STUDI PERBANDINGAN DAYA DUKUNG FRIKSI PONDASI TIANG PANCANG DENGAN PONDASI SUMURAN PADA TANAH KOHESIF
LAPORAN TUGAS AKHIR DIPLOMA 4
Oleh
Mulya Ilham Rizqi 091134021
Logo Polban
PROGRAM DIPLOMA 4 TEKNIK PERANCANGAN JALAN DAN JEMBATAN JURUSAN TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2013
STUDI PERBANDINGAN DAYA DUKUNG FRIKSI PONDASI TIANG PANCANG DENGAN PONDASI SUMURAN PADA TANAH KOHESIF
COMPARATIVE STUDY OF FRICTION CAPACITY ON PILING FOUNDATION AND BORED PILE IN COHESIVE SOIL
LAPORAN TUGAS AKHIR DIPLOMA 4
Oleh
Mulya Ilham Rizqi 091134021
PROGRAM DIPLOMA 4 TEKNIK PERANCANGAN JALAN DAN JEMBATAN JURUSAN TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2013
r00 r eIs66r 9090€96r drN
re
+
'61fnEue4
?{nEuod uaso1
*h,,
I00 r z1886r,z10€96r'dIN
IFf.TTIS,EFEEF[
#t'l t 't1;rfu*a/
wlJ
€I0Z requnseq 71ffiw1nqs5
UBH uped
rg51y sdug tucgg uuqtusslcM {Gletr t00I I09661
'pfnraduery
rcaw,tt60 1@gunaqlc&n+l
,x
E
YNUYAUES
(}I,o{svd
cNniltruaHYliwJ. Y(IYd NYUIIIAIITS ISYONOd NVgNf(I CNYSNVd 9NTilT ISYONO{ ISXTUf, CNIIXNO YTYQ NVCNIONV{Ufld IfiIIS
w
ABSTRAK
Secara teori sering dianggap bahwa daya dukung friksi pondasi sumuran (bored pile) lebih kecil dibanding dengan tiang pancang (driven pile). Di lain pihak juga sering dijumpai pada uji PDA yang menunjukkan bahwa daya dukung friksi pondasi sumuran juga bisa sangat besar, bahkan melebihi dari perhitungan teoritis untuk driven pile sekali
pun. Untuk itu penulis merasa perlu melakukan penelitian untuk mengetahui pada kondisi
tanah seperti apa daya dukung friksi bored pile lebih besar dibanding pada driven pile, atau sebaliknya pada kondisi mana daya dukung lapangan akur dengan teori.
Pengujian dilakukan dengan membuat miniatur bored pile dan driven pile diameter 73 mm, panjang 100 cm, dan kedalaman penanaman 70 cm. Pembuatan dan pengujian miniatur pile dilakukan sepresisi dan seteliti mungkin, dengan terlebih dahulu mendesain
dan membuat mesin bor, mesin pancang, serta mesin penarik yang akan dipakai untuk mengukur tahanan friksi miniatur pile. Untuk menghindari keruntuhan tanah permukaan 2
saat penarikan miniatur pile, dipasang beban merata q = 250 kg/m . Sementara penelitian baru bisa dilakukan pada tanah lempung dengan 3 (tiga) macam konsistensi; soft, medium, dan stiff. Pengujian pada tanah pasir juga akan dilakukan setelah mendapatkan lokasi yang memungkinkan. Hasil pengujian pada tanah lempung yang dikondisikan sejenuh mungkin menunjukkan tren bahwa daya dukung friksi bored pile bisa lebih besar dibanding pada driven pile. Dari hasil ini tidak saja didapat perbedaan terhadap teori yang diyakini selama ini (paling tidak pada lempung), tetapi juga perlu dianalisis lebih lanjut fenomena apa yang melatarbelakangi perbedaan ini.
Kata kunci: daya dukung friksi, bored pile, driven pile, lempung
xiii
ABSTRACT
In theory often considered that the friction of foundation bearing capacity wells ( bored pile ) is smaller than the pile ( driven pile ) . On the other hand, are also often found in the PDA test showed that friction bearing capacity of foundation sinks can also be very large ,
even in excess of the theoretical calculations for driven pile once. To the authors felt the
need to do research to determine what the soil conditions such as friction bored pile bearing capacity is greater than the driven piles, or otherwise the state where the carrying capacity of the field along with the theory .
