## MODELISASI NUMERIK ANALISIS GAYA LATERAL PADA PILE CAP DI TANAH KOHESIF
Darwin Halim 1 , Amelia Yuwono 2 , dan Hendy Wijaya 3
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta Darwin.325160165@stu.untar.ac.id
2 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta yuwonoamelia@gmail.com
3 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta m.hendy@yahoo.com
Masuk: 06-07-2020, revisi: 19-07-2020, diterima untuk diterbitkan: 04-08-2020

## ABSTRACT
The foundation is a lower structure that serves to hold the burden that works from the structure above it the burden is  passed  on  to  the  ground.  The  choice  of  foundation  is  based  on  the  working  load,  the  type  of  soil  layer  that supports  the  foundation,  and  the  technology  that  can  be  used.  Therefore,  the  performance  of  pile  foundations  in accepting lateral forces is important in geotechnical practice. In this journal, a centrifuged test model is tested to see  the  behavior  of  pile  groups  that  are  burdened  by  lateral  loads.  To  find  out  the  results  of  the  trial,  numerical modeling  was  carried  out for  the  pile  groups  on clay.  The clay  soils  modeled  in  this  experiment  were carried  out under normally consolidated and over consolidated kaolin clay soils. The pile group model that was tested consisted of 2x2, 3x3, and 4x4 with a distance of center to center 3 times the width of the pile foundation. The results of this numerical  analysis  will  be  compared  with  the  results  of  centrifuged  tests  that  have  been  done  before  in  other journals.

## Keywords: pile foundation; lateral force; numerical modelling; pile groups

## ABSTRAK
Fondasi  merupakan  struktur  bawah  yang  berfungsi  untuk  menahan  beban  yang  bekerja  dari  struktur  bangunan diatasnya yang bebannya diteruskan ke tanah. Pemilihan fondasi didasarkan pada beban yang berkerja, jenis lapisan tanah  yang  menopang  fondasi,  serta  teknologi  yang  dapat  digunakan.  Karena  itu,  kinerja  fondasi  tiang  dalam menerima  gaya  lateral  adalah  hal  yang  penting  dalam  praktek  geoteknik.  Pada  jurnal  ini,  sebuah  model  uji centrifuged di uji coba untuk melihat perilaku tiang kelompok yang terbebani oleh beban lateral. Untuk mengetahui hasil uji coba maka  dilakukan modelisasi numerik untuk kelompok tiang pada tanah lempung. Tanah lempung yang dimodelkan dalam percobaan ini dilakukan pada tanah kondisi normally consolidated dan over consolidated kaolin clay. Model kelompok tiang yang di uji coba terdiri atas 2x2, 3x3, dan 4x4 dengan jarak spasi pusat ke pusat 3 kali dari  lebar  tiang  fondasi.  Hasil  analisis numerik  ini akan  diperbandingkan  dengan hasil  uji centrifuged yang  sudah pernah dilakukan sebelumnya pada jurnal lain.
Kata kunci: fondasi tiang; gaya lateral; modelisasi numerik; kelompok tiang

