ANALISIS SISTEM PONDASI PILE-RAFT PADA PEMBANGUNAN PROYEK SILOAM HOSPITAL MEDAN Muhammad Nurdin Tanjung1 dan Rudi Iskandar2 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 Email:
[email protected] 1
ABSTRAK Pondasi pile-raft atau disebut juga pondasi gabungan berfungsi untuk memikul dan menahan beban yang bekerja di atasnya yaitu beban konstruksi atas ke lapisan tanah yang keras. Dalam perencanaan pondasi pile-raft 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 menganalisis dan membandingkan daya dukung tiang bor dari data sondir memakai metode Meyerhof, data SPT memakai metode Reese dan Wright, analisis penurunan pondasi memakai metode Steinbrenner dan Poulus Davis. Metode analitis memakai data parameter tanah dan laboratorium. Metodologi pengumpulan data adalah dengan metode observasi, pengambilan data dari kontraktor pelaksana dan melakukan studi kepustakaan. Hasil analisis perhitungan daya dukung pondasi terdapat perbedaan nilai, baik dilihat dari penggunaan metode analisis perhitungan maupun lokasi titik yang ditinjau. Berdasarkan hasil perhitungan daya dukung ultimit bored pile, untuk data sondir sebesar 1721,59 ton dan 1702,74 ton. Berdasarkan data SPT sebesar 911,64 ton dan 408,14 ton. Daya dukung ultimit rakit sebesar 154,95 ton/m2, serta penurunan yang terjadi sebesar S = 60,46 mm. Berdasarkan hasil analisis sistem pondasi pile-raft yang telah dilakukan, proporsi pembagian pembeban terhadap pile-raft yaitu 20% pada raft dan 80% pada bored pile. Kata Kunci: sistem pondasi pile-raft, daya dukung, penurunan
ABSTRACT Pile-raft foundation or also called combined serves to carry and hold the load acting on it is the burden of construction on to the hard ground layer. In planning the pile-raft foundation should be done carefully and as best as possible. Each foundation must be capable of supporting loads up to a predetermined safety limits, including supporting the maximum load that may occur. The purpose of this study to analyze and compare the pile bearing capacity of the file using the method sondir Meyerhof, SPT file using methods Reese and Wright, foundation wear settlement analysis method and Poulus Steinbrenner Davis. Using analytical methods and laboratory soil parameter file. File collection methodology is the method of observation, collection of file from contractors and do library research. Analysis of the calculation results of the foundation bearing capacity value differences, both seen from the use of analytical methods and the location of the point of the calculation is reviewed. Based on the results of the calculation of bored pile ultimate bearing capacity, for the file sondir at 1721.59 ton and 1702.74 ton. Based on the SPT file at 911.64 ton and 408.14 ton. Ultimate bearing capacity rafts of 154.95 ton/m2, as well as the settlement amount S = 60.46 mm. Based on the analysis of pile-raft foundation system that has been carried out, the proportion load division the pile-raft to raft 20% and 80% on bored pile. Keywords: pile-raft foundation system, bearing capacity, settlement
