ANALISA DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG PADA TITIK BORE HOLE – 01 DENGAN METODE ANALITIS DAN METODE ELEMEN HINGGA (STUDI KASUS : HOTEL MEDAN SIANTAR SINAKSAK – PEMATANG SIANTAR)
TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat penyelesaian pendidikan sarjana teknik sipil
Disusun Oleh :
WILDA NASUTION 11 0404 136
BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
Universitas Sumatera Utara
ANALISA DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG PADA TITK BORE HOLE – 01 DENGAN METODE ANALITIS DAN METODE ELEMEN HINGGA (STUDI KASUS : HOTEL MEDAN SIANTAR SINAKSAK – PEMATANG SIANTAR)
ABSTRAK Pondasi adalah suatu konstruksi pada bagian dasar struktur bangunan yang berfungsi untuk meneruskan beban yanga diakibatkan struktur pada bagian atas kepada lapisan tanah yang berada pada bagian bawah struktur tanpa mengakibatkan keruntuhan geser tanah, dan penurunan tanah pondasi yang berlebihan. Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah untuk menghitung dan membandingkan besar daya dukung aksial tiang pancang tunggal berdasarkan data sondir ,data SPT, dan menggunakan metode numerik dengan bantuan aplikasi program Plaxis. Daya dukung lateral menggunakan metode Broms. Dan menghitung efisiensi tiang pancang kelompok menggunakan metode Converse – Labarre Formula dan metode Los Angeles Group. Berdasarkan hasil perhitungan data sondir, besar daya dukung tiang pancang tunggal dengan metode Mayerhoff pada titik S3 adalah 779,976 ton, dan daya dukung tiang pancang tunggal menggunakan metode Aoki dan De Alencar pada titk S3 adalah 332,069 ton. Berdasarkan hasil perhitungan data SPT, besar daya dukung tiang pancang tunggal pada Bore Hole 1 adalah 313,372 ton. Berdasarkan metode elemen hingga diperoleh daya dukung tiang tunggal sebesar 345,2 ton. Daya dukung lateral berdasarkan Metode Broms pada Bore Hole 1 secara analitis sebesar 29,501 ton dan secara grafis sebesar 29,030 ton. Efisiensi tiang pancang kelompok berdasarkan metode Converse – Labarre Formula adalah 0,897 dan berdasarkan metode Metode Los Angeles Group adalah 0,833. Perbedaan daya dukung tersebut dapat disebabkan oleh perbedaan jenis tanah, cara pelaksanaan pengujian yang bergantung pada ketelitian operator dan perbedaan parameter yang digunakan dalam perhitungan.
Kata Kunci : Kapasitas Daya Dukung, Sondir , SPT , Metode Elemen Hingga , Efisiensi Tiang Pancang.
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan
kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang studi Geoteknik Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul : “Analisa Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang pada Titik Bore Hole - 01 dengan Metode Analitis dan Metode Elemen Hingga (Studi Kasus : Hotel Medan Siantar Sinaksak – Pematang Siantar”. Saya menyadari bahwa dalam penyelesaian tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1.
Terutama kepada kedua orang tua saya, ayahanda (alm) Syawaluddin Nasution dan Ibunda Yulda Lubis yang telah membesarkan dan menyayangi saya sepenuh hati serta memberikan dukungan yang besar baik moral maupun material.
2.
Kepada saudara – saudara abang saya Sahrul Zulmi, kakak saya Muniroh Sari, dan kedua adik saya Sahnan Rizki dan Sakti Syaputra yang sangat saya cintai.
ii
Universitas Sumatera Utara
3.
Ibu Ika Puji Hastuty S.T,M.T, sebagai Dosen Pembimbing yang telah dengan sabar memberi bimbingan dan saran kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5.
Bapak Ir. Syahrizal, MT, sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6.
Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto,M.Sc selaku koordinator Sub Jurusan Geoteknik Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
7.
