ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI BORED PILE TUNGGAL DIAMETER 100 cm PADA PROYEK PEMBANGUNAN HOTEL GRANDHIKA, MEDAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Oleh : SURYA DARMA 110404077
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
ABSTRAK Pondasi tiang atau disebut juga pondasi dalam berfungsi untuk memikul dan menahan beban yang bekerja diatasnya yaitu beban konstruksi atas ke lapisan tanah yang keras. Dalam perencanaan pondasi tiang harus dilakukan dengan teliti dan sebaik mungkin. Setiap pondasi harus mampu mendukung beban sampai batas keamanan yang telah ditentukan, termasuk mendukung beban maksimum yang mungkin terjadi. Tujuan dari studi ini untuk menghitung dan membandingkan daya dukung tiang borod pile dari data sondir dengan memakai metode Aoki dan De Alencer, data SPT memakai metode Reese & Wright, dan menggunakan metode numerik dengan bantuan aplikasi program Plaxis. Metode pengumpulan data adalah dengan melakukan observasi lapangan dan melakukan studi perpustakaan. Berdasarkan hasil perhitungan data sondir, besar daya dukung bored pile pada S-3 sebesar 462,26 ton dan dengan hitungan menggunakan data SPT diperoleh sebesar 591,29 ton. Adapun dengan menggunakan metode numerik diperoleh daya dukung tiang tunggal sebesar 647,82 ton. Berdasarkan metode elemen hingga dengan bantuan Program Plaxis v8.2 didapat penurunan pondasi tiang yang terjadi adalah sebesar 9,25 mm dan penurunan itu dianggap aman. Sebab, lebih kecil dari penurunan standar sebesar 25 mm.
i
KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang studi geoteknik Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul : “ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI BORED PILE TUNGGAL DIAMETER 100 cm PADA PROYEK PEMBANGUNAN HOTEL GRANDHIKA, MEDAN ” Saya menyadari bahwa dalam penyelesaian tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan keluarga, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Kepada Allah SWT yang mempermudahkan dan memberi jalan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Kepada orang tua saya tercinta, Ayahanda Batara Lubis dan Ibunda Deltanalis yang selalu mendoakan saya dan memberi semangat dalam menyelesaiakan tugas akhir ini dan mereka yang tidak pernah menyerah agar anaknya menuju kesuksesan. 3. Bapak Prof. Dr. Ir,.St. Roesyanto, MSc selaku dosen pembimbing yang telah memberikan masukan serta arahan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 5. Bapak Dr. Ir. Sofyan A. Silalahi, Msc dan Ibu Ika Puji Astuti, ST, MT selaku dosen pembanding dan penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
ii
6. Terima kasih pada Dosen-Dosen dan Staf pengajar, Semoga ilmu yang bapak berikan sangat bermanfaat bagi penulis untuk diterapkan dan berguna dalam masyarakat banyak. 7. Terima kasih kepada abang tersayang Wahid Januar yang selalu memberikan kata-kata semagat buat penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini. 8. Terima kasih untuk adik tersayang Aulia Rahman yang telah membantu dan mengedit Tugas Akhir ini agar bisa selesai. 9. Terima kasih kepada adik tersayang Lailan Nazmi dan Fahrul Rasyid atas doa-nya untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 10. Terima kasih Kepada Almarhum Opung (RAMLI LUBIS) yang telah lama menolong dalam segi moral dan segi ekonomi kepada saya dan Almarhum Nenek yang selalu mengikatkan kata-kata penting dalam hidup ini. 11. Terima kasih pada Buk Sisi yang telah mengurus beasiswa sehingga penulis dapat menyelasaikan kuliah sampai selesai. 12. Terima kasih kepada rekan-rekan seperjuangan dan seperantawan yang senasib dan serasa selama menjalani dunia perkuliahan di kampus tercinta Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. 13. Terima kasih pada kawan-kawan Stambuk Keras Generasi Emas yang selalu mendukung dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 14. Terima
kasih
kepada
seluruh
keluarga
yang
mendukung
dan
menyemangati dalam menyelesaikan tugas akhir ini . Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu saya menerima kritik dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pemabaca. Medan, Agustus 2015 Penulis
iii
(Surya Darma)
iv
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR .................................................................................... i ABSTRAK ....................................................................................................... iv DAFTAR ISI ................................................................................................... v DAFTAR TABEL ........................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... ix DAFTAR NOTASI ......................................................................................... x BAB I
PENDAHULUAN ........................................................................ 1 1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1 1.2. Tujuan .......................................................................................... 3 1.3. Manfaat ........................................................................................ 3 1.4. Pembatasan Masalah .................................................................. 4 1.5. Metode Pengumpulan Data ........................................................... 4
