viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ii
HALAMAN PERSETUJUAN iii
PERNYATAAN v
PRAKATA vi
DAFTAR ISI viii
DAFTAR TABEL xiv
DAFTAR GAMBAR xvi
DAFTAR ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN xxvi
DAFTAR LAMPIRAN xxxii
INTISARI xxxii
ABSTRACT xxxii
I. PENDAHULUAN 1
A. Permasalahan 1
B. Tujuan 6
C. Batasan Masalah 6
D. Keaslian 7
II. STATE OF THE ART SISTEM PELAT TERPAKU 12
A. Umum 12
B. Perkuatan Sistem Perkerasan Kaku 12
B.1 Fondasi Konstruksi Sarang Laba-laba 12
B.2 Fondasi Cakar Ayam 12
B.3 Sistem Pelat Terpaku 15
III. LANDASAN TEORI 20
A. Perilaku Tiang Selama Pembebanan 20
B. Tanah Dasar 21
B.1 Lempung lunak 23
B.2 Modulus reaksi tanah dasar 26
B.3 Tambahan modulus reaksi tanah dasar pada tanah umum 34
ix
B.4 Tambahan modulus reaksi tanah dasar pada lempung lunak 37
C. Kinerja Perkerasan Kaku Konvensional 38
D. Interaksi Tanah-Struktur Sistem Pelat Terpaku 40
D.1 Mekanisme transfer beban pada Sistem Pelat Terpaku 41
D.2 Interaksi tanah-pelat-tiang 42
E. Balok di Atas Fondasi Elastis 45
F. Metode Elemen Hingga 48
F.1 Metode elemen hingga pelat lentur 48
F.2 Metode elemen hingga 3D-Solid 52
G. Model Konstitutif Material 55
G.1 Tegangan dan regangan 55
G.2 Model konstitutif tanah 57
G.3 Model konstitutif elemen struktur 62
H. Teori Model Struktur 63
IV. HIPOTESA 66
V. METODE PENELITIAN 67
A. Bahan 67
A.1 Bahan untuk uji model 67
A.2 Bahan dan alat uji Pelat Terpaku skala penuh 68
B. Alat 69
B.1 Peralatan untuk uji bahan 69
B.2 Peralatan untuk uji model 69
B.3 Peralatan pengujian Pelat Terpaku skala penuh 72
C. Tahapan Pelaksanaan 73
D. Uji Pendahuluan 75
D.1 Uji tanah 75
D.2 Uji bahan pelat model 76
D.3 Pelaksanaan uji model 76
E. Uji Utama 78
E.1 Uji bahan 78
E.2 Pelaksanaan pengujian utama 80
x
F. Rangkuman penelitian 85
G. Cara Analisis 85
VI. HASIL DAN PEMBAHASAN UJI MODEL SISTEM PELAT 89
TERPAKU
A. Sifat-sifat Material 89
A.1 Sifat-sifat lempung lunak 89
A.2 Pelat dan tiang uji 92
B. Hasil Uji Model Tiang Tunggal 92
B.1 Uji tekan 92
B.2 Uji tarik 92
C. Hasil Uji Model Pelat 93
C.1 Lendutan pelat 20 cm × 20 cm × 3 cm 93
C.2 Lendutan pelat 120 cm × 20 cm × 3 cm 94
C.3 Lendutan pelat 120 cm × 40 cm × 3 cm 96
C.4 Lendutan pelat 120 cm × 60 cm × 3 cm 97
C.5 Pengaruh lebar pelat terhadap distribusi lendutan 99
D. Hasil Uji Model dan Analisis Pelat Terpaku Tiang Tunggal 101
D.1 Beban tekan 101
D.2 Beban cabut 102
D.3 Analisis Pelat Terpaku tiang tunggal 104
E. Hasil Uji Model Sistem Pelat Terpaku 110
E.1 Hasil uji model Pelat Terpaku satu baris tiang 110
E.2 Pengaruh jumlah baris tiang 115
E.3 Pengaruh jarak antar tiang 118
E.4 Pengaruh panjang tiang 119
E.5 Pengaruh pelat penutup tepi 121
E.6 Pengaruh tipe pembebanan 124
F. Hasil Analisis Lendutan Model Pelat Terpaku 126
F.1 Sistem Pelat Terpaku 1 baris tiang (tanpa pelat penutup tepi) 127
F.2 Pengaruh lantai kerja 128
F.3 Pengaruh jumlah baris tiang 129
xi
F.4 Pengaruh penentuan nilai lendutan toleransi 130
F.5 Pengaruh jarak tiang terhadap tambahan modulus reaksi 132
tanah dasar
F.6 Pengaruh panjang tiang terhadap tambahan modulus reaksi 137
tanah dasar
VII. HASIL DAN PEMBAHASAN UJI PELAT TERPAKU 140
SKALA PENUH 140
A. Sifat-sifat Material 140
A.1 Lempung lunak 140
A.2 Sifat-sifat beton 140
B. Hasil Uji Pelat Terpaku Tiang Tunggal 141
B.1 Hasil uji tiang tunggal 141
B.2 Hasil uji pelat dan Pelat Terpaku tiang tunggal 142
C. Hasil Uji Skala Penuh Pelat Terpaku Tiga Baris Tiang 151
C.1 Hasil uji pembebanan monotonik 151
C.2 Hasil uji pembebanan repetitif 167
D. Hasil Uji Pelat Terpaku Skala Penuh Satu Baris Tiang 175
D.1 Beban repetitif di A 176
D.2 Beban repetitif di C 177
E. Kemungkinan Aplikasi Praktis 180
VIII. ANALISIS NUMERIK PELAT TERPAKU SKALA PENUH 183
A. Idealisasi Geometri 183
B. Analisis Numerik Pelat Terpaku Tiang Tunggal 184
B.1 Idealisasi analisis aksisimetri 184
B.2 Kondisi batas 184
B.3 Kondisi awal 185
B.4 Model konstitutif dan sifat-sifat material 185
B.5 Prosedur hitungan 186
B.6 Hasil analisis 186
C. Analisis 2D Pelat Terpaku 1 Baris Tiang 190
C.1 Dimensi struktur dan idealisasi geometri analisis plain strain 190
xii
C.2 Model konstitutif dan sifat-sifat material 191