1. Pendahuluan Pada perencanaan pembangunan gedung bertingkat tinggi harus diperhatikan beberapa aspek penting, seperti lingkungan, sosial, ekonomi, serta aspek keamanan. Struktur bangunan yang ada di atas tanah didukung oleh sistem pondasi pada permukaan tanah. Pondasi merupakan bagian dari suatu sistem rekayasa yang meneruskan beban yang ditopang serta beratnya sendiri ke dalam tanah dan batuan yang terletak di bawahnya (Bowles : 1988). Pemilihan sistem pondasi yang digunakan pada dasarnya merupakan studi alternatif ekonomis. Hal-hal yang ikut dipertimbangkan tidak hanya material dan tenaga kerja, tetapi juga biaya-biaya lain seperti mengendalikan air tanah, cara-cara mengatasi agar seminimal mungkin kerusakan pada bangunan didekatnya dan waktu yang digunakan untuk membangun. Proyek Siloam Hospital yang berlokasi di simpang jalan Imam Bonjol dengan jalan Kejaksaan adalah pembangunan rumah sakit dengan tinggi 60 meter dari atas permukaan tanah yang terdiri dari 13 lantai (Coorporate Plan Siloam Hospital Tahun 2012-2013). Basement dengan kedalaman 12,00 meter yang terdiri dari 3 lantai, dan terletak di bawah permukaan muka tanah. Adapun tujuan penelitian dari Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui besarnya kapasitas daya dukung dan penurunan pada sistem pondasi pile-raft. Adapun rumus yang dipakai dalam analisis ini adalah: Tahanan ujung tiang bor (Qb) dapat dinyatakan oleh persamaan (Hardiyatmo : 2003) Q b . A b . N c . c b ……......……....…….……..……….……...............................................……..….(1)
dimana :
Qb = = Ab = cb = Nc =
Tahanan ujung ultimit (KN) Faktor koreksi, dengan = 0,8 untuk d < 1 m, = 0,75 untuk d > 1 m. Luas penampang ujung bawah tiang (m2) Kohesi tanah di bawah ujung tiang pada kondisi tak terdrainase (undrained) (KN/m2) Faktor kapasitas dukung ( N c = 9)
Kapasitas Daya Dukung Bored Pile Dari Data Sondir Untuk menghitung daya dukung tiang berdasarkan data hasil pengujian sondir dapat dilakukan dengan menggunakan metode Meyerhof. Daya dukung ultimit pondasi tiang dinyatakan dengan rumus: Q ult q c x A p JHL x K 11
…………….…...…..........................................................………...……(2)
dimana : Qult = Kapasitas daya dukung tiang qc = Tahanan ujung sondir Ap = Luas penampang tiang JHL = Jumlah hambatan lekat K = Keliling tiang Daya Dukung ijin pondasi dinyatakan dengan rumus: Q ijin
q c x Ac JHL x K 11 3 5
….…………………….………..........................................................……..(3)
dimana : Qijin = Kapasitas daya dukung ijin pondasi qc = Tahanan ujung sondir Ap = Luas penampang tiang JHL = Jumlah hambatan lekat K = Keliling Kapasitas Daya Dukung Bored Pile Dari Data SPT daya dukung ultimit pada ujung tiang bor dinyatakan sebagai berikut: Qp = qp . Ap dan qp = 9 x cu ........................................................................................................................ (4) cu = (N-SPT x 2/3 x 10) ........................................................................................................................... (5)
dimana : Qp = Daya dukung ultimit pada ujung tiang (ton) qp = Tahanan ujung per satuan luas (ton/m2) Ap = Luas penampang tiang bor (m2) cu = kohesi tanah (ton/m2) qp = 2/3 N untuk N ≤ 60 dan qp = 40 untuk N > 60. Pada tanah kohesif besarnya tahanan ujung per satuan luas, qp dapat diambil sebesar 9 kali kuat geser tanah, sedangkan untuk tanah non-kohesif, Reese mengusulkan kolerasi antara qp dengan NSPT . Kapasitas Kelompok dan Efisiensi Tiang Berikut adalah metode-metode untuk perhitungan efisiensi: 1. Converse-Labarre Formula, sebagai berikut: n ' 1 m m 1 n ' …......………………....................................................….………(6) E 1 g
90 mn
'
