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 Tiang panjang atau tiang elastis.

- tersedia grafik-grafik 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 (kN/m3) Pasir kering atau basah Lepas (loose) 1800 - 2200 Sedang (medium) 5500 - 7000 Padat (dense) 15000 - 18000 Pasir terendam (submerged sand) 1000 - 1400 3500 - 4500 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 20m. terendam = 8,75 kN/m3 dan  = 33, EI tiang = 4,35x1011 kg.cm2 (4,35x102 MN.m2). Hitung defleksi tiang di permukaan tanah akibat beban lateral 268 kN di permukaan tanah dan kepala tiang bebas dengan cara Matlock dan Reese. Penyelesaian : Untuk Dr=30% kondisi teremdam  nh = 6 MN/m3

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 = 2,35m ; Mt = 0,268x2 = 0,536 MN.m Sehingga

Jika kepala tiang jepit Penyelesaian : Pada permukaan tanah : Untuk jepit Sg = 0  Sehingga  Untuk Pt = 0,268 MN ; T = 2,35m ; EI = 4,35x102 MN.m2 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 3d, Broms (1964) mengusulkan harga konstan 9cu pada kedalaman 1,5d. 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 vs L/d. Untuk tiang panjang diplot vs dimana :

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 20m, cu = 85 kPa. 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 20m, 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 kN/m3. Penyelesaian :

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

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

Contoh Soal Tiang pipa baja diameter luar 61 cm tebal 2,5 cm dipancang pada tanah pasir lepas (Dr=30%) teremdam sampai kedalaman 20m. terendam = 8,75 kN/m3 dan  = 33, EI tiang = 4,35x1011 kg.cm2 (4,35x102 MN.m2). Hitung defleksi tiang di permukaan tanah akibat beban lateral 268 kN di permukaan tanah dan kepala tiang bebas dengan cara Broms. Penyelesaian :

untuk didapat Sehingga :

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 kN / tiang. Kemiringan yang sering dipakai adalah: 1H : 5V sampai 5H : 12V.

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 2D 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