C.3 Lendutan Pelat Terpaku 1 baris tiang 192
C.4 Gaya-gaya dalam 195
C.5 Pengaruh pelat penutup tepi 198
C.6 Pengaruh lantai kerja 198
D. Analisis Numerik 3D Solid Pelat Terpaku 3 Baris Tiang 199
D.1 Dimensi struktur dan idealisasi geometri 199
D.2 Model konstitutif dan sifat-sifat material 200
D.3 Lendutan pelat 201
D.4 Kuat geser tanah yang termobilisasi 203
D.5 Gaya-gaya dalam 205
E. Analisis Numerik 3D Plate Bending pada Pelat Terpaku 3 Baris 205
Tiang
E.1 Konstanta pegas 205
E.2 Model geometri dan penempatan pegas 208
E.3 Hasil hitungan numerik 209
E.4 Gaya-gaya dalam 210
E.5 Pengaruh kv 214
E.6 Pengaruh kh 216
E.7 Pengaruh kt 217
IX. PROSEDUR PERENCANAAN PELAT TERPAKU 219
A. Validasi Metode Hitungan Preliminary Design Berdasarkan 219
Modulus Reaksi Tanah dasar Ekivalen
A.1 Rencana ukuran model skala penuh Pelat Terpaku dan 219
sifat-sifat material
A.2 Tahapan perhitungan 221
A.3 Perhitungan modulus reaksi tanah dasar ekivalen 221
A.4 Perbandingan lendutan hitungan dengan pengamatan 225
A.5 Tekanan tanah dan gaya-gaya dalam 236
B. Batasan Aplikasi Perkerasan Sistem Pelat Terpaku 239
B.1 Batasan jenis tanah 239
xiii
B.2 Batasan dimensi struktur 240
C. Prosedur Perencanaan Sistem Pelat Terpaku 241
X. KESIMPULAN DAN SARAN 244
A. Kesimpulan 244
B. Saran 246
DAFTAR PUSTAKA 248
LAMPIRAN 255
xiv
DAFTAR TABEL
Nomor Teks Halaman
Tabel 1.1 Ringkasan hasil penelitian dan aplikasi yang telah dilakukan 9
Tabel 3.1 Sifat-sifat lempung lunak 24
Tabel 3.2 Konsistensi tanah lempung 25
Tabel 3.3 Nilai-nilai tipikal modulus reaksi tanah dasar 30
Tabel 3.4 Perkiraan nilai rasio Poisson tanah 31
Table 3.5 Pengaruh geoteknik pada distress utama perkerasan kaku 39
Tabel 3.6 Persyaratan similaritas untuk model elastik-statik 65
Tabel 5.1 Ukuran struktur di lapangan dan model dalam pengujian 76
Tabel 5.2 Uji Pelat Terpaku skala penuh diperkuat tiga baris tiang 83
Tabel 5.3 Uji Pelat Terpaku skala penuh diperkuat tiga baris tiang 83
Tabel 6.1 Sifat-sifat lempung Ngawi 89
Tabel 6.2 Rasio /0 berdasarkan Metode Hardiyatmo 107
Tabel 6.3 Modulus reaksi subgrade sistem 124
Tabel 6.4 Nilai k’ berdasarkan modulus tanah Pelat Terpaku satu baris 129
untuk beban P = 3,232 kN
Tabel 6.5 Nilai k’ Pelat Terpaku dua baris tiang 130
Tabel 6.6 Sifat-sifat tanah untuk FEM 136
Tabel 6.7 Sifat-sifat pelat dan tiang model untuk FEM 137
Tabel 7.1 Sifat-sifat Lempung Ngawi 141
Tabel 7.2 Hasil hitungan lendutan untuk berbagai metode dan 149
perbedaan terhadap pengamatan
Tabel 8.1 Model dan parameter tanah dan tiang pada analisis aksisimetri 186
Tabel 8.2 Hitungan faktor perpindahan beradasarkan output FEM 189
Tabel 8.3 Model dan parameter elemen struktur pada FEM 2D 191
plain strain
Tabel 8.4 Beban merata untuk lebar ekivalen 0,32 m 192
Tabel 8.5 Rekapitulasi gaya dalam akibat beban P = 80 kN 195
xv
Tabel 8.6 Model dan parameter tanah pasir pada FEM 3D solid 200
Tabel 8.7 Model dan parameter elemen struktur pada FEM 3D solid 201
Tabel 8.8 Kuat geser tanah yang termobilisasi 204
Tabel 8.9 Rekapitulasi gaya dalam akibat beban P maksimum 205
Tabel 8.10 Rangkuman kv untuk berbagai ukuran pelat 206
Tabel 8.11 Modulus reaksi subgrade lateral tiang 207
Tabel 8.12 Modulus gesek tiang 207
Tabel 8.13 Rekapitulasi nilai konstanta pegas 208
Tabel 8.14 Respon pegas pada elemen struktur 209
Tabel 8.15 Hasil hitungan lendutan pada titik beban 210
Tabel 8.16 Momen penampang pelat beton pada titik D 211
Tabel 8.17 Tegangan pada elemen beton pelat hasil FEM pada titik D 211
Tabel 8.18 Rekapitulasi gaya dalam akibat beban P maksimum 213
Tabel 8.19 Variasi nilai kv dengan kh dan kt konstan 214
Tabel 8.20 Perbedaan momen FEM terhadap momen nominal 214
penampang pelat
Tabel 8.21 Variasi nilai kh dengan kv dan kt konstan 216
Tabel 8.22 Variasi nilai kt dengan kv dan kh konstan 217
Tabel 9.1 Sifat-sifat tanah 220
Tabel 9.2 Sifat-sifat beton rencana 221
Tabel 9.3 Estimasi modulus reaksi tanah dasar tanah Lempung Lunak 223
Ngawi menurut berbagai pendekatan
Tabel 9.4 Modulus reaksi tanah dasar ekivalen untuk tinjauan m baris 225
tiang
xvi
DAFTAR GAMBAR
Nomor Teks Halaman
Gambar 1.1 Tipikal desain perkerasan kaku menggunakan Sistem Pelat 4
Terpaku
Gambar 2.1 Denah dan penampang Fondasi KSLL 13
