ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG
MENGGUNAKAN METODE SONDIR, SPT, DAN
METODE ELEMEN HINGGA PADA PROYEK
PEMBANGUNAN HOTEL MEDAN-SIANTAR,
SINAKSAK, PEMATANG SIANTAR
TUGAS AKHIRDiajukan Untuk Melengkapi Tugas – Tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian
Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh
11 0404 023
AHMAD RIVALDI NOVRIL
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Pondasi merupakan bangunan bawah (sub structure) yang berfungsi untuk meneruskan beban maupun gaya yang disebabkan oleh bangunan atas (upper structure) ke lapisan tanah yang akan memikul beban dan gaya tersebut. Pondasi dalam biasanya digunakan untuk mendapatkan daya dukung tanah yang cukup besar dan apabila kedalaman tanah keras terletak jauh di bawah muka tanah.
Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk menganalisis daya dukung ultimate pondasi tiang pancang dengan menggunakan data sondir, data Standard Penetration Test (SPT), serta metode elemen hingga menggunakan program Plaxis. Adapun metode yang dilakukan pada tugas akhir ini adalah dengan cara studi literatur, lalu mengumpulkan data-data yang diperlukan, dan setelah itu dilakukan analisis perhitungan dengan metode-metode yang ada.
Dari hasil perhitungan yang dilakukan, diperoleh hasil yang berbeda-beda. Dimana untuk data sondir pada titik S4 diperoleh Qult = 400,769 ton; pada titik S5 diperoleh Qult = 407,785 ton; pada titik S6 diperoleh Qult = 315,454 ton. Sedangkan berdasarkan data SPT pada titik BH-2, didapat Qult = 355,44 ton, dan dengan menggunakan program Plaxis dihasilkan Qult = 462,875 ton.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah S.W.T. yang telah
memberikan rahmat dan karunia-Nya kepada penulis, sehingga penulisdapat
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“Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang
Pancang Menggunakan Metode Sondir, SPT, Metode Elemen Hingga pada
Proyek Pembangunan Hotel Medan-Siantar, Sinaksak, Pematang Siantar”.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian tugas akhir ini tidak terlepas
dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu,
penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada
beberapa pihak yang berperan penting yaitu :
1. Kepada kedua orang tua yang sangat penulis sayangi, Ir. M. Nursol, M.Sc dan
drg. Yendriwati, M.Kes yang telah memberikan dukungan dengan sepenuh
hati baik moril maupun materil kepada penulis.
2. Kakak drg. Atika Resti Fitri, yang sedang menempuh pendidikan di negeri
orang, terima kasih atas segala dukungan dan motivasinya sehingga memacu
penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
3. IbuIka Puji Hastuty, S.T., M.T., selaku dosen pembimbingyang telah
meluangkan waktu, tenaga, dan pikirandalam membantu penulisdalam
menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil
5. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6. Bapak Ir. Rudi Iskandar, M.T. dan Bapak Dr. Ir. Sofian Asmirza S. M.Sc,
sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
7. Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
8. Kepada abangda Denny, S.T. yang telah memberikan data-data yang
diperlukan penulis pada tugas akhir ini.
9. Teman-teman seperjuangan : Ridho, Rahmat, Fahmi, Gumit, Tomi, Dika,
Taufik, Imfim, Reja, Arep, Yandi, Aldo, Adel, Sylda, Mimah, Siti, Anggi,
Wilda, Dwi, Tere, Nurul, dan teman-teman Teknik Sipil USU 2011 lainnya
yang tidak dapat disebutkan satu – persatu.