## 1. PENDAHULUAN
Pada  dasarnya,  semua  struktur,  bagaimana  pun  karakteristiknya,  selalu  didukung  oleh  fondasi  karena  fondasilah yang  akan  menyalurkan  beban  struktur  secara  keseluruhan  ke  dalam  tanah.  Pemilihan  jenis  fondasi  yang  akan digunakan  sangat  bergantung  terhadap  fungsi  struktur  yang  akan  ditopang,  kondisi  tanah  dibawah  struktur,  serta perbandingan biaya fondasi terhadap biaya struktur secara keseluruhan. Pertimbangan fungsi struktur yang ditopang akan menunjukkan secara tidak langsung gambaran besar beban yang akan ditanggung oleh fondasi. Sementara itu, kondisi tanah di bawah struktur sangat berkaitan dengan perilaku tanah itu sendiri ketika menerima beban.
Fondasi tiang disamping menahan beban vertikal juga menahan beban horisontal  seperti struktur lepas pantai yang menahan  beban  angin  dan  beban  gelombang,  dermaga  pelabuhan  yang  menahan  beban  horisontal  ketika  kapal merapat  pada  dermaga,  menara  transmisi  yang  menahan  beban  angin  dan  bangunan  gedung  terutama  bangunan bertingkat tinggi  yang berada pada daerah gempa yang menahan beban gempa. Semua struktur bangunan tersebut memerlukan kapasitas daya dukung untuk menahan beban lateral atau horisontal. Karena itu pengetahuan mengenai
sifat  fondasi  tiang  yang  menahan  beban  lateral  menjadi  sangat  penting  bagi  geotechnical  engineer.  Penelitian mengenai  grup  tiang  yang  dibebani  beban  lateral  dilapisan pasir  dengan  menggunakan  alat  centrifuge  telah  cukup banyak  dilakukan  oleh  peneliti  terdahulu  seperti  McVay  et.al  (1998)  Namun  masih  sedikit  penelitian  mengenai kinerja grup tiang dilapisan lempung akibat pembebanan lateral.
Karena  karakteristik  lempung  sangat  berbeda  dengan  pasir  maka  sebuah  seri  pengujian  dengan  alat  centrifuge dilakukan  untuk  menguji  perilaku  grup  tiang  yang  dibebani  gaya  lateral  statis  dilapisan  lempung  normally consolidated.  Hasil  profil  bending  momen  tiang  dipresentasikan  pada  makalah  ini  dengan  cukup  rinci.  Rumus empiris untuk grup tiang disajikan dalam makalah ini.
Penelitian dilakukan dengan menggunakan alat centrifuge mempunyai keuntungan lebih besar dibandingkan dengan menggunakan  alat  uji  konvensional.  Alat  centrifuge  dapat  menghasilkan  karakteristik  tanah  yang  sama  dengan karakteristik  tanah  yang  sebenarnya  sehingga  tegangan  efektif  yang  terjadi  pada  model,  sama  tegangan  efektif prototip yang sebenarnya.
Pada Penelitian ini, Pemodelan Tiang terhadap beban lateral dilakukan dengan software berbasis geoteknik dengan kepala tiang kotak dimensi 84x84 cm. Sedangkan untuk konfigurasi tiang kelompok yang digunakan adalah 1 tiang, 2 tiang, 4 tiang, 9 tiang dan 16 tiang.
Tujuan dari Penelitian ini adalah untuk mengetahui besarnya gaya lateral maksimum yang dapat diterima kelompok tiang pada kondisi elastic, mengetahui besarnya displacement yang terjadi pada kelompok tiang yang diberikan gaya lateral  maksimum  pada  kondisi  elastic,  mengetahui  hasil  simulasi  numerik  jika  dibandingkan  dengan  uji laboratorium,  mengetahui  perbedaan  antara normally  consolidated  clay dan over  consolidated  clay terhadap  daya dukung lateral tiang.

## 2. METODE PENELITIAN
Sebuah rangka  yang  terbuat  dari  besi  dengan dua  buah  actuator  diletakkan  diatas  kontainer  yang  kemudian  diikat dengan mur-baut. Actuator vertikal berada dibagian tengah atas dari rangka besi dan actuator horisontal diletakkan dibagian  kiri  bawah  dari  rangka  besi.  Pada  kontainer  juga  terdapat  kamera  yang  dihubungkan  melalui  CCTV  ke ruang  kontrol  untuk  memonitor  jalannya  percobaan.  Dua  buah  LVDT  ( linier  variable  displacement  transducer ) digunakan untuk mengukur pergerakan atau perpindahan actuator vertikal dan horisontal. Model tiang terbuat dari pipa alumunium berlubang dengan penampang bujur sangkar dengan ukuran sisi 9,53 mm dan tebal 1,59 mm. Pada jurnal “ Centrifuge Model Study of Laterally Loaded Pile Groups in Clay” ini, panjang model tiang adalah 260 mm dan  yang  terbenam  dalam  tanah  210  mm.  Panjang  tiang  prototip  dengan  tiang  yang  terbenam  ( embedded )  adalah 14,7 m. Contoh model dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Model set-up
Dari percobaan yang dilakukan pada jurnal “ Centrifuge Model Study of Laterally Loaded Pile Groups in Clay” ini, didapatkan hasil displacement seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.
x Gambar 2. Hasil uji coba displacement jurnal “ Centrifuge Model Study of Laterally Loaded Pile Groups in Clay”
Selanjutnya,  yang  dilakukan  oleh  penulis  adalah  melakukan  uji  coba  sesuai  spesifikasi  yang  ada  pada  jurnal “ Centrifuge  Model  Study  of  Laterally  Loaded  Pile  Groups  in  Clay” (Ilyas,  2004) diuji  pada  program  berbasis geoteknik untuk melihat hasil yang didapat apakah menyerupai seperti pada jurnal. Alur atau tahapan dari penelitian ini tertera dalam bentuk diagram pada Gambar 3.
Gambar 3. Diagram alur penelitian