Gambar 2.2 Sistem cakar ayam pada Jalan Prof. Sediyatmo 14
Gambar 2.3 Contoh detail desain fondasi CAM 15
Gambar 2.4 Ilustrasi pengaruh pemasangan tiang sebagai ”paku” pada 16
perkerasan beton
Gambar 3.1 Perilaku tiang selama pembebanan 21
Gambar 3.2 Geometri dan karakteristik transmisi beban 22
Gambar 3.3 Sebaran tanah lunak di Indonesia 23
Gambar 3.4 Penentuan modulus subgrade 27
Gambar 3.5 Cara pengambilan nilai kv 27
Gambar 3.6 Lendutan rata-rata pada pelat fleksibel untuk menentukan kv 29
Gambar 3.7 Reaksi pada sistem pelat dan tiang tunggal 32
Gambar 3.8 Hubungan 0/ vs. berdasarkan uji Pelat Terpaku skala 34
penuh tiang tunggal
Gambar 3.9 Tekanan dukung tanah di bawah pelat terpaku tiang tunggal 35
Gambar 3.10 Analogi perkerasan kaku yang tebal digantikan oleh perkeras- 41
an kaku yang lebih tipis yang diperkuat dengan tiang-tiang
Gambar 3.11 Ilustrasi pengaruh pemasangan tiang sebagai ”paku” pada 42
perkerasan beton akibat beban repetitif kendaraan
Gambar 3.12 Prinsip interaksi fondasi rakit-tiang 43
Gambar 3.13 Model elemen hingga 3D yang dikembangkan oleh Suhendro 44
Gambar 3.14 Balok dengan panjang tak terhingga dibebani beban titik 45
Gambar 3.15 Balok di atas fondasi elastis dengan panjang terbatas 46
Gambar 3.16 Struktur pelat lentur 48
Gambar 3.17 Keseimbangan gaya-gaya dalam pada suatu differential 50
element dxdy
xvii
Gambar 3.18 Elemen segi empat titik nodal pelat lentur 52
Gambar 3.19 Sistem koordinat 3 dimensi dan perjanjian tanda tegangannya 56
Gambar 3.20 Ide dasar model elastis plastis sempurna 59
Gambar 3.21 Permukaan leleh Mohr-Coulomb di dalam tegangan prinsipal 60
Gambar 3.22 Macam penempatan elemen pegas 61
Gambar 3.23 Contoh elemen cangkang yang dipasang pegas dukungan 62
vertikal (kv), lateral (kh), dan gesek (kt)
Gambar 5.1 Wiremesh untuk tulangan pelat model 67
Gambar 5.2 Tiang model diameter 4 cm dengan tulangan kawat 68
diameter 3 mm
Gambar 5.3 Tiang beton bertulang dia. 20 cm 68
Gambar 5.5 Skema alat uji model di laboratorium 70
Gambar 5.6 Foto bak uji model dan frame beban 71
Gambar 5.7 Loding yoke untuk uji cabut tiang 71
Gambar 5.8 Foto kolam uji skala penuh 72
Gambar 5.9 Sepasang balok jangkar 73
Gambar 5.10 Bagan alur penelitian 74
Gambar 5.11 Foto uji beban pelat tanah pada bak uji model skala penuh 78
Gambar 5.12 Foto uji beban pelat pada tanah menggunakan pelat bujur 79
sangkar berukuran 120 cm x 120 cm x 15 cm
Gambar 5.13 Foto uji beban pelat pada lantai kerja menggunakan pelat 79
beban diameter 30 cm
Gambar 5.14 Uji pembebanan tekan pelat terpaku tiang tunggal 81
Gambar 5.15 Skema alat uji skala penuh 82
Gambar 5.16 Uji pembebanan Pelat Terpaku skala penuh dengan 3 84
baris tiang
Gambar 5.17 Uji pembebanan Pelat Terpaku skala penuh dengan 1 84
baris tiang
Gambar 5.18 Skema rangkuman pengujian 85
Gambar 5.19 Model tentatif analisis numerik 2D Sistem Pelat Terpaku 87
Gambar 5.20 Model tentatif analisis numerik Plaxis 3D Sistem Pelat 88
Terpaku
Gambar 6.1 Distribusi ukuran butiran tanah Lempung Ngawi-1 90
xviii
Gambar 6.2 Perkembangan kadar air di kolam uji model selama pengujian 91
Gambar 6.3 Perkembangan kondisi tanah di kolam uji model selama 91
pengujian
Gambar 6.4 Hubungan P- pada uji tiang tunggal 95
Gambar 6.5 Hubungan beban dan lendutan pada uji tekan pelat 95
20 cm x 20 cm x 3 cm
Gambar 6.6 Hubungan P- untuk pelat 120 cm x 20 cm x 3 cm yang 94
menerima beban tekan
Gambar 6.7 Lendutan pelat 120 cm x 20 cm x 3 cm akibat beban di A 95
Gambar 6.8 Lendutan pelat 120 cm x 20 cm x 3 cm akibat beban di B 95
Gambar 6.9 Lendutan pelat 120 cm x 20 cm x 3 cm akibat beban di C 95
Gambar 6.10 Hubungan P- untuk pelat 120 cm x 40 cm x 3 cm yang 96
menerima beban tekan
Gambar 6.11 Lendutan pelat 120 cm x 40 cm x 3 cm akibat beban di A 97
Gambar 6.12 Lendutan pelat 120 cm x 40 cm x 3 cm akibat beban di C 97
Gambar 6.13 Hubungan P- untuk pelat 120 cm x 60 cm x 3 cm yang 98
menerima beban tekan
Gambar 6.14 Lendutan pelat 120 cm x 60 cm x 3 cm akibat beban di A 98
Gambar 6.15 Lendutan pelat 120 cm x 60 cm x 3 cm akibat beban di B 99
Gambar 6.16 Lendutan pelat 120 cm x 60 cm x 3 cm akibat beban di C 99
