Analisa Daya Dukung dan Penurunan Elastis Pondasi Tiang. Pancang Proyek Pembangunan Gedung Pasca Sarjana. Universitas Negeri Medan

TUGAS AKHIR

Analisa Daya Dukung dan Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Gedung Pasca Sarjana Universitas Negeri Medan

Disusun Oleh:

CHRISTIAN ALBERT SINAGA 07 0404 125 Dosen Pembimbing :

Prof. Dr. Ir. Roesyanto, M.SCE

SUB JURUSAN GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2013

Universitas Sumatera Utara

TUGAS AKHIR

Analisa Daya Dukung dan Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Gedung Pasca Sarjana Universitas Negeri Medan Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menjadi Sarjana Teknik Sipil

Disusun Oleh:

CHRISTIAN ALBERT SINAGA 07 0404 125

SUB JURUSAN GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2013


KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat rahmat dan karunia-Nyalah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis menghadapi berbagai kendala, tetapi berkat bantuan dari berbagai pihak penulisan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima ksaih kepada: 1.

Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai Dosen Pembimbing yang telah dengan sabar memberi bimbingan dan saran kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2.

Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3.

Bapak Ir. Syahrizal, MT, sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4.

Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5.

Bapak dan Ibu staf pengajar dan seluruh pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.


6.

Kedua orangtua saya J.R.P. Rumajar dan R.br. Sinaga yang dengan senantiasa memberikan kasih sayang, didikan dan semangat yang tulus sehingga penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7.

Kepada abangku Antonius T.B. Rumajar, SP., Beltsazar R.M. Rumajar, ST., dan adikku Debora U.N. Rumajar dan Eunike V.F. Rumajar yang telah banyak mendukung dan mendoakan serta membantu penulis dalam kelancaran kuliah hingga penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.

8.

Hotdiana Bakkara, A.Md., selaku orang terdekat penulis, yang selalu mendoakan dan menyemangati penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

9.

Sahabat sahabat penulis stambuk 2007, David Siburian, Deddy Gultom, Debora, Endra A.G. Sitohang, Rodo R.N.S, Suhardi Lim, Josua LG, Marcolowey, Yossy, Juna, Doan2, Treezz Pedrosa, Foloe Ziduhu Zebua, dan teman-teman seperjuangan lainnya yang senantiasa bersama berjuang dalam menyelesaikan perkuliahan di Fakultas Teknik Sipil.

10.

Rekan-rekan mahasiswa dan adik-adik stambuk yang telah memberikan motivasi dan segala kekerabatan serta kerja sama selama pendidikan di Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna,

oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari Bapak

dan

Ibu

staf

pengajar

serta

rekan-rekan

mahasiswa

demi

penyempurnaan Tugas Akhir ini.


Akhir kata penulis berharap Tugas Akhir ini dapat meberikan manfaat yang bagi kita semua. Medan,

Maret 2013

Christian Albert S. Rumajar 07 0404 125


ABSTRAK

Pondasi bertujuan sebagai penopang bangunan dan meneruskan beban bangunan di atasnya ke lapisan tanah yang cukup kuat daya dukungnya. Untuk itu, pondasi bangunan harus diperhitungkan agar dapat menjamin kestabilan bangunan terhadap berat sendiri, beban-beban yang bekerja, gaya-gaya luar seperti tekanan angin, gempa bumi, dan lain-lain dan tidak boleh terjadi penurunan melebihi batas yang diijinkan. Pondasi tiang pancang merupakan salah satu jenis dari pondasi dalam yang umum digunakan. Untuk menghitung kapasitas tiang, terdapat banyak rumus yang dapat digunakan. Hasil masing- masing rumus tersebut menghasilkan nilai kapasitas yang berbeda beda. Tujuan studi ini untuk menghitung dan menganalisis daya dukung dan penurunan kelompok mini pile dari hasil Sondir, Standard Penetration Test (SPT), dan membandingkan hasil perhitungan tersebut dengan hasil dari test Pile Driving Analizer (PDA) Hasil perhitungan daya dukung ultimit (Qu)tiang pada kedalaman yang sama yaitu 18,8 m, untuk sondir diperoleh 98,225 ton, data PDA 42,8 ton, dan data SPT 83,885 ton pada kedalaman 18,45 m. Sedangkan untuk penurunan pada kedalaman yang sama yaitu 18,8 m, untuk sondir 6,67 mm, untuk data PDA 6,9 mm, dan data SPT 6,1 mm pada kedalaman 18,45 m. Terdapat perbedaan daya dukung dan penurunan tiang dari 4 titik sondir, satu titik SPT dan berdasarkan hasil test PDA. Perbedaan hasil tersebut dapat disebabkan oleh perbedaan jenis tanah yang terdekat sekalipun, kedalaman tanah yang ditinjau, dan cara pelaksanaan pengujian yang bergantung pada ketelitian operator.