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil analisis tiang pancang tunggal dan tiang kelompok pada tanah normally consolidated clay dan over consolidated clay
Pada  jurnal  ini  penulis  menggunakan  program  berbasis  geoteknik  dengan  menggunakan  2  jenis  pemodelan  tanah yaitu Hardening Soil dan Mohr Coulomb. Setelah dilakukan analisis, selanjutnya penulis melakukan back analysis dengan  membandingkan  hasil  pada  jurnal  “ Centrifuge  Model  Study  of  Laterally  Loaded  Pile  Groups  in  Clay” dengan hasil pada program berbasis geoteknik yang diuji coba oleh penulis. Hasil yang  didapat berupa kurva yang dibandingkan  dengan  kondisi  tanah normally  consolidated clay dan over consolidated  clay .  Dari  analisis  tersebut dapat  kita  bandingkan  hasil displacement yang  lebih  baik  pemodelan  tanah  antara Hardening  Soil dan Mohr Coulomb.
Catatan: Pemodelan tanah hardening soil model untuk tanah normally consolidated dapat dilihat pada gambar 4 s/d 8.
Gambar 4. Back analysis pushover 1 tiang dengan hardening soil model untuk tanah normally consolidated ( E tiang = 4000 kN/m 2 )
Gambar 5. Back analysis pushover 2 tiang dengan hardening soil model untuk tanah normally consolidated ( E tiang = 4000 kN/m 2 ) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Fo rc e ( kN ) Displacement (m) jurnal e 4000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Fo rc e ( kN ) Displacement (m) jurnal E 4000
Gambar 6. Back analysis pushover 4 tiang dengan hardening soil model untuk tanah normally consolidated ( E tiang = 4000 kN/m 2 )
Gambar 7. Back analysis pushover 9 tiang dengan hardening soil model untuk tanah normally consolidated ( E tiang = 4000 kN/m 2 )
Gambar 8. Back analysis pushover 16 tiang dengan hardening soil model untuk tanah normally consolidated ( E tiang = 4000 kN/m 2 )
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Fo rc e (k N ) Displacement (m) JURNAl E 4000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Fo rc e (k N ) Displacement (m) Jurnal E 4000 DEPAN E 4000 TENGAH E 4000 BELAKANG 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Fo rc e (kN ) Displacement (m) Jurnal E 4000
Catatan: Pemodelan tanah hardening soil model untuk tanah overconsolidated dapat dilihat pada gambar 9 s/d 13.
Gambar 9. Back analysis pushover 1 tiang dengan hardening soil model untuk tanah overconsolidated ( E tiang = 4000 kN/m 2 )
Gambar 10. Back analysis pushover 2 tiang dengan hardening soil model untuk tanah overconsolidated ( E tiang =
4000 kN/m 2 ) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 For ce ( kN) Displacement (m) E 4000 Jurnal 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Fo rc e (kN ) Displacement (m) Jurnal E 4000
Gambar 11. Back analysis pushover 4 tiang dengan hardening soil model untuk tanah overconsolidated ( E tiang = 4000 kN/m 2 )
Gambar 12. Back analysis pushover 9 tiang dengan hardening soil Model untuk tanah overconsolidated
( E tiang = 4000 kN/m 2 )
Gambar 13. Back analysis pushover 1 tiang dengan mohr coulomb model untuk tanah normally consolidated
( E tiang = 4000 kN/m 2 )
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Fo rc e (kN ) Displacement (m) Jurnal E 4000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Fo rc e (kN ) Dispacement (m) Jurnal E 4000 DEPAN E 4000 TENGAH E 4000 BELAKANG 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Fo rc e (kN ) Displacement (m) NC E 4000
Catatan:  Pemodelan  tanah mohr  coulomb  model untuk tanah normally  consolidated dapat dilihat  pada  gambar  14 s/d 17.
Gambar 14. Back analysis pushover 2 tiang dengan mohr coulomb model untuk tanah normally consolidated
( E tiang = 4000 kN/m 2 )
Gambar 15. Back analysis pushover 4 tiang dengan mohr coulomb model untuk tanah normally consolidated ( E tiang = 4000 kN/m 2 ) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Fo rc e (k N ) Displacement (m) NC E 4000 0 200 400 600 800 1000 1200 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Fo rc e (kN ) Displacement (m) NC E 4000
Gambar 16. Back analysis pushover 9 tiang dengan mohr coulomb model untuk tanah normally consolidated ( E tiang = 4000 kN/m 2 )
Gambar 17. Back analysis pushover 16 tiang dengan mohr coulomb model untuk tanah normally consolidated ( E tiang = 4000 kN/m 2 )
Catatan: Pemodelan tanah mohr coulomb model untuk tanah overconsolidated dapat dilihat pada gambar 18 s/d 21.
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Fo rc e (k N ) Displacement (m) NC E 4000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Fo rc e (kN ) Dipslacement (m) NC E 4000
Gambar 18. Back analysis pushover 1 tiang dengan mohr coulomb model untuk tanah overconsolidated ( E tiang = 4000 kN/m 2 )
Gambar 19. Back analysis pushover 2 tiang dengan mohr coulomb model untuk tanah overconsolidated ( E tiang = 4000 kN/m 2 )
Gambar 20. Back analysis pushover 4 tiang dengan mohr coulomb model untuk tanah overconsolidated ( E tiang = 4000 kN/m 2 )
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Fo rc e (k N ) Displacement (m) OC E 4000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Fo rc e (k N ) Displacement (m) OC E 4000 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Fo rc e (kN ) Displacement (m) OC E 4000
Gambar 21. Back analysis pushover 9 tiang dengan mohr coulomb model untuk tanah overconsolidated ( E tiang = 4000 kN/m 2 )