10. Seluruh rekan-rekan yang tidak bisa dituliskan semuanya atas bantuannyabaik
secara langsung maupun tidak langsung terhadap penulis.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh
dari kata sempurna. Oleh karena itu penulisdengan senang hati menerima kritik
dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini
dapat berguna dan bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Desember 2015 Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR GAMBAR... iv
DAFTAR TABEL ... v
DAFTAR NOTASI ... vi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
I.1. Latar Belakang ... 1
I.2. Identifikasi Masalah ………... 2
I.3. Tujuan dan Manfaat ... 4
I.4. Pembatasan Masalah... 5
I.5. Sistematika Penulisan ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7
II.1 Pendahuluan ………... 7
II.2.Macam – Macam Tiang Pancang ... 9
II.3. Penyelidikan Tanah (Soil Investigation) ... 26
II.3.1. Cone Penetrometer Test (Sondering Test)…... 29
II.3.2. Standard Penetration Test (SPT) …...…... 32
II.3.3. Penyelidikan Tanah di Laboratorium ... 35
II.4. Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang ... 36
II.4.1.1. Metode Aoki dan De Alencar ... 37
II.4.1.2.Metode Langsung (Mayerhoff) ... 38
II.4.2. Analisis Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil SPT ... 40
II.4.2.1. Daya Dukung Tiang pada Tanah Non-Kohesif ... 40
II.4.2.2. Daya Dukung Tiang pada Tanah Kohesif ... 41
II.4.3. Analisis Daya Dukung dari Penyelidikan Laboratorium ... 41
II.4.3.1. Berdasarkan Parameter Kuat Geser Tanah ... 41
II.4.3.2. Tahanan Ujung Ultimate ... 44
II.4.3.3. Tahanan Kulit (Skin Resistance) ... 46
II.4.4. Analisis Daya Dukung Tiang Pancang dengan Menggunakan Metode Elemen Hingga (Program Plaxis) ... 49
II.4.4.1. Pendahuluan ... 49
II.4.4.2. Fungsi Perpindahan (Shape Function) ... 52
II.4.4.3. Matriks Kekakuan ... 53
II.4.4.4. Pemodelan pada Program Plaxis ... 53
II.4.4.5. Parameter yang Digunakan pada program Plaxis ... 57
II.4.5. Kapasitas Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang Pancang…… 62
II.4.5.1. Hitungan Tahanan Daya Dukung Lateral Ultimit ... 65
II.4.5.2. Kapasitas Lateral Ultimit Tiang Pancang dengan Metode Broms... 66
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 79
III.1. Data Umum Proyek ... 79
III.2. Data Teknik Tiang Pancang ... 80
III.3. Metode Pengumpulan Data ... 81
III.4. Bagan Alir Penelitian ... 83
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 84
IV.1. Pendahuluan ... 84
IV.2. Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang secara Analitis ... 84
IV.2.1. Dari data Sondir dengan metode Aoki dan De Alencar ... 84
IV.2.2. Dari data Sondir dengan metode Meyerhoff ... 91
IV.2.3. Dari data Standard Penetration Test (SPT) ... 99
IV.3. Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang dengan Metode Elemen Hingga menggunakan program Plaxis ... 103
IV.3.1. Proses Pemodelan pada Program Plaxis ... 106
IV.3.2. Daya Dukung Tiang Pancang dengan menggunakan bantuan program Plaxis ... 113
IV.4. Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang Pancang ... 114
IV.4.1. Metode Analitis ... 114
IV.5. Efisiensi Tiang Pancang Kelompok ... 117
