TUGAS AKHIR
ANALISIS DAYA DUKUNG SISTEM PONDASI KELOMPOK TIANG TEKAN HIDROLIS
(STUDI KASUS PADA PROYEK PEMBANGUNAN ITC POLONIA MEDAN)
Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat untuk menjadi Sarjana
Disusun Oleh :
DEYVA ANGGITA MARPAUNG 08 0404 138
BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, atas berkat dan karunia – Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, Penulis menghadapi berbagai kendala, tetapi karena bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai Dosen Pembimbing yang telah
sabar memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Dr. Ir. Sofian Asmirza, MSc., Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan Ibu
Ika Puji Hastuti, ST, MT., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Prof. Dr. Ing-.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
7. Kedua orang tuaku Bapak E.Marpaung dan Ibu D.Sinambela yang dengan
menjaga, mendoakan serta berjuang dengan keras untuk selalu memenuhi kebutuhan hidupku hingga berhasil mendapatkan kesempatan untuk menempuh pendidikan yang tinggi. Semoga Tuhan Yang Maha Kuasa selalu melimpahkan berkat bagi beliau.
8. Kepada abang dan kakakku, yang selalu mendukung dan memberi semangat
serta doa demi kelancaran kuliahku, Yoan Ciko Marpaung,ST., dr.Ika Erna Uli Sirait., Verawaty Marpaung, Ssi., Letda Octorial Marpaung, SH, dr.Maria Nila Cahyana, dan keponakanku tersayang Hans Enchristo Marpaung.
9. Para Pimpinan dan seluruh staf PT.Perintis Pondasi Teknotama yang telah membantu Penulis dalam memperoleh data – data yang dibutuhkan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, terkhususnya kepada Abangda Koresj Sirait,ST,MT.
10.Abangda Simon Dertha Tarigan, ST, MT., Josep Admika Ginting, ST., Iro Ganda Sitohang, ST., yang telah memberikan arahan dan bimbingan kepada Penulis.
11.Seluruh abang – abang dan kakak – kakak stambuk 2005, terimakasih untuk
dukungan, arahan, dan dukungan yang diberikan.
12.Frengky Alexander Silaban yang selalu memberi dukungan dan semangat.
13.Seluruh sahabat – sahabatku Putri Juwita Simamora, Christina Romauli
Siregar, Dian Frisca Sihotang, ST., Evi Dogma Sari Napitupulu, Astri Natalia Situmorang, Nurul Hamidah Gurning, Ester Linda Sembiring, Triyana Puji Astuti, Rosiva Tambunan, Richo Marpaung serta seluruh rekan – rekan mahasiswa 2008 lainnya yang tidak tersebutkan namanya.
14.Kepada teman – teman NHKBP Simpang Limun, terima kasih atas semua
bantuan doa, semangat, dan dukungannya. Semoga Tuhan Yang Maha Kuasa memberkati kita semua.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan – rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar–besarnya bagi kita semua. Amin.
Medan, Oktober 2012
Deyva Anggita Marpaung 08 0404 138
ABSTRAK
Pondasi tiang pancang merupakan salah satu jenis pondasi dalam yang umum digunakan. Tiang ini berfungsi untuk menyalurkan beban struktur ke lapisan tanah keras yang mempunyai kapasitas daya dukung tinggi yang letaknya cukup dalam di dalam tanah. Untuk menghitung kapasitas tiang, terdapat banyak rumus yang dapat digunakan. Hasil masing – masing rumus tersebut menghasilkan nilai kapasitas yang berbeda – beda pula.
Tujuan dari Tugas Akhir ini untuk menghitung daya dukung tiang pancang tunggal dan kelompok dari hasil sondir (CPT), standard penetration test (SPT), dan bacaan manometer alat pancang Hydraulic Jack serta membandingkan hasil daya dukung tiang pancang dari beberapa metode penyelidikan dan perhitungan, serta menghitung penurunan elastis yang terjadi pada tiang pancang tunggal.
Hasil perhitungan daya dukung pondasi terdapat perbedaan nilai, baik dilihat dari penggunaan metode perhitungan Aoki dan De Alencar, Meyerhoff, dan formula dinamik untuk bacaan manometer Hydraulic Jack. Dari hasil perhitungan daya dukung tiang pancang, lebih aman apabila memakai perhitungan dari hasil data bacaan manometer karena hasil datanya lebih aktual. Selain itu, berdasarkan hasil perhitungan penurunan elastis tiang pancang tunggal, diperoleh penurunan elastis tiang yang terjadi sebesar 19,2 mm, sedangkan penurunan yang diijinkan menurut ASTM Loading Test D1143-81 yakni sebesar 25 mm. Artinya, penurunan elastis yang terjadi masih dalam batas aman.
