vi
PERBANDINGAN HASIL ANALISIS DAYA DUKUNG
PONDASI TIANG BOR MENGGUNAKAN METODE
REESE, PILE DRIVING ANALYZER TEST, DAN
PERANGKAT LUNAK NPILE
Struktur pondasi merupakan faktor penting dalam merancang bangunan. Pada bangunan bertingkat tinggi, beban yang harus dipikul pondasi semakin besar. Untuk mendukung beban struktur di atasnya, pondasi tiang merupakan pilihan yang tepat untuk mengalihkan beban ke lapisan tanah yang lebih dalam. Karena itu, ada beberapa metode untuk menentukan daya dukung pondasi tiang, di antaranya dengan perhitungan matematis berdasarkan korelasi parameter tanah, dan uji lapangan yang dilakukan langsung pada pondasi tiang.
Tujuan dari tugas akhir ini untuk menganalisis besarnya daya dukung ultimit tiang bor berdiameter 100 cm di The Icon Residences Apartment, Jakarta, dengan menggunakan metode Reese, perangkat lunak NPILE, dan membandingkan dengan Pile Driving Analyzer test. Parameter desain yang dipakai untuk analisis diperoleh berdasarkan data uji lapangan berupa Standard Penetration Test (SPT).
Daya dukung aktual didapat dari uji Pile Driving Analyzer (PDA) di lapangan.
Hasil perhitungan daya dukung ultimit yang diperoleh berdasarkan analisis dengan metode Reese dan program NPILE mempunyai nilai yang lebih kecil dibandingkan dari hasil uji PDA test. Perbedaan daya dukung PDA test dengan metode Reese sebesar 4,15%. Sedangkan jika dibandingkan dengan program NPILE sebesar 17,77%. Tiang bor dalam keadaan baik dan seragam pada saat PDA test. Namun kondisi beton yang mengalami penyusutan volume selama masa curing mengakibatkan tahanan ujung yang direkam PDA test kurang mewakili tahanan ujung yang sebenarnya.
vi
DAFTAR ISI
Halaman Judul i
Surat Keterangan Tugas Akhir ii
Surat Keterangan Selesai Tugas Akhir iii
Lembar Pengesahan iv
Pernyataan Orisinalitas Laporan Tugas Akhir v
Abstrak vi
1.3 Ruang Lingkup Penelitian 2
1.4 Sistematika Penulisan 3
BAB III DAYA DUKUNG PONDASI TIANG BOR 18
3.1 Daya Dukung Aksial Pondasi Tiang Bor 18
3.1.1 Daya Dukung Ujung 18
3.1.2 Daya Dukung Selimut 19
3.2 Standard Penetration Test (SPT) 21
3.3 Metode Reese 24
3.3.1 Pemodelan Interaksi Tiang Bor 24
3.3.2 Perencanaan Daya Dukung Tiang Bor 25
3.3.3 Gesekan Selimut 25
3.3.4 Tahanan Ujung 28
3.4 Penentuan Daya Dukung dengan Metode Dinamik 31 3.4.1 Pile Driving Analyzer Test 31
3.4.2 Persiapan Pengujian 32
3.4.3 Pelaksanaan Pengujian 33
vi
3.5.1 Input 36
3.5.2 Output 39
BAB IV STUDI KASUS 41
4.1 Parameter Tanah 41
4.2 Daya Dukung Pondasi Tiang Bor menggunakan Metode Reese 43
4.3 PDA Test 47
4.3.1 Dasar Mekanika Gelombang 47 4.3.2 Karakteristik Tiang Bor 48
4.3.3 Efisiensi Energi 48
4.3.4 Keutuhan Tiang (Pile Integrity) 49 4.3.5 Daya Dukung Tiang Bor berdasarkan PDA Test (CAPWAP) 50 4.4 Daya Dukung Pondasi Tiang Bor dengan Program NPILE 53
4.4.1 Input 53
4.4.2 Output 56
4.5 Analisa Hasil Daya Dukung dengan Metode Reese, PDA Test, dan
