PERBANDINGAN NILAI DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN PONDASI
TIANG PANCANG BERDIAMETER 60 CM PADA TITIK BORE HOLE I
DENGAN METODE ANALITIS DAN METODE ELEMEN HINGGA
(STUDI KASUS : PROYEK SKYVIEW APARTEMENT SETIABUDI)
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat penyelesaian pendidikan sarjana teknik sipil
Disusun Oleh :
TITI HAYATI
12 0404 014
BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
i
PERBANDINGAN NILAI DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN
PONDASI TIANG PANCANG BERDIAMETER 60 CM PADA TITIK
BORE HOLE I DENGAN METODE ANALITIS DAN METODE
ELEMEN HINGGA
(STUDI KASUS:PROYEK SKYVIEW APARTEMENT SETIABUDI)
ABSTRAKPondasi tiang pancang (pile foundation) merupakan salah satu jenis dari pondasi dalam yang dipilih sebagai pondasi yang akan dibuat pada tanah yang memiliki lapisan tanah keras yang jauh dan memikul beban struktur atas yang besar (tidak sanggup lagi di pikul oleh pondasi dangkal).
Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah untuk menghitung nilai daya dukung aksial dan daya dukung ijin tiang pancang berdasarkan data Sondir dan data SPT dengan metode Mayerhoff. Menghitung nilai daya dukung lateral tiang pancang dengan metode Broms. Menghitung efisiensi kelompok tiang pancang dengan metode Converse-Labarre, metode Los Angeles dan metode Feld. Menghitung penurunan tiang pancang tunggal dengan metode Poulus dan Davis dan metode Penurunan Elastis. Menghitung penurunan tiang pancang kelompok dengan metode Meyerhoff. Menghitung daya dukung ultimit dan penurunan tiang pancang menggunakan program Metode Elemen Hingga dengan pemodelan tanah Soft Soil dan Mohr Coulomb.
Berdasarkan hasil perhitungan data Sondir, besar daya dukung ultimit dan daya dukung ijin tiang pancang berturut-turut pada titik S-3 adalah 667,69 ton dan 198,35 ton dan pada S-6 adalah 689,94 ton dan 209,88 ton. Hasil daya dukung ultimit dan daya dukung ijin dari data SPT pada Bore Hole I adalah 221,84 ton dan 88,74 ton. Daya dukung lateral pada Bore Hole I secara analitis 19,02 ton dan secara grafis 19,33 ton. Dengan nilai efisiensi tiang sebesar 0,65 maka daya dukung kelompok tiang 173,04 ton. Penurunan Poulus dan Davis yang dihasilkan 4,04 mm sedangkan dengan penurunan elastis sebesar 3,58 mm. Hasil penurunan tiang kelompok sebesar 11,2 mm. Nilai daya dukung dan penurunan berdasarkan program Metode Elemen Hingga sebesar 238 ton dan 3,31 mm nilai ini tidak jauh berbeda dengan secara analitis.
Kata Kunci : Kapasitas Daya Dukung, Sondir, SPT, Efisiensi Tiang Pancang, Penurunan Elastis, Metode Elemen Hingga
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.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang studi Geoteknik Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul :
“Perbandingan Nilai Daya Dukung dan Penurunan Pondasi Tiang Pancang Berdiameter 60 cm pada Titik Bore Hole I Dengan Metode Analitis dan
Metode Elemen Hingga
(Studi Kasus :Proyek Skyview Apartemen Setiabudi)
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 Suriono dan Ibunda Nurhayati serta kepada abang saya Muhammad Teguh, kakak ipar saya Sartika dan kedua adik saya Rahmiati dan Rahmad Adami yang telah memberikan dukungan penuh serta mendoakan saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT sebagai Dosen Pembimbing yang telah dengan sabar memberi bimbingan, saran, dan dukungan dalam bentuk waktu dan pemikiran untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
iii 3. Bapak Prof. Dr. Ir.Roesyanto, MSCE selaku koordinator Sub Jurusan
Geoteknik Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT selaku dosen pembanding saya.
6. Bapak Ir. Syahrizal, MT, sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
7. Bapak dan Ibu staf pengajar dan seluruh pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
8. Bapak Hendro yang bersedia memberikan data-data yang saya butuhkan dalam mengerjakan Tugas Akhir ini, serta mendukung saya dalam mengerjakan Tugas Akhir ini.