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ........................................................................................... i ABSTRAK ........................................................................................................... iv DAFTAR ISI ......................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... ix DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiii DAFTAR NOTASI ............................................................................................. xv BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1 I.1. Latar Belakang Masalah ............................................................. 1 I.2. Identifikasi Masalah ..................................................................... 2 I.3. Tujuan Penulisan ......................................................................... 2 I.4. Manfaat Penulisan ....................................................................... 3 I.5. Pembatasan Masalah ................................................................... 3 I.6. Sistematika Penulisan .................................................................. 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 5 II.1. Pengertian Umum ........................................................................ 5 II.2. Penyelidikan Tanah ..................................................................... 6 II.2.1 Sondering Test/Cone Penetration Test (CPT) ................... 7 II.2.2 Standard Penetration Test (SPT) ................................... 12 II.2.3 Pile Driving Analyzer ...................................................... 15 II.2.3.1 Case Method ....................................................... 18 II.2.3.2 CAPWAP ........................................................... 19 II.3

Pondasi ........................................................................................ 21 II.3.1 Jenis dan Kriteria Pemakaian Pondasi ........................ 21 II.3.2 Pondasi tiang ................................................................... 23 II.3.2.1 Berdasarkan material yang digunakan ........... 23 II.3.2.2 Berdasarkan cara penyaluran beban yang diterima tiang ke dalam tanah ........................ 36 II.3.3 Perencanaan Pondasi Tiang .......................................... 38

II.4

Kapasitas Daya Dukung Tiang ................................................. 40 II.4.1 Daya Dukung Aksial Tiang Tunggal ............................ 40 II.4.1.1 Berdasarkan Hasil Cone Penetration Test


(CPT) ................................................................. 40 II.4.1.2 Berdasarkan Hasil Standard Penetration Test (SPT) .......................................................... 44 II.4.1.3 Berdasarkan Hasil Uji Pile Driving Analizer .............................................................. 48 II.4.2 Daya Dukung Aksial Grup Tiang ................................ 51 II.4.2.1 Jarak antar tiang dalam kelompok ................. 52 II.4.2.2 Kapasitas kelompok dan efisiensi tiang Pancang ............................................................. 53 II.4.3 Daya Dukung lateral Tiang ........................................... 57 II.4.3.1 Penentuan kriteria tiang pendek atau panjang .............................................................. 57 II.4.3.2 Metode Broms ................................................... 60 II.4.3.2.(a) Metode Broms untuk kondisi tiang pendek ......................................................... 61

II.4.3.2.(b) Metode Broms untuk kondisi tiang Panjang ........................................................ 67 II.5

Penurunan Tiang (Pile Settlement) ........................................... 71 II.5.1 Perkiraan Penurunan Tiang Tunggal ............................ 72 II.5.2 Perkiraan Penurunan Kelompok Tiang ........................ 76

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ........................................................ 78 III.1

Data Umum ................................................................................. 78

III.2

Data Teknis Proyek .................................................................... 78


III.3

Metode Pengumpulan Data ....................................................... 79

