ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG DENGAN SISTEM HIDROLIS PADA PROYEK PEMBANGUNAN GEDUNG PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS NEGERI MEDAN Andri Sapora Ginting1 dan Rudi Iskandar2 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 Kampus USU Medan
ABSTRAK Pondasi tiang merupakan salah satu jenis dari pondasi dalam yang berfungsi untuk menyalurkan beban struktur kelapisan tanah keras yang mempunyai kapasitas daya dukung tinggi yang letaknya cukup dalam di dalam tanah. Untuk menghitung kapasitas tiang, terdapat banyak rumus yang dapat digunakan dan menghasilkan nilai kapasitas yang berbeda–beda. Tujuan Penelitian ini untuk menghitung daya dukung tiang dari hasil sondir, standar penetrasi test (SPT) dan bacaan manometer pada alat hydroulic jack system, serta membandingkan hasil daya dukung tiang dari beberapa metode penyelidikan yang terjadi pada tiang tunggal. Hasil perhitungan daya dukung pondasi terdapat perbedaan nilai, baik dilihat dari penggunaan metode perhitungan Aoki dan DeAlencar, serta metode Mayerhoff. Dimana dari data sondir Aoki dan De Alencar Qu = 182,017 ton, dari data sondir Mayerhoff Qu = 274,258 ton, dari data SPT Qu = 190,74 ton dan dari data bacaan alat hydraulic jack Qu=203,152 ton. Dari hasil perhitungan daya dukung tiang, lebih aman memakai perhitungan dari hasil data manometer pada alat hydroulic jack karena lebih aktual. Kata kunci: pondasi tiang, daya dukung tiang, hydraulic jack
ABSTRACT Pile foundation is one kind of foundation that works to distribute the load to the structure of the hard soil that has a high carrying capacity that is located deep enough in the ground. To calculate the capacity of the pole, there are many formulas that can be used and yield values of different capacities. The research objective is to calculate the bearing capacity of the pile sondir result, standard penetration test (SPT) and manometer readings on tools Hydroulic jack system, and compare the results of carrying a pole of some methods of investigation that occurred on a single pole. The results of the calculation of the carrying capacity of the foundation there are differences in value, in terms of usage and DeAlencar Aoki calculation method, and the method Mayerhoff. Where the data sondir Aoki and De Alencar Qu = 182.017 tonnes, data from sondir Mayerhoff Qu = 274.258 tonnes, data from SPT and Qu=190.74 tons of data reading tool hydraulic jack Qu = 203.152 tons. From the calculation of the carrying capacity of the pole, safer use of computation data results Hydroulic instrument manometer on the jack because more actual Keywords: pile foundation, pile bearing capacity, hydraulic jack.
1. PENDAHULUAN Latar Belakang Pada umumnya bangunan gedung tersebut memiliki beban yang sangat bervariasi, berupa beban sendiri konstruksi bangunan gedung, dan kemungkinan-kemungkinan adanya pengaruh yang akan terjadi pada bangunan gedung tersebut, sehingga memerlukan suatu type pondasi yang sesuai agar lapisan tanah tempat pondasi didirikan mampu mendukung seluruh berat konstruksi dan pengaruh yang akan terjadi. Semua konstruksi yang direkayasa untuk bertumpu pada tanah harus didukung oleh suatu pondasi. Pondasi ialah bagian dari suatu sistem rekayasa yang meneruskan beban yang ditopang oleh suatu pondasi dan beratnya sendiri kepada dan kedalam tanah dan batuan yang terletak dibawahnya. Tegangan-tegangan tanah yang dihasilkan kecuali pada permukaan tanah, merupakan tambahan pada beban-beban yang sudah ada dalam massa tanah dari bobot sendiri bahan dan sejarah geologinya.
Jack in pile adalah suatu sistem pemancangan pondasi tiang yang pelaksanaannya ditekan masuk ke dalam tanah dengan menggunakan dongkrak hidrolis yang diberi beban counterweight sehingga tidak menimbulkan getaran dan gaya tekan dongkrak langsung dapat dibaca melalui manometer sehingga gaya tekan tiang setiap mencapai kedalaman tertentu dapat di ketahui. Pemakaian pondasi tiang dipergunakan untuk suatu pondasi bangunan yang apabila tanah dasar di bawah bangunan tersebut tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity), yang cukup untuk memikul berat bangunan dan bebannya, atau apabila tanah keras yang mana mempunyai daya dukung yang cukup untuk memikul berat bangunan dan bebannya letaknya sangat dalam.
Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penulisan ini adalah : 1. Menghitung daya dukung pondasi tiang dari hasil sondir, data SPT dan bacaan manometer alat hydraulic jack. 2. Menghitung kapasitas daya dukung ijin kelompok tiang.
Manfaat Penelitian Adapun Manfaat dari penulisan ini adalah : 1. Untuk menambah ilmu pengetahuan, wawasan, dan pembanding kelak jika akan melakukan suatu pekerjaan yang sama atau sejenis. 2. Dapat membantu mahasiswa lainnya sebagai referensi atau contoh apabila mengambil topik bahasan yang sama 3. Dapat menganalisis data jika akan melakukan suatu pekerjaan yang sejenis
2. METODE Metode Pengumpulan Data Subjek pada penelitian ini adalah pembangunan proyek Gedung Perpustakaan Universitas Negeri Medan. Pengambilan data yang diperlukan dalam perencanaan diperoleh dari PT. Bina Karya (persero) selaku perusahaan di bidang jasa konstruksi yang terlibat dalam pembangunan Gedung Perpustakaan Universitas Negeri Medan. Data yang diperlukan dalam penelitian proyek terdiri dari : a. Data Sondir b. Data Standart Penetration Test (SPT) c. Data dari bacaan manometer alat hydraulic jack
Metode Perhitungan Daya Dukung a. Kapasitas daya dukung tiang dari data sondir . Kapasitas daya dukung ultimit ditentukan dengan persamaan sebagai berikut : Qu = Qb + Qs = qbAb + f.As Dimana : Qu Qb Qs qb Ab f As
…….…………………………………………………………………
(1)
= Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang pancang. = Kapasitas tahanan di ujung tiang. = Kapasitas tahanan kulit. = Kapasitas daya dukung di ujung tiang persatuan luas. = Luas di ujung tiang. = Satuan tahanan kulit persatuan luas. = Luas kulit tiang pancang.
Dalam menentukan kapasitas daya dukung aksial ultimit (Qu) dipakai Metode Aoki dan De Alencar. Dimana : q (base ) ………………………………………………………………………(2) q = ca b
Fb
qca (base) = Perlawanan konus rata-rata 1,5D diatas ujung tiang, 1,5D dibawah ujung tiang dan Fb adalah faktor empirik tergantung pada tipe tanah. Tahanan kulit persatuan luas (f) diprediksi sebagai berikut :
F = qc ( side)
αs
…………………………………………………………(3)
Fs
Dimana : 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.
Untuk menghitung daya dukung tiang pancang berdasarkan data hasil pengujian sondir dapat dilakukan dengan menggunakan metode Meyerhoff. Daya dukung ultimit pondasi tiang dinyatakan dengan rumus : Qult = (qc x Ap)+(JHL x K11)
…………………………………………………………. (4)
Keterangan : Qult qc Ap JHL K11
= Kapasitas daya dukung tiang pancang tunggal. = Tahanan ujung sondir. = Luas penampang tiang. = Jumlah hambatan lekat. = Keliling tiang.
Daya dukung ijin pondasi dinyatakan dengan rumus : Qijin =
q c xAc JHLxK 11 + 3 5
…………………………………………………………..(5)
b. Kapasitas Daya Dukung dari Data SPT Daya dukung pondasi tiang pada tanah non kohesif Qp = 40 x N – SPT x Li/D x Ap
………………………………………………………… (6)
Tahanan geser selimut tiang pada tanah non kohesif Qs = 2 x N – SPT x p x Li
………………………………………………………… (7)
Keterangan : D Li Ap
= Diameter tiang = Panjang Lapisan Tanah (m) = Luas Penampang Tiang (m²)
p
= Keliling Tiang (m)
c. Kapasitas Daya Dukung Berdasarkan bacaan manometer alat hydraulic jack Kapasitas daya dukung tiang dapat dihitung dengan rumus : Q=PxA
…………………………………………………………………... (8)
Keterangan : Q = Daya dukung tiang pada saat pemancangan (ton) P = Bacaan manometer (kg/cm²) A = Total luas efektif penampang piston (cm²)
3. HASIL DAN PEMBAHASAN Menghitung Daya Dukung Tiang dari Data Sondir Kapasitas Daya Dukung Tiang dengan Metode Aoki dan De Alencar Dari proyek diperoleh data, yaitu : Data tiang pancang : Diameter tiang pancang (D) : 35 cm Keliling tiang pancang (K11) : π . 35 cm = 110 cm 1 4
.π .D 2
Luas tiang pancang (Ap)
:
Pt tiang pancang
: 14 .π .35 : 70 ton
= 962,5 cm2
Perhitungan kapasitas dukung ujung tiang (Qb)
Tiang Pancang
a.