9. Kepada partner skripsi saya Beby Hardianty yang menjadi teman seperjuangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
10. Bu Nursyamsi yang senantiasa membantu dan membimbing saya selama ini. 11. Teman kos saya yang luar biasa Raihan, sahabat saya Fandy Ahmad, Juraida
siregar, Aulia Azmi dan adik saya Indra Maulana
12. Teman-teman angkatan 2012, Para Asisten Lab Komputasi, Dio Mega Putri, Rahmayanti, Siti Maisarah, Zulfikar, Rudini, Windy, Giovanny R., Sri Wahyuni HTG, M. Iqbal Abidin, Fadel Mhd, Nirwan Lubis, Hendra Witarsa, Mitra, Prasetyo Ramadhan, Anshar R.A.Pohan, Ridwan Nst, Ade Indra Utama serta teman-teman 2012 lainnya.
13. Bang Randy Rasputra yang senantiasa memberikan arahan dan dukungan sejak saya masuk kuliah.
14. Kakak dan abang, teman teman serta adik adik di Al hadiid yang saya cintai karna Allah atas dukungan dan bantuan nya selama ini.
15. Abang dan kakak senior angkatan 2011 dan 2010, kak Wilda Nasution, bang Mangasih, Bang Taslim, kak Lini, kak Iren dan lain lain yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah memberikan arahan, bantuan, serta dukungan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
16. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik.
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, Agustus 2016 Penulis
( Titi Hayati ) 12 0404 014
v
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ……… i ABSTRAK ... iv DAFTAR ISI ……….. v DAFTAR GAMBAR ………. ixDAFTAR TABEL ……….. xii
DAFTAR NOTASI ………. xv
BAB I PENDAHULUAN ………. 1
1.1 Latar Belakang ……….. 1
1.2 Tujuan dan Manfaat ……….. 2
1.2.1 Tujuan ………. 2
1.2.2 Manfaat ………. 3
1.3 Pembatasan Masalah ………. 3
1.4 Metodologi Penelitian ………... 4
1.5 Sistematika Penulisan ………... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ……….. 6
2.1 Pendahuluan ……….. 6
2.2 Tanah ………. 7
2.3 Penyelidikan Tanah ………... 8
2.3.1 Percobaan Cone Penetrometer Test (Sondering Test) ..……. 9
2.3.2 Pengujian dengan Standart Penetration Test (SPT) ……….. 13
2.4 Pondasi Tiang Pancang ……… 17
2.4.2 Jenis Jenis Alat Pancang ……….. 24
2.4.3 Tahap Tahap Pemancangan ………. 26
2.5 Kapasitas Daya Dukung Aksial Tiang Pancang ……….. 28
2.5.1 Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil Sondir ………. 28
2.5.2 Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil SPT ……. 30
2.6 Kapasitas Daya Dukung Lateral Tiang Pancang ……….. 35
2.6.1 Menghitung Tahanan Beban Lateral Ultimate ………. 36
2.6.2 Metode Broms ……….. 41
2.7 Faktor Keamanan ………. 52
2.8 Efisiensi Kelompok Tiang Pancang ………. 54
2.9 Penurunan Tiang Pancang Tunggal ………. 59
2.9.1 Penurunan Tiang Tunggal dengan Rumus Poulus– Davis … 59 2.9.2 Penurunan Tiang Elastis ……… 64
2.10 Penurunan Tiang Pancang Kelompok ……….. 66
2.11 Metode Elemen Hingga ……… 68
2.12 Plaxis ………. 69
2.12.1 Pemodelan pada Program Plaxis ……….. 70
2.12.2 Parameter Parameter yang Digunakan pada Program Plaxis… 73 BAB III METODOLOGI PENELITIAN ………. 81
3.1 Data Umum ……….. 81
3.2 Gambaran Kondisi Tanah ……… 82
3.3 Data Teknis Tiang Pancang ……… 86
3.4 Metode Pengumpulan Data ………. 87
vii
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ………. 91
4.1 Pendahuluan ………. 91
4.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Vertikal Pondasi Tiang Pancang .. 91
4.2.1 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data Sondir Metode Meyerhoff………... 95
4.2.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data SPT (Standart Penetration Test)………. 99
4.3 Menghitung Daya Dukung Horizontal PondasiTiang Pancang ……… 99
4.4 Efisiensi Tiang Kelompok ……….. 101
