ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI KELOMPOK MINI PILE PABRIK PKO PTPN III SEI MANGKEI Debora Nainggolan1 dan Roesyanto2 1
Departemen Teknik Sipil,Universitas Sumatera Utara, Jl,Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan Email :
[email protected] 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara. Jl Perpustakaan No.1 Medan ABSTRAK Suatu perencanaan pondasi tiang harus dilakukan dengan teliti dan secermat mungkin. Setiap Pondasi harus mampu mendukung beban sampai batas keamanan yang telah ditentukan, termasuk mendukung beban maksimum yang mungkin terjadi. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui kapasitas daya dukung tiang pancang pada Proyek Pabrik PKO PTPN III Sei Mangkei. Analisis dilakukan dengan metode statis dan dinamis untuk mengetahui kapasitas daya dukung tiang pancang. Kapasitas dukung tiang pancang dengan metode statis dihitung berdasarkan data- data lapangan (SPT dan SPT), sedangkan metode dinamis dihitung berdasarkan data lapangan yaitu PDA. Dalam tulisan ini, akan dijelaskan secara singkat bagaimana mencari daya dukung tiang pancang beberapa metode seperti Meyerhoff, Tomlinson dan Bagemann, serta Broms. Hasil perhitungan daya dukung ultimate (Qu) tiang pada kedalaman yang sama yaitu 10,20 m, untuk CPT diperoleh (Qu) = 67,20 ton, data (Qu) = SPT 50,31 ton (kedalaman 10 m), dan data Pile Driving Analyzer (Qu) = 68,00 ton. Dengan menggunakan Metode Broms untuk kondisi tanah seragam (pasir) diperoleh hasil perhitungan kapasitas lateral tiang panjang (H) = 3,84 Ton. Daya dukung kapasitas ijin kelompok (Qg) = 119,10 ton. Kata kunci: kapasitas daya dukung , CPT , SPT, PDA. ABSTRACT A pile foundation design should be done carefully and as carefully as possible. Each foundation must be able to support loads up to the limit safely, including supporting the maximum load that may occur. The purpose of this study was to determine the bearing capacity and settlement of pile foundation at Pabrik PKO PTPN III Sei Mangkei Project. Analyses were performed by static and dynamic methods to determine the bearing capacity of piles. Bearing capacity of piles with static methods is calculated based on the data field (CPT and SPT), while the method of dynamically calculated based on the field data is data obtained PDA. In this paper, we describe briefly how the calculate bearing capacity of the pile for some methods such as Meyerhof, Tomlinson dan Bagemann, serta Broms. From the results and analysis data , ultimate bearing capacity for single in the same of depth 10,20m, pile base on CPT data (Qu)= 67,20 ton , base on SPT data= (Qu)= 50,31 ton, and base on PDA data(Qu)= 68,00 ton. With use method of Broms for sand, lateral capacity of elastic pile (H) = 3,84 Ton. Ultimate bearing capacity for group pile (Qg) = 119,10 ton. Keywords: bearing capacity,CPT, SPT, PDA.
1. PENDAHULUAN Salah satu tahapan paling awal yang perlu dilakukan dalam perencanaan pondasi adalah penyelidikan tanah. Uji penyelidikan tanah diperlukan untuk mengetahui daya dukung dan karateristik tanah serta kondisi geologi. Daya dukung tiang pancang dapat dihitung menggunakan metode yang disarankan para ahli berdasarkan data-data penyelidikan tanah yang diperoleh di lapangan yaitu data CPT, SPT, PDA dan data laboratorium. Oleh sebab itu, konstruksi dapat dikatakan aman apabila daya dukungnya lebih besar dari beban bangunannya. 2.
TUJUAN Menghitung nilai daya dukung tiang pancang berdasarkan data CPT, SPT dan membandingkan nilai daya dukung ultimate tiang pancang berdasarkan data tes PDA (Pile Driving Analyzer) serta pada Proyek Pabrik PKO PTPN III Sei Mangkei.
3.
METODELOGI Untuk mencapai maksud dan tujuan studi ini, dilakukan beberapa tahapan yang dianggap perlu dan secara garis besar diuraikan sebagai berikut :
1
Tahapan pertama adalah adalah melakukan review dan studi kepustakaan terhadap text book dan jurnal – jurnal yang terkait dengan pondasi tiang, permasalahan pada pondasi tiang serta desain dan pelaksaan pemancangan tiang. Tahapan kedua adalah meninjau langsung ke lokasi proyek dan menentukan lokasi pengambilan data yang dianggap perlu. Tahapan ketiga adalah pengumpulan data – data dari pihak konsultan (PT. Rekayasa Damper Pratama Consultant), yaitu berupa data hasil sondir pada empat titik, data hasil SPT pada satu titik dan daya dukung tiang dari hasil pengujian Pile Driving Analyzer (PDA). Tahap keempat adalah mengadakan analisis data dengan menggunakan data-data diatas berdasarkan formula yang ada. Tahapan kelima adalah mengadakan analisis terhadap hasil perhitungan yang dilakukan dan membuat kesimpulan. 1.
