aplikasi grlweap prediksi daya dukung

WORKSHOP PRACTICAL ENGINEERING - PEMANCANGAN

1

WORKSHOP PRACTICAL ENGINEERINGPEMANCANGAN

APLIKASI GRLWEAP UNTUK PREDIKSI DAYA DUKUNG TIANG PANCANG

oleh :

Gambiro

Kapasitas dukung tiang pancang terhadap beban aksial tekan dapatditentukan dengan :

1. Formula dengan data CPT (Cone Penetrometer Test)/Sondir.2. Formula dengan data SPT (Standard Penetration Test).3. Formula dengan hasil pengujian sampel tanah

A. Metode analisa statis (Statical Analysisi Method) dengan ujilaboratorium

a. Formula pemancangan (pile driving formula)b. Analisa gelombang (wave analysis)

4. Formula dinamik :

B. Metode analisa dinamik (Dynamic Analysisi Method) → formula dinamik

5. Uji lapangan dengan PDA (Pile Driver Analysis)6. Uji lapangan dengan uji beban statik

C. Uji lapangan

KAPASITAS DUKUNG TIANG PANCANG


2


Keuntungan :• Digunakan untuk merencanakan kapasitas dukung tiang pancangsecara teoritis.• Biaya sangat murah.

Kerugian :• Sangat tergantung dari kuantitas dan kualitas data tanah.• Banyak hal-hal yang tidak bisa diperkirakan sebelumnya

(unpredictable) seperti menjumpai lapisan lensa. • FK = 3 - 5

A. Metode analisa statis (Statical Analysisi Method) dengan ujilaboratorium


Keuntungan :• Langsung mengetahui perkiraan daya dukung tiang pancang

berdasarkan hasil pemancangan.• Biaya sangat murah.

Kerugian :• Sangat tergantung dari kualitas alat dan cara pengukuran kalendering• Formula dinamik memberikan hasil yang tidak sama, sehingga

bersifat empiris.• FK = 3 - 4

B. Metode analisa dinamik (Dynamic Analysisi Method) → formula dinamik


3

C. Uji lapangan


Keuntungan :• Hasil yang diperoleh merupakan hasil yang sebenarnya,• Dapat menggunakan FK = 2.0

Kerugian :• Biaya mahal, karena harus memobilisasi peralatan berat.• Selama pelaksanaan pengujian, harus bebas dari gangguan pekerjaan

yang lain.• Pekerjaan yang lain terhenti.

KAPASITAS DUKUNG STATIK TIANG PANCANG

Data Sondir

5.

3.

.OJHPAqR c

all +=Menurut Wesley :

qc = nilal konus (kg/cm2)JHP = jumlah hambatan pelekat (kg/cm)A = luas penampang utuh tiang (cm2)O = keliling tiang (cm)


4


Data Sondir

spall QQQ +=

pcc

p AqqQ2

21 +=

Menurut Schmertmann – Nottingham :

qc1 =nilai qc rata-rata 0.7D – 4D di bawah ujung tiangqc1 =nilai qc rata-rata 8D di atas ujung tiangAp = luas penampang utuh tiang (cm2)O = keliling tiang (cm)

(Paulus Pramono)

KAPASITAS DUKUNG STATIK TIANG PANCANGData Sondir

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+= ∑∑

==

L

Dzsss

D

zcss AAf

DzKQ

8

8

0, .

8

Qs = daya dukung selimut tiangK = faktor koreksi fs untuk tanahpasir (Ks) atau lempung (Kc)z = kedalaman di mana fs diambild = diameter tiangfs = gesekan selimut sondirAs = luas bidang kontak setiapinterval kedalaman fsL = panjang total tiang tertanam

(Paulus Pramono)


5


Data SPT

Meyerhoff (1956) : spbu ANANQ .2.0.40 +=

Qu = daya dukung ultimit pondasi tiang pancang (ton)Nb = harga NSPT pada elevasi dasar tiangAp = luas penampang dasar tiang (m2)As = luas selimut tiang (m2)N = harga NSPT rata-rata

KAPASITAS DUKUNG STATIK TIANG PANCANGData laboratorium

Meyerhoff (1976) : (untuk tanah pasir)

fpultv QQQ +=)(

∑=

=

Δ+=LL

Lvlsqvp LpKNA

0'tan' σδσ


6

pile length=L

⅔φ=δ

bearing capacity factor=Nq

earth pressure coefficient=Ks

pile perimeter=p

effective vertical stress at a point along the pile length

=σ’vl

effective overburden pressure at the pile tip=σ’v

pile tip area=Ap

KAPASITAS DUKUNG STATIK TIANG PANCANGMeyerhoff (1976) : (untuk tanah pasir)

11580604030221712854Nq(2)230160120806045352520128Nq (1)

4642403836343230282520φ0

1.0 – 2.0Driven displacement pile0.5 – 1.0Driven H Pile0.5Bored PileKsPile Type

Meyerhoff (1976) : (untuk tanah pasir)



7

∑=

=

Δ+=0

0)(

LL

Lacupultv LcpNcAQ

KAPASITAS DUKUNG STATIK TIANG PANCANGMeyerhoff (1976) : (untuk tanah kohesif)

soil-pile adhesion=ca

effective pile length=Le

pile parameter=p

the bearing capacity factor=Nc

the minimum undrained shear strength of clay at pile point level (c = cu=Su = qu/2)

=cu

pile point (base) area=Ap

9.08.57.86.2Nc

≥ 4210

Df/B

Nilai Nc untuk variasi kedalaman terhadap diameter tiang pancang

(Foundation and Earth Structures Design Manual NAVFAC, D.M 7.2, 1982)



8

6≥ 1 m (≅ 3 m)

70.5 – 1.0 m (≅1.5 – 3 ft.)