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:
1. Berdasarkan hasil analisis, semakin banyak jumlah tiang  dalam suatu kelompok tiang makan semakin besar displacement yang dapat terjadi pada masing-masing tiang.
2. Berdasarkan  hasil  analisis,  penulis  memutuskan  bahwa  analisis    pada  tiang  yang  berada  di  tanah  kondisi Overconsolidated lebih  baik  daripada  tanah  yang  berada  di  kondisi Normally  Consolidated .  Karena  pada tanah  kondisi Overconsolidated  Clay ,  berdasarkan hasil  analisis, displacement yang terjadi lebih   memiliki pola  meningkat  yang  lebih  teratur  sesuai  dengan  jumlah  tiang  dan  hasil  nilai displacement yang  lebih mendekati  dan  sesuai  dengan nilai displacement pada  jurnal  “ Centrifuge  Model  Study of  Laterally  Loaded Pile Groups in Clay” .
3. Berdasarkan  hasil  analisis,  penulis  memutuskan  bahwa  analisis  menggunakan  model Hardening  Soil lebih baik dari  pada model Mohr Coulomb . Karena memiliki nilai displacement yang lebih mendekati dan sesuai dengan nilai displacement pada jurnal “ Centrifuge Model Study of Laterally Loaded Pile Groups in Clay” .

## Saran
Berdasarkan  hasil  analisis  yang  telah  dilakukan,  adapun  saran  untuk  melengkapi  studi  ini  adalah  dapat  dilakukan penelitian  yang  lebih  lanjut  dengan  ukuran  dan  jarak  tiang  yang  berbeda  serta  dengan advanced  model yang  lain seperti, HS small model, dan dapat juga dilakukan analisis dengan pola kegagalan tiang leading dan trailing.

## DAFTAR PUSTAKA
Ilyas,  T,  et  al.  “Journal  of  Geotechinal  and  Geoenvironmental  Engineering  ASCE.” Centrifuge  Model  Study  of Laterally Loaded Pile Groups (2004): 274-283.
McVay, M., L. Zhang and T & Lai,P Molnit. “Journal of Geotechnical and Geoenvironment Engineering,  ASCE.” Centrifuge Testing of Large Laterally Loaded Pile Groups in Sands (1998): 1019-1025.
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Fo rc e ( kN ) Displacement (m) OC E 4000