2
Kedalaman (meter) 22,40
Perlawanan konus (kg/cm2) 175
22,60
175
22,80
175
23,00
175
23,20
175
23,40
175
23,60
175
Gambar -1. Perkiraan nilai qca (base) Nilai qca diambil rata-rata seperti dalam gambar -1 qca =
175 + 175 + 175 + 175 + 175 + 175 + 175 + 175 + 175 = 175,00 kg/cm2 7
Dari persamaan (2), kapasitas dukung ujung persatuan luas (qb) :
q ca (base ) (Nilai Fb beton precast = 1,75) Fb 175 = 100 kg/cm2 qb = 1,75
qb =
Kapasitas dukung ujung tiang (Qb) : Qb = qb x Ap Qb = 100 x 962,5 = 96.250 kg = 96,25 ton.
b.
Perhitungan kapasitas dukung kulit (Qs)
23 meter
0,00meter
Pasir halus (LS) 2 qc (side) = 84,834 kg/cm
23 meter
Gambar -2. Nilai qc (side) pada titik sondir Dari persamaan (3), kapasitas dukung kulit persatuan luas (f) : f = qc (side)
αs
Fs 0,014 f = 84,834 . = 0,339 kg/cm2 3,5
Kapasitas dukung kulit (Qs) : Qs = f . As = 0,339 . 110 . 2300 = 85.767 kg = 85,767 ton Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang pancang (Qu) : Qu = Qb + Qs = 96,25 + 85,767 = 182,017 ton kapasitas ijin tiang (Qa) :
Qu SF 182,017 = 2 ,5
Qa =
= 72,806 ton
Perhitungan kapasitas daya dukung tiang dengan metode Meyerhoff pada data sondir (CPT) Data yang diperoleh pada kedalaman 1 meter adalah: 1. Perlawanan Penetrasi konus ( PPK ), qc = 11 kg/cm2 2. Jumlah Hambatan Lekat ( JHL ) = 18 kg/cm
1 4
.π .D 2
3. Luas Tiang Pancang ( Ap )
=
4. Keliling Tiang Pancang
= 14 .π .35 = 962,5 cm2 =π.D = π . 35 cm = 110 cm 2
Dari persamaan (4), kapasitas daya dukung pondasi tiang tunggal (Qult): Qult
= (qc . Ap) + (JHL . K) = ( 11 . 962,5) + ( 18 . 110) = 12,568 ton
Dari persamaan (2.7), kapasitas daya dukung ijin pondasi (Qijin): Qijin
=
=
qc xAp 3
+
JHL.K11 5
11 x 962,5 18 x 110 + 3 5
= 3,925 ton Tabel -1. Perhitungan daya dukung ultimate dan ijin pondasi tiang berdasarkan data sondir. Kedalaman
PPK (qc)
Ap
JHL
K11
Qult
Qijin
(meter) 0,00
(kg/cm2) 0
(cm2) 0
(kg/cm2) 0
(cm) 0
(Ton) 0,000
(Ton) 0,000
1,00
11
962,50
18
110
12,568
3,925
2,00
3
962,50
38
110
7,068
1,799
3,00
16
962,50
68
110
22,880
6,629
4,00
3
962,50
90
110
12,788
2,943
5,00
45
962,50
118
110
56,293
17,034
6,00
4
962,50
148
110
20,130
4,539
7,00
4
962,50
176
110
23,210
5,155
8,00
19
962,50
200
110
40,288
10,496
9,00
64
962,50
254
110
89,540
26,121
10,00
94
962,50
330
110
126,775
37,418
11,00
68
962,50
414
110
110,990
30,925
12,00
92
962,50
504
110
143,990
40,605
13,00
107
962,50
570
110
165,688
46,869
14,00
74
962,50
638
110
141,405
37,778
15,00
115
962,50
738
110
191,868
53,132
16,00
52
962,50
810
110
139,150
34,503
17,00
93
962,50
882
110
186,533
49,242
17,80
175
962,50
962
110
274,258
77,310
Menghitung kapasitas daya dukung tiang dari data SPT Perhitungan kapasitas daya dukung tiang pancang per lapisan dari data SPT memakai metode Meyerhoff Daya dukung ujung pondasi tiang pancang pada tanah non kohesif adalah : Qp = 40 . N-SPT . = 40 . 1 . 1
L
D
0.35
. Ap
. 0,09625
= 11 kN Untuk tahanan geser selimut tiang pada tanah non kohesif adalah: Qs = 2 . N-SPT . p . Li = 2 . 1. 1,10 . 1 = 2,2 kN Tabel -2. Perhitungan daya dukung tiang berdasarkan data SPT Depth