Gambar 6.17 Pengaruh lebar pelat terhadap lendutan untuk beban di A 100
Gambar 6.18 Pengaruh lebar pelat terhadap lendutan untuk beban di B 100
Gambar 6.19 Pengaruh lebar pelat terhadap lendutan untuk beban di C 101
Gambar 6.20 Hubungan P-untuk pelat terpaku tiang tunggal yang 102
menerima beban tekan
Gambar 6.21 Distribusi lendutan pelat 20 cm x 20 cm x 3 cm akibat 103
beban tekan
Gambar 6.22 Hubungan P- untuk pelat terpaku tiang tunggal akibat 103
beban cabut
Gambar 6.23 Pengaruh panjang tiang pada kapasitas cabut pelat terpaku 104
tiang tunggal
xix
Gambar 6.24 Uji beban pelat pada model pelat dan pelat terpaku tiang 104
tunggal
Gambar 6.25 Pengaruh pemasangan tiang terhadap modulus reaksi 105
tanah dasar pada uji model akibat beban sentris
Gambar 6.26 Tahanan friksi tiang dengan panjang Lp = 20 cm 106
Gambar 6.27 Hubungan rasio/0 dan pada model pelat terpaku tiang 107
tunggal pada beban sentris
Gambar 6.28 Nilai k berdasarkan berbagai metode 108
Gambar 6.29 Perbandingan hitungan lendutan model pelat terpaku tiang 109
tunggal akibat beban sentris
Gambar 6.30 Pengaruh pemasangan tiang terhadap beban di tepi model 110
Pelat Terpaku tiang tunggal
Gambar 6.31 Hubungan P- untuk pelat terpaku satu baris tiang yang 111
menerima beban tekan
Gambar 6.32 Lendutan pelat terpaku satu baris tiang akibat beban di A 112
Gambar 6.33 Lendutan pelat terpaku satu baris tiang akibat beban di B 112
Gambar 6.34 Lendutan pelat terpaku satu baris tiang akibat beban di C 112
Gambar 6.35 Perbandingan hubungan P- untuk model pelat dan pelat 113
terpaku satu baris tiang akibat beban tekan
Gambar 6.36 Perbandingan lendutan model pelat dan pelat terpaku satu 114
baris tiang
Gambar 6.37 Perbandingan lendutan model pelat dan pelat terpaku satu 115
baris tiang akibat beban di C
Gambar 6.38 Hubungan beban dan lendutan untuk pengaruh baris tiang 116
Gambar 6.39 Pengaruh jumlah baris tiang terhadap lendutan akibat beban 116
di A
Gambar 6.40 Pengaruh jumlah baris tiang terhadap lendutan akibat beban 117
di C sebesar P = 2,02 kN
Gambar 6.41 Hubungan P-pada titik beban untuk jarak tiang yang berbeda118
Gambar 6.42 Distribusi lendutan sepanjang pelat sistem pelat terpaku untuk 119
jarak tiang yang berbeda pada beban P = 1,35 kN
Gambar 6.43 Hubungan P- pada titik beban untuk panjang tiang yang 120
berbeda
xx
Gambar 6.44 Distribusi lendutan pelat untuk panjang tiang yang berbeda 120
akibat beban P = 2,69 kN
Gambar 6.45 Hubungan P- pelat Sistem Pelat Terpaku tanpa dan dengan 122
pelat penutup tepi
Gambar 6.46 Perbandingan distribusi lendutan pelat pada berbagai sistem 123
Gambar 6.47 Hubungan P- pada titik beban Sistem Pelat Terpaku dengan 125
pelat penutup tepi dan satu baris tiang untuk tipe beban
yang berbeda
Gambar 6.48 Perbandingan distribusi lendutan model pelat terpaku 1 baris 126
tiang akibat beban monotonik dan repetitif
Gambar 6.49 Hubungan P-berdasarkan Persamaan (3.34) 127
Gambar 6.50 Distribusi lendutan hitungan Pelat Terpaku satu baris tiang 128
Gambar 6.51 Pengaruh lantai kerja terhadap lendutan Pelat Terpaku satu 129
baris tiang untuk beban P = 3,232 kN
Gambar 6.52 Hubungan P-hasil hitungan untuk berbagai jumlah baris tiang130
Gambar 6.53 Pengaruh variasi lendutan izin sebagai lendutan rencana 131
Gambar 6.54 Distribusi lendutan Pelat Terpaku dengan variasi lendutan 132
toleransi
Gambar 6.55 Hubungan k terhadap jarak tiang 133
Gambar 6.56 Hubungan lendutan hitungan terhadap pengamatan untuk 134
berbagai jarak tiang berdasarkan Metode Hardiyatmo
Gambar 6.57 Hubungan lendutan hitungan terhadap pengamatan untuk 134
berbagai jarak tiang berdasarkan Persamaan (3.34)
Gambar 6.58 Distribusi lendutan Pelat Terpaku untuk berbagai jarak tiang 135
pada beban sentris (P= 2,694 kN)
Gambar 6.59 Distribusi lendutan Pelat Terpaku untuk berbagai jarak tiang 136
pada beban tepi (P= 1,347 kN)
Gambar 6.60 Pengaruh panjang tiang terhadap k pada beban P = 2,694 kN 138
Gambar 6.61 Hubungan P-berdasarkan metode yang berbeda 139
Gambar 6.62 Distribusi lendutan hitungan Pelat Terpaku untuk panjang 139
tiang Lp = 20 cm (beban P = 2,694 kN)
Gambar 7.1 Hasil uji kapasitas dukung tiang tunggal 142
Gambar 7.2 Gesek satuan tiang 142
xxi