dimana : Eg = Efesiensi kelompok tiang m = Jumlah baris tiang n ' = Jumlah tiang dalam satu baris = arc tg d/s, dalam derajat s = Jarak pusat ke pusat tiang d = Diameter tiang 2. Metode Los Angeles Group Eg 1
D s.m .n
m n
'
1 n ' m 1
2
m
1 n ' 1
……................................................................….(7)
dimana : Eg = Efesiensi kelompok tiang m = Jumlah baris tiang n ' = Jumlah tiang dalam satu baris s = Jarak pusat ke pusat tiang D = Diameter tiang Daya Dukung Pondasi Rakit Persamaan daya dukung untuk menghitung kapasitas tanah menurut bowles adalah sebagai berikut: qult 5,14 . su . (1 s c' . d c' ic' q ) ….....………................................................………….......……..…(8)
dimana : B = Dimensi Pondasi telapak yang paling kecil Df = Kedalaman pondasi telapak Penurunan (Settlement) Persamaan untuk menghitung Penurunan (Settlement) menurut metode steinbrenner adalah sebagai berikut:
dimana : P L B Z
P
B
Z
'
L
Z
x 0 ,2
.....……................................................………….......……...................(9)
= Tambahan tegangan vertikal pada kedalaman z (kN/m2) = Beban total(kN) = Panjang luasan beban (m) = Lebar luasan beban (m) = Kedalaman
Persamaan untuk menghitung Penurunan (Settlement) menurut metode Poulus Davis (1980) adalah sebagai berikut: Perkiraan Penurunan Tiang Tunggal a. Untuk tiang apung atau tiang friksi Q . I ' .....………................................................………….......……...............................................(10) S
Es. D
dimana : I = Io . Rk . Rh . Rµ b. Untuk tiang dukung ujung Q . I ' .....………..........................................……….......……........................................................(11) S
Es. D
dimana : I = Io . Rk . Rb . Rµ dengan : S = Penurunan untuk tiang tunggal. Q = Beban yang bekerja Io = Faktor pengaruh penurunan untuk tiang yang tidak mudah mampat. Rk = Faktor koreksi kemudah mampatan tiang. Rh = Faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada tanah keras. Rµ = Faktor koreksi angka Poisson µ. Rb = Faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung. h = Kedalaman total lapisan tanah dari ujung tiang ke muka tanah. D = Diameter tiang. Perkiraan Penurunan Tiang kelompok S
' g
S
4 B 3 2 ….……........................................................................………….......…….................(12) B 4 2
dimana : Sg = Penurunan kelompok tiang (m) B = Lebar kelompok tiang (m) S = Penurunan tiang tunggal pada intensitas beban yang sama (m)
2. Metodologi Penelitian Penelitian ini dilakukan bulan Januari 2013 di kawasan Proyek Pembangunan Siloam Hospital yang berada di jalan Imam Bonjol – Sumatera Utara. Rancangan penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah berupa studi literatur yaitu mencari dan mempelajari pustaka yang berhubungan dengan Analisis perhitungan daya dukung dan penurunan analisis perhitungan berdasarkan metode meyerhof serta Reese dan Wright, penurunan (settlement) yang berdasarkan pada metode Steinbrenner dan Poulus Davis. Tahap pengumpulan data adalah sebagai berikut: a. Data Primer Data primer merupakan data yang diperoleh dengan mengadakan kunjungan langsung di daerah studi sehingga diperoleh kondisi eksisting pondasi pile-raft. Daerah yang ditinjau yaitu pembangunan proyek siloam hospital. b. Data Sekunder Data tersebut yaitu: Data Gambar Proyek; Data Struktur; Sondir; SPT; Desain Pondasi Pile-Raft; Spesifikasi Pondasi Pile–Raft; Dokumentasi Pelaksanaan pada Proyek Pembangunan Siloam Hospital Medan.