Bapak Dr. Ir. Sofian Asmirza S, M.Sc dan Bapak Rudi Iskandar, M.T, selaku dosen pembanding saya.
8.
Bapak dan Ibu staf pengajar dan seluruh pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
9.
Abangda Denny AB S.T, yang telah sangat membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
10. Kepada sahabat – sahabat saya yang selalu membantu : kak Mila, kak iffeh, lia, Sahrial, Ledi, Irham serta yang terbaik Ubaidillah Tambunan. 11. Untuk saudara/i seperjuangan: Valdi, Iren, Ade, Sylda, Mimah, Siti, Intan, Meita, Fara, lini, Triana, wenny, Sormin, hendra, Mury, Dani, Ari, Peter, Machel serta teman-teman stambuk 2011 yang sangat saya sayangi dan semua mahasiswa Teknik Sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 12. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik.
iii
Universitas Sumatera Utara
Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu saya menerima kritik dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan,
Januari 2016 Penulis
( Wilda Nasution )
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...................................................................................................
i
KATA PENGANTAR .................................................................................
ii
DAFTAR ISI ................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ........................................................................................
xiii
DAFTAR NOTASI ......................................................................................
xvi
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................
xix
BAB I PENDAHULUAN .............................................................................
1
1.1 Latar Belakang ...........................................................................
1
1.2 Batasan Masalah ...........................................................................
3
1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................
4
1.4 Manfaat Penelitian.......................................................................
5
1.5 Metode Pengumpilan Data ..........................................................
5
1.6 Sistematika Penulisan ..................................................................
6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................
8
2.1 Pendahuluan ..............................................................................
8
2.2 Tanah ...........................................................................................
9
2.3 Penyelidikan Tanah (Soil Investigation)……………………….. 11 2.3.1 Percobaan Cone Penetrometer Test ( Sondering Test )…..
12
2.3.2 Pengujian dengan Standard Penetration Test (SPT) .........
19
2.4 Pondasi........................................................................................
23
2.4.1 Pondasi Dangkal (Shallow Foundation)………………..
23
2.4.2 Pondasi Dalam (Deep Foundation)……………………
28 v
Universitas Sumatera Utara
2.5 Tiang Pancang ………………………………………………
34
2.5.1 Definisi Tiang Pancang………………………………..
35
2.5.2. Jenis-Jenis Tiang Pancang………………………………
39
2.6 Perencanaan Pondasi Tiang…………………………………..
51
2.6.1 Jenis-Jenis Alat Pancang………………………………
53
2.6.2. Metode Pemancangan Tiang…………………………..
57
2.6.3. Pemancangan Tiang Pancang………………………….
59
2.6.4. Alasan Menggunakan Pondasi Tiang Pancang………..
64
2.6.5.Kelebihan dan Kekurangan Pondasi Tiang Pancang…..
65
2.7 Kapasitas Daya Dukung Aksial Tiang Pancang …………….
66
2.7.1 Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil Sondir (Cone Penetration Test)…………………………..
66
2.7.2. Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil SPT (Standard Test Penetration)………………
69
2.8 Kapasitas Daya Dukung Lateral Tiang Pancang …………….
74
2.8.1 Menghitung Tahanan Beban Lateral Ultimit…………….
76
2.8.2
Metode Broms…………………………………………
78
2.9 Faktor Keamanan……………………………………………
89
2.10 Metode Elemen Hingga……………………………………
91
2.11 Plaxis……………………………………………………..
93
2.11.1 Pemodelan pada Program Plaxis……………………..
93
2.11.2 Parameter-Parameter yang Digunakan pada Program Plaxis……………………………………………...... 2.12 Efisiensi Kelompok Tiang Pancang……………………….
96 103
vi
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODE PENELITIAN .............................................................
109
3.1 Data Umum ................................................................................
109
3.2 Data Teknis Tiang Pancang.........................................................
110
3.3 Metode Pengumpulan Data .........................................................
111
3.4 Tahap Penelitian ..........................................................................
112
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN......................................................