Gambar 7.3 Hubungan P- pada pelat dan pelat terpaku tiang tunggal pada 143
beban sentris
Gambar 7.4 Modulus reaksi tanah dasar pelat dan pelat terpaku tiang 144
tunggal untuk beban sentris
Gambar 7.5 Hubungan rasio /0 terhadap defleksi Pelat Terpaku tiang 145
tunggal
Gambar 7.6 Hubungan faktor perpindahan ( = / terhadap rasio /D 146
untuk penentuan tambahan modulus reaksi tanah dasar
Pelat Terpaku
Gambar 7.7 Hubungan k vs. pada berbagai metode hitungan untuk 147
beban sentris
Gambar 7.8 Hubungan P- Pelat Terpaku tiang tunggal skala penuh untuk 148
berbagai metode hitungan pada beban sentris
Gambar 7.9 Hubungan P- pada pelat dan pelat terpaku tiang tunggal pada 149
beban di tepi
Gambar 7.10 Modulus reaksi tanah dasar pelat dan pelat terpaku tiang 149
tunggal
Gambar 7.11 Denah dan lendutan pelat akibat beban P= 40 kN di A 152
(pusat pelat)
Gambar 7.12 Hubungan P- akibat beban di A 152
Gambar 7.13 Pola lendutan Pelat Terpaku skala penuh pada arah 153
memanjang pelat
Gambar 7.14 Pola lendutan Pelat Terpaku skala penuh pada arah 153
melintang pelat
Gambar 7.15 Penurunan tak seragam akibat beban di A 154
Gambar 7.16 Skema penempatan instrumentasi 155
Gambar 7.17 Regangan pada tiang akibat beban di A 156
Gambar 7.18 Denah dan lendutan pelat akibat beban P= 40 kN di C 158
Gambar 7.19 Hubungan P- akibat beban di C 158
Gambar 7.20 Lendutan Pelat Terpaku skala penuh pada arah memanjang 159
pelat akibat beban di C
Gambar 7.21 Lendutan Pelat Terpaku skala penuh pada arah melintang 159
melalui titik beban pelat akibat beban di C
xxii
Gambar 7.22 Penurunan tak seragam akibat beban di C 160
Gambar 7.23 Regangan pada tiang akibat beban di C 161
Gambar 7.24 Regangan pada tulangan pelat penutup tepi akibat beban di C 161
Gambar 7.25 Denah dan lendutan pelat akibat beban di D sebesar P= 40 kN 162
Gambar 7.26 Hubungan P- akibat beban di D 163
Gambar 7.27 Lendutan Pelat Terpaku skala penuh pada arah memanjang 163
pelat akibat beban di D
Gambar 7.28 Penurunan tak seragam akibat beban di D 164
Gambar 7.29 Regangan pada tiang akibat beban di D 165
Gambar 7.30 Regangan pada tulangan akibat beban di D 165
Gambar 7.31 Hubungan P- untuk seluruh titik beban 166
Gambar 7.32 Hasil uji beban repetitif di A 168
Gambar 7.33 Distribusi lendutan arah memanjang Pelat Terpaku skala 168
penuh akibat beban repetitif di A (repetisi ke-5)
Gambar 7.34 Hubungan P- untuk semua repitisi pada beban repetitive di A 169
Gambar 7.35 Hasil uji beban repetitif di C 171
Gambar 7.36 Distribusi lendutan arah memanjang Pelat Terpaku skala 171
penuh akibat beban repetitif di C (repetisi ke-5)
Gambar 7.37 Hubungan P- untuk semua repitisi pada beban repetitif di C 172
Gambar 7.38 Hasil uji beban repetitif di D 173
Gambar 7.39 Distribusi lendutan arah memanjang Pelat Terpaku skala 173
penuh akibat beban repetitif di D (repetisi ke-5)
Gambar 7.40 Hubungan P- untuk semua repitisi pada beban repetitif di D 174
Gambar 7.41 Perbandingan lendutan akibat beban repetitif dan monotonik 175
pada beban di D
Gambar 7.42 Denah uji pembebanan untuk satu baris tiang 175
Gambar 7.43 Hasil uji beban di A pada model skala penuh satu baris tiang 176
Gambar 7.44 Perbandingan hasil uji beban di A satu baris tiang dan 3 177
baris tiang
Gambar 7.45 Retak melintang pada model skala penuh satu baris tiang 178
akibat beban di C sebesar 80 kN
Gambar 7.46 Hasil uji beban di C pada model skala penuh satu baris tiang 179
xxiii
Gambar 7.47 Perbandingan hasil uji beban di C satu baris tiang 180
dan 3 baris tiang
Gambar 8.1 Idealisasi geometri pada analisis elemen hingga 2D 183
Gambar 8.2 Input geometri analisis aksisimetri Pelat Terpaku tiang 185
tunggal dengan prescribed displacement
Gambar 8.3 Hubungan P- pada pusat Pelat Terpaku tiang tunggal 187
Gambar 8.4 Penurunan total menurut intensitas beban 187
Gambar 8.5 Tegangan geser akibat beban sentris 54 kN 188
Gambar 8.6 Perpindahan relatif antara tanah dan tiang 189
Gambar 8.7 Perbandingan faktor perpindahan hitungan output FEM 190
dengan hitungan data pengamatan
Gambar 8.8 Hubungan P- hasil hitungan terhadap pengamatan Pelat 192
Terpaku 1 baris tiang
Gambar 8.9 Vektor perpindahan tanah pada Pelat Terpaku 1 baris tiang 193
pada beban P = 80 kN