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ... i
Abstrak ... iv
Daftar Isi ... v
Daftar Notasi ... viii
Daftar Gambar ... xi
Daftar Tabel ... xiii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan ... 2
1.3 Manfaat ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Metode Pengumpulan Data ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Pengertian Pondasi ... 5
2.2 Penyelidikan Tanah (Soil Investigation) ... 6
2.2.1. Kemampatan dan Konsolidasi Tanah ... 9
2.2.2. Sondering Test / Cone Penetration Test (CPT) ... 11
2.2.3. Standard Penetration Test (SPT) ... 14
2.3 Pondasi Tiang ... 16
2.4 Klasifikasi Pondasi Tiang ... 17
2.5 Penggolongan Pondasi Tiang Pancang ... 17
2.5.1 Pondasi Tiang Pancang Berdasarkan Cara Penyaluran Beban ... 18
2.5.2 Pondasi Tiang Pancang Berdasarkan Material yang Digunakan ... 19
2.7 Pemancangan Tiang ... 41
2.7.1 Peralatan Pemancangan (Driving Equipment) ... 41
2.7.2 Hal-hal yang Menyangkut Masalah Pemancangan.... 42
2.8 Sistem Hidrolis (Hydrolic System) ... 43
2.9 Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang ... 47
2.9.1 Kapasitas Daya Dukung Tiang dari Data Sondir (CPT)... 47
2.9.2 Kapasitas Daya Dukung Tiang dari Data SPT ... 51
2.9.3 Kapasitas Daya Dukung Tiang dari Data Bacaan Manometer Alat Hydraulic Jack ... 55
2.10 Tiang Pancang Kelompok (Pile Group) ... 55
2.10.1 Jarak Antar Tiang dalam Kelompok ... 57
2.10.2 Perhitungan Beban Aksial yang Terjadi pada Kelompok Tiang Pancang yang Menerima Beban Normal Sentris dan Momen yang Bekerja pada Dua Arah ... 58
2.11 Beban Lateral ... 59
2.11.1 Tiang Mendukung Beban Lateral... 59
2.11.2 Metode Brooms (Brooms Method)... 60
2.11.3 Defleksi Lateral pada Tiang ... 67
2.12 Kapasitas Kelompok dan Efisiensi Tiang Pancang ... 68
2.13 Penurunan Tiang Pancang ... 73
2.14 Faktor Keamanan (Safety Factor) ... 77
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 80
3.1 Data Umum ... 80
3.2 Data Teknik Tiang ... 80
3.3 Metode Pengumpulan Data ... 81
3.4 Metode Analisis ... 81
3.5 Bagan Penulisan ... 82
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 84
4.1 Pendahuluan ... 84
4.2 Menghitung Kekuatan Bahan Tiang ... 84
4.3 Menghitung Daya Dukung Berdasarkan Data Lapangan ... 85
4.3.1 Kapasitas Daya Dukung Berdasarkan Data Sondir... 85
4.3.2 Kapasitas Daya Dukung Berdasarkan Data SPT ... 102
4.4 Menghitung Daya Dukung dari Bacaan Manometer ... 106
4.5 Menghitung Beban Aksial pada Kelompok Tiang ... 109
4.6 Menghitung Beban Lateral Izin ... 113
4.7 Menghitung Kapasitas Kelompok Tiang Berdasarkan Efisiensi... 116
4.7.1 Metode Converse – Labarre ... 116
4.7.2 Metode Los Angeles Group ... 118
4.7.3 Metode Seiler – Keeney ... 119
4.8 Penurunan Tiang Pancang ... 120
4.9 Diskusi ... 123
4.9.1 Kelebihan dan Kelemahan Metode Pengujian ... 123
4.9.2 Evaluasi Hasil Perhitungan ... 126
Bab V KESIMPULAN DAN SARAN ... 128
5.1 Kesimpulan ... 128 5.2 Saran ... 129 Daftar Pustaka Lampiran-1 Lampiran-2 Lampiran-3 Lampiran-4
DAFTAR NOTASI
JP = Jumlah perlawanan, perlawanan ujung konus + selimut (kg/cm2)
JHL = Jumlah hambatan lekat
PK = Perlawanan penetrasi konus, qc (kg/cm2)
A = Interval pembacaan sondir (setiap kedalaman 20 cm)
B = Faktor alat = luas konus / luas torak = 10 cm
i = Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau (m)
N = Nilai N-SPT
Dϒ = Kepadatan relatif
Ø = Sudut geser dalam (°)
Ø’ = Sudut geser dalam efektif (°)
Qu = Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang pancang
Qb = Kapasitas tahanan di ujung tiang
Qs = Kapasitas tahanan kulit
qb = Kapasitas daya dukung di ujung tiang per satuan luas
Ap = Luasan ujung tiang / penampang tiang
f = Satuan tahanan kulit per satuan luas As = Luas kulit tiang pancang.