Berdasarkan alir penelitian dari penyusunan laporan tugas akhir ini dapat dijelaskan seperti gambar di bawah ini:
Gambar 1. Diagram Alir Metodologi Penelitian
3. Hasil Dan Pembahasan Secara umum jenis tanah yang terdapat pada lokasi pekerjaan bore pile yang diperoleh dari data driling log terdiri dari: Tabel 1. Parameter Tanah
Menghitung Daya Dukung Tiang dari Data Sondir Perhitungan kapasitas daya dukung tiang dengan metode Meyerhof kapasitas daya dukung pondasi tiang tunggal (Qult): Qult = (qc . Ap) + (JHL . K11) = (10 . 7853,98) + (15 . 314,16) = 78539,8 + 4712,4 = 83252,20 kg = 83,25220 ton kapasitas daya dukung ijin pondasi (Qijin): Q ijin = q c x A p JHL x K 11 =
3 5 10 x 7853,98 15 x 314,16 3 5
= 26179,93 + 942,48 = 27122,41 kg = 27,12241 ton Tabel 2. Perhitungan daya dukung ultimit dan ijin pondasi tiang (CPT-01) Kedalaman (meter) 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 13.60
PPK (qc) (kg/cm2) 0 10 10 20 40 8 20 4 3 20 18 9 13 80 210
Ap
JLH
K11
Qult
Qijin
(cm2) 0 7853.98 7853.98 7853.98 7853.98 7853.98 7853.98 7853.98 7853.98 7853.98 7853.98 7853.98 7853.98 7853.98 7853.98
(kg/cm2) 0 15 18 24 55 12 25 6 5 35 26 15 20 100 230
(cm) 0 314.16 314.16 314.16 314.16 314.16 314.16 314.16 314.16 314.16 314.16 314.16 314.16 314.16 314.16
(kg) 0 83252.20 84194.68 164619.44 331438.00 66601.76 164933.60 33300.88 25132.74 168075.20 149539.80 75398.22 108384.94 659734.40 1721592.60
(kg) 0 27122.41 27310.91 53867.83 108175.49 21697.93 53930.67 10848.97 8168.14 54558.99 48757.51 24504.42 35290.55 215722.67 564229.96
Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Dari Data SPT Perhitungan kapasitas daya dukung tiang bor per lapisan dari data SPT memakai metode Reese dan Wright dan data diambil pada titik BH-1. 1. Daya dukung ujung pondasi tiang bor pada tanah non kohesif adalah : Untuk lapisan tanah kedalaman (12.00 m) Untuk N 60 maka qp = 7 N (t/m2) < 400 (t/m2) Qp = qp x Ap = 7N x Ap Luas tiang bor (Ap) : 14 . . 12 = 0,785 m2 Qp = qp x Ap = 7 (30) x 0,785 = 164,85 ton Untuk N > 60 maka qp = 400 (t/m²) (pada kedalaman 20 m) Luas tiang bor (Ap) : 14 . . 12 = 0,785 m2 Qp = qp x Ap = 400 x 0,785 = 314 ton
2. Daya dukung selimut pondasi tiang bor pada tanah non kohesif adalah: Qs = qs . Li . p N (ton/ m²) q 0,32 N s
34
q s 0,32 . N SPT
qs = 0,32 x 30 = 9,6 ton/m2 Keliling Tiang bor = π . 100 cm = 314 cm = 3,14 m Qs = 9,6 x 1,00 x 3,14 = 30,14 ton 3. Daya dukung ujung pondasi tiang bor pada tanah kohesif adalah : Untuk lapisan tanah kedalaman (16.00 m) qp = 9 x cu cu = (N-SPT x 2/3 x 10) = (32 x 2/3 x 10) = 213,33 KN/m2 = 21,33 ton/m2 Maka: qp = 9 x cu = 9 x 21,33 = 191,97 ton/m2 2
Luas tiang bor (Ap) : 14 . . 1 = 0,785 m2 Qp = qp . Ap = 191,97 x 0,785 = 150,72 ton 4. Daya dukung selimut pondasi tiang bor pada tanah kohesif adalah: Untuk lapisan tanah kedalaman (16.00 m) f = α x cu α = 0,55 maka: f = 0,55 x 21,33 = 11,7315 ton/m2 Keliling tiang bor (p) = π . 1 m = 3,14 m Qs = f x L x p = 11,7315 x 1.00 x 3,14 = 36,84 ton Tabel 3. perhitungan daya dukung tiang berdasarkan data SPT (BH-1) Depth (m) 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 27.00 30.00 32.00 34.00 36.00 38.00 40.00
Layer 3 3 4 4 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6
NSPT 30 35 32 36 65 70 39 47 84 78 70 47 55 48 62
cu (ton/m2) 21.33 24.00 -
Α 0.55 0.55 -
Skin Friction local 30.14 35.17 36.84 41.45 65.31 70.34 39.19 47.23 84.40 156.75 70.34 47.23 55.26 48.23 62.30