III.4 Kondisi Umum Lokasi Studi ........................................................ 80 BAB IV PEMBAHASAN ................................................................................... 82 IV.1 Pendahuluan ............................................................................... 82 IV.2 Perhitungan Daya Dukung Tiang ............................................. 82 IV.2.1 Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Aksial Tiang ...82 IV.2.1.1 Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Aksial Tiang dari Hasil Sondir ..................... 82 IV.2.1.2 Perhitungan kapasitas daya dukung aksial tiang dari hasil Standard Penetration Test (SPT) ...................................................... 100 IV.2.1.3 Kapasitas daya dukung aksial tiang hasil PDA ( Pile Driving Analizer) ........................ 102 IV.2.1.4 Perhitungan kapasitas daya dukung aksial kelompok tiang .............................................. 103 IV.2.2 Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Lateral Tiang .............................................................................. 104 IV.3

Perhitungan Penurunan (Settlement) Tiang ......................... 110 IV.3.1 Penurunan (settlement) tiang tunggal ........................ 110 IV.3.2 Penurunan (settlement) kelompok tiang .................... 112

IV.4

Diskusi ....................................................................................... 113 IV.4.1 Kelemahan dan kelebuhan dari metode-metode pengujian ...................................................................... 113

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 115 V.1. Kesimpulan ............................................................................... 115 V.2. Saran .......................................................................................... 116


DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN I LAMPIRAN II LAMPIRAN III LAMPIRAN IV


DAFTAR GAMBAR

Gambar

Judul

Halaman

2.1

Tipe ujung konus pada sondir mekanis

9

2.2

Dimensi Alat Sondir Mekanis

10

2.3

Cara Penetrasi Sondir Mekanis

11

2.4

Cara Pelaporan Hasil Uji Sondir

12

2.5

Skema Uji Standart Penetration Test

13

2.6

Strain transducers & accelerometer

16

2.7

Pile Driving Analyzer

17

2.8

Tampilan Program CAPWAP

21

2.9

Pondasi dangkal (a) pondasi memanjang;

22

(b) pondasi telapak; (c) pondasi rakit 2.10

Tiang Pancang Kayu

25

2.11

Tiang Pancang Precast Reinforced Concrete Pile

26

2.12

Tiang Pancang Cast In Place

28

2.13

Tiang Pancang Baja

30

2.14

Water proofed steel pipe and wood pile

31

2.15

Composite dropped in - shell and wood pile

32

2.16

Composite ungased – concrete and wood pile

34

2.17

Franki composite pile

36

2.18

Pondasi Tiang Dengan Tahanan

36

Ujung (Sardjono, H.S.,1988)


2.19

Pondasi Tiang Dengan Tahanan

37

Gesekan (Sardjono, H.S.,1988) 2.20

Pondasi Tiang Dengan Tahanan Lekatan

37

2.21

Beban yang Bekerja pada Kepala Tiang

38

2.22

Beban yang Bekerja pada Tubuh Tiang

39

2.23

Grafik PDA hasil analisis CAPWAP,

50

(CAPWAP®, 2008) 2.24

Pola-pola kelompok tiang pancang khusus :

51

(a) untuk kaki tunggal, (b) untuk dinding pondasi (Bowles, J.E., 1991) 2.25

Jarak antar tiang

52

2.26

Tipe keruntuhan dalam kelompok tiang :

54

(a) Tiang tunggal,(b) Kelompok tiang 2.27

Daerah friksi pada kelompok tiang dari

55

tampak samping 2.28

Daerah friksi pada kelompok tiang dari

55

tampak atas 2.29(a)

Pola keruntuhan tiang pendek kepala tiang bebas

61

(Sumber : Broms, 1964) 2.29(b)

Reaksi tanah dan momen lentur tiang pendek

62

kepala tiang bebas pada tanah non-kohesif (Sumber : Broms, 1964)


2.29(c)

Reaksi tanah dan momen lentur tiang pendek

62

kepala tiang bebas pada tanah kohesif. (Sumber : Broms, 1964) 2.30(a)

Kapasitas lateral ultimit untuk tiang pendek pada

63

tanah non-kohesif (sumber : Broms, 1964) 2.30(b)

Lateral ultimit untik tiang pendek pada tanah kohesif

64

(sumber : Broms, 1964) 2.31(a)

Pola keruntuhan tiang pendek dengan kepala

65

tiang terjepit (Sumber : Broms, 1964) 2.31(b)

Reaksi tanah dan momen lentur pada tiang pendek

66

dengan kepala tiang terjepit pada tanah non-kohesif. (Sumber : Broms, 1964) 2.31(c)

Reaksi tanah dan momen lentur pada tiang pendek

66

dengan kepala tiang terjepit pada tanah kohesif. (Sumber : Broms, 1964) 2.32

Perlawanan tanah dan momen lentur pada tiang

68

panjang dengan kepala tiang bebas (a) pada tanah non-kohesif dan (b) pada tanah kohesif (Sumber : Broms, 1964) 2.33(a)

Kapasitas lateral ultimit untuk tiang panjang pada

69

tanah non-kohesif (Sumber : Broms, 1964) 2.33(b)

Kapasitas lateral ultimit untuk tiang panjang pada

69

tanah kohesif (Sumber : Broms, 1964)


2.34

Perlawanan tanah dan momen lentur tiang panjang

70

dengan kondisi kepala tiang terjepit pada (a) tanah non-kohesif dan b) tanah kohesif (Sumber : Broms, 1964) 2.35

Variasi jenis bentuk unit tahanan friksi (kulit) alami

73

terdistribusi sepanjang tiang tertanam ke dalam tanah (Bowles, 1993) 3.1

Tahapan Pelaksanaan Penelitian

80

3.2

Denah Lokasi Titik Sondir dan SPT

81

4.1

Kelompok tiang

103

4.2

Grafik hubungan antara sudut geser dalam tanah dan nilai

106

N-SPT 4.3

Broms solution for estimating deflection of pile

110

head in sand (Braja M.Das)


DAFTAR TABEL

Tabel

2.1

Judul

Halaman

Hubungan D , ϕ dan N dari pasir

15

(Peck, Meyerhoff) 2.2

Nilai faktor ω

41

2.3

Hal - hal yang Perlu Dipertimbangkan untuk

45

Penentuan Harga N 2.4

Hubungan antara Angka Penetrasi Standard dengan

46

Sudut Geser Dalam dan Kepadatan Relatif pada Tanah Pasir 2.5

Hubungan antara N dengan Berat Isi Tanah

46

2.6

Hubungan antara k1 dan cu

58

2.7

Kriteria Jenis Perilaku Tiang

60

2.8

Nilai-nilai ηh untuk tanah granuler (c = 0)

60

2.9

Parameter Elastik Tanah

74

2.10

Nilai Tipikal Cp (dari Design pf pile foundation

75

by A.S. Vesic, 1977) 4.1

Perhitungan Daya Dukung Tiang Berdasarkan

84

Data Sondir 1 4.2


89

Data Sondir 2


4.3


93

Data Sondir 3 4.4


97

Data Sondir 4 4.5

Perhitungan Daya Dukung Tiang Berdasarkan SPT

102

4.6

Hasil Analisis Program CAPWAP

102

4.7

Perbandingan Perhitungan Daya Dukung Kelompok

104

Tiang Converse-Labore 4.8

Perbandingan Perhitungan Daya Dukung Kelompok

104

Tiang Los Angeles 4.9

Korelasi N-SPT dengan γ untuk pasir (Meyerhoff, 1956)

106

4.10

Korelasi N-SPT dengan γ untuk lempung (Meyerhoff, 1956)

107

4.11

Penurunan elastik tiang untuk data sondir dan SPT

112

tiang D4(P4)02 4.12

Penurunan elastik grup tiang D4(P4)02

112


DAFTAR NOTASI

A

= Interval pembacaan (setiap kedalaman 20 cm)

A

= Total luas efektif penampang piston (cm )

A

= Luas penampang kolom/tiang (cm )

Ab

= Luas penampang ujung tiang (cm )

Ap

= Luas penampang ujung tiang (cm )

As

= Luas penampang selimut tiang (cm )

B

= Faktor alat = Luas konus/luas torak = 10 cm

B

= Diameter atau sisi tiang (m)

Cp

= koefisien empiris

2

2

2

2

2

CS sebuah konstanta empiris = 2

c

= Kohesi tanah (Kg/cm )

cu

= Kohesi Undrained (kN/m )