Testing is done by creating a miniature bored piles and driven pile diameter 73 mm , length 100 cm , and 70 cm planting depth . Preparation and testing of a miniature pile is
done precision and expeditiously as possible , by first designing and making drilling machine , drilling machine , as well as towing machine that will be used to measure the friction prisoners miniature pile . To avoid the collapse of the land surface during 2
withdrawal miniature piles, mounted load evenly q = 250 kg/m . While the new research could be done on clay with three (3) kinds of consistency ; soft , medium , and stiff . Tests on sandy soil will also be done after getting the location allows . The test results on clay is conditioned sejenuh trends that may indicate the carrying capacity of bored pile friction can be greater than the driven pile . From the results obtained it is not only the difference to the theory that believed so far ( at least on clay ) , but it also needs to be further analyzed the phenomenon of what lies behind these differences.
Keywords: bearing capacity, bored pile, driven pile, clay
xiv
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas berkah dan
rahmat-Nya kami dapat menyusun laporan Tugas Akhir dengan judul STUDI
PERBANDINGAN
PANCANG DENGAN PONDASI SUMURAN PADA TANAH KOHESIF
DAYA
DUKUNG
FRIKSI
PONDASI
TIANG
Penyusunan laporan ini bertujuan untuk memenuhi salah satu syarat
kelulusan.
Pada kesempatan ini penyusun akan menyampaikan ucapan terima kasih
kepada berbagai pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini, baik dalam segi moril maupun materil kepada : 1. Orang tua kami yang senantiasa memberikan dukungan dalam berbagai hal 2. Taufik Hamzah Ir.,MSCE selaku ketua jurusan teknik sipil 3. M.Shouman,Dipl.Ing.HTL.,MT selaku Dosen Pembimbing atas saran dan waktu yang diberikan sehingga kami dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini 4. Hendry, Dipl.Ing.HTL.,MT dan Iskandar, ST.,Si.,MT selaku dosen penguji 5. Rofingoen Rozikoen Soenardjo,Drs.,MT selaku koordinator Tugas Akhir 6. Bustanul Ilmi A.md dan Ayu Rahayu A.md yang merupakan jajaran konsultan CV SHO LABO. Rekan - rekan TPJJ 2011 yang senantiasa memberikan dukungan dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini Akhirnya, seperti kata pepatah, “tak ada gading yang tak retak”, kamipun menyadarinya. Oleh karena itu, kami mengharapkan kritik dan saran dari pembaca demi perbaikan di masa yang akan datang. Kami berharap laporan yang kami susun ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua. Amin Bandung, Desember 2013
Penyusun
iii
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL......... ........................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN......... ............................................................................ii
KATA PENGANTAR ........................................................................................... iii ........................................................................................................ iv DAFTAR ISI...
DAFTAR TABEL ................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR .............................................................................................vii
DAFTAR NOTASI .................................................................................................. x
DAFTAR ISTILAH ................................................................................................ xi DAFTAR LAMPIRAN ..........................................................................................xii
ABSTRAK......... .................................................................................................. xiii BAB I
PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang ................................................................................ 1
1.2
Rumusan Masalah ............................................................................ 3
1.3
Tujuan ........................................................................................…..3
1.4 Ruang Lingkup..................................................................................3 1.5 BAB II
Hipotesa............................................................................................ 4 DASAR TEORI
2.1
Klasifikasi Tiang .............................................................................. 7 2.1.1 Mekanisme Pemikulan Beban Pada Pondasi Tiang ................ 7 2.1.2 Metoda Penanaman Pondasi Tiang ......................................... 8
2.2
Pondasi Tiang pancang .................................................................... 9 2.2.1 Daya Dukung Friksi Pada Tanah Kohesif ............................. 10
2.3
Pondasi Sumuran ............................................................................ 12
2.4
Teori Mohr Coulomb (Kuat Geser Tanah)..................................... 12
2.5
Teori Gesek Newton dan Kekuatan Mohr-Couloumb ................... 13
2.6
Hubungan Teori Gesek Newton Dengan Kuat Geser Tanah ......... 14
2.7
Konsistensi Tanah .......................................................................... 15
BAB III 3.1
METODOLOGI Metode Pelaksanaan Penelitian…. .................................... ......... ...17 3.1.1 Tahap Perencanaan............................................................... 17 3.1.2 Persiapan Alat Dan Bahan ................................................... 19 iv
3.1.3 Pembuatan Benda Uji ........................................................... 22
3.1.4 Pelaksanaan Pemancangan dan Pengeboran ........................ 26 3.1.5 Pengujian Tarik .................................................................... 26
3.2
Analisis dan Perhitungan................................................................ 28
BAB IV
PELAKSANAAN DAN ANALISA DATA
4.1
Pelaksanaan Umum Penelitian ........................................ ……….32 4.1.1 Pemilihan Lokasi Penelitian …………… .... ……….………32
4.1.2Pembuatan Model Pondasi Tiang Pancang… ... …….………34
4.1.3 Pembuatan Model Pondasi Sumuran……………… ....... … 40
4.1.4 Pemancangan Pondasi Tiang Pancang…………….… .... ….43
4.1.5 Pengujian Tarik Pondasi………………………. ......... …….44
4.1.6 Pengambilan Properties Tanah …………………………… 50 4..2
Hasil Pengujian Tarik Pondasi Tiang ........................ ……………..51 4.2.1 Konsistensi Soft……………………… ............................. …51 4.2.2 Konsistensi Medium ……………………… ................. ……54 4.2.3 Konsistensi Stiff ……………………… ........................ ……57
4..3
Identifikasi Kondisi Tiang Pondasi ……… .......................... ……..62 4.3.1 Identifikasi Pondasi Sumuran …………… .......................... 62 4.3.2 Identifikasi Tiang Pancang …………… .............................. 66 4.3.3 Identifikasi Besarnya Tahanan Friksi …………….............. 67
4..4
Perhitungan Daya dukung Friksi Teoritis ……… ................. ……..69 4.4.1 Perhitungan Cu Efektif dan Diameter Efektif ………… ...... 69 4.4.2 Daya Dukung Friksi Pondasi Tiang Pancang …………....... 72 4.4.3 Daya Dukung Friksi Pondasi Sumuran ……… .................... 73 4.4.4 Perbandingan Daya Dukung Friksi Teoritis dan Daya Dukung Terukur ……….............................................. 75
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan……………………………………………………77 5.2 Saran…………………………………………………………..79
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN v
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Hipotesa Daya Dukung Friksi Pada Konsistensi Soft.. ................ .
Tabel 1.2 Hipotesa Daya Dukung Friksi Pada Konsistensi Medium ............
5
Tabel 1.3 Hipotesa Daya Dukung Friksi Pada Konsistensi Stiff ...................
5
Tabel 2.1 Harga Konsistensi Tanah ..............................................................
15
Tabel 3.1 Jumlah Tiang Untuk Setiap Jenis Tanah .......................................
5
15
Tabel 4.1 Hasil Uji Laboratorium Dan Lapangan.........................................
50
Tabel 4.2 Hasil Uji Tarik Tiang Pancang Konsistesni Soft...........................
60
Tabel 4.3 Hasil Uji Tarik Tiang Pancang Konsistesni Medium ....................
60
Tabel 4.4 Hasil Uji Tarik Tiang Pancang Konsistesni Stiff ..........................
61
Tabel 4.5 Diameter Rata-Rata Pondasi Sumuran.........................................
65
Tabel 4.6 Perbandingan Friksi Teoritis Vs Friksi Terukur Menggunakan Metoda λ Pada Konsitensi Soft ......................................................
72
Tabel 4.7 Perbandingan Friksi Teoritis Vs Friksi Terukur Menggunakan Metoda λ Pada Konsitensi Medium ..........................................................
72
Tabel 4.8 Perbandingan Friksi Teoritis Vs Friksi Terukur Menggunakan Metoda λ Pada Konsistensi Stiff....................................................
72
Tabel 5.1 Perbandingan Daya Dukung Friksi Rata-Rata Tiang Pancang Vs Pondasi
Sumuran Setiap Konsistensi Tanah .............................
78
Tabel 5.2 Perbandingan Daya Dukung Friksi Rata-Rata Terukur Vs Teoritis Pada Setiap Konsistensi Tanah .....................................................
79
vi
Daftar Gambar
Gambar 1.1
Hasil Pengecoran Pondasi Sumuran .....................................
2
Gambar 1.2
Tipe Keruntuhan Yang Terjadi Saat Pengujian Tarik ...........
2
Gambar 2.1
Ilustrasi Pelaksanaan Sumuran (a), Ilustrasi Pelaksanaan Tiang
Pancang (b) ...........................................................................
8
Gambar 2.2
Daya Dukung Friksi Pada Tanah Homogen .........................
9
Gambar 2.3
Koefisen λ ............................................................................