qca(base) = Perlawanan konus rata-rata 1,5 D di atas ujung tiang dan 1,5 D di bawah
tiang
Fb = Faktor empirik yangtergantung pada jenis tanah
Qu = Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang
Qs = Kapasitas dukung kulit
f = Kapasitas dukung kulit persatuan luas
qc (side) = Perlawanan konus rata – rata pada masing lapisan sepanjang tiang
αs = Faktor empirik yang tergantung pada jenis tanah
Fs = Faktor empirik yang tergantung pada jenis tanah
FS = Faktor keamanan
τ = Kekuatan geser tanah (kg / cm²)
τ = Tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg / cm² )
Lb = Panjang tiang (m)
D = Diameter tiang (m)
Ap = Luas penampang tiang (m²)
p = Keliling tiang (m)
Li = Panjang lapisan tanah (m)
α = Koefisien adhesi antara tanah dan tiang
cu = Kohesi undrained (kN / m²)
p = Keliling tiang (m)
Q = Daya dukung tiang pada saat pemancangan (ton)
P = Bacaan manometer
A = Total luas efektif penampang piston (cm²)
S = Jarak masing – masing tiang
N = Beban yang diterima oleh tiap – tiap tiang pancang
V = Resultan gaya – gaya yang bekerja secara sentris
n = Banyaknya tiang pancang
Qi = Beban aksial pada tiang ke – i
V = Jumlah beban vertikal yang bekerja pada pusat kelompok tiang
n = Banyaknya tiang pancang dalam kelompok tiang pancang (pile group)
xi , yi = Absis / ordinat jarak tiang ke pusat berat kelompok tiang ke tiang nomor - i
Mx = Momen terhadap sumbu – x
My = Momen terhadap sumbu – y
∑x2 = Jumlah kuadrat jarak absis tiang – tiang ke pusat berat kelompok tiang
∑y2 = Jumlah kuadrat jarak ordinat tiang – tiang ke pusat berat kelompok tiang
po = tekanan overburden efektif
Kp = (1 + sin Ɵ’) / (1 – sin Ɵ’ ) = tg 2 (45 + Ɵ’/ 2)
B = lebar tiang
poz = tekanan overburden efektif tanah
Kp = koefisien tekanan pasif Rankine = (1 + sinØ) / (1 - sinØ)
yo = defleksi tiang akibat beban lateral (m)
nh = koefisien variasi modulus Terzaghi (tanah granuler pasir lembab atau kering
Ep = modulus elastisitas pondasi (kg/cm2)
= 15200 σr (fc / σr)0,5 untuk beton
= 200000 Mpa untuk baja
σr = tegangan referensi 0,10 Mpa
Ip = momen inersia tampang pondasi (cm4)
Qg = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan keruntuhan
Eg = Efisiensi kelompok tiang
n’ = Jumlah tiang dalam kelompok
Qa = Beban maksimum tiang tunggal
η = Efisiensi grup tiang
n = Jumlah tiang dalam 1 baris
m = Jumlah baris tiang
D = Diameter tiang
s = Jarak antar tiang (as ke as)
π = phi lingkaran =
S = besar penurunan yang terjadi
Q = besar beban yang bekerja
D = diameter tiang
Es = modulus elastisitas bahan tiang
I0 = faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat
(Incompressible) dalam massa semi tak terhingga
Rk = faktor koreksi kemudahmampatan tiang untuk µ=0,3
Rh = faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada tanah keras
Rµ = faktor koreksi angka poisson
Rb = faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung
K = faktor kekakuan tiang terhadap penurunan akibat beban vertikal
Ep = modulus elastisitas dari bahan tiang
Es = modulus elastisitas tanah di sekitar tiang
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Hal
2.1 Perubahan dalam struktur butiran 10
2.2 Cara pelaporan hasil uji sondir 13
2.3 Skema uji SPT 14
2.4 Pondasi tiang dengan tahanan ujung 18
2.5 Pondasi tiang dengan tahanan gesekan 18
2.6 Pondasi tiang dengan tahanan lekatan 19
2.7 Tiang pancang kayu 20
2.8 Tiang pancang beton precast concrete pile 21
2.9 Tiang pancang precast 22
2.10 Tiang Franki 24
2.11 Solid point pipe piles 24
2.12 Open end steel pipe piles 25
2.13 Raymond pile 27
2.14 Simplex concrete pile 27
2.15 Base driven cased pile 29
2.16 Dropped in shell concrete pile 30
2.17 Dropped in shell concrete pile with compressed base section 30
2.18 Botton – botton dropped in sheel concrete pile 32
2.19 Tiang pancang baja 33
2.20 Water proofed steel pile dan wood pile 33
2.21 Composite dropped – sheel dan wood pile 35
2.22 Composed ungased concrete dan wood pile 36
2.23 Composite dropped – sheel dan pipe pile 37
2.24 Franki composite pile 38
2.25 Tiang pancang beton dengan ujung bawah diperbesar 38
2.26 Tiang pancang Tachechi 39
2.28 Beban yang bekerja pada tubuh tiang 40
2.29 Pola – pola kelompok tiang pancang khusus 56
2.30 Pengaruh tiang akibat pemancangan 58
2.31 Beban sentris dan momen kelompok tiang arah x dan y 58
2.32 Reaksi tanah dan momen pada tiang pendek jenis tanah kohesif 61
2.33 Grafik hubungan Hu/CuB² dan L/B pada tanah kohesif 62
2.34 Reaksi tanah dan momen pada tiang pendek jenis tanah granuler 63
2.35 Grafik hubungan H/KpB³ϒ dan L/B 63
2.36 Tiang sebagai kantilever sederhana 64
2.37 Reaksi tanah dan momen pada tiang panjang jenis tanah kohesif 64
2.38 Grafik hubungan Mu/CuB² dan Mu/CuB³ 65
2.39 Reaksi tanah dan momen pada tiang panjang jenis tanah granular 66
2.40 Grafik hubungan Mu/B⁴ϒKp dan Hu/B³ϒKp 67
2.41 Tipe keruntuhan dalam kelompok tiang 69
2.42 Daerah friction pada kelompok tiang dari tampak samping 70
2.43 Daerah friction pada kelompok tiang dari tampak atas 70
2.44 Faktor penurunan I0 75
2.45 Faktor penurunan Rµ 75
2.46 Faktor penurunan Rk 76
2.47 Faktor penurunan Rh 76
3.1 Peta Lokasi ITC Polonia Medan 81
3.2 Bagan alir penulisan 82
4.1 Nilai qc (side) berdasarkan data CPT-1 87
4.2 Garis netral pada pile cap H7 109
4.3 Potongan I-I dan II-II 110
4.4 Susunan kelompok tiang pada pile cap 116
DAFTAR TABEL
No. Judul Hal
2.1 Hubungan Dϒ, ∅ , dan N dari tanah pasir 16
2.2 Faktor empirik Fb dan Fs 49
2.3 Faktor empirik αs untuk tipe tanah berbeda 49
2.4 Hal – hal yang perlu diperhatikan untuk penentuan harga N 52
2.5 Hubungan antara angka penetrasi standard dengan sudut geser dalam dan
kepadatan relatif pada tanah pasir 52
2.6 Hubungan antara N dengan berat isi tanah 53
2.7 Nilai – nilai ηh untuk tanah granuler 68
2.8 Perkiraan angka Poisson (µ) 75
2.9 Faktor aman yang disarankan 78
4.1 Perhitungan daya dukung ultimate dan izin pondasi tiang (CPT-1) 89
4.2 Perhitungan daya dukung ultimate dan izin pondasi tiang (CPT-2) 93
4.3 Perhitungan daya dukung ultimate dan izin pondasi tiang (CPT-3) 97
4.4 Perhitungan daya dukung ultimate dan izin pondasi tiang (CPT-4) 101
4.5 Deskripsi tanah berdasarkan data SPT (BH-1) 102
4.6 Perhitungan daya dukung tiang menggunakan data SPT (BH-1) 104
4.7 Deskripsi tanah berdasarkan data SPT (BH-2) 104
4.8 Perhitungan daya dukung tiang menggunakan data SPT (BH-2) 106
4.9 Perhitungan daya dukung tiang no.1048 berdasarkan manometer 107
4.10 Perhitungan daya dukung tiang no.1049 berdasarkan manometer 108
4.11 Perhitungan daya dukung tiang no.1050 berdasarkan manometer 108
4.12 Perhitungan daya dukung tiang no.1051 berdasarkan manometer 109
4.13 Jarak antara titik pusat tiang dengan pile cap 110
4.14 Rekapitulasi perhitungan beban pada masing – masing tiang 112