D

= Diameter tiang

Eg

= Efisiensi kelompok tiang

Ep

= modulus elastisitas tiang (ton/m2)

Es

= modulus young tanah

FK

= Faktor Keamanan

fs

= Tahanan gesek dinding tiang (Kg/cm )

h

= Tinggi jatuh

2

2


H

= Gaya Horizontal yang bekerja (ton)

HL

= Hambatan Lekat

Hu

= Gaya lateral ultimit

I

= Momen Inersia

Ip

= Momen inersia tiang (m4)

Iwp

= faktor pengaruh

Iws

= faktor pengaruh

i

= Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau (m)

imin

= Jari-jari inersia batang/tiang

JHL

= Tahanan geser total sepanjang tiang (Kg/m)

JP

= Jumlah perlawanan, perlawanan ujung konus + selimut (Kg/cm )

K

= Keliling tiang (cm)

ks

= modulus subgrade tanah dalam arah horizontal (ton/m3)

L

= Panjang batang/tiang

Li

= Panjang lapisan tanah (m)

lk

= Panjang tekuk (panjang batang/tiang yang mengalami perlengkungan)

M

= Momen yang bekerja di kepala tiang

m

= Jumlah baris tiang

Mu

= Momen ultimit dari penampang tiang

N1

= Harga Rata-rata dari Dasar ke 10D ke atas

N2

= Harga Rata-rata dari Dasar ke 4D ke bawah

n

= Jumlah tiang pancang

n’

= Jumlah tiang dalam satu baris

2


2

P

= Bacaan manometer (Kg/cm )

P1

= Beban yang diterima satu tiang pancang (ton)

PK

= Perlawanan penetrari konus, qc (Kg/cm )

P

= Keliling tiang (m)

Q

= Daya dukung tiang pada saat pemancangan ( Ton)

Qa

= Beban maksimum tiang tunggal

Qb

= Tahanan ujung ultimit tiang (kg)

Qg

= Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan keruntuhan

Qijin

= Kapasitas daya dukung ijin tiang (kg)

Qp

= Tahanan Ujung Ultimate (kN)

Qs

= Tahanan gesek ultimit dinding tiang (Kg/cm )

Qult

= Kapasitas daya dukung maksimal/akhir (kg)

qwp

= beban titik persatuan luas ujung tiang

R

= Faktor kekakuan

S

= Penurunan total

s1

= Penurunan batang tiang

s2

= Penurunan tiang akibat beban titik ujung tiang

s3

= Penurunan tiang akibat beban yang tersalur sepanjang batang

s

= Jarak masing- masing antar tiang

se

= penurunan elastik tiang tunggal

Su

= kuat geser tak terdrainase dari tanah kohesif

T

= Faktor kekakuan

w

= Berat palu

2

2


x

= Kedalaman yang ditinjau (m)

Xi

= Jarak tiang pancang terhadap titik berat kelompok arah x (m)

yi

= Jarak tiang pancang terhadap titik berat kelompok arah y (m)

z

= kedalaman titik yang ditinjau V

= Jumlah beban vertical (ton)

x2

= Jumlah kuadrat tiang pancang arah x (m2)

y2

= Jumlah kuadrat tiang pancang arah y (m2) 2

qc

= Tahanan konus pada ujung tiang (Kg/cm )

α

= Koefisien Adhesi antara Tanah dan Tiang

ϕ

= Sudut geser tanah (Kg/cm )

μs

= nisbah Poisson tanah

ξ

= Koefisien dari skin friction

τ

= Kekuatan geser tanah (Kg/cm )

σ

= Tegangan normal yang terjadi pada tanah (Kg/cm )

σ

= Tegangan dasar

ω

= Faktor tekuk (tergantung pada kelangsingan (λ))

λ

= Angka kelangsingan

2

2

2

= konstanta modulus subgrade tanah = Arc tg d/s (0)


Analisa Daya Dukung dan Penurunan Elastis Pondasi Tiang. Pancang Proyek Pembangunan Gedung Pasca Sarjana. Universitas Negeri Medan

Recommend Documents