HASIL DAN PEMBAHASAN Penulis akan mengaplikasikan metode perhitungan daya dukung tiang yang telah disampaikan pada Bab II. Daya dukung tiang akan dihitung dengan menggunakan data hasil CPT yaitu perlawanan penetrasi konus (q ) dan jumlah hambatan lekat (JHL), SPT yaitu jumlah pukulan (N), dan data tes PDA. c
Perhitungan daya dukung tiang pancang berdasarkan data CPT Perhitungan kapasitas daya dukung tiang pancang dari data SPT memakai metode langsung, metode ini dikemukakan oleh beberapa ahli diantaranya Meyerhoff, Tomlinson dan Bagemann. Kapasitas daya dukung ultimit (Qult) dirumuskan sebagai berikut : (1) Kapasitas daya dukung ijin tiang dirumuskan sebagai berikut: (2) Daya dukung terhadap kekuatan tanah untuk tiang tarik dirumuskan sebagai berikut : (3) Daya dukung tiang tarik ijin dirumuskan sebagai berikut: (4) Daya dukung tiang (Ptiang) dirumuskan sebagai berikut: (5) dimana, = tahanan konus pada ujung tiang = luas penampang ujung tiang = tahanan geser total sepanjang tiang = Keliling tiang = tegangan beton. Daya dukung tiang pada kedalaman 10,20 meter (berdasarkan data CPT-3), Qu = 67,20 ton
Perhitungan daya dukung tiang pancang berdasarkan data SPT Untuk data SPT, daya dukung tiang pancang dihitung berdasarkan jenis tanah, yakni tanah non-kohesif. Tanah nonkohesif dihitung menggunakan rumus dari metode Meyerhof dan data diambil pada titik BH-1. Tanah non-kohesif Daya dukung ujung tiang pancang (Qb) dihitung sebesar Qp = 40 x N − SPT x x Ap < 400 x N-SPT x Ap
(6)
2
sedangkan besar tahanan geser selimut tiang yakni sebesar : Qs = 2 x N-SPT x K x Li dimana: N-SPT Li P Ap
(7)
= N yang telah dikoreksi = panjang lapisan tanah = keliling tiang = luas penampang tiang.
Daya dukung tiang pada kedalaman 10 meter (BH-1), Qu = 50,31 ton Kapasitas daya dukung berdasarkan hasil pengujian Pile Driving Analyzer (PDA) Tabel 1. Daya dukung berdasarkan hasil pengujian Pile Driving Analyzer (PDA) No Tiang
Ukuran Tiang (cm)
Jenis Tiang
20 x 20
Square pile
15 16
Panjang Total Tiang (m)
Panjang Tiang di Bawah Instrumen (m)
Panjang Tertanam (m)
12
11,4
11,1
12
10,6
10,2
Palu
DH 1,3Ton
Daya Dukung (Ton) 48
Area
Kernel Tipping Ramp
68
Kapasitas daya dukung tiang pancang kelompok Petunjuk umum untuk menentukan efisiensi kelompok tiang pada tanah pasir yaitu pada tiang pancang, baik pada tiang gesekan maupun tiang tahanan ujung dengan s 3,0 D, daya dukung kelompok tiang dapat diambil sama besar dengan jumlah dari seluruh daya dukung tiang tunggal (Eg= 1). Kapasitas ultimit kelompok tiang dengan memperlihatkan faktor efisiensi tiang dinyatakan dengan rumus sebagai berikut Qg = Eg. n. Qa (8) dimana Qg = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan keruntuhan Eg = Efisiensi kelompok tiang n = Jumlah tiang dalam kelompok Qa = Beban maksimum tiang tunggal Maka, kapasitas kelompok ijin tiang (Qg) = 119,10 ton
Perhitungan daya dukung horizontal tiang pancang tunggal Pondasi tiang terkadang harus menahan beban lateral (horizontal), antara lain beban angin, beban gempa, dan beban lainnya. Beban-beban tersebut akan bekerja pada ujung atas (kepala tiang). Hal ini akan menyebabkan kepala tiang terdeformasi lateral.Oleh sebab itu perlu dihitung daya dukung horizontal (tahanan lateral). Berikut adalah perhitungan daya dukung horizontal berdasarkan Metode Broms : Cek perilaku tiang dengan menghitung faktor kekakuan tiang (tanah non-kohesif) (9) dimana E = modulus elasitas tiang I = inersia tiang nh = koefisien variasi modulus Diketahui : E = kg/cm2 , I = cm4 , nh = kN/m3 Berdasarkan Persamaan (12) diperoleh T = 0,75 m sehingga tiang pancang tersebut dikategorikan tiang panjang L ≥ 4T (18 m ≥ 3 m).
3
(1) Cek keruntuhan tanah akibat beban lateral tiang Momen maksimum yang harus ditahan oleh tiang, bila tanah didesak ke arah horizontal oleh tiang sampai tanahnya runtuh dirumuskan pada Persamaan (9), nilai momen lentur mini pile diperoleh dari perhitungan di Lampiran V sebesar 14,403 tm : Mmak = γdL3 Kp (10) dimana, B = diameter tiang = berat isi tanah L = panjang tiang Kp = koefisien tanah pasif Mmak = 36246,53 kNm
144,03 kNm
Karena Mmax > My , maka tidak terjadi keruntuhan tanah, sehingga gaya horizontal ultimit ditentukan oleh kekuatan bahan tiang dalam menahan beban momen. (2) Cek keruntuhan tiang akibat momen lentur maksimum tiang Bila menggunakan persamaan Mmax dianggap sama dengan My, digunakan Persamaan (10) (11) dimana, f = 0,82
(12)
My = momen lentur maksimum e = jarak dari kepala tiang ke permukaan tanah Berdasarkan Persamaan (11) dan Persamaan (12) diperoleh = 3,76 Hu dan H = Bila menggunakan grafik Untuk nilai = 564,35 dengan e/d = 0, maka dari Gambar (1), diperoleh nilai
.
= 110
110
564,35
Gambar 1. Tahanan lateral ultimit dalam tanah granuler
= 110 H = 40,69 kN Hasil yang diperoleh dengan menggunakan persamaan dan grafik hampir sama.
4
(3) Cek defleksi tiang akibat beban lateral Defleksi maksimum (diasumsikan) yang terjadi, < 1 cm
(13)
dimana, H = tahanan lateral nh = koefisien variasi modulus Terzaghi Ep = modulus elastisitas tiang I = inersia tiang. Diketahui H = 65,00 kN, nh = kN/m3, Ep = kg/cm2 , Ip = cm4. Berdasarkan Persamaan (1) diperoleh defleksi lateral (yo) = 0,50 cm < 1 cm (defleksi maksimum yang diperbolehkan). Dari perhitungan (1), (2), dan (3) di atas, beban lateral tiang yang dipilih adalah nilai terkecil, H= 3,84 Ton. 2. a.
b. c.
KESIMPULAN Hasil perhitungan daya dukung ultimit tiang pancang tunggal pada proyek Pembangunan Pabrik PKO PTPN III Sei Mangkei dari data CPT (CPT-4) kedalaman 10,20 m, SPT (BH-1) kedalaman 10 m, dan tes PDA pada kedalaman 10,20 m sebagai berikut : Berdasarkan data CPT (Metode Meyerhoff), Qu= 67,20 ton Berdasarkan data SPT (Metode Meyerhoff), Qu = 50,31 ton Berdasarkan tes PDA (Kernel Tipping Ramp), Qu = 68,00 ton Hasil perhitungan daya dukung ultimate tiang kelompok berdasarkan efisiensi, Qg = 119,10 ton Hasil perhitungan daya dukung lateral tiang pancang tunggal diperoleh daya dukung, H= 3,84 ton dan besar defleksi lateral sebesar 5 mm.
6. DAFTAR PUSTAKA Das, M. B., 1941, Principles of Foundation Engineering Fourth Edition, Library of Congress Catalonging in Publication Data. Delta, A.R., 2011, Data Hasil Pengujian PDA proyek PKO PTPN III Sei Mangkei, Medan: PT. Alpha Rho Delta. Dertha, Simon, 2009, Laporan penyelidikan tanah pada proyek pembangunan PKO PTPN III Sei Mangkei. Hadiyatmo, C.H., 2002, Teknik Fondasi 1, Jilid 2, Yogyakarta: Beta Offset. Hardiyatmo,C.H., 2002, Teknik Pondasi 2, Jilid 4, Yogyakarta: Beta Offset. Irsyam Mansyur, Rekayasa Pondasi, Bandung: ITB. Lambutan dan Dayu Sriwulan, Perencanaan Pangkal Jembatan dengan Pondasi Tiang, Jurnal Teknik Sipil. Nugroho S.A. dan Muhammad Yusa, 2007, Korelasi Penentuan Daya Dukung Tiang Cara Empirik (CPT) dengan Pile Driven Analysis (PDA) di Kota Pekanbaru, Pekanbaru: Media Teknik Sipil. Raharjo, P.P. dan Handoko S.G., 2005, Manual Pondasi Tiang, Jilid 3, Bandung: GEC. Sardjono, H.S, 1988, Pondasi tiang pancang, Jilid 1, Surabaya: Sinar Jaya Wijaya. Sardjono, H.S, 1988, Pondasi tiang pancang, Jilid 2, Surabaya: Sinar Jaya Wijaya. Titi, H. H. and Farsakh, M. A. Y., 1999, Evaluation of Bearing Capacity of Piles from Cone Penetration Test, Lousiana Transportation Research Center.
5
