PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

STUDI PERBANDINGAN KAPASITAS DAYA DUKUNG STATIK TIANG PANCANG TUNGGAL BERDASARKAN RUMUS-RUMUS DAYA DUKUNG, ANALISIS DINAMIK DAN UJI BEBAN STATIK

TUGAS AKHIR SEBAGAI SALAH SATU SYARAT UNTUK MENYELESAIKAN PENDIDIKAN SARJANA TEKNIK DI PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

oleh

DIMAS WAHYU PRASETYA 15003032

RIANO HIDRATULLAH 15003126

PEMBIMBING

Dr. Ir. ENDRA SUSILA

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

ABSTRAK

“Studi Perbandingan Kapasitas Daya Dukung Statik Tiang Pancang Tunggal Berdasarkan Rumus-Rumus Daya Dukung, Analisis Dinamik Dan Uji Beban Statik”, Dimas Wahyu Prasetya (15003032) dan Riano Hidratullah (15003126), Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung, 2008 Fungsi pondasi adalah meneruskan atau mentransfer beban dari struktur diatasnya. Beban struktur atas tersebut harus ditransfer ke lapisan tanah yang cukup keras agar pondasi mampu memikul beban tersebut contoh kasusnya pondasi tiang. Jika pondasi tiang digunakan untuk mendukung suatu struktur bangunan tinggi maka tiang juga diharapkan dapat menahan beban akibat gaya aksial dan lateral yang berasal dari struktur atas. Tugas akhir ini menguraikan tentang pondasi dalam, yaitu berupa pondasi tiang pancang. Tiang pancang tersebut digunakan sebagai pondasi pada proyek pembangunan PLTGU Tambak Lorok CCPP BLOCK-II yang berlokasi di kota Semarang, Jawa Tengah. Dalam tugas akhir ini akan dibahas tentang daya dukung statik tiang terhadap beban desain. Daya dukung statik yang didiskusikan adalah daya dukung aksial dan lateral untuk kondisi tiang tunggal. Dalam studi ini akan dicari kapasitas daya dukung aksial pondasi tiang pancang tunggal dengan analisis secara teoritis (menggunakan metoda API, N-SPT dan menggunakan program APILE), analisa dinamik menggunakan program GRL WEAP87 dan berdasarkan data uji pembebanan statik (static loading test). Kemudian menentukan kapasitas daya dukung lateral secara teoritis (Metoda Broms dan menggunakan program komputer LPILE). Dari hasil analisis kemudian dilakukan perbandingan hasil kapasitas daya dukung yang didapat dari metoda-metoda yang digunakan. Studi perbandingan daya dukung dilakukan pada lima lokasi proyek PLTGU Tambak Lorok. Perhitungan daya dukung tiang dengan metoda statik dilakukan dengan tiga cara, yaitu Metoda API, N-SPT dan menggunakan program APILE. Untuk mendapatkan daya dukung dari hasil loading test digunakan metoda Davisson dan De Beer dalam menginterpretasikannya. Sedangkan analisis dinamis menggunakan program GRL WEAP. Perbedaan hasil daya dukung aksial hasil analisis metoda API dan metoda N-SPT, disebabkan karena kedua metode memiliki perbedaan dalam hal perhitungan daya dukung pada lapisan tanah pasir. Perbedaan yang cukup besar terjadi antara hasil perhitungan daya dukung aksial dengan menggunakan software APILE dibandingkan dengan perhitungan API secara teoritis. Hal ini disebabkan oleh adanya perbedaan interpretasi nilai faktor α yang digunakan dalam perhitungan daya dukung skin friction pada tanah lempung. Hasil daya dukung ultimate dari program GRL WEAP dibandingkan dengan hasil daya dukung dari metoda statik dan static loading test menghasilkan suatu perbedaan yang cukup besar. Hal ini dipengaruhi dari nilai final set pemancangan tiang di lapangan. Secara keseluruhan dari perbandingan dari semua metoda yang digunakan, didapat hasil daya dukung yang berbeda, tetapi masih dalam toleransi yang wajar. Kata Kunci : daya dukung aksial, lateral, tiang pancang, APILE, LPILE, GRL WEAP87, Broms, Static Loading Test

iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penyusun panjatkan kepada Allah SWT karena dengan rahmat dan ridhanya penyusun dapat menyelesaikan penulisan Laporan Tugas Akhir ini dengan lancar. Tema tugas akhir yang kami kaji adalah “ Studi Perbandingan Kapasitas Daya Dukung Statik Tiang Pancang Tunggal Berdasarkan Rumus-rumus Daya Dukung, Analisis Dinamik, Dan Uji Beban Statik”. Laporan Tugas Akhir ini disusun sebagai syarat untuk menyelesaikan studi tahap sarjana, Strata Satu (S1) di Program Studi Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung. Juga sebagai tambahan pengetahuan dalam ilmu ketekniksipilan. Dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini penyusun mendapat dukungan moril dan materil dari berbagai pihak. Dalam kesempatan ini pula penyusun mengucapkan terimakasih kepada: 1.

Dr. Ir. Endra Susila sebagai dosen pembimbing Tugas Akhir

2.

Dr. Ir. Erza Rismantojo sebagai dosen penguji

3.

Dr. Ir. Hasbullah Nawir sebagai dosen penguji

4.

Seluruh staf dan karyawan Tata Usaha Program Studi Teknik Sipil, dalam menyelesaikan segala pengurusan administrasi pelaksanaan Tugas Akhir

5.

Dan semua pihak yang terlibat yang tidak dapat kami sebutkan satu-persatu.

Penyusun menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini banyak memiliki kekurangan oleh karena itu penyusun mengharapkan kritik dan saran yang membangun agar menjadi kebaikan bagi semua pihak. Penyusun berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak khususnya bagi perkembangan ilmu Teknik Sipil. Bandung, Juni 2008

(Penyusun)

iv

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN

ii

ABSTRAK

iii

KATA PENGANTAR

iv

DAFTAR ISI

v

DAFTAR TABEL

viii

DAFTAR GAMBAR

x

BAB I

Pendahuluan

I-1

1.1

Latar Belakang

I-1

1.2

Maksud Dan Tujuan

I-1

1.3

Ruang Lingkup

I-2

1.4

Metodologi

I-2

1.5

Sistematika Pembahasan

I-4

Tinjauan Pustaka

II-1

2.1

Umum

II-1

2.2

Pemancangan Tiang

II-4

2.3

Kapasitas Daya Dukung Aksial

II-7

2.3.1

Daya Dukung Aksial Berdasarkan Metode API (1987)

II-8

2.3.2

Daya Dukung Aksial Berdasarkan Metode Based On N-SPT

II-11

BAB II

2.4

2.5

2.6

Kapasitas Daya Dukung Lateral

II-13

2.4.1

Kapasitas Ultimit Tiang Pendek

II-15

2.4.2

Kapasitas Ultimit Tiang Panjang

II-20

2.4.3

Defleksi Tiang Vertikal Akibat Beban Lateral

II-24

Uji Pembebanan Statik ( Static Loading Test)