Program NPILE 58
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 60
5.1 Kesimpulan 60
5.2 Saran 62
Daftar Pustaka 63
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Estimasi Harga ε50 untuk Tanah Undisturbed ... 29
Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Daya Dukung dengan Metode Reese ... 44
Tabel 4.2 Karakteristik Tiang Bor yang Diuji ... 47
Tabel 4.3 Efisiensi Energi Pengujian dengan Drop Hammer... 47
Tabel 4.4 Output CAPWAP halaman 1 ... 50
Tabel 4.5 Output CAPWAP halaman 2 ... 51
Tabel 4.6 Daya Dukung Tiang Bor dengan PDA Test ... 51
Tabel 4.7 Resume Daya Dukung Tiang Bor ICON-272 ... 58
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Diagram Alir Penulisan 4
Gambar 2.1
Flight Augers
11Gambar 2.2 Alat-Alat untuk Pelaksanaan Konstruksi Bor 13 Gambar 2.3 Pelaksanaan pembuatan Tiang Bor dengan Cara Kering 15 Gambar 2.4 Pembuatan Tiang Bor dengan menggunakan Casing 16 Gambar 2.5 Pelaksanaan Pembuatan Tiang Bor dengan Menggunakan Slurry 17 Gambar 3.1 Tahanan Ujung Ultimit Pada Tanah Non Kohesif 19
Gambar 3.2 Tahanan Selimut Ultimit vs NSPT 21
Gambar 3.3 Sampel SPT Menurut ASTM D-1586 22
Gambar 3.4 Cara Konvensional Uji SPT 23
Gambar 3.5 Distribusi Pengalihan Beban pada Pondasi Tiang Bor 24 Gambar 3.6 Tahanan Selimut Relatif vs Penurunan Relatif pada Tanah
Kohesif 26
Gambar 3.7 Tahanan Selimut Ultimit vs NSPT pada Tanah non Kohesif 27
Gambar 3.8 Kurva Tahanan Ujung vs Penurunan pada Tanah Kohesif 28 Gambar 3.9 Kurva Tahanan Ujung pada Tanah Non Kohesif 30 Gambar 3.10Perangkat Komputer Pile Driving Analyzer 32
Gambar 3.11 Accelerator dan Strain Transducer 32
Gambar 3.12 Posisi Instrumen pada Tiang yang Diuji PDA 34 Gambar 3.13 Input Data Proyek dan Karakteristik Tiang pada program NPILE 37
Gambar 3.14 Deskripsi Metode SPT pada NPILE 38
Gambar 3.15 Tabel Input Jenis Lapisan Tanah dan NSPT 38
Gambar 3.16 Tabel Output terdapat dalam Tabel yang Sama dengan Input 39
Gambar 4.1 NSPT pada Titik Pemboran BH-1 41
Gambar 4.2Korelasi Pendekatan antara Kuat Geser Tanah dan NSPT 42
Gambar 4.3 Hubungan antara Sudut Geser Dalam dengan NSPT untuk Tanah
Pasir 42
Gambar 4.4Kurva Distribusi Daya Dukung 44
Gambar 4.5 Grafik gaya (F) vs Kecepatan Rambat Gelombang (V) Hasil
Rekaman PDA test 49
Gambar 4.6 Input Data Karakteristik Pondasi Tiang 53
Gambar 4.7 Input Profil Tanah dan NSPT 54
Gambar 4.8 Output NPILE 55
vi
DAFTAR NOTASI
A Luas penampang pondasi tiang bor. α Faktor adhesi.
Cu Kohesi tanah.
f Gesekan selimut pondasi tiang. L Panjang pondasi tiang bor.
N0 Nilai tumbukan yang dicatat pertama kali pada Standard Penetration Test. N1 Nilai tumbukan yang dicatat kedua pada Standard Penetration Test. N2 Nilai tumbukan yang dicatat ketiga pada Standard Penetration Test.
NSPT Nilai tumbukan pada pelaksanaan Standard Penetration Test, atau disebut juga nilai SPT. Setelah 3 kali pencatatan tumbukan (N0, N1, N2), maka N =
N1 + N2.