9< 0.5 m (≅ 1.5 ft.)

NcDrilled Pile Base Diameter

Nilai Nc untuk variasi diameter bawah tiang pancang (B)

(Canadian Foundation Engineering Design Manual, 1985)


FORMULA DINAMIK

1. Hiley (a) :pr

prhhu WW

WnWkkks

EeR+

+

+++=

2

321 )(5.0.

2. Hiley (b) :pr

pr

x

hhu WW

WnWCs

EeR++

+=

2

5.0.

3. PCUBC (Pacific Coast Uniform Building Code) :

2

1

5.0..CsCEeR hh

u +=

4. Gates : )log1(.45.10 sEeR hhu −=


9

FORMULA DINAMIK5. Modified ENR (Engineering News Record)

pr

prhhu WW

WnWs

EeR+

+

+=

2

254.0.

6. Janbu :sK

EeRu

hhu .

.=

7. Danish :11

.Cs

EeR hhu +=

8. Ritter : prpr

rhhu WW

WWW

sEeR ++

+=

.

FORMULA DINAMIK

9. Weisbach :LEAs

LEAEe

LAEsR hh

u

2......2.++−=

10. Stern atau Universal :⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

++

++−=AEL

WWWnW

hWssLAER

pr

prru .

.2.. 222

11. Redtenbacher :⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

++

++−=AEWW

LhWssL

AERpr

ru ..

.2.. 22

12. Rankine : ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+= 1

..

..1...22 AEs

LhWL

sAER ru


10

FORMULA DINAMIK

13. Kafka : pru WWsXYXR ++⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+++−=

'2(11

λ

14. Eytelwein atau Dutch :⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=

r

p

ru

WW

s

hWR1

.

15. Benabencq : prhh

u WWsEeR ++=

2.

16. Navy Mc Kay :)3.01(

.

1CsEeR hh

u +=

FORMULA DINAMIK

17. Canadian Building Code :32

1

...

CCsCEeR hh

u +=

18. Design Manual DM 7.2, 1982

a. Drop Hammer :

b. Single Acting Hammer :

c. Double Acting Differential Hammer :

1..2+

=S

HWRu

1.0..2

+=

SHWRu

WWS

HWRD

u

1.0

..2

+=

1.0.2+

=S

ERu

WWS

ERD

u

1.0

.2

+=


11

FORMULA DINAMIK

0.85 – 1.00Diesel hammer0.85Double acting hammer

0.75 – 0.85Single acting hammer

0.75 – 1.00Drop hammer

Efisiensi Palu (eh)Jenis Palu

Nilai Efisiensi Palu :

0.4Palu besi dicor di atas tiang pancang beton tanpa pile cap

0.5Tiang pancang baja tanpa bantalan kayu atau tiang betondengan bantalan

0.40Bantalan kayu pada tiang pancang baja

0.32Bantalan kayu di atas tiang pancang baja

0.25Tiang pancang kayu (ujung tidak runcing)

nMaterial

Nilai Koefisien Restitusi Tiang (ASCE 1941) :

FORMULA DINAMIK


12

•*Pu = beban uji batas• Pd = kapasitas rencanan, menggunakan angka keamanan yang direkomendasikan untukmasing-masing persamaan (2 – 6, tergantung dari formula yang digunakan.

1.2 – 2.70.9 – 2.11.1 – 2.4Engineering News

3.2 – 8.02.4 – 7.01.0 – 4.8Rabe3.8 – 7.32.5 – 4.61.8 – 3.0Gates2.7 – 5.31.6 – 5.21.7 – 4.4Modified Engineering News

10.1 – 19.95.1 – 11.13.2 – 6.0Canadian National Building Code2.3 – 5.11.3 – 2.70.9 – 1.7Rankine0.2 – 0.30.2 – 2.50.8 – 3.0Navy-McKay2.2 – 4.11.0 – 3.81.0 – 2.4Eytelwen

6.0 -10.92.8 – 6.51.7 – 3.6Redtenbacher8.8 – 16.54.3 – 9.72.7 – 5.3Pacific Coast Uniform Building Code4.0 – 9.63.0 – 6.51.1 - 4.2Hiley

400 - 700200 – 4000 - 200

Batas atas dan bawah dari FK =Pu/Pd*(kisaran Pu dalam kips)Formula Dinamik

Pile Testing Program by Michigan State Highway Commission (1965)

KESALAHAN—KESALAHAN FORMULA DINAMIK

Hiley :

1. Formula tidak mengandung parameter fisik dimensi seperti L (panjang), ukuran penampang (area, momen inersia, modulus elastisitas). Dengan katalain, semua paramater penampang dianggap sama. (Yekong, 2006).