II-28

2.5.1

Cara Uji Pembebanan Tiang

II-28

2.5.2

Prosedur Pembebanan

II-28

2.5.3

Hasil Uji Pembebanan

II-30

2.5.4

Interpretasi Hasil Uji Pembebanan

II-31

Analisis Dinamik Dengan Program GRL WEAP87

II-33

2.6.1

Tahapan pengoperasian dari program komputer GRL WEAP87

II-34

2.6.2

Data Masukan program WEAP87

II-35

v

BAB III STUDI KASUS 3.1

Latar Belakang Studi Kasus

III-1

3.2

Pengumpulan Data

III-1

3.2.1

Data Tanah

III-2

3.2.2

Data Tiang Pancang

III-4

3.2.3

Data Hasil Loading Test

III-4

3.2.4

Data Hammer, Hammer Cushion, Helmet, Pile Cushion dan Tiang

III- 9

BAB VI ANALISIS DAN PERHITUNGAN 4.1

Pendahuluan

IV-1

4.2

Daya Dukung Aksial Tiang Pancang Tunggal

IV-1

4.2.1

Daya Dukung Aksial Metode API

IV-1

4.2.1.1 Perhitungan Daya Dukung Aksial Metode API Lokasi BH 4

IV-4


IV-7


IV-10


IV-13


IV-16

Daya Dukung Aksial Metode N-SPT

IV-19

4.2.2.1 Perhitungan Daya Dukung Aksial Metode N-SPT Lokasi BH 4

IV-19


IV-22


IV-25


IV-28


IV-31

Daya Dukung Aksial Dengan Analisis Software APILE

IV-34

4.2.3.1 Input Program APILE

IV-34

4.2.3.2 Output Program APILE

IV-36

Analisis Balik Menggunakan Software GRL WEAP87

IV-37

4.2.4.1 Output Program GRL WEAP87 Untuk Lokasi BH 4

IV-38


IV-39


IV-40


IV-41


IV-42

Daya Dukung Aksial Dari Interpretasi Data Statik Loading Test

IV-43

4.2.5.1 Interpretasi Data Statik Loading Test Lokasi BH 4

IV-43


IV-46

4.2.2

4.2.3

4.2.4

4.2.5

vi

4.2.6 4.3

IV-48


IV-51


IV-54

Analisis Perbandingan Daya Dukung Aksial

IV-57

Daya Dukung Lateral Tiang Pancang Tunggal

IV-61

4.3.1

Daya Dukung Lateral Metoda Broms

IV-61

4.3.2

Daya Dukung Lateral Dengan Menggunakan Software LPILE

IV-64

4.3.2.1 Input Program LPILE

IV-65

4.3.2.2 Output Program LPILE

IV-67

Analisis Perbandingan Daya Dukung Lateral

IV-71

4.3.3 BAB V


KESIMPULAN DAN SARAN 5.1

Kesimpulan

V-1

5.2

Saran

V-3

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1

Batas nilai unit end bearing untuk jenis-jenis tanah pasir dengan nilai Nq tertentu

Tabel 2.2

II-9

Batas nilai unit skin friction untuk jenis-jenis tanah pasir untuk nilai (δ) tertentu

Tabel 2.3

II-10

Hubungan modulus of subgrade reaction (k1) dengan nilai Cu tanah lempung OC yang keras

Tabel 2.4

II-14

Faktor untuk menghitung nilai dari koefisien modulus variasi ( ) untuk tanah nonkohesif dalam [MN/m3]

II-15

Tabel 2.5

Kriteria penentuan kekakuan tiang sebagai tiang panjang atau tiang pendek

II-15

Tabel 2.6

Nilai Koefisien n1

II-26

Tabel 2.7

Nilai Koefisien n2

II-26

Tabel 2.8

Proses Pengeditan Nama Input dan Output Pada Program WEAP87

II-35

Tabel 3.1

Data Hasil Loading Test BH 4

III-5

Tabel 3.2

Siklus Pembebanan lokasi BH 4 dengan sistem Cycle Loading Test

III-5

Tabel 3.3


III-6

Tabel 3.4


III-6

Tabel 3.5


III-7

Tabel 3.6


III-7

Tabel 3.7


III-8

Tabel 3.8


III-8

Tabel 3.9


III-9

Tabel 3.10 Property Hammer Model Kobe K-45 yang digunakan di lokasi studi kasus BH 4, BH 5, BH 21 dan BH 22

III-10

Tabel 3.11 Property Hammer Model Kobe K-35 yang digunakan di lokasi studi kasus BH 16

III-10

Tabel 3.12 Property Helmet dan Hammer cushion yang digunakan

III-11

Tabel 3.13 Property Pile Cushion yang digunakan

III-11

Tabel 3.14 Properti dari Tiang Pancang yang digunakan untuk lokasi studi

III-12

Tabel 4.1

Batas nilai unit skin friction untuk tanah pasir dengan nilai (δ) tertentu

IV-3

Tabel 4.2

Batas nilai unit end bearing untuk tanah pasir dengan nilai (δ) tertentu

IV-3

Tabel 4.3

Analisis perhitungan daya dukung aksial ultimate dengan metoda

viii

API lokasi BH 4 Tabel 4.4

IV-4

Analisis perhitungan daya dukung aksial ultimate dengan metoda API lokasi BH5

Tabel 4.5

IV-7

Analisis perhitungan daya dukung aksial ultimate dengan metoda API lokasi BH 16

Tabel 4.6

IV-10


Tabel 4.7

IV-13


Tabel 4.8

IV-16

Analisis perhitungan daya dukung aksial ultimate dengan metoda N-SPT lokasi BH 4

Tabel 4.9

IV-20

Analisis perhitungan daya dukung aksial ultimate dengan metoda N-SPT lokasi BH 5

IV-22

Tabel 4.10 Analisis perhitungan daya dukung aksial ultimate dengan metoda N-SPT lokasi BH 16

IV-25


IV-28


IV-31

Tabel 4.13 Hasil Resume Output Program APILE

IV-37

Tabel 4.14 Daya Dukung Ultimate, final set lokasi BH 4

IV-38


IV-39


IV-40


IV-41


IV-42

Tabel 4.19 Perbandingan Daya Dukung Aksial Tiang Tunggal Dari Hasil Analisis

IV-57

Tabel 4.20 Resume Daya Dukung Lateral Metoda Broms Dengan Batasan Momen Crack IV-64 Tabel 4.21 Resume Daya Dukung Lateral Metoda Broms Dengan Batasan Defleksi

IV-64

Tabel 4.22 Hasil Resume Output Program LPILE Dengan Batasan Momen Crack Tiang

IV-70

Tabel 4.23 Resume Output Program LPILE Dengan Batasan Defleksi

IV-70

Tabel 4.24 Perbandingan Daya Dukung Lateral Dengan Batasan Momen Crack Tiang

IV-71

Tabel 4.25 Perbandingan Daya Dukung Lateral Dengan Batasan Defleksi

IV-71

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1

Diagram Alir Metodologi

I-3

Gambar 2.1

Beberapa kondisi dimana pondasi tiang digunakan dalam praktek

II-3

Gambar 2.2

External combustion hammers

II-5

Gambar 2.3

Diesel Hammer

II-5

Gambar 2.4

Vibrator pile drivers

II-6

Gambar 2.5

Properti hammer, hammer cushion, helmet, pile cushion

II-6

Gambar 2.6

Hubungan antara kuat geser (Cu) dengan faktor adhesi (α )

II-10

Gambar 2.7

Tiang pendek dikenai beban lateral

II-13

Gambar 2.8

Tiang panjang dikenai beban lateral

II-13

Gambar 2.9

Metode Brinch Hansen, memperkirakan kekuatan tiang pendek yang dikenai beban lateral

II-16

Gambar 2.10

Koefisien tekanan pasif menurut Brinch Hansen

II-17

Gambar 2.11

Tahanan tanah dan bidang momen pada tiang pendek ( freehead & fixed head ) yang dikenai beban lateral pada lempung

Gambar 2.12

Kapasitas Lateral ultimit tiang pendek pada lempung dihubungkan dengan kedalaman penetrasi tiang

Gambar 2.13

II-19

Tahanan tanah dan bidang momen pada tiang pendek ( freehead & fixedhead ) yang dikenai beban lateral pada pasir

Gambar 2.14

II-20

Tahanan tanah dan bidang momen pada tiang panjang (freehead & fixedhead) yang dikenai beban lateral pada lempung

Gambar 2.16

II-19

Kapasitas lateral ultimit tiang pendek pada tanah pasir dihubungkan dengan kedalaman penetrasi tiang

Gambar 2.15

II-17

II-21

Tahanan tanah lateral ultimit untuk tiang panjang pada lempung dihubungkan dengan tahanan momen ultimit tiang

II-22

Gambar 2.17

Reaksi tanah dan bidang momen untuk tiang panjang di tanah pasir

II-23

Gambar 2.18

Tahanan tanah lateral ultimit untuk tiang panjang pada tanah pasir dihubungkan dengan tahanan momen ultimit tiang

Gambar 2.19

II-23

Tiang yang dikenai beban lateral disederhanakan sebagai kantilever sederhana

II-24

Gambar 2.20

Load test yang digunakan dengan metoda Kentledge

II-29

Gambar 2.21

Contoh kurva hubungan beban dengan waktu

II-30

Gambar 2.22

Contoh kurva hubungan beban dengan penurunan

II-31

Gambar 2.23

Kurva interpretasi beban dengan penurunan metoda Davisson

II-32

x

Gambar 2.24

Contoh kurva interpretasi beban dengan penurunan metoda De Beer

II-32

Gambar 2.25

Sistem Pemancangan menggunakan hammer

II-33

Gambar 2.26

Pile Drivings Models

II-34

Gambar 3.1

Data Profil Lapisan Tanah BH-4

III-2

Gambar 3.2

Data Profil Lapisan Tanah BH-5 dan BH-16

III-3

Gambar 3.3

Data Profil Lapisan Tanah BH-21 dan BH-22

III-3

Gambar 3.4

Dimensi Penampang Tiang Pancang BH 16

III-4

Gambar 3.5

Dimensi Penampang Tiang Pancang BH 4, 5, 21dan 22

III-4

Gambar 3.6

Property hammer, hammer cushion, helmet, pile cushion

III-9

Gambar 4.1

Menentukan Nilai Parameter Kuat Geser Tanah Pasir, Sudut Geser Dalam (φ), Berdasarkan Grafik

IV-2

Gambar 4.2

Hubungan antara kuat geser (Cu) dengan faktor adhesi (α )

IV-2

Gambar 4.3

Daya Dukung Aksial API 1987

IV-3

Gambar 4.4

Kurva daya dukung aksial ultimate metode API untuk lokasi BH 4

IV-6

Gambar 4.5


IV-9

Gambar 4.6


IV-12

Gambar 4.7


IV-15

Gambar 4.8


IV-18

Gambar 4.9

Daya Dukung Aksial Metode N-SPT

IV-19

Gambar 4.10

Kurva daya dukung aksial ultimate metode N-SPT untuk lokasi BH 4

IV-21

Gambar 4.11


IV-24

Gambar 4.12

Kurva daya dukung aksial ultimate metode N-SPT untuk lokasi BH16

IV-27

Gambar 4.13


IV-30

Gambar 4.14


IV-33

Gambar 4.15

Input Computation Method pada APILE

IV-34

Gambar 4.16

Input Properties Tiang pada APILE

IV-34

Gambar 4.17

Input Material Tiang pada APILE

IV-35

Gambar 4.18

Input Data Tanah pada APILE

IV-35

Gambar 4.19

Hasil Input Data Tanah pada APILE

IV-36

Gambar 4.20

Hasil Output Daya Dukung Program APILE

IV-36

Gambar 4.21

Besar beban penetrasi vs jumlah blows/ft lokasi BH 4

IV-38

Gambar 4.22


IV-39

Gambar 4.23


IV-40

Gambar 4.24


IV-41

Gambar 4.25


IV-42

Gambar 4.26

Kurva Beban Vs Waktu Untuk Test Pile BH 4

IV-43

xi

Gambar 4.27

Kurva Beban Vs Penurunan Untuk Test Pile BH 4

IV-44

Gambar 4.28

Interpretasi data beban Vs penurunan dengan metoda Davisson BH 4

IV-45

Gambar 4.29

Interpretasi data beban Vs penurunan dengan metoda De Beer BH 4

IV-45

Gambar 4.30


IV-46

Gambar 4.31


IV-47

Gambar 4.32

Interpretasi data beban Vs penurunan metoda Davisson BH 5

IV-47

Gambar 4.33


IV-48

Gambar 4.34


IV-49

Gambar 4.35


IV-49

Gambar 4.36


IV-50

Gambar 4.37

Interpretasi data beban Vs penurunan dengan metoda De Beer BH16

IV-51

Gambar 4.38


IV-52

Gambar 4.39


IV-52

Gambar 4.40


IV-53

Gambar 4.41


IV-54

Gambar 4.42


IV-55

Gambar 4.43


IV-55

Gambar 4.44


IV-56

Gambar 4.45

Hubungan antara kuat geser (Cu) dengan faktor adhesi (α ) (API, 1986)

IV-58

Gambar 4.46

Perbandingan nilai α yang digunakan

IV-59

Gambar 4.47

Tahanan tanah lateral ultimit untuk tiang panjang pada tanah pasir dihubungkan dengan tahanan momen ultimit tiang

IV-62

Gambar 4.48

Input Properties Tiang pada LPILE

IV-65

Gambar 4.49

Input Tipe Pembebanan Tiang pada LPILE

IV-65

Gambar 4.50

Input Data Tanah pada LPILE

IV-66

Gambar 4.51

Kondisi Batas pada LPILE

IV-67

Gambar 4.52

Hasil Output Shear Force Vs Kedalaman (m)

IV-67

Gambar 4.53

Hasil Output Bending Moment Vs Kedalaman (m)

IV-68

Gambar 4.54

Hasil Output Lateral Deflection Vs Kedalaman (m)

IV-68

Gambar 4.55

Hasil Output Lateral Load Vs Pile Head Deflection

IV-69

Gambar 4.56

Hasil Output Lateral Load Vs Maximum Bending Moment

IV-69

xii

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

Recommend Documents