Soil
N
Cu
α
Skin Friction
End
(kN)
Bearing
Layer 2
(kN/m )
(m)
Qult
Qult
Local
Cumm
(kN)
(kN)
(ton)
0,00
0
_
_
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,50
1
_
_
2,200
2,200
11,000
13,200
1,320
1
_
_
2,200
4,400
11,000
15,400
1,540
1
_
_
2,200
6,600
11,000
17,600
1,760
_
1,00 1,50
1
_
2,200
8,800
11,000
19,800
1,980
2,50
1
_
_
2,200
11,000
11,000
22,000
2,200
3,00
2
_
_
4,400
15,400
22,000
37,400
3,740
3,50
2
_
_
4,400
19,800
22,000
41,800
4,180
2
_
_
4,400
24,200
22,000
46,200
4,620
3
_
_
6,600
30,800
33,000
63,800
6,380
4
_
_
8,800
39,600
44,000
83,600
8,360
5
_
_
11,000
50,600
55,000
105,600
10,560
7
_
_
15,400
66,000
77,000
143,000
14,300
10
_
_
22,000
88,000
110,000
198,000
19,800
10
_
_
22,000
110,000
110,000
220,000
22,000
11
_
_
24,200
134,200
121,000
255,200
25,520
13
_
_
28,600
162,800
143,000
305,800
30,580
2,00
1
4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 8,00
2
8,50
14
_
_
30,800
193,600
154,000
347,600
34,760
9,00
15
_
_
33,000
226,600
165,000
391,600
39,160
15
_
_
33,000
259,600
165,000
424,600
42,460
15
_
_
33,000
292,600
165,000
457,600
45,760
_
9,50 10,00 2
15
_
33,000
325,600
165,000
490,600
49,060
11,00
15
_
_
33,000
358,600
165,000
523,600
52,360
11,50
15
_
_
33,000
391,600
165,000
556,600
55,660
12,00
16
_
_
35,200
426,800
176,000
602,800
60,280
16
_
_
35,200
462,000
176,000
638,000
63,800
13,00
16
_
_
35,200
497,200
176,000
673,200
67,320
13,50
16
_
_
35,200
532,400
176,000
708,400
70,840
14,00
16
_
_
35,200
567,600
176,000
743,600
74,360
14,50
17
_
_
37,400
605,000
187,000
792,000
79,200
17
_
_
37,400
642,400
187,000
829,400
82,940
17
_
_
37,400
679,800
187,000
866,800
86,680
16,00
16
_
_
35,200
715,000
176,000
891,000
89,100
16,50
15
_
_
33,000
748,000
165,000
913,000
91,300
17,00
15
_
_
33,000
781,000
165,000
946,000
94,600
17,50
14
_
_
30,800
811,800
154,000
965,800
96,580
14
_
_
30,800
842,600
154,000
996,600
99,660
17
_
_
37,400
880,000
187,000
1067,000
106,700
19,00
22
_
_
48,400
928,400
242,000
1170,400
117,040
19,50
26
_
_
57,200
985,600
286,000
1271,600
127,160
20,00
30
_
_
66,000
1051,600
330,000
1381,600
138,160
32
_
_
70,400
1122,000
352,000
1474,000
147,400
38
_
_
83,600
1205,600
418,000
1623,600
162,360
21,50
38
_
_
83,600
1289,200
418,000
1707,200
170,720
22,00
36
_
_
79,200
1368,400
396,000
1764,400
176,440
35
_
_
77,000
1445,400
385,000
1830,400
183,040
35
_
_
77,000
1522,400
385,000
1907,400
190,740
34
_
_
74,800
1597,200
374,000
1971,200
197,120
33
_
_
72,600
1669,800
363,000
2032,800
203,280
24,50
33
_
_
72,600
1742,400
363,000
2105,400
210,540
25,00
33
_
_
72,600
1815,000
363,000
2178,000
217,800
25,50
32
_
_
70,400
1885,400
352,000
2237,400
223,740
26,00
32
_
_
70,400
1955,800
352,000
2307,800
230,780
32
_
_
70,400
2026,200
352,000
2378,200
237,820
31
_
_
68,200
2094,400
341,000
2435,400
243,540
27,50
31
_
_
68,200
2162,600
341,000
2503,600
250,360
28,00
32
_
_
70,400
2233,000
352,000
2585,000
258,500
28,50
33
_
_
72,600
2305,600
363,000
2668,600
266,860
34
_
_
74,800
2380,400