4.5 Daya Dukung Tiang Kelompok ………. 103
4.6 Penurunan Tiang Pancang Tunggal ………... 103
4.7 Penurunan Pondasi Tiang Pancang Kelompok ………. 107
4.8 Perhitungan dengan Menggunakan Metode Elemen Hingga ………… 108
4.9 Diskusi ……… 124
4.9.1 Perbandingan Nilai Daya Dukung Ultimit Aksial dan Penurunan Tiang dengan Metode Analitis dan Metode Elemen Hingga .... 124
4.9.2 Perbandingan Antara Tanah Air Pori Sebelum Konsolidasi Dan Sesudah Konsolidasi Dengan Program Metode Elemen Hingga………. 126
4.9.3 Perbandingan Antara Daya Dukung Ultimate Sebelum Konsolidasi Dan Setelah Konsolidasi... 128
4.9.4 Penurunan yang Terjadi Pada Setiap Lapisan Tanah……… ... 128
4.9.5 Penurunan Pondasi Tiang Pancang Sebelum dan Sesudah Konsolidasi……… 131
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ………. 133
5.1 Kesimpulan ………. 133
5.2 Saran ……… 136
DAFTAR PUSTAKA ………..…. xviii
ix
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Hal
2.1 Diagram Fase Tanah (Braja M.Das, 1995) 7 2.2 Alat sondir dengan konus biasa 11 2.3 Alat Percobaan Penetrasi Standard 14 2.4 Tumpuan Ujung (End Bearing Pile) 20 2.5 Tumpuan Geser/Sisi (Friction Pile) 21 2.6 Pondasi Tiang dengan Tahanan Lekatan 22 2.7 Nilai N-SPT untuk Desain Tahanan Ujung 34 2.8 Grafik Hubungan Antara Kuat Geser dengan Faktor Adhesi 35 2.9 Tiang Pendek Dikenai Beban Lateral
2.10 Tiang Panjang Dikenai Beban Lateral
2.11 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan Kondisi KepalaTiang Bebas
2.12 Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Kohesif
2.13 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan Kondisi KepalaTiang Terjepit
2.14 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan Kondisi KepalaTiang Bebas
2.15 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan Kondisi KepalaTiang Bebas
2.16 Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Granular
42 42 43 45 46 49 51
2.17 Kelompok Tiang 2.18 Susunan Tiang
2.19 Baris Kelompok Tiang 2.20 Faktor Penurunan I0
2.21 Faktor Penurunan Rµ
2.22 Faktor Penurunan Rk
2.23 Faktor Penurunan Rh
2.24 Faktor Penurunan Rb
2.25 Variasi Jenis Bentuk Unit Tahanan Friksi 2.26 Jenis Jenis Elemen
2.27 Titik Nodal dan Titik Integrasi 2.28 Model Pondasi Tiang Pancang
3.1 Lokasi Proyek SkyviewApartement Setiabudi 3.2 Sket Situasi Titik Pengujian Sondir dan SPT 3.3 Bagan Alir Penelitian
4.1 Susunan Kelompok Tiang Pancang 4.2 Parameter Tanah Dari Program Allpile 4.3 Kotak Dialog Pengaturan Global 4.4 Input Data Material Set
4.5 Update Mesh Generation Sebelum Kalkulasi
4.6 Kondisi Active Pore Preasure 4.7 Tahap Kalkulasi
4.8 Pemilihan Titik Nodal
52 54 56 57 61 62 62 62 63 65 68 69 70 82 87 90 102 110 114 116 117 118 119 120
xi 4.9 Hasil Kalkulasi dan besar Msf pada fase 3
4.10 Hasil Kalkulasi dan besar Msf pada fase 4
4.11 Besar Nilai Penurunan yang Terjadi Setelah Perhitungan 4.12 Nilai Tekanan Air Pori Ekses Sebelum Konsolidasi 4.13 Nilai Tekanan Air Pori Ekses Sebelum Konsolidasi 4.14 Titik Peninjauan Penurunan pada Setiap Lapisan
4.15 Penurunan Pondasi Tiang Pancang Sebelum Konsolidasi 4.16 Penurunan Pondasi Tiang Pancang Setelah Konsolidasi
121 122 123 127 127 129 132 132
DAFTAR TABEL
No Judul Hal
2.1 Harga – harga Empiris ϕ dan Dr Pasir dan Lumpur Kasar Berdasarkan Sondir
12
2.2 Hubungan Dr, ϕ dan N dari pasir (Peck, Meyerhoff) 16 2.3 Hubungan Dr, ϕ dan N dari pasir (Terzaghi) 16 2.4 Hal-Hal yang Perlu Dipertimbangkan Untuk Penentuan Harga N 31 2.5 Hubungan antara Angka Penetrasi Standard dengan Sudut Geser
Dalam dan kepadatan Relatif Pada Tanah Pasir
32
2.6 Hubungan antara Harga N-SPT, Sudut Geser Dalam, dan Kepadatan Relatif
xii 2.7 2.8. 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19
Hubungan antara Harga N-SPT dan Berat Isi Tanah Kriteria pondasi tiang pendek dan pondasi tiang panjang
Hubungan Modulus Subgrade (k1) dengan Kuat Geser
Undrained untuk Lempung Kaku Terkonsolidasi Berlebihan
(Overconsolidated)
Nilai-Nilai nh untuk Tanah Granuler (c = 0)
Nilai-Nilai nh untuk Tanah Kohesif
Klasifikasi Tiang Pancang
Faktor Keamanan yang Disarankan Nilai Koefisien Empiris (cp)
Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah
Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Lempung
Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Pasir
Hubungan Jenis Tanah, Konsistensi dan Poisson ratio µ Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah
Deskripsi Tanah Bore Hole I
33 37 38 39 39 40 53 66 74 75 76 77 80
3.1 3.2 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9
Deskripsi Tanah Bore Hole I
Perhitungan Daya Dukung Ultimate dan Daya Dukung Ijin Tiang Pancang Diameter 60 cm pada Titik Sondir S-3 dengan Metode
Meyerhoff
Perhitungan Daya Dukung Ultimate dan Daya Dukung Ijin Tiang Pancang Diameter 60 cm pada Titik Sondir S-6 dengan Metode
Meyerhoff
Perhitungan Daya Dukung Ultimate dan Daya Dukung Ijin pada Pondasi Tiang Pancang Diameter 60 cm dengan data SPT
Hasil Perhitungan Elastis Tiang Pancang Tunggal Diameter 60cm
Data Tiang Pancang Parameter Tanah
Nilai Daya Dukung Aksial Tiang Pancang dengan data Sondir Nilai Daya Dukung Aksial Tiang Pancang dengan data SPT Nilai Daya Dukung Aksial Tiang Pancang dengan Program Metode Elemen Hingga
Besar Penurunan Tiang Pancang dengan Metode Analitis Besar Penurunan Tiang Pancang dengan Program
83 84 93 94 98 106 109 111 124 124 124
xiv 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 5.1 5.2 5.3 5.4
Metode Elemen Hingga
Nilai Daya Dukung Pondasi Dengan Metode Elemen Hingga Penurunan yang Terjadi Pada Setiap Lapisan Tanah
Pengecekan Penurunan
Daya Dukung Ultimit Menggunakan Data Sondir dengan Diameter 60 cm
Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Berdasarkan Data SPT
Hasil Perhitungan Nilai Daya Dukung Ultimit Lateral Tiang Pancang
Penurunan Tunggal Tiang Pancang pada Bore Hole I dengan diameter 60 cm
Hasil Perhitungan dengan Program Metode Elemen Hingga Perbandingan Hasil Perhitungan Daya Dukung Ultimit Aksial Dan Penurunan secara Analitis Dan Program Metode Elemen Hingga 125 128 130 131 133 133 134 134 135 135 144
5.3 5.6
xvi
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/m2)
Eg = Efisiensi Kelompok Tiang Ep = Modulus Elastis Tiang (kN/m2)
Es = Modulus Elastisitas Tanah di Sekitar Tiang (kN/m2)
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
I = momen inersia tiang (cm4) ID = diameter dalam (m)
I0 = faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat
(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/cm2) po = tekanan overburden efektif
pu = tahanan tanah ultimit
xviii Qa = Beban maksimum tiang tunggal
Qb = Tahanan ujung ultimit tiang (kg)
Q
ijin = Kapasitas daya dukung ijin tiang (kg)
Q
p = Tahanan Ujung Ultimate (kN)
Qs = Tahanan gesek ultimit dinding tiang (kg/cm 2) Q
ult = Kapasitas daya dukung maksimal/akhir (kg)
Rb = Faktor Koreksi Untuk Kekakuan Lapisan Pendukung
Rh = Faktor Koreksi Untuk Ketebalan Lapisan Yang Terletak Pada
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
ŋ
= Effisiensi Alat PancangØ = Sudut Geser Dalam
𝛾 = 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)
ξ = Koefisien Dari Skin Friction
μ = Poisson’s Ratio