1.6 Sistematika Penulisan ................................................................ 5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA ............................................................... 7 2.1. Umum ......................................................................................... 7 2.2. Penyelidikan Tanah..................................................................... 8 2.2.1. Cone Penetrometer Test ( Sondering Test ) ................... 9
2.3 Penggolongan Pondasi Tiang.................................................. 11 2.4 Pondasi Bored Pile .................................................................. 14 2.5 Pengaruh Pemasangan Tiang Bor ........................................... 16 2.5.1 Tiang Bor dalam Tanah Granuler.................................... 16 2.5.2 Tiang Bor dalam Tanah Kohesif ..................................... 17 2.6 Metode Pelaksanaan Konstruksi Bored Pile ........................... 18 2.7 Kapasitas Daya Dukung Bored Pile Dari Hasil Sondir .......... 24 2.8 Kapasitas Daya Dukung Bored Pile Dari Hasil SPT .............. 25
v
2.9 Kapasitas Daya Dukung Lateral Tiang Bored Pile ................ 27 2.9.1 Hitungan Tahanan Beban Lateral Ultimit ..................... 29 2.9.2 Kapasitas Ultimit Tiang Bored Pile dengan Metode Brooms ............................................................................ 30 2.10 Penurunan Tiang (Settlement) ............................................ 36 2.11 Faktor Aman Tiang Tekan Hidrolis (Safety Factor) .......... 41 2.12 Aplikasi Metode Elemen Hingga pada Tiang Bored Pile dengan Program Plaxis ....................................................... 42 2.12.1 Fungsi Perpindahan (shape function) ........................... 43 2.12.2 Matriks Kekakuan ......................................................... 44 2.12.3 Pemodelan Pada Program Plaxis ................................... 44 2.12.4 Model Mohr – Coulumb................................................ 46 2.12.5 Model Tanah Lunak ( Soft Soil ) ................................... 47 2.12.6 Studi Parameter ............................................................ 48 2.12.7 Parameter Tanah ........................................................... 48
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN .............................................. 53
3.1 Data Umum .............................................................................. 53 3.2 Data Teknis Bored Pile ............................................................ 53 3.3 Metode Pengumpulan Data ...................................................... 54 3.4 Cara Analitis ............................................................................ 54 3.5 Lokasi Pembangunan dan Pengujian ( Sondir dan SPT) ......... 54
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................ 57
4.1. Pendahuluan ................................................................................. 57
4.2. Menghitung Kapasitas Daya Dukung .................................... 57 4.2.1 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Bored Pile Berdasarkan Data Sondir ............................................... 57 4.2.2 Menghitung kapasitas daya dukung bored pile dari data
vi
SPT ................................................................................ 62 4.3. Penurunan Elastis pada Tiang Bored Pile Tunggal ................ 65 4.4 Perhitungan dengan Metode Elemen Hingga Menggunakan Program Plaxis ........................................................................ 72 4.4.1 Proses Pemodelan pada Program Plaxis ........................ 76 4.4.2 Pemodelan Tanah, Pondasi dan Beban pada Program Plaxis.............................................................................. 82 4.4.3 Perhitungan Pada Plaxis .................................................. 83 4.4.4 Hasil Perhitungan Program Plaxis .................................. 84 4.5 Evaluasi hasil Daya Dukung Bored pile ................................. 85 4.5.1 Perbandingan Hasil Penelitian dengan Penelitian yang Sebelumnya ..................................................................... 86
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN ................................................88 5.1. Kesimpulan ............................................................................ 88 5.2. Saran ..................................................................................... 89
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. xi
vii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1
Macam-macam tipe pondasi berdasarkan kualitas material dan cara pembuatannya ....................................................... 12
Tabel 2.2
Macam-macam tipe pondasi berdasarkan teknik pemasangannya.....................................................................13
Tabel 2.3
Nilai-nilai nh untuk Tanah Granuler (c = 0) ........................ 28
Tabel 2.5
Nilai – nilai nh untuk Tanah Kohesif ................................... 28
Tabel 2.5
Kriteria Tiang Kaku dan Tiang Tidak Kaku ....................... 29
Tabel 2.6
Faktor Aman yang Disarankan oleh Reese dan O’Neill ..... 42
Tabel 2.7
Korelasi N-SPT dengan modulus elastisitas pada tanah pasir (Schmertman, 1970) ........................................................... 49
Tabel 2.8
Korelasi N-SPT dengan modulus elastisitas pada tanah lempung (Randolph,1978) .................................................. 49
Tabel 2.9
Hubungan Jenis Tanah, konsistensi dan Poisson’s Ratio .... 50
Tabel 2.10
Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah (Das, 1995) .............. 52
Tabel 4.1.