115
4.1 Pendahuluan ................................................................................
115
4.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Axial Pondasi Tiang Pancang .......................................................................................
115
4.2.1 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data Sondir dengan Metode Meyerhoff …
115
4.2.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data Sondir dengan metode Aoki dan De Alencar………………………………………………
127
4.2.3 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data SPT (Standard Penetration Test)……
135
4.3 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang Pancang………………………………………………………..
139
4.4 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Metode Elemen Hingga..........................................
142
4.5 Menghitung Efisiensi Tiang Pancang Kelompok…………… ....
152
4.5 Diskusi…………………………………………………………..
155
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................
158
5.1 Kesimpulan .................................................................................
158
5.2 Saran ...........................................................................................
160
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................
161
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
No.
Judul
Hal
2.1
Diagram Fase Tanah (Braja M.Das, 1995)
10
2.2
Konus Sondir Dalam Keadaan Tertekan Dan Terbentang
14
2.3
Cara Pelaporan Hasil Uji Sondir
17
2.4
Kurva percobaan sondir
17
2.5
Alat sondir dengan konus biasa
18
2.6
Alat Percobaan Penetrasi Standard
20
2.7
Pondasi Batu Bata
25
2.8
Pondasi Umpak
25
2.9
Pondasi Batu Kali
26
2.10
Pondasi Rakit
26
2.11
Pondasi Telapak/Footplat
27
2.12
Pondasi konstruksi sarang laba-laba
28
2.13
Pondasi Sumuran
30
2.14
Pondasi Tiang Bor (Bored Pile)
32
2.15
Pondasi Tiang Pancang Bulat Berongga
33
2.16
Pondasi Tiang Franki (Franki Pile)
33
2.17
Tiang Pancang Beton kayu
42
2.18
PondasiTiang Baja
44
2.19
Tumpuan Ujung (End Bearing Pile)
45 viii
Universitas Sumatera Utara
2.20
Tumpuan Geser/Sisi (Friction Pile)
46
2.21
Pondasi Tiang dengan Tahanan Lekatan
46
2.22
Pemukul aksi tunggal (Single-acting Hammer)
54
2.23
Pemukul Aksi Double (Double-acting Hammer
54
2.24
Pemukul Diesel (Diesel Hammer)
55
2.25
Pemukul Getar (Vibratory Hammer)
56
2.26
Alat pancang tiang
57
2.27
Alat Pemancang
61
2.28
Penyimpanan Tiang Pancang
61
2.29
Pemancangan Tiang Pancang
62
2.30
Urutan pemancangan
64
2.31
Grafik Hubungan antara Kuat Geser (Cu) dengan Faktor Adhesi (α)
74
2.32
Tiang pendek dikenai beban lateral
79
2.33
Tiang panjang dikenai beban lateral
79
2.34
Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang
81
2.35
Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Kohesif
83
2.36
Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang Dengan kondisi kepala tiang terjepit.
84
2.37
Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang Dengan kondisi kepala tiang bebas.