2. Formula dinamik hanya memeperhitungkan rated anergy dan estimated losses, suatu hal yang terlalu menyederhanakan. (Goble and Rausche, 1980).

3. Tiang pancang dianggap rigid dan tidak memperhitungkan fleksibilitas tiangpancang. (Goble and Rausche, 1980).

4. Tahanan tanah dianggap sama. (Goble and Rausche, 1980).


13

Wave Equation Analysis (WEA)

Dikembangkan pertama kali oleh E.A.L. Smith pada tahun1950. Saat ini sudah beberapa program aplikasi yang tersedia di pasaran antara lain :• GRLWEAP (Goble Rausche Likins and Associates, Inc.• TNOWAVE (Proufond BV)• DRIVE (Oasys Limited)• Dll.

WAVE EQUATION ANALYSIS (WEA)

1. Hammer, cushion, helmet dan tiang pancangdimodelkan sebagai rangkaian segmen-segmen yang masing-masing terdiri massa terkonsentrasi dan pegasyang tidak mempunyai berat.

2. Hammer dan segmen-segmen tiang pancang secarakasar panjangnya diambil 1 meter.

3. Tahanan tanah (soil resistance) sepanjang tiang yang tertanam dan pada ujung tiang direpresentasikandengan komponen statik dan dinamik.

(Yekong, 2006)


14

Wave Equation Analysis (WEA)Dasar Teori :

Penambahan waktu kritis (time increment) :

iicri cLt /=Δ

2/1)/( iicri kmt =Δ

Atau :

• Waktu kritis yang diperlukan gelombang merambat sepanjang segmen L.

• Waktu kritis yang diperlukan gelombang merambat pada massa m.

kekakuan pada segmen ke i=ki

massa segmen ke i=mi

kecepatan gelombang yang melalui segmen ke i=ci

panjang segmen ke i=Li

(GRLWEAP 2005 Manual)


2/1)/( iii Ec ρ=

Unit massa segmen ke i=ρi

modulus elastisitas segmen ke i=Ei

kecepatan gelombang yang melalui segmen ke i=ci



15


Langkah-langkah analisa :

1. Prediksi variabel tiang pancang pada saat t = j

perpindahan segmen i pada saat j=uij

kecepatan segmen i pada saat j=vij

kecepatan awal yang sama dengankecepatan ram impact

=vri

percepatan hammer (tidak selalu 9.81 m/det.2)

=gh

percepatan awal untuk segmen 1 padasaat t1

=a1

1

v12 = vri + a11.Δt u12 = u11 + v12.Δt

Menentukan harga awal untuk segmen 1 (I = 1) pada saat t = 0

a11 = gh


Dasar Teori :

)( 1 iiit

sij uukF −= − LEAk pi Δ

=

2. Gaya-gaya pada segmen

a. Gaya pada pegas atas yang bekerja pada sebuah segmen

b. Gaya pada dashpot (damper) atas yang bekerja pada sebuah segmen

)( 1 iipt

dij vvcF −= −

c. Gaya pada pegas bawah yang bekerja pada sebuah segmen

)( 1+−= iiib

sij uukF

d. Gaya pada dashpot (damper) atas yang bekerja pada sebuah segmen

)( 1+−= iipb

dij vvcF




16

Dasar Teori :

3. Hukum Newton ke 2 untuk perhitungan percepatan

idijsijb

dijb

sijt

dijt

sijpij mRRFFFFga /)( −−−−++=


Rsij dan Rdij = beban tahanan eksternal

4. Integrasi koreksi

2/)( 11 taavv ijijijij Δ++= −−

6/)2( 2111 taatvuu ijijijijij Δ++Δ+= −−−

5. Iterasi sampai terjadi konvergen




17




18

Tipe hammer

Beban ultimit


19

Hammer Cushion

Pile Cushion

Pile Information


20

Tiang pancang

Distribusi gaya gesekan

Hammer

Hammer Cushion

Pile Cushion


21

A

B

A. Grafik hubungan jumlah pukulan vs Compressive/Tensile Stress

B. Grafik hubungan jumlah pukulan vs Ultimate Capacity/Ram Stroke

blows/m

A

B

A. Grafik hubungan jumlah pukulan vs Compressive/Tensile Stress

B. Grafik hubungan jumlah pukulan vs Ultimate Capacity/Ram Stroke

mm/10 bl


22

mm/10 bl

blows/m


23

Blows/m vs Ultimate Capacity

0

2000

4000

6000

8000

10000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Blows/m

Rult

(kN)

HM Sampoerna Ujungpangkah

mm/10 blow vs Ultimate Capacity

02000400060008000

10000

0 10 20 30 40 50 60 70 80

mm/10 blows

Rul

t (kN

)

HM Sampoerna Ujungpangkah

aplikasi grlweap prediksi daya dukung

Documents