Perhitungan Daya Dukung Ultimit Bored Pile pada titik Sondir (S-3) dengan Metode Mayerhof ............................... 59
Tabel 4.2
Perhitungan Daya Dukung Tiang Menggunakan Data SPT (BH-3).................................................................................. 64
Tabel 4.3
Keterangan Data pada Bored Hole 3 ................................... 73
Tabel 4.4
Parameter tanah pada lokasi Bore Hole 3............................ 74
Tabel 4.5
Penurunan dengan Perhitungan program Plaxis ................. 84
Tabel 4.6
Daya Dukung Bored Pile dengan Data Sondir .................... 85
Tabel 4.7
Daya Dukung Bored Pile Dengan Data SPT ....................... 85
Tabel 4.8
Daya Dukung Bored Pile Dengan hitungan Numerik ......... 85
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Daya Dukung Ujung Batas Bored Pile pada Tanah Pasiran (Reese & Wright, 1977) ..................................................... 25
Gambar 2.2
Tiang Panjang Dikenai Beban Lateral (Broms, 1964)..........28
Gambar 2.3
Mekanisme Keruntuhan pada Tiang Ujung Bebas pada Tanah Kohesif menurut Broms (a) Tiang Pendek (b) Tiang Panjang (Broms,1964) ....................................................................... 31
Gambar 2.4
Tiang Ujung Jepit pada Tanah Kohesif Tiang (a) Tiang Pendek (b) Tiang Sedang (c) Tiang Panjang ....................... 32
Gambar 2.5
Grafik Tahanan Lateral Ultimit Tiang Pada Tanah Kohesif (a) Tiang Pendek (b) Tiang Panjang (Broms, 1964)............ 33
Gambar 2.6
Tiang Ujung Bebas pada Tanah Granuler (a) Tiang Pendek (b) Tiang Panjang (Broms,1964) ......................................... 34
Gambar 2.7
Tiang Ujung Jepit dalam Tanah Granuler (a) Tiang Pendek (b) Tiang Sedang(c) Tiang Panjang (Broms, 1964)...................35
Gambar 2.8
Grafik Tahanan Lateral Ultimit Tiang pada Tanah Granuler(Broms, 1964) ........................................................ 36
Gambar 2.9
Faktor penurunan Io (Poulus dan Davis, 1980) ................... 38
Gambar 2.10 Koreksi kompresi Rk (Poulus dan Davis, 1980) ................. 39 Gambar 2.11 Koreksi kedalaman Rh (Paulo Davis, 1980)........................ 39 Gambar 2.12 Koreksi angka Poisson, Rμ (Paulos dan Davis, 1980)......... 39 Gambar 2.13 Koreksi kekakuan lapisan pendukung Rb (Paulos dan Davis, 1980) .................................................................................... 40 Gambar 2.14 Model Pondasi Bored Pile ................................................... 45 Gambar 3.1
Lokasi Pembanguan Hotel GRANDHIKA Jl. Dr . Mansyur, Medan .................................................................................. 54
Gambar 3.2
Lokasi Pengujian Tanah Dengan Sondir SPT ..................... 55
Gambar 3.3
Alur Penelitian ..................................................................... 56
ix
Gambar 4.1
Perhitungan Tanah Lateral Ultimit Secara Grafis pada lokasi BH-3 .................................................................................... 71
Gambar 4.2
Pengaturan Global (general setting) pada Plaxis ................ 76
Gambar 4.3
Input Data Material Set Data Lapisan Tanah ..................... 77
Gambar 4.4
Input Data Spesifikasi Pondasi bored pile ........................... 78
Gambar 4.5
Pemberian beban aksial di atas tiang pancang .................... 78
Gambar 4.6
Generated mesh tanah pada lokasi yang ditinjau ................ 79
Gambar 4.7
Hasil output dari metode elemen hingga yang diperoleh berdasarkan data input (A) initial water pressure (B) pore pressure/tekanan air tanah pada lokasi (C) Tegangan efektif tanah pada lokasi yang ditinjau ........................................... 80
Gambar 4.8
Pemilihan Titik Node .......................................................... 80
Gambar 4.9
Proses Kalkulasi Titik Bore Hole 3 ..................................... 81
Gambar 4.10 Nilai Phi Reduction Titik Bore Hole 3 pada Fase 2 (sebelum konsolidasi).......................................................................... 81 Gambar 4.11 Nilai Phi Reduction Titik Bore Hole 3 pada Fase 4 (setelah konsolidasi)...........................................................................82 Gambar 4.12 Geometri dan Material pada Pemodelan Plaxis................... 82 Gambar 4.13 Pemilihan Titik Node .......................................................... 83 Gambar 4.14 Proses Kalkulasi untuk Meghitung Penurunan akibat pembebanan siklus IV ......................................................... 83 Gambar 4.15 Grafik Perbandingan Hubungan Beban – Penurunan dengan Pemodelan Plaxis................................................................. 84
x
DAFTAR NOTASI Qp
= Daya dukung ujung tiang
Qs
= Daya dukung selimut tiang
qp
= Tahanan ujung per satuan luas
Ap
= Luas penampang tiang bor
f
= Tahanan satuan skin friction
Li
= Panjang lapisan tanah
p
= keliling tiang
α
= Faktor adhesi
α
= Tegangan vertikal efektif tanah
cu
= Kohesi tanah
N
= Harga SPT lapangan
d
= diameter/lebar tiang lebar refernsi
dr
= lebar referensi
Q
= Beban yang bekerja pada tiang
D
= Kedalaman tiang
B
= Lebar /diameter pondasi
E
= Modulus elastis tiang
σv ’
= Tegangan vertikal efektif tanah
xi