86
2.38
Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang
88
2.39
Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Granuler
2.40
Jenis-Jenis Elemen
2.41
Titik Nodal dan Titik Integrasi
2.42
Model Pondasi Tiang Pancang
89 92 92 93
ix
Universitas Sumatera Utara
2.43
Tab Parameter untuk Model Mohr – Coulomb
103
2.44
Kelompok tiang
103
2.45
Susunan tiang
105
2.46
Baris kelompok tiang
106
3.1
Lokasi Proyek
110
3.2
Lokasi Titik Bore Hole
111
3.4
Alur Penelitian
114
4.1
Nilai qc (side) pada titik S-1
129
4.2
Nilai qc (side) pada titik S-2
131
4.3
Nilai qc (side) pada titik S-3
134
4.4
Grafik kapasitas beban lateral pada tanah granular
141
4.5
Kotak Dialog Pengaturan Global (general setting)
145
4.6
Pemodelan Bore hole 1 Setelah Pendefinisian Material
146
4.7
Generate Mesh
147
4.8
Initial water pressure pada program Plaxis
148
4.9
Kondisi Active Pore Pressure
148
4.10
Kondisi Effective Stresses
149
4.11
Phase-Phase perhitunganPemilihan titik nodal
149
4.12
Pemilihan titik nodal
150
4.13
Proses Perhitungan
151
4.14
Nilai Phi Reductionpada program Plaxis
151
4.15
Detai tiang pancang kelompok
152
x
Universitas Sumatera Utara
xi
Universitas Sumatera Utara
xii
Universitas Sumatera Utara
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
Ap
= luas penampang tiang (m2)
B
= lebar atau diameter tiang (m)
Cp
= koefisien empiris
Cs
= konstanta Empiris
c
= kohesi tanah (kg/cm²)
cu
= kohesi undrained (kN/m2)
D
= diameter tiang (m)
Dr
= kerapatan relatif (%)
Eb
= modulus elastisitas tanah di dasar tiang (kN/m 2)
Eg
= Efisiensi kelompok tiang
Ep
= modulus elastis tiang (kN/m2)
Es
= modulus elastisitas tanah di sekitar tiang (kN/m 2)
Es
= modulus elastisitas bahan tiang (kN/m2)
e
= angka pori
ef
= effisiensi hammer (%)
f
= jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m)
Gs
= specific gravity
g
= jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang
(m) H
= tebal lapisan (m)
Hu
= Gaya lateral ultimit
h
= tinggi jatuh hammer (m) xiv
Universitas Sumatera Utara
I
= momen inersia tiang (cm4)
ID
= diameter dalam (m)
I0
= faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampa (Incompressible) dalam massa semi tak terhingga
K
= faktor kekakuan tiang
k
= koefisien permeabilitas
ki
= modulus reaksi subgrade dari Terzaghi
kh
= koefisien permeabilitas arah horizontal
kv
= koefisien permeabilitas arah vertikal
L
= panjang tiang pancang (m)
Lb
= panjang lapisan tanah (m)
Li
= tebal lapisan tanah, pengujian SPT dilakukan setiap interval kedalaman pemboran (m)
m
= Jumlah baris tiang
My
= momen leleh (kN-m)
N-SPT
= nilai N-SPT
n
= koefisien restitusi
n
= Jumlah tiang dalam satu baris
nh
= koefisien fariasi modulus
P
= keliling tiang (m)
PK
= Perlawanan penetrari konus, qc (Kg/cm )
po
= tekanan overburden efektif
pu
= tahanan tanah ultimit
Q
= besar beban yang bekerja (kN)
Qa
= Beban maksimum tiang tunggal
2
xv
Universitas Sumatera Utara
Qb
= Tahanan ujung ultimit tiang (kg)
Qijin
= Kapasitas daya dukung ijin tiang (kg)
Qp
= Tahanan Ujung Ultimate (kN)
Qs
= Tahanan gesek ultimit dinding tiang (kg/cm )
Qult
= Kapasitas daya dukung maksimal/akhir (kg)
Rb
= faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung
Rh
= faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada
2
tanah keras Rk
= faktor koreksi kemudah mampatan tiang
Rμ
= faktor koreksi angka poisson
s
= Jarak pusat ke pusat tiang
α
= koefisien adhesi antara tanah dan tiang = effisiensi alat pancang
Ø
= sudut geser dalam = berat isi tanah (kN/m3)
γdry
= berat jenis tanah kering (kN/m3)
γsat
= berat jenis tanah jenuh (kN/m3)
γw
= berat isi air (kN/m3) = koefisien dari skin friction
μ
= poisson’s ratio
ψ
= sudut dilantansi (o)
DAFTAR LAMPIRAN xvi
Universitas Sumatera Utara
Lampiran I
Data- data Hasil pengujian Sondir
Lampiran II
Data- data Hasil pengujian SPT
Lampiran III
Data laboratorium
xvii
Universitas Sumatera Utara