Cumm 30.14 65.31 102.15 143.60 208.91 279.25 318.43 365.66 450.06 606.81 677.15 724.37 779.64 827.87 890.17
End Bearing 164.85 192.33 150.72 169.56 357.18 384.65 214.31 258.27 461.58 428.61 384.65 258.27 302.23 263.76 340.69
Qult (ton) 194.99 257.63 252.87 313.16 566.09 663.90 532.74 623.92 911.64 1035.42 1061.80 982.64 1081.86 1091.63 1230.86
Menghitung Kapasitas Kelompok Tiang Berdasarkan Effisiensi Tabel 4. Kapasitas daya dukung ijin tiang tunggal dengan FS = 2 NO Data CPT 01 Data CPT 02 Data SPT Data SPT Metode Meyerhof Metode Meyerhof BH-1 BH-2 (ton) (ton) (ton) (ton) 1
564,22
558,36
455,82
204,07
Metode Converse-Labarre Eg = 0,72 dengan 7 tiang Tabel 5. Kapasitas daya dukung ijin kelompok tiang bor NO Data CPT 01 Data CPT 02 Data SPT Metode Meyerhof Metode Meyerhof BH-1 (ton) (ton) (ton) 1 2843,66 2814,13 2297,33
Data SPT BH-2 (ton) 1028,51
Metode Los Angeles Group Eg = 0,67 dengan 7 tiang Tabel 6. Kapasitas daya dukung ijin kelompok tiang bor NO Data CPT 01 Data CPT 02 Data SPT Metode Meyerhof Metode Meyerhof BH-1 (ton) (ton) (ton) 1 2646,19 2618,70 2137,79
Data SPT BH-2 (ton) 957,08
Penurunan Pondasi Pile-Raft
Gambar 2. Pondasi Rakit dan Bored Pile Menggunakan Metode Steinbrenner, penurunan segera total : Si = 0,21 mm + 0,12 mm + 0,13 mm Si = 0,46 mm penurunan konsolidasi total (Sc) Sc = 0,06 mm Sc = 6,00 cm Sehingga penurunan total (S) S = Si + Sc S = 0,46 mm + 60,0 mm S = 60,46 mm S = 6,46 cm
Menggunakan Metode Poulus Davis Penurunan Tiang Tunggal: S
104,80 . 0,09 3696,47 ton / m 2 . 1 m
S = 0,0025 m S = 2,57 mm Penurunan Tiang Kelompok: S g 4 B 32 S B 4 2 Sg 0,0025 Sg 0,0025
400 Sg 400 Sg Sg Sg
4 . 16 . 32 16 42
4489 400
= = = =
4489 x 0,0025 11,22 0,02884 m 28,84 mm
4. Kesimpulan 1. Hasil perhitungan daya dukung ultimit yang diperoleh dari tiang bor dengan diameter 100 cm berdasarkan data sondir dan data SPT adalah sebagai berikut : Data CPT - 01 pada kedalaman 13,60 m Qult = 1721,59 ton Data CPT- 02 pada kedalaman 9,40 m Qult = 1702,74 ton Data SPT BH-1 pada kedalaman 27 m Qult = 911,64 ton Data SPT BH-2 pada kedalaman 27 m Qult = 408,14 ton 2. Hasil perhitungan efisiensi tiang : Metode Converse Labbare diperoleh kapasitas kelompok ijin tiang (Eg = 0,72). Metode Los Angles Group diperoleh kapasitas kelompok ijin tiang (Eg = 0,67) Hasil perhitungan daya dukung kapasitas ijin kelompok tiang (pile group) berdasarkan efisiensi dengan menggunakan 7 tiang/kelompok: Metode Converse-Labarre Eg = 0,72 dengan 7 tiang NO Data CPT 01 Data CPT 02 Data SPT Data SPT Metode Meyerhof Metode Meyerhof BH-1 BH-2 (ton) (ton) (ton) (ton) 1 2843,66 2814,13 2297,33 1028,51 Metode Los Angeles Group Eg = 0,67 dengan 7 tiang NO Data CPT 01 Data CPT 02 Metode Meyerhof Metode Meyerhof (ton) (ton) 1 2646,19 2618,70
Data SPT BH-1 (ton) 2137,79
Data SPT BH-2 (ton) 957,08
3. Berdasarkan perhitungan dengan menggunakan metode effisiensi maka kapasitas daya dukung kelompok tiang sebesar Qg = 957,08 ton > Pt = 917 ton (pada AS 5 – AS 7) (Coorporate Plan Siloam Hospital Tahun 20122013), sehingga struktur bangunan pada Proyek Pembangunan Siloam Hospital dapat dinyatakan aman. 4. Daya dukung ultimit yang diperoleh dari pondasi rakit, pada kedalaman 12.00 meter sebesar Qult = 154,95 ton/m2 > Pt = 131 ton/m2 (pada AS 5 – AS 7) (Coorporate Plan Siloam Hospital Tahun 2012-2013), sehingga struktur bangunan pada Proyek Pembangunan Siloam Hospital dapat dinyatakan aman.
