Analisa Pondasi Jembatan dgn Elemen Hingga -3.pdf

Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingga

BAB III METODOLOGI

3.1 Umum Pada pelaksanaan Tugas Akhir ini, kami menggunakan software PLAXIS 3D Tunnel 1.2 dan Group 5.0 sebagai alat bantu perhitungan. Kedua hasil perhitungan software ini akan dibandingkan untuk mendapatkan hasil yang optimum. Untuk perhitungan dengan menggunakan software tersebut dibutuhkan data beban yang terjadi pada jembatan dan data tanah. Data beban didapatkan dari struktur engineer dengan memperhitungkan kombinasi beban yang terjadi antara lain beban mati, beban hidup, beban gempa, beban angin, dll. Dari hasil perhitungan kombinasi beban, maka akan didapatkan besarnya momen, lintang, dan aksial yang terjadi pada pondasi jembatan. Dari data inilah akan didesain struktur pondasi. Adapun data tanah yang kami dapatkan, yaitu data penyelidikan lapangan berupa Boring Log dimana tersedia data deskripsi tanah, ground water level, dan nilai N-SPT. Contoh tanah asli (undisturbed sample), dan enam data pengujian sondir (Dutch Cone Penetration Test) dengan kapasitas alat 2,5 ton. Data hasil pengujian laboratorium antara lain kadar air alami, berat jenis tanah basah dan kering, specific gravity butiran tanah, void ratio dan porositas tanah, derajat kejenuhan (degree of saturation) dan batas Atterberg (Atterberg limits).

3.2 Diagram Alir Metodologi dalam penyusunan desain pondasi Jembatan Mahakam Ulu adalah :

Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154  

3-1

Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingga

Mulai 

Penentuan Tema 

Studi Literatur 

Pengumpulan Data 

Pengolahan Data Awal Hasil bore hole dan  Laboratorium Test 

Reaksi perletakan yang  bekerja pada pondasi 

Parameter Tanah 

Input Data    Kriteria Design  Struktur Bawah 

Analisis Pondasi     

Manual 

PLAXIS 3D Tunnel 1.2 

GROUPS 

       

Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154  

Analisis Perbedaan Metode Elemen Hingga dan  Beda Hingga 

3-2

Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg

•

Studi Literatur Studi Literatur berisi teori mengenai metoda finite element, PLAXIS 3D Tunnel 1.2, Groups dan pondasi tiang pancang.

•

Hasil Bore Hole dan Laboratorium Test Bore Hole dan Laboratorium Test ini dilakukan untuk melakukan pengujian dari tanah yang akan digunakan untuk pondasi Jembatan Mahakam Ulu. Pengujian dilakukan baik secara langsung di lapangan maupun di Laboratorium. Kedua hasil pengujian ini akan digunakan untuk mendapatkan parameter-parameter tanah.

•

Parameter Tanah Parameter tanah ini berupa nilai-nilai fisik dari tanah yang akan digunakan untuk perhitungan dan analisis dari pondasi yang akan digunakan. Nilai-nilai yang akan didapat adalah N-SPT, uji Sondir, c, sudut geser, Indeks Plastisitas, kadar air alami, berat jenis tanah basah dan kering, specific gravity butiran tanah, void ratio dan porositas tanah, derajat kejenuhan (degree of saturation) dan batas Atterberg (Atterberg limits).

•

Reaksi Perletakan Dari kriteria desain struktur atas yang ada, maka perencana struktur akan mendesain struktur yang aman terhadap pembebanan yang ada. Dari hasil desain yang direncanakan maka akan keluar nilai beban perletakan berupa gaya aksial, momen dan gaya lateral maksimum yang akan dijadikan beban untuk mendesain pondasi.

•

Kriteria Desain Struktur Bawah Kriteria desain struktur bawah ini berisikan mengenai syarat-syarat yang dibutuhkan dalam mendesain struktur pondasi. Persyaratan ini tentunya akan ditentukan oleh parameter dan jenis tanah yang ada serta nilai pembebanan yang ada.

Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154

3-3

Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg

•

Analisis Pondasi Dalam Analisis pondasi dalam menggunakan tiga metoda, yaitu perhitungan manual, perhitungan dengan menggunakan PLAXIS 3D Tunnel 1.2 dan perhitungan dengan menggunakan Groups. Hasil dari analisis ini adalah nilai daya dukung pondasi, gaya-gaya dalam yang bekerja pada tiang dan settlement. Hasil ini akan disesuaikan kembali dengan beban maksimum, settlement ijin, safety factor, kapasitas tiang yang ada. Jika hasil ini memenuhi maka perhitungan pondasi ini yang akan digunakan.