Gambar 8.10 Distribusi lendutan sepanjang pelat pada Pelat Terpaku satu 194
baris tiang
Gambar 8.11 Tegangan geser pada interface Pelat Terpaku 1 baris tiang 194
Gambar 8.12 Distribusi momen pada elemen struktur Pelat Terpaku 196
satu baris tiang
Gambar 8.13 Distribusi gaya lintang pada elemen struktur Pelat Terpaku 197
satu baris tiang
Gambar 8.14 Pengaruh pelat penutup tepi terhadap lendutan pelat 198
Gambar 8.15 Pengaruh lantai kerja terhadap lendutan pelat 199
Gambar 8.16 Hubungan P- hasil hitungan terhadap pengamatan Pelat 202
Terpaku 3 baris tiang
Gambar 8.17 Shading distribusi lendutan sepanjang Pelat Terpaku 3 baris 202
tiang akibat beban P = 160 kN
Gambar 8.18 Distribusi lendutan sepanjang Pelat Terpaku 3 baris tiang 203
akibat beban P = 80 kN
Gambar 8.19 Kuat geser tanah yang termobilisasi (kN/m2) akibat beban P 204
maksimum
Gambar 8.20 Modulus reaksi subgrade tiang 207
xxiv
Gambar 8.21 Geometri elemen struktur Pelat Terpaku pada SAP2000 208
Gambar 8.22 Contoh hasil analisis Pelat Terpaku akibat beban P = 160 kN 210
di titik A
Gambar 8.23 Pola distribusi lendutan memanjang pelat melewati titik beban 211
Gambar 8.24 Distribusi momen pelat akibat beban P = 160 kN di D 212
Gambar 8.25 Distribusi momen tiang akibat beban P = 80 kN di C 213
Gambar 8.26 Pengaruh berbagai nilai kv terhadap lendutan dan 214
M11 maksimum
Gambar 8.27 Pengaruh kv terhadap ditribusi lendutan sepanjang pelat 215
melewati titik beban
Gambar 8.28 Pengaruh berbagai nilai kh terhadap lendutan dan 216
M11 maksimum
Gambar 8.29 Pengaruh berbagai nilai kh terhadap momen tiang nomor 6 217
dan pelat
Gambar 8.30 Pengaruh berbagai nilai kt terhadap lendutan dan 218
M11 maksimum
Gambar 9.1 Rencana model skala penuh Pelat Terpaku representasi seksi 220
perkerasan kaku dengan 3 baris tiang
Gambar 9.2 Penyederhanaan hitungan Pelat Terpaku satu baris tiang 223
Gambar 9.3 Hasil hitungan berdasarkan Persamaan (3.34) vs. lendutan 226
pengamatan Pelat Terpaku skala penuh satu baris tiang
untuk P sentris
Gambar 9.4 Hasil hitungan berdasarkan Persamaan (3.34) vs. lendutan 227
pengamatan Pelat Terpaku skala penuh satu baris tiang
untuk P di tepi
Gambar 9.5 Hasil hitungan berdasarkan Persamaan (3.34) vs. lendutan 229
pengamatan Pelat Terpaku skala penuh 3 baris tiang
untuk P sentris
Gambar 9.6 Hasil hitungan berdasarkan Persamaan (3.34) vs. lendutan 230
pengamatan Pelat Terpaku skala penuh 3 baris tiang
untuk P di tepi
Gambar 9.7 Perbandingan lendutan analisis dan pengamatan untuk Pelat 232
Terpaku satu baris tiang akibat beban sentris
Gambar 9.8 Perbandingan lendutan analisis dan pengamatan untuk Pelat 234
Terpaku satu baris tiang akibat beban di tepi
xxv
Gambar 9.9 Perbandingan lendutan analisis dan pengamatan untuk Pelat 235
Terpaku tiga baris tiang akibat beban sentris
Gambar 9.10 Perbandingan lendutan analisis dan pengamatan untuk Pelat 236
Terpaku tiga baris tiang akibat beban di tepi
Gambar 9.11 Tekanan tanah di bawah pelat 237
Gambar 9.12 Momen pada pelat 239
Gambar 9.13 Gaya geser pelat 240
xxvi
DAFTAR ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN
Arti lambang
A : luasan pelat beban (m2)
Ac : luasan bidang kontak pelat dengan tanah (m2)
Ac : luasan penampang tiang (m2)
AE : luasan penampang luasan tanah (m2)
Aps : luas zona pelat yang didukung tiang (m2)
As : luas selimut tiang (m2)
a : jarak beban terhadap tepi kiri balok (m)
ad : faktor adhesi (tidak berdimensi)
B : lebar pelat (m) atau lebar fondasi (m)
CBR : California Bearing Ratio (%)
cu : kohesi undrained (kN/m2)
D : kekakuan lentur pelat
Deq : diameter ekivalen pias pada idealisasi geoemtri aksisimetri (m) e
D : matriks kekakuan material elastis
d : diameter tiang (m)
d(x) : penurunan yang bersesuaian pada arah sumbu x
E : modulus elastisitas balok (kN/m2)
EA : kekakuan normal (kN/m)
E’ : modulus elastisitas efektif (kN/m2)
Ec : Modulus elastisitas beton (kN/m2)
Es : Modulus elastisitas tanah (kN/m2)
EI : kekakuan relatif (kN/m)
Eoed : modulus elastisitas tanah kondisi terkonsolidasi (kN/m2)
Eur : modulus elastisitas tanah kondisi unloading-reloading (kN/m2)
E0 : modulus tangen awal (kN/m2)
E1, E2, E3 : modulus elastisitas masing-masing berurutan pada arah sumbu aksial