374,000
2754,400
275,440
10,50
12,50
15,00 15,50
18,00
3
18,50
20,50 21,00
22,50
4
23,00 23,50 24,00
26,50 27,00
29,00
5
29,50
5
30,00
35
_
_
77,000
2457,400
385,000
2842,400
284,240
36
_
_
79,200
2536,600
396,000
2932,600
293,260
Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Pondasi Tiang Pada Saat Penekanan Berdasarkan Bacaan Manometer Pada Alat Hydraulic Jack Kapasitas daya dukung tiang mini pile dapat diketahui berdasarkan bacaan manometer yang tersedia pada alat pancang. Kapasitas daya dukung pondasi tiang dapat dihitung dengan rumus : Q = P×A
menggunakan hydraulic jack dengan kapasitas 320 ton. Luas piston (A) untuk mesin kap. 320 ton = 1269,7 cm² Working load (Pizin) = 160 ton Pult = 200% x Pizin = 200% x 160 = 320 ton Daya dukung berdasarkan bacaan manometer alat hydraulic jack dengan mesin 320 ton : Q =PxA = P x 1269,7 = 1269,7 P kg = 1,2697 P ton Tabel-3. Perhitungan daya dukung tiang pada saat pemancangan berdasarkan data (daily piling record) Pile Cap Nomor Titik
Kedalaman Pancang (m)
Manometer (Mpa)
Daya Dukung (ton)
223
23
16
203,152
224
23
16
203,152
225
23
16
203,152
226
23
16
203,152
227
23
16
203,152
228
23
16
203,152
4. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1.
2.
Hasil perhitungan daya dukung ultimit tiang pada kedalaman 23,00 m berdasarkan data sondir, data SPT, dan data dari bacaan manometer pada saat pemancangan adalah sebagai berikut : • Dari data sondir Aoki dan De Alencar, Qu = 182,017 ton • Dari data sondir Mayerhoff, Qu = 274,258 ton • Dari data SPT, Qu = 190,74 ton • Dari data bacaan alat hydraulic jack, Qu = 203,152 ton Daya dukung ijin tiang yang diperoleh dengan faktor keamanan (FS) sebesar 2,5 adalah sebagai berikut: • Dari data sondir Aoki dan De Alencar, Qu = 72,806 ton • Dari data sondir Mayerhoff, Qijin = 77,310 ton • Dari data SPT, Qijin = 76,296 ton • Dari data bacaan alat hydraulic jack, Qijin = 81,260 ton
3.
Berdasarkan perhitungan kapasitas daya dukung ijin tiang tungal diperoleh nilai Qijin > Pt = 70 ton, sehingga struktur bangunan pada Proyek Pembangunan Gedung Perpustakaan Universitas Negeri Medan dapat dinyatakan aman.
Saran 1. 2.
Penyelidikan di lapangan dengan sondir dan SPT untuk perencanaan daya dukung pondasi tiang masih kurang akurat, sehingga masih perlu digunakan alat uji yang lain. Dalam menganalisa daya dukung pondasi lebih baik memakai hasil data manometer karena lebih aktual.
5. DAFTAR PUSTAKA Bowles, J.E., 1991. Analisis dan Desain Pondasi, Edisi keempat Jilid 1, Erlangga, Jakarta. Bowles, J.E., 1991. Analisis dan Desain Pondasi, Edisi keempat Jilid 2, Erlangga, Jakarta. Hardiyatmo, H.C., 2002. Teknik Pondasi 2, Edisi Kedua, Beta Offset, Yogyakarta. Irsyam, M., SI-3221 Rekayasa Pondasi, Penerbit ITB, Bandung. Pradoto, S., 1988. Teknik Pondasi, Laboratorium Geoteknik ITB, Bandung. Sardjono, HS., 1991. Pondasi Tiang Pancang, Jilid 1, Penerbit Sinar Jaya Wijaya, Surabaya. Sosrodarsono, S. Dan Nakazawa, K., 1983. Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi, PT Pradnya Paramita, Jakarta.