IV.5.1. MetodeConverse-Labarre Formula ... 118
IV.5.2. Metode Los Angeles Group ... 119
IV.6. Hasil dan Pembahasan ... 120
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 122
V.1. Kesimpulan ... 122
V.1.1. Daya Dukung Tiang Pancang berdasarkan data Sondir ... 122
V.1.2. Daya Dukung Tiang Pancang berdasarkan data SPT ... 122
V.1.3.Daya Dukung Tiang Pancang dengan Metode Elemen Hingga menggunakan program Plaxis ... 122
V.2. Saran ... 123
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Hal
2.1 Tiang Pancang Kayu 12
2.2 Tiang Pancang Kayu 13
2.3 Precast Reinforced Concrete Pile 14
2.4 Proses pembuatan Franki Pile 17
2.5 Proses pembuatan Simplex Concrete Pile 19
2.6 Proses pembuatanBase Driven Pile 20
2.7 Pondasi Tiang Baja 21
2.8 Konus Sondir dalam Keadaan Tertekan dan Terbentang 30
2.9 Cara Pelaporan Hasil Uji Sondir 32
2.10 Alat Percobaan Penetrasi Standard 33
2.11 Grafik Hubungan antara ϕ dan Nq* 43
2.12 Grafik daya dukung tanah menurut Meyerhof 45
2.13 Variasi harga α berdasarkan kohesi tanah 47
2.14 Grafik hubungan harga λ dengan kedalaman 48
2.15 Jenis-Jenis Elemen 51
2.16 Titik Nodal dan Integrasi 52
2.17 Jenis Fungsi Perpindahan 52
2.19 Tiang Panjang Dikenai Beban Lateral
2.20 Mekanisme Keruntuhan pada Tiang Ujung Bebas pada
Tanah Kohesif menurut Broms
2.21 Tiang Ujung Jepit pada Tanah Kohesif
2.22 Grafik Tahanan Lateral Ultimit TiangPada Tanah Kohesif
2.23 Tiang Ujung Bebas pada Tanah Granuler menurut Broms
2.24 Tiang Ujung Jepit dalam Tanah Granuler menurut Broms
2.25 Grafik Tahanan Lateral Ultimit Tiang pada Tanah
Granuler
2.26 Tiang Pancang Kelompok
2.27 Pola Susunan Tiang Pancang Kelompok
63
3.1 Lokasi Proyek Pembangunan Hotel Medan Siantar,
Sinaksak, Pematang Siantar
4.7 Parameter tanah (kohesi, sudut geser dalam, dan berat
jenis tanah saturated) yang di peroleh dari program Allpile.
4.8 Kotak dialog Pengaturan Global (general settings) pada
Plaxis
104
4.9 Pemasukan data tanah dan tiang pancang pada material
sets
108
4.10 Pemodelan tiang pancang dan lapisan tanah pada titik BH-2
108
4.11 Generated mesh tanah pada program Plaxis 109
4.12 Initial water pressurepada program Plaxis 109
4.13 Active pore pressures dan Effective stresses 110
4.14 Kotak dialog untuk Calculations pada program Plaxis 111
4.15 Pemilihan titik nodal 112
4.16 Proses perhitungan pada program Plaxis. 112
DAFTAR TABEL
No. Judul hal
2.1 Nilai – nilai tipikal beban ijin tiang beton pracetak 15
2.2 Harga – harga Empiris ϕ dan Dr Pasir dan Lumpur Kasar
Berdasarkan Sondir
32
2.3 Hubungan antara angka penetrasi standar dengan sudut
geser dalam dan kepadatan relatif pada tanah pasir
34
2.4 Hubungan antara N dengan Berat Isi Tanah 34
2.5 Faktor empirik Fb dan Fs 38
2.6 Nilai faktor empirik untuk tipe tanah 38
2.7 Faktor daya dukung Meyerhof 45
2.8 Nilai Ks untuk tiang pada pasir 47
2.9 Korelasi N-SPT dengan modulus elastisitas pada tanah pasir 58
2.10 Korelasi N-SPT dengan modulus elastisitas pada tanah
lempung
2.11 Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah
2.12 Hubungan Jenis Tanah, konsistensi dan Poisson’s Ratio (μ)
58
59
2.13 Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah 62
2.14 Nilai-nilai nhuntuk Tanah Granuler
2.15 Nilai-nilai nhuntuk Tanah Kohesif
2.16 Kriteria Tiang Kaku dan Tiang Tidak Kaku
64
64
65
4.1 Perhitungan daya dukung tiang pancang data sondir pada
titik S4
93
4.2 Perhitungan daya dukung tiang pancang data sondir pada
titik S5
95
4.3 Perhitungan daya dukung tiang pancang data sondir pada
titik S6
98
4.4 Perhitungan daya dukung tiang pancang berdasarkan data
Standard Penetration Test (SPT) pada titik BH-2
102
4.5 Input Parameter Tanah untuk Program Plaxis pada lokasi
BH-2
4.6 Data Tiang Pancang pada titik BH-2
4.7 Daya Dukung Tiang Kelompok menurut Converse-Laberre
4.8 Daya Dukung Tiang Kelompok menurut Los-Angeles Group
4.9 Daya dukung tiang pancang dari Data Sondir
4.10 Daya dukung tiang pancang dari Data SPT
5.2 Daya dukung tiang pancang dari hasil SPT dan Metode Elemen
Hingga dengan Plaxis pada kedalaman 18 m Daya dukung tiang
pancang dari hasil SPT 122
5.3 Gaya Lateral Pondasi Tiang menurut Broms 123
5.4 Efisiensi Kelompok Tiang Pancang menurut beberapa metode 123 4.11 Daya dukung tiang pancang dengan Metode Elemen Hingga
Menggunakan program Plaxis
4.12 Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang Pancang pada titik
BH-2
4.13 Efisiensi Tiang Pancang Kelompok
120
121
121
DAFTAR NOTASI
A = Interval pembacaan (setiap kedalaman 20 cm)
A
b = Luas penampang ujung tiang pancang (cm 2
)
A
p = Luas penampang ujung tiang pancang (cm 2
[B] = Matriks interpolasi regangan
c = Kohesi tanah (kN/m2)
c
u = Kohesi Undrained (kN/m 2
Fb = Faktor empirik tahanan ujung tiang
Fs = Faktor empirik tahanan kulit tiang
FS = Factor Safety
f
s = Tahanan gesek dinding tiang (kg/cm 2
)
G = Shear Modulus Range (kN/m2)
Gs = Nilai dari spesific gravity
H = Tebal lapisan
HL = Hambatan Lekat (kg/m)
JHL = Jumlah hambatan lekat sepanjang tiang (kg/m)
JP = Jumlah perlawanan, perlawanan ujung konus + selimut (kg/cm2)
K = Keliling tiang (cm)
K0 = Koefisien tekanan tanah keadaan diam
kx = Koefisien permeabilitas tanah arah sumbu x
ky = Koefisien permeabilitas tanah arah sumbu y
[k] = Matriks kekakuan (stifness matrix)
L = Panjang tiang pancang (m)
L
i = Panjang lapisan tanah (m)
Lb = Kedalaman penyelidikan tanah di lapangan (m)
Nc* = Faktor daya dukung tanah
Nq* = Faktor daya dukung tanah
P = Keliling tiang (m)
PK = Perlawanan penetrari konus, qc (kg/cm2)
Ppu = Tahanan ujung ultimate tiang pancang (kg/cm2)
Pps = Kapasitas ultimate tahanan kulit (kg/cm2)
Qa = Beban maksimum tiang tunggal (ton)
Qb = Tahanan ujung ultimit tiang (ton)
Q
ijin = Kapasitas daya dukung ijin tiang (ton)
Q
p = Tahanan Ujung Ultimate (ton)
Qs = Tahanan gesek ultimit dinding tiang (ton)
Q
qca = Perlawanan konus 1,5D di atas ujung tiang, 1,5D di bawah ujung tiang
(kg/cm2)
qc = Tahanan konus pada ujung tiang (kg/cm 2
)
q’ = Tekanan vertikal efektif tanah (ton/m2)
α = Koefisien adhesi antara tanah dan tiang
αs = Faktor empirik untuk tipe tanah
ϕ = Sudut geser tanah
Ψ = Sudut dilatasi
μ = Poisson ratio
δ = Sudut geser efektif diantara tanah dan tiang
τ = Kekuatan geser tanah (kg/cm2)
σ = Tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm2)
σbeton = Tegangan beton (kg/cm2)
γdry = Berat isi kering tanah (kN/m3)
γw = Berat isi air (kN/m2)