10
Gambar 2.4
Variasi Harga α Terhadap Harga Cu .....................................
11
Gambar 2.5
Garis Keruntuhan (Failure Envenlope) ................................
12
Gambar 3.1
Bagan Alir Penyelesaian Tugas Akhir ..................................
16
Gambar 3.2
Test PIT .................................................................................
18
Gambar 3.3
Pengecekan Konsistensi Dengan Alat Penetrometer ............
18
Gambar 3.4
Cetakan Pondasi Tiang Pancang (a) Dan Pondasi Bored Pile (b)
Dari Pipa PVC.......................................................................
19
Gambar 3.5
Alat Bantu Tarik ...................................................................
20
Gambar 3.6
Alat Pemancangan ................................................................
20
Gambar 3.7
Alat Pengeboran ....................................................................
21
Gambar 3.8
Alat Uji Friksi .......................................................................
21
Gambar 3.9
Bejana Air .............................................................................
22
Gambar 3.10 Detail Pondasi Tiang Pancang ..............................................
22
Gambar 3.11 Detail Pondasi Sumuran ........................................................
23
Gambar 3.12 Konfigurasi Tiang Pengujian ................................................
24
Gambar 3.13 Ilustrasi Pelaksanaan Pemancangan ......................................
25
Gambar 3.14 Ilustrasi Pelaksanaan Pengeboran .........................................
26
Gambar 3.15 Rencana Pengujian Uji Tarik ................................................
27
Gambar 3.16 Hubungan Pergerakan Tiang Dan Beban Tarik ....................
28
Gambar 3.17 Tegangan Pada Tiang ............................................................
28
Gambar 3.18 Keruntuhan Pada Saat Uji Tarik ...........................................
29
Gambar 3.19 Pengaruh Beban Merata Pada Tegangan Tanah ...................
29
Gambar 3.20 Pengaruh Kohesi Pada Tegangan Tanah ...............................
30 vii
Gambar 4.1 Penentuan konsistensi tanah menggunakan penetrometer ......
33
Gambar 4.2 Penetrometer-saku ...................................................................
33
Gambar 4.3 Mur ..........................................................................................
34
Gambar 4.4 Besi tulangan ...........................................................................
34
Gambar 4.5 Pipa PVC Ø 7.3 cm .................................................................
35
Gambar 4.6 Kerucut tiang pancang Ø 7.3 ...................................................
35
Gambar 4.7 Nylon cable tie .........................................................................
35
Gambar 4.8 Jangka sorong ..........................................................................
36
Gambar 4.9 Pemotongan baja tulangan.......................................................
36
Gambar 4.10 Baja tulangan 3 cm ................................................................
36
Gambar 4.11 Pengelasan Mur dan baja tulangan........................................
37
Gambar 4.12 Tahapan pembuatan cetakan tiang pancang ..........................
37
Gambar 4.13 Pembuatan adukan beton ......................................................
38
Gambar 4.14 Pelumasan cetakan dengan oli ..............................................
38
Gambar 4.15 Pengisian cetakan beton ........................................................
39
Gambar 4.16 Model tiang pancang .............................................................
39
Gambar 4.17 Curring beton ........................................................................
39
Gambar 4.18 Pengecekan ketegakan mesin bor .........................................
40
Gambar 4.19 Pembuatan acuan pengeboran ...............................................
41
Gambar 4.20 Pelaksanaan pengeboran dan pengecekan kedalaman ..........
41
Gambar 4.21 Pemasangan casing panjang 100 cm .....................................
42
Gambar 4.22 Pemasangan alat bantu tarik..................................................
42
Gambar 4.23 Pengisian adukan beton .........................................................
42
Gambar 4.24 Pemasangan casing panjang 30 cm .......................................
43
Gambar 4.25 Setting alat pancang ..............................................................
43
Gambar 4.26 Pelaksanaan pemancangan ....................................................
44
Gambar 4.27 Mesin uji tarik .......................................................................
44
Gambar 4.28 Dial gauge kapasitas 9 mm dan 3 mm ................................
45
Gambar 4.29 Waterpass ............................................................................
45
Gambar 4.30 Balok kayu ............................................................................
45
Gambar 4.31 Bejana air ..............................................................................
46
viii
Gambar 4.32 Alat bantu penempatan dial gauge .......................................
46
Gambar 4.33 Pengkondisian media penelitian ...........................................
47
Gambar 4.34 Pengukuran kepala tiang .......................................................
47
Gambar 4.35 Perataan tanah .......................................................................
48
Gambar 4.36 Pemasangan Bejana ..............................................................
48
Gambar 4.37 Seting mesin uji tarik ............................................................
49
Gambar 4.38 Kurva uji tarik tiang tiang pancang pada konsistensi soft...
51
Gambar 4.39 Kurva uji tarik pondasi tiang sumuran pada konsistensi soft
52
Gambar 4.40 Kurva gabungan uji tarik tiang pancang vs pondasi sumuran
pada konsistensi soft ............................................................
53
Gambar 4.41 Kurva uji tarik tiang tiang pancang pada konsistensi medium .................................................................................
54
Gambar 4.42 Kurva uji tarik pondasi tiang sumuran pada konsistensi medium ..................................................................................
55
Gambar 4.43 Kurva gabungan uji tarik tiang pancang vs pondasi sumuran pada konsistensi medium .....................................................
56
Gambar 4.44 Kurva uji tarik tiang tiang pancang pada konsistensi stiff ..
57
Gambar 4.45 Kurva uji tarik tiang tiang pancang pada konsistensi stiff ..
58
Gambar 4.46 Kurva gabungan uji tarik tiang pancang vs pondasi sumuran pada konsistensi stiff ............................................................
59
Gambar 4.47 Kondisi pondasi sumuran pada konsistensi tanah soft .........
62
Gambar 4.48 Kondisi pondasi sumuran pad konsistensi tanah medium ....
63
Gambar 4.49 Kondisi pondasi tiang sumuran konsistensi tanah stiff ........
64
Gambar 4.50 Jarak pengukuran dimensi tiang............................................
65
Gambar 4.51 Perilaku keretakan pada tiang pancang .................................
66
Gambar 4.52 Perilaku pengerasan dinding tiang bored ..............................
67
Gambar 4.53 Perilaku pengerasan dindig tiang pancang ............................
67
ix
DAFTAR ISTILAH
A
Aditive
: Bahan kimia untuk membantu pengerasan beton
B Bored Pile
: Salah satu jenis pondasi dalam
C
Casing
: Selubung terbuat dari PVC untuk menahan dinding tanah
Core Barrel
: Tabung
conto inti untuk menangkap dan
menyimpan core selama pengeboran
D Dial Gauge
: Alat untuk menentukan pergerakan benda
Dicplacement
: Pergeseran kepala tiang
E End Bearing Pile
: Daya dukung ujung
F Friction pile
: Daya dukung friksi
H Hummer
: Alat pemukul tiang pancang berupa besi seberat 65 Kg
I Indeks Properties
: Parameter tanah
K Kohesif
: Sifat lekatan dari tanah xi
M Medium
O
: Konsistensi tanah dengan integrasi sedang
Overburden Pressure
: Tekanan tanah akibat pemancangan
P
PDA
: Alat uji kapasitas atau daya dukung tiang
Pocket penetrometer
: Alat untuk menentukan nilai Cu tanah
PIT
: Alat uji integritas tiang
S Soft
: Konsistensi tanah dengan integrasi lunak
Stiff
: Konsistensi tanah dengan integrasi kaku
U unconfined compression
: Pengujian laboratorium tanah untuk menentukan nilai Cu tanah
V Very soft
: Konsistensi tanah dengan integrasi sangat lunak
Very hard
: Konsistensi tanah dengan integrasi sangat keras
W Waterpass
: Alat menentukan kedataran
xii
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN
I–1
Tabel Dan Kurva Hasil Uji Tarik Konsistensi Soft
I–2
Tabel Dan Kurva Hasil Uji Tarik Konsistensi Medium
I–3
Tabel Dan Kurva Hasil Uji Tarik Konsistensi Stiff
I–4
Hasil Uji Laboratorium
I–5
Lembar Revisi
xii
DAFTAR NOTASI
tan
:
Sudut gesek antar butiran tanah
σ
:
Tegangan normal
:
Koef. tek. tanah lateral
As
:
Luas selimut tiang
σv’
:
Tekanan vertikal efektif rata-rata
Cu
:
Kohesi rata-rata
α
:
Faktor adhesi
fs
:
Gaya gesekan
μ
:
Koefesien gesekan
N
:
Gaya normal
:
Tegangan geser
L
:
Panjang pondasi tiang
D
:
Diameter t pondasi tiang
q
:
Beban rata-rata
γ
:
Berat volume tanah
Qs
:
Daya dukung friksi
K0
x