1, 2, dan 3 (kN/m2)
E50 : modulus sekan pada 50% kekuatan material (kN/m2)
e : angka pori (tidak berdimensi), atau lengan momen gaya horizontal
terhadap titik yang ditinjau (m)
e0 : angka pori awal (tidak berdimensi)
F : gaya (kN)
Fs : faktor keamanan (tidak berdimensi)
{F} : vektor gaya (tidak berdimensi)
fc’ : kuat tekan karakteristik beton (MPa)
fs : tahanan gesek satuan ultimit tiang (kN/m2)
fy : kuat tarik leleh baja (kN/m2)
G : modulus geser (kN/m2)
Gs : Berat spesifik (tidak berdimensi)
xxvii
G12 : modulus geser dalam bidang 1 dan 2 (kN/m2)
G13 : modulus geser di luar bidang berkaitan dengan modulus geser di atas
sumbu 1 (kN/m2)
G23 : modulus geser di luar bidang berkaitan dengan modulus geser di atas
sumbu 2 (kN/m2)
H : tinggi pelat penutup tepi (m) atau tebal tanah lunak (m)
hc : tebal pelat beton (m)
I : momen inersia balok (m4)
Ic : indeks konsistensi (tidak berdimensi)
i : nomor titik pengukuran 1 sampai n
K : modulus reaksi tanah dasar arah vertikal kondisi statis (kN/m3) atau
modulus bulk (kN/m2)
Kd : koefisien tekanan tanah lateral di sekitar tiang (tidak berdimensi)
KR : kerikil atau agregat batu pecah
[K] : matriks kekakuan struktur pada sumbu global
(Ke) : matriks kekakuan elemen
(Kij) : submatriks kekakuan elemen dengan i dan j adalah nodal lokal. K350 : kuat tekan karakteristik beton sebesar 350 kg/cm2
k : koefisien permeabilitas (cm/det), atau modulus reaksi tanah dasar
(kN/m3)
kh : koefisien reaksi tanah dasar arah horizontal (kN/m3)
kSISTEM’ : modulus reaksi tanah dasar vertikal sistem pelat terpaku (kN/m3)
kt : modulus gesek tiang (kN/m3)
kv : koefisien reaksi tanah dasar arah vertikal (kN/m3)
kv(x) : koefisien reaksi tanah dasar arah vertikal pada arah sumbu x (kN/m3)
k762 : nilai modulus reaksi tanah dasar untuk pelat standar diameter 762 mm
(kPa/m)
k0,3 : modulus reaksi tanah dasar pelat beban 0,3 m × 0,3 m
k’ : modulus reaksi tanah dasar ekivalen (kN/m3)
L : panjang fondasi (m)
Lb : jarak dasar tiang ke dasar kolom (m)
LL : batas cair (%)
Lp : panjang tiang tertanam (m)
LS : faktor kehilangan dukungan (tidak berdimensi)
li : jarak masing-masing titik
M : momen lentur balok (kNm), atau momen lawan yang termobilisasi
oleh dinding penahan tepi (kNm)
M0 : beban momen di tengah bentang balok (kNm)
M11 : momen lentur melintang perkerasan (kNm/m)
MA : momen di titik A (kNm)
Mx : momen terhadap sumbu x (kNm)
My : momen terhadap sumbu y (kNm)
M : matriks kekakuan material
m : jumlah baris tiang
N : jumlah pukulan uji SPT
xxviii
n : porositas (%), atau jumlah tiang, atau indeks empiris (pada penentuan
kh)
P : beban terpusat (kN)
PC : Portland cement
Ph : gaya lateral tanah yang termobilisasi di depan dinding penahan tepi
(kN)
PL : batas plastis (%)
PS : pasir
p : tekanan beban (kN/m2)
po’ : tekanan overburden efektif rerata sepanjang tiang (kN/m2)
Q : beban terpusat (kN)
Qb : tahanan ujung tiang (kN)
Qs : tahanan gesek ultimit tiang (kN)
Qu : kapasitas dukung ultimit tiang (kN)
Qx : gaya geser pada arah sumbu x (kN)
Qy : gaya geser pada arah sumbu y (kN)
qSPT : tekanan kontak Sistem Pelat Terpaku (kN/m2)
qu : kuat tekan bebas (kN/m2)
q(x) : tekanan fondasi pada arah sumbu x
R : jari-jari pelat beban (m)
R : gaya perlawanan tiang (kN)
R, Rinter : rasio kekuatan bidang kontak (tidak berdimensi)
RA : reaksi vertikal di titik A (kN)
Rs : tahanan gesek tiang satuan yang termobilisasi (kN)
S : tegangan (kN/m2)
SE : skala bahan (tidak berdimensi)
SKV : skala bahan untuk koefisien reaksi tanah dasar vertikal (tidak
berdimensi)
SL : batas susut (%)
Su : kuat geser undrained (kN/m2)
S1 : faktor skala geometri (tidak berdimensi)
SM : faktor skala beban momen atau torsi (tidak berdimensi)
SP : faktor skala modulus elastisitas (tidak berdimensi)
SQ : faktor skala beban terpusat (tidak berdimensi)
Sq : faktor skala tekanan atau beban terbagi rata (tidak berdimensi)
SV : faktor skala gaya lintang (tidak berdimensi)
Sv : faktor skala rasio Poisson (tidak berdimensi)
S : faktor skala regangan (tidak berdimensi)
S : faktor skala beban garis (tidak berdimensi)
S : faktor skala tegangan (tidak berdimensi)
S : faktor skala rapat massa bahan (tidak berdimensi)
s : jarak antar tiang (m)