3.3 Analis Menggunakan PLAXIS Tunnel 3D 1.2 Pemodelan finite elemen dengan aplikasi software PLAXIS digunakan untuk melakukan perhitungan deformasi selama konstruksi pada timbunan di atas tanah lunak dan pengaruhnya terhadap pondasi jembatan. Langkah-langkah permodelan dalam Plaxis Tunnel 3D 1.2 adalah : 1. Modelkan geometri tanah dengan geometry line. 2. Berikan kondisi batas (boundary condition) terhadap lapisan tanah gunakan standard fixities. Maksud dari standard fixities adalah : •

Batas kiri dan kanan bersifat horizontally fixed, artinya pada bagian ini lapisan tanah tidak mengalami displacement dalam arah horizontal tetapi dalam arah vertikal saja.

•

Batas bawah bersifat horizontally fixed dan vertically fixed, artinya pada bagian ini tanah tidak mengalami deformasi vertical maupun horizontal

•

Batas atas bersifat free, artinya pada bagian ini dapat mengalami deformasi vertical maupun horizontal.

3. Set data material, material yang diperlukan antara lain berat isi tanah, permeabilitas, modulus young, poison ratio, kohesi, dan sudut geser.

Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154

3-4

Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg

Gambar 3.1 Model geometri tanah dan pondasi

4. Membentuk mesh lapisan tanah (mesh generation) yang merupakan pembagian struktur menjadi elemen-elemen cluster dan titik-titik nodal elemen (nodes). Kegunaan mesh ini adalah untuk melakukan perhitungan dalam metode elemen hingga.

Gambar 3.2 Mesh generation Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154

3-5

Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg

5. Membentuk model 3D

Gambar 3.3 Membentuk model 3D 6. Membentuk mesh lapisan tanah (mesh generation) 3D.

Gambar 3.4 Model 3 dimensi Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154

3-6

Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg

7. Masukan kondisi awal 8. Tentukan kondisi air tanah ( groundwater condition).

Gambar 3.5 Kondisi air tanah

9. Menghitung tegangan-tegangan awal (initial stress). Tegangan efektif dan tekanan air pori pada kondisi awal dihitung dahulu. Dalam kasus ini berat air diambil 10 kN/m3. Permukaan air tanah dimodelkan dengan phreatic line.

Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154

3-7

Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg

Gambar 3.6 Tegangan awal 10. Run Plaxis dengan tahapan, konstruksi lalu pemberian beban.

Gambar 3.7 Calculation Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154

3-8

Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg

11. Tampilkan hasil keluaran berupa perpindahan (displacement), aksial, lateral dan momen. Hasil akan ditampilkan pada Bab IV Analisis Pondasi.

3.4 Analisis Menggunakan GROUP 5.0 Software Group 5.0 digunakan sebagai pembanding hasil software Plaxis. Hal ini dilakukan untuk memastikan bahwa hasil yang didaptkan dari Plaxis benar. Output yang digunakan dari Group 5.0 adalah gaya aksial, geser dan momen pada tiang, defleksi horizontal grup tiang dan settlement grup tiang. Berikut tahapan menggunakan Grup 5.0 a. Input data 1. Memodelkan pile cap

Gambar 3.8 Memodelkan pile cap 2. Memodelkan jumlah tiang dan konfigurasinya Pada permodelan tiang, jumlah tiang 24 buah dan seluruhnya vertikal.

Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154

3-9

Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg

Gambar 3.9 Jumlah dan koordinat tiang 3. Memodelkan pile properties

Gambar 3.10 Pile properties Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154

3-10

Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg

4. Memodelkan soil layer, strength dan weight

Gambar 3.11 Soil layer, strength dan weight

Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154

3-11

Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg

5. Input beban •

Pada saat services

Gambar 3.12 Pembebanan pada saat services • Pada saat gempa

Gambar 3.13 Pembebanan pada saat gempa

Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154

3-12

Laporan Tugas Akhir– Analisis Pondasi Jembatan dengan Permodelan Metoda Elemen Hingga dan Beda Hingg

b. Ouput Data Proses analisis dilakukan dengan menggunakan “Computation” lalu “Run Analysis”. Output yang digunakan antara lain 1.

Deflections vs Depth (Menggambarkan defleksi yang terjadi di sepanjang Pile)

2.

Moment vs Depth (Menggambarkan momen yang terjadi di sepanjang Pile)

3.

Shear vs Depth (Menggambarkan gaya geser yang terjadi di sepanjang Pile)

4.

Axial Load vs Displacement (Menggambarkan hubungan antara beban aksial yang ada terhadap Displacement)

Berli Setiadi 15004137 Nina Purwanti 15004154

3-13