil

Analytical model used in p-y Method � 2 D Finite Difference Analysis � Pile dibagi atas n-interval � Tanah disekeliling pile dimodelkan sebagai non-linear spring pada setiap titik nodal � p = tahanan tanah lateral per satuan panjang (F/L) � y = deformasi lateral dari tiang (L)

Pemodelan dengan p-y curves � p-y curves akan berbeda untuk setiap kedalaman tergantung dari jenis tanah dan deformasi y

Hetenyi’s beam-column model � y=lateral defleksi dari pile, p=reaksi dari tanah persatuan panjang, Q = beban aksial pada pile, M = bending moment dari pile, V = geser yang bekerja pada pile, S = slope dari kurva elastik

Pile yang terdefleksi �Go to manual L-Pile

Soil Modulus Es � Serupa dgn Epy, nilai Es akan berkurang dgn bertambahnya strain

The conceptual of p-y Curve (a) p-y curve where a short term monotonic loading was applied to a pile (b) p-y curve where a cyclic loading was applied to a pile. The loss of resistance shown by the shaded area. (c) There is an increasing deflection with the sustained loading.

Stiffness dari clay