p Keliling penampang pondasi tiang bor. Qu Daya dukung ultimit pondasi tiang Qp Daya dukung ultimit ujung pondasi tiang Qs Daya dukung ultimit selimut pondasi tiang qp Tahanan ujung per satuan luas
vi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran L1 Hasil Standard Penetration Test di titik BH-1 ... 64 Lampiran L2 Output PDA Test ... 68
Universitas Kristen Maranatha 64 DAFTAR LAMPIRAN
Universitas Kristen Maranatha 65 LAMPIRAN I
HASIL STANDARD PENETRATION TEST
Universitas Kristen Maranatha 69 LAMPIRAN II
Universitas Kristen Maranatha 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pesatnya pertumbuhan setelah lebih satu dekade pasca krisis moneter, mulai jelas terlihat dengan banyaknya bangunan-bangunan yang ditujukan untuk bisnis dan properti. Terbatasnya lahan pada daerah-daerah strategis di kota-kota besar membuat pembangunan harus memaksimalkan penggunaan lahan, di samping semakin tinggi pula nilai ekonomis tanah di kota besar. Bangunan bertingkat banyak, menjadi seperti jamur di musim hujan. Gedung-gedung bertingkat yang dimaksud banyak dijumpai di kota Jakarta.
Pada bangunan bertingkat tinggi, beban yang harus dipikul oleh pondasi semakin besar. Untuk mendukung beban struktur di atasnya, pondasi tiang merupakan pilihan yang tepat untuk mengalihkan beban ke lapisan tanah yang lebih dalam. Ada dua jenis umum dari pondasi tiang, yaitu pondasi tiang pancang dan pondasi tiang bor.
Salah satu kendala yang sering dihadapi dalam sistem pondasi tiang adalah penentuan daya dukung tanah. Daya dukung pada pondasi tiang berasal dari penjumlahan dua komponen, yaitu komponen tahanan ujung dan komponen friksi selimut. Komponen friksi ini dihasilkan oleh gesekan antara tiang dengan tanah. Kedua komponen tersebut dapat diinterpretasikan dari beberapa hasil uji yang
spesifik pada tiang tersebut. Studi kasus yang diambil pada tugas akhir ini adalah The
Icon Residences Apartment, di jalan Setiabudi, Jakarta.
Universitas Kristen Maranatha 2 dilakukan secara teoritis dengan berbagai metode berdasarkan parameter-parameter yang didapat dari uji di laboratorium. Setelah memasuki era penggunaan komputer, mulai dikembangkan perangkat keras maupun perangkat lunak berdasarkan metode-metode tersebut.
Di lapangan, ada berbagai macam metode dalam menentukan daya dukung pondasi tiang, di antaranya dengan melakukan interpretasi dari uji langsung
pembebanan skala penuh di lapangan, dan Pile Driving Analyer (PDA) test. PDA test
saat ini semakin banyak digunakan pada proyek-proyek berskala besar di kota karena lebih efisien dibandingkan uji pembebanan skala penuh.
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian tugas akhir ini adalah membandingkan hasil perhitungan kapasitas dukung aksial pondasi tiang bor dari beberapa metode, sebagai berikut:
1. Metode Reese (1977)
2.Analisis dengan perangkat lunak (software) NPILE
Dan memeriksa perhitungan desain tersebut dengan hasil Pile Driving Analyzer
test yang dilakukan di lapangan.
1.3 Ruang Lingkup Penelitian
Agar penulisan tugas akhir ini lebih terarah dalam mencapai tujuan, maka dibatasi sebagai berikut:
1. Pondasi tiang bor berdiameter beton 100 cm dengan panjang 50,4 m pada The
Icon Residences Apartment,di Jalan Setiabudi, Jakarta
2. Daya dukung aksial
3. Penurunan akibat konsolidasi tidak diperhitungkan
4. Data yang digunakan berupa uji lapangan yaitu data NSPT tahun 2006
Universitas Kristen Maranatha 3
1.4 Sistematika Penelitian
Penulisan tugas akhir ini terdiri dari lima bab dengan beberapa sub bab di dalamnya. Secara garis besar, sistematika penulisan tiap bab adalah sebagai berikut:
BAB I : Pendahuluan
Berisi latar belakang masalah, tujuan penelitian, ruang lingkup penelitian, sistematika penelitian, dan lisensi perangkat lunak.
BAB II : Pondasi Tiang Bor
Menjelaskan tentang definisi pondasi, pondasi tiang, pengenalan pondasi tiang bor, dan prosedur pelaksanaan pondasi tiang bor berdasarkan literatur.
BAB III : Daya Dukung Tiang Bor
Menguraikan teori-teori mengenai penentuan daya dukung pondasi
tiang bor, meliputi: Standard Penetration Test, metode Reese, dan teori
tentang Pile Driving Analyzