ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI KELOMPOK TIANG TEKAN HIDROLIS PADA PROYEK PEMBANGUNAN GEDUNG LABORATORIUM AKADEMI TEKNIK KESELAMATAN PENERBANGAN MEDAN
TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Oleh :
INDA YUFINA 09 0424 059
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
i Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK Tiang
tekan
hidrolis
adalah
suatu
sistem
pondasi
tiang
yang
pelaksanaannya ditekan masuk kedalam tanah dengan menggunakan dongkrak hydraulic sehingga tidak menimbulkan getaran dan gaya tekan langsung dapat dibaca melalui sebuah alat yang dinamakan manometer. Dengan menggunakan alat tersebut dapat kita ketahui gaya tekan tiang setiap mencapai kedalaman tertentu. Pada setiap lokasi yang mempunyai data sondir, daya dukung tiang pada setiap kedalaman tertentu dapat dihitung secara teoritis. Pada studi kasus ini akan menghitung dan membandingkan hasil daya dukung pondasi tiang dari data sondir, data parameter tanah, dan bacaan manometer alat hydraulic jack. Dimana lokasi yang dijadikan bahan studi kasus adalah Proyek Pembangunan Gedung Laboratorium Akademi Teknik Keselamatan Penerbangan Medan yang berada di Jl. Jamin Ginting Km. 13,5 Padang Bulan-Medan.
Kata Kunci : Tiang Tekan Hidrolis, Daya Dukung, Sondir
i Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis sampaikan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
rahmat
dan
hidayahnya
kepada
penulis,
sehingga
dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat serta salam penulis panjatkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW beserta keluarga dan sahabatnya, yang membawa kita dari zaman jahiliyah kepada zaman yang penuh dengan ilmu pengetahuan. Adapun judul yang diajukan adalah “Analisis Daya Dukung Pondasi Kelompok Tiang Tekan Hidrolis pada proyek pembangunan Gedung Laboratotium Akademi Teknik Keselamatan Penerbangan Medan”. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak memperoleh bantuan dan saran dari berbagai pihak, maka dalam kesempatan ini penulis ingin sampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT, selaku dosen pembimbing utama yang telah membimbing penulis dalam penulisan Tugas Akhir ini; 2. Bapak Prof.Dr.Ir. Roesyanto,M.Sc, sebagai pembanding dan penguji; 3. Bapak Ir. Indra Jaya Pandia, MT, sebagai pembanding dan penguji; 4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara; 5. Bapak Ir. Syahrizal, MT; selaku seketaris Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara;
ii Universitas Sumatera Utara
6. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc selaku Koordinator Program Pendidikan Ekstension; 7. Seluruh Dosen dan pegawai Universitas Sumatera Utara khususnya Jurusan Teknik Sipil yang telah mendidik dan membina penulis sejak awal hingga akhir perkuliahan; 8. Pimpinan dan seluruh Staff PT. Razasa Karya, sebagai Pelaksana proyek yang telah memberi bimbingan kepada penulis; 9. Teristimewa, penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua penulis
atas seluruh bantuan, dukungan, do’a dan
pengorbanan yang tidak terhingga kepenulis selama ini. 10. Terimakasih juga penulis ucapkan kepada rekan-rekan mahasiswa extension yang telah
membantu dan memberikan dukungan kepada penulis untuk
menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini kemungkinan belum sempurna, untuk itu penulis dengan tulus dan terbuka menerima kritikan dan saran yang bersifat membangun demi penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semuanya. Medan,
April 2014
Penulis,
INDA YUFINA 090424059
iii Universitas Sumatera Utara
DARTAR ISI Halaman ABSTRAK……………………………………………………………………….i KATA PENGANTAR…………………………………………………………ii DAFTAR ISI……………………………………………………………………..iv DAFTAR TABEL…………………………………………………………….viii DAFTAR GAMBAR…………………………………………………………..ix DAFTAR NOTASI……………………………………………………………...xi BAB I. PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang……………………………………………………1
1.2.
Tujuan…………………………………………………………….4
1.3.
Maanfaat…………………………………………………………..4
1.4.
Pembatasan Masalah……………………………………………...5
1.5.
Metode Pengumpulan Data……………………………………….5
1.6.
Sistematika Penulisan……………………………………………..6
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Umum………………………………………………………8 2.2. Penyelidikan Tanah (Soil Investigation)……………………………..8 2.2.1. Sondering test/cone penetration test (CPT)………………..9 2.2.2. Standard Penetration Test (SPT)………………………….12 iv Universitas Sumatera Utara
2.2.3. Kekuatan Tanah (Shear Strenght)……………………….14 2.3. P ondasi Ti ang ……………………………………………..16 2.4. Klasifikasi Pondasi Tiang ……………………………………...16 2.5. Penggolongan Pondasi Tiang Pancang …………………………...18 2.5.1. Pondasi tiang pancang menurut pemakaian bahan dan karakteristik strukturnya……………………………..18 2.5.2. Pondasi tiang pancang menurut pemasangannya………….26 2.6. Alat Tiang Pancang………………………………………………….28 2.7. Hidrolik Sistem……………………………………………………...28 2.8. Kapasitaas Daya Dukung…………………………………………....35 2.8.1. Kapasitas Daya Dukung Tiang dari Data Sondir……….35 2.8.2. Kapasitas Daya Dukung Tiang dari Data SPT………….39 2.8.3. Berdasarkan Bacaan Manometer Alat Hydraulic Jack….43 2.8.4. Berdasarkan Program Allpile…………………………..44 2.9. Tiang Pancang Kelompok……….……………………………..49 2.9.1. Jarak Antar Tiang Dalam Kelompok…………..………….51 2.9.2.Pembagian Tekanan Pada Tiang Pancang Kelompok…….52 2.10. Kapasitas Kelompok dan Efisiensi Tiang Pancang………………….55 2.11. Faktor Keamanan…………………………………………………..59 v Universitas Sumatera Utara
2.12. Tiang Mendukung Beban Lateral…………………..……………….61 2.12.1. Metode Broms ……………………………...……………….61 2.12.2. Metode Brich Hansen………..……………….…………….68 BAB III. DATA PROYEK 3.1. Data Umum………………………………… ……………….71 3.2. Data Teknis Tiang Pancang…………………….…………………71 3.3. Metode Pengumpulan Data………………………………………….72 3.4. Metode Analisis……………………………………….…………..72 3.5. Lokasi Titik Sondir,dan Bore Hole………………………..………...74
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Data Sondir……………………………………………………..76 4.1.1. P erhit ungan kapasit as da ya dukung t iang pancang dengan metode Aoki dan De Alencar………………....……..76 4.1.2. P erhit ungan kapasit as da ya dukung t iang pancang dengan Metode Mayerhof. ………………………………….79 4 . 2 . M e n g h i t u n g K a p a s i t a s D a ya D u k u n g T i a n g P a n c a n g
vi Universitas Sumatera Utara
dari Data SPT……………………………………………………….81 4.3. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pada Saat Penekanan Berdasarkan Bacaan Manometer dari Alat hydraulic jack…………..84 4.4. Menghitung Daya Dukung Menggunakan Program Allpile ....…….86 4.5. Menghitung kapasitas kelompok tiang berdasarkan effisiensi….....88 4.5.1
Metode Converse – Labarre………………………..……..88
4.5.2 Metode Los Angeles Group………………………….……..89 4.6. Analisa Gaya yang Bekerja PadaTiang………………………….....91 4.5. Perhitungan Gaya Lateral Ijin………………………………………95 4.6.1. Metode Broms ……………………………….……………….95 4.6.2. Metode Brich Hansen……………………….……………….99
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan…………………………………………………………106 5.2. Saran………………………………………………………………..108 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN-LAMPIRAN
vii Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL Tabel
Halaman
2.1. Hubungan antara sudut geser dalam dengan jenis tanah……………………15 2.2. Faktor empirik Fb dan Fs…………………………………………………….37 2.3. Nilai faktor empirik untuk tipe tanah yang berbeda………………………...38 2.4. Penentuan harga N………………………………………. ...…….40 2.5. Hubungan Dr, Ф dan N dari pasir…………………………………………..41 2.6. Hubungan antara N dengan berat isi tanah………………………………..41 2.7. Nilai- nilai nh untuk tanah granuler…………………………………………67 4.1. Perhitungan daya dukung ultimate dan ijin tiang pancang ( S-1 )…………80 4.2. Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik (BH-I)……………….82 4.3. Perhitungan daya dukung tiang berdasarkan bacaan manometer………….85 4.4.Perhitungan daya dukung tiang pada saat pemancangan berdasarkan data (daily piling record)……………………………………………………85 4.5. Perhitungan beban tiang maksimum……………………………………….94 4.6. Spesifikasi triangular pile (Jaya Beton)……………………………..98 4.7.
Perhitungan pada masing – masing lapisan…………………….………101
viii Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
2.1. Dimensi Alat Sondir Mekanis……………………………………………….11 2.2. Macam-macam tipe pondasi………………………………………………...17 2.3. Tiang pancang Kayu……………………………………………………..19 2.4. Tiang pancang beton precast concrete pile………………………………..21 2.5. Tiang pancang Precast Prestressed Concrete Pile…………………………21 2.6. Tiang pancang Cast in place pile………………………………………….22 2.7. Tiang pancang baja………………………………………………………..24 2.8. Skema pelaksanaan pondasi tiang…………………………………………..32 2.9. Posisi tiang pada saat diangkat……..………………………………………..33 2.10. Alat pemancang hydrolik……………………………………..……………34 2.11. Penyimpanan tiang pancang…………..…………………………….34 2.12. proses pemancangan……………………………………………………..35 2.13. Proses penyambungan……………….…………………………………….35 2.14. Pola-pola kelompok tiang pancang khusus……………………………….50 2.15. Jarak antar tiang……………………………….…………………………51 2.16. Pengaruh tiang akibat pemancangan…………….…………………………52 2.17. Beban normal sentris pada kelompok tiang pancang...................................53 2.18. Beban normal eksentris pada kelompok tiang pancang………………...53 2.19. Beban normal sentris dan momen kelompok tiang arah x dan y..................54 ix Universitas Sumatera Utara
2.20. Type keruntuhan dalam kelompok tiang…………………….…………….56 2.21. Daerah friksion pada kelompok tiang dari tampak samping……………..57 2.22. Daerah friksion pada kelompok tiang dari tampak atas …………………..57 2.23. Tiang ujung bebas pada tanah granuler.........................................................63 2.24. Tahanan lateral ultimit tiang dalam tanah granuler...................................65 2.25. Tiang ujung jepit dalam tanah granuler………………………………66 2.26. Metode brinch hansen……………………….………………………....68 2.27. Koefisien tahanan lateral…………………………………………………69 2.28. Tiang menonjol mengalami beban lateral……...…… ……….70 3.1. Lokasi proyek…………………………………………………………..….72 3.2. Bagan alir penelitian………………………………………………………73 3.3. Lokasi titik bore hole…………………………………………..…...…74 3.4. Lokasi titik sondi dan bore hole……………………………………………75 4.1. Perkiraan nilai qca (base)…………………………………………………..76 4.2. Nilai qc (side) pada titik sondir 1 (S-1)……………………………………..77
x Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI JP
= Jumlah perlawanan, perlawanan ujung konus + selimut (kg/cm²)
PPK
= Perlawanan penetrasi konus, qc (kg/cm²)
A
= Interval pembacaan (setiap kedalaman 20 cm)
B
= Faktor alat = luas konus/luas torak = 10 cm
I
= Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau (m)
S
= Jarak masing-masing tiang dalam kelompok (spacing)
D
= Diameter tiang.
N
= Beban yang diterima oleh tiap-tiap tiang pancang.
V
= Resultant gaya-gaya normal yang bekerja secara sentris.
Qi
= Beban aksial pada tiang ke-i.
V
= Jumlah beban vertikal yang bekerja pada pusat kelompok tiang.
P1
= Beban yang diterima satu tiang pancang (ton) = Jumlah beban vertikal (ton)
Mx
= Momen yang bekerja pada kelompok tiang searah sumbu x (tm)
My
= Momen yang bekerja pada kelompok tiang searah sumbu y (tm)
xi
= Jarak tiang pancang terhadap titik berat tiang kelompok pada arah X (m)
yi
= Jarak tiang pancang terhadap titik berat tiang kelompok pada arah Y (m) = Jumlah kuadrat tiang pancang pada arah x (m2)
xi Universitas Sumatera Utara
= Jumlah kuadrat tiang pancang pada arah y (m2)
n
= Jumlah tiang dalam kelompok.
po’
= Tekanan overburden efektif.
Kp
= (1 + sin υ”)/(1 – sin υ’) = tg2 (45°+υ/2)
υ’
= Sudut gesek dalam efektif
po
= Tekanan overburden vertical
c
= Kohesi
Ko Kq = Faktor yang merupakan fungsi φ dan z/d z
= Kedalaman dari permukaan tanah(m)
zf
= 1/3 dari panjang tiang yang tertanam
k1
= Modulus subgade
Qg
= Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan keruntuhan.
Eg
= Efisiensi kelompok tiang.
Qa
= Beban maksimum tiang tunggal.
m
= Jumlah baris tiang.
n'
= Jumlah tiang dalam satu baris.
θ
= Arc tg d/s, dalam derajat.
s
= Jarak pusat ke pusat tiang
d
= Diameter tiang.
qc
= Tahanan ujung sondir. xii Universitas Sumatera Utara
Ap
= Luas penampang tiang.
JHL
= Jumlah hambatan lekat.
K11
= Keliling tiang.
Qijin
= Kapasitas daya dukung ijin pondasi.
Qult
= Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang pancang.
Qb
= Kapasitas tahanan di ujung tiang.
Qs
= Kapasitas tahanan kulit.
qb
= Kapasitas daya dukung di ujung tiang persatuan luas.
Ab
= Luas di ujung tiang.
f
= Satuan tahanan kulit persatuan luas.
As
= Luas kulit tiang pancang.
qc (side) = Perlawanan konus rata-rata pada masing lapisan sepanjang tiang. Fs
= Faktor empirik yang tergantung pada tipe tanah.
Fb
= Faktor empirik yang tergantung pada tipe tanah.
N-SPT = Harga SPT lapangan. α
= Koefisien adhesi antara tanah dan tiang
Cu
= Kohesi Undrained
p
= Keliling tiang
xiii Universitas Sumatera Utara
Li
= Panjang lapisan tanah
fs
= Tahanan satuan skin friction, kN/m2.
As
= Luas selimut tiang.
Q
= Daya dukung tiang pada saat pemancangan (Ton)
P
= Bacaan manometer (Kg/cm2)
A
= Total luas efektif penampang piston (cm2)
Sp
= Penurunan dari ujung tiang
Sps
= Penurunan tiang akibat beban yang diahlikan sepanjang tiang.
Qp
= Kapasitas dukung ujung tiang (ton)
Qs
= Kapasitas dukung selimut tiang (ton)
L
= Panjang tiang (m )
Ap
= Luaas penampang tiang (m2)
Qp
= Kapasitas dukung ujung tiang
qp
= Daya dukung batas diujung tiang
Cp
= Koefisien empiris
Ep
= Modulus elastisitas tiang
α
= Koefisien yang tergantung pada distribusi gesekan selimut sepanjang tiang. xiv Universitas Sumatera Utara
Es
= Modulus Elastisitas tanah
Vs
= Poisson Ratio tanah
Pt/pL = Gesekan rata-rata yang bekerja sepanjang tiang S
= Penurunan fondasi tiang tunggal
Sg
= Penurunan fondasi kelompok tiang
d
= Diameter tiang tunggal
q
= Tekanan pada dasar pondasi
Bg
= Lebar kelompok tiang
Qc
= Nilai konus pada rata – rata kedalaman Bg
xv Universitas Sumatera Utara