5. Penurunan (settlement) terjadi jika suatu lapisan tanah mengalami pembebanan. Hasil analisis penurunan yaitu : Metode Steinbrenner, Si = 0,46 mm dan Sc = 60,00 mm Metode Poulus Davis, S = 0,25 mm dan Sg = 28,84 mm 6. Berdasarkan hasil analisis perhitungan, dengan pembagian proporsi beban yang terjadi akibat beban yang bekerja yaitu 20% pada raft dan 80%, Kapasitas daya dukung kelompok tiang sebesar Qg = 957,08 ton > Pt = 917 ton dan penurunan yang terjadi masih dalam batas yang diijinkan sesuai dengan batas maksimum (Tabel 2.10) dimana penurunan total (S) = 60,46 mm < 100 mm (penurunan izin), maka pile-raft aman dan memenuhi syarat-syarat yang diijinkan.
5. Saran 1. 2.
Penyelidikan di lapangan dengan sondir dan SPT untuk perencanaan daya dukung pondasi pile-raft masih kurang akurat, sehingga masih perlu dipergunakan alat uji yang lain. Perhitungan secara metode analitis sangat memiliki keterbatasan dalam hal penganalisaan sehingga diperlukan suatu program dengan metode elemen hingga agar output yang dihasilkan lebih akurat.
Daftar Pustaka Aratua, L, 2004, Bahan Kuliah Mekanika Tanah, Penerbit UNIMED, Medan. Bowles, Joseph E, 1988, Analisis Dan Desain Pondasi, Penerbit Erlangga, Jakarta. Coorporate Plan Siloam Hospital Medan, Tahun 2012-2013. Das, Braja M, 1988, Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis) jilid I, Penerbit Erlangga, Jakarta. Girsang, Prisilia, Analisa Daya Dukung Pondasi Bore Pile Tunggal Pada Proyek Pembangunan Gedung Crystal Square Jalan Imam Bonjol No.6 Medan, 2009. Hardiyatmo, H. C, 1992, Mekanika Tanah I, Penerbit PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Hardiyatmo, H. C, 2002, Teknik Pondasi I, Penerbit PT. Beta Offset, Yogyakarta. Hardiyatmo, H. C, 2003, Teknik Pondasi II, Penerbit PT. Beta Offset, Yogyakarta. Irsyam, Masyhur, Catatan Kuliah SI-3221 Rekayasa Pondasi, Penerbit ITB, Bandung. Natasya, Bianca, Studi Pemakaian Pondasi Tiang-Rakit Pada Sebuah Proyek Apartemen Di Jakarta Dengan Menggunakan Metode Konvensional Poulos Dan Plaxis Dua Dimensi, 2011. Surjandari, Niken Silmi, 2007, Analisa Penurunan Pondasi Rakit Pada Tanah Lunak, Jurnal Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret: Gema Teknik-Nomor 2, 17-21. S, Mawardi, 2005, Kendala Perencanaan Pondasi Rakit-Tiang Pancang, Jurnal Sistem Teknik Industri Volume 6, No.4, 85-89. Tua, Pintor, 2004, Rekayasa Pondasi I, Jakarta.