sx : jarak antar tiang pada arah sumbu x (m)
sy : jarak antar tiang pada arah sumbu y (m)
t : tebal pelat model (cm)
t : tebal pelat perkerasan beton (m)
xxix
teq : tebal ekivalen tiang pada idealisasi geoemtri plain strain (m)
{U} : vektor displacement
v : rasio Poisson (tidak berdimensi)
v’ : rasio Poisson efektif (tidak berdimensi)
v12 : rasio Poisson pada bidang 1-2 (tidak berdimensi)
v13 : rasio Poisson pada bidang 1-3 (tidak berdimensi)
v23 : rasio Poisson pada bidang 2-3 (tidak berdimensi)
w : kadar air (%), atau lendutan balok (m), atau faktor berat (kNm/m)
x : jarak titik yang ditinjau terhadap tepi kiri balok (m)
y : lendutan (arah horizontal) (mm)
y : lengan momen (m)
yA : lendutan vertikal di titik A (mm)
: faktor perpindahan tiang (tidak berdimensi)
L : faktor beban (rasio beban yang dipikul tiang terhadap beban total)
: faktor tahanan gesek satuan (m-1
)
: fleksibilitas balok
: lendutan (mm)
a : lendutan toleransi pada pelat perkerasan kaku (mm)
avg : lendutan rerata (mm)
i : lendutan di titik ke-i dari pelat fleksibel (mm)
maks : lendutan maksimum (mm)
p : perpindahan kepala tiang (m)
s : lendutan pelat (mm)
δ0 : perpindahan relatif antara tiang dan tanah (mm)
k : tambahan modulus reaksi tanah dasar akibat perlawanan tiang (kN/m3)
e : regangan elastis (%)
p : regangan plastis (%)
xx : regangan pada sumbu x (%)
yy : regangan pada sumbu y (%)
zz : regangan pada sumbu z (%)
() : regangan volumetrik
: peningkatan infinitesimal regangan efektif (kecepatan regangan
efektif)
b : berat volume bulk (kN/m3)
d : berat volume kering (kN/m3)
dmaks : berat volume kering maksimum (kN/m3)
sat : berat volume jenuh (kN/m3)
: fleksibilitas balok di atas tanah
s rasio Poisson tanah (tidak berdimensi)
1m : similaritas 1 pada model
1p : similaritas 1 pada prototipe
(, , ) : sumbu-sumbu sistem koordinat lokal
: diamater pelat beban (m), pada penentuan modulus reaksi tanah dasar
xxx
metode Transport Research Laboratory
d : sudut gesek antara tanah-tiang (°)
: sudut dilatansi (°)
' : peningkatan infinitesimal tegangan efektif (kecepatan tegangan
efektif)
: angular displacement (radian)
: sudut rotasi dinding penahan tepi (°)
Singkatan AASHTO : American Association of Standard for Highway and Transportation
Officials
ASTM : American Standard for Testings and Materials
BoEF : Beams on Elastic Foundation
CAM : Cakar Ayam Modifikasi
CRCP : continously reinforced concrete pavement
FEM : finite element method
IWF : I wide flange
in : inch
JPCP : jointed plain concrete pavement
JRCP : jointed reinforced concrete pavement
KSLL : Konstruksi Sarang Laba-laba
kN : kilo Newton
kPa : kilo Pascal
Lab. : Laboratorium
lb : pound
MPa : Mega Pascal
PPs : Program Pascasarjana
PSI : Pound Square Inch
PVC : polivilin carbonat
pci : pound cubic feet
SAP2000 : structural analysis program 2000
SPT : Standart Penetration Test
USCS : Unified Soil Classification System
2D : dua dimensi
3D : tiga dimensi
xxxi
DAFTAR LAMPIRAN
CURRICULUM VITAE 255
LAMPIRAN A: STIFFNESS DATA UNTUK ELEMEN SEGI EMPAT 257
LAMPIRAN B: PROSEDUR ELEMEN HINGGA UNTUK ANALISIS 258
PELAT TERPAKU MENGGUNAKAN SAP2000
LAMPIRAN C: MACAM DAN PROSEDUR UJI 261
C.1: Macam Uji Model Skala Kecil 261
C.2: Prosedur Uji Model Skala Kecil 267
C.3: Prosedur Pengujian Utama 270
LAMPIRAN D: DATA UJI MODEL SKALA KECIL 278
D.1: Data uji bahan model skala kecil 279
D.2: Data uji model tiang 289
D.3: Data uji model pelat 293
D.4: Data uji model pelat terpaku 301
D.5: Output hitungan k’ model 310
LAMPIRAN E: DATA UJI PELAT TERPAKU SKALA PENUH 318
E.1: Data uji tanah dan lantai kerja 319
E.2: Data uji beton 328
E.3: Data uji tiang tunggal 331
E.4: Data uji Pelat 120 cm x 120 cm x 15 cm 333
E.5: Data uji Pelat Terpaku tiang tunggal 335
E.6: Data uji Pelat Terpaku m baris tiang 341
LAMPIRAN F: OUTPUT ANALISIS MOMEN NOMINAL PELAT 373
DAN TIANG LAMPIRAN G: OUTPUT ANALISIS FEM PLAXIS 377
G.1: Output analisis FEM Plaxis 2D model 1 baris 378
G.2: Output analisis FEM Plaxis 2D skala penuh 379
G.3: Output analisis FEM Plaxis 3D skala penuh 390
LAMPIRAN H: OUTPUT ANALISIS FEM SAP2000 398
LAMPIRAN I: HITUNGAN KAPASITAS DUKUNG 402
LAMPIRAN J: FOTO PELAKSANAAN 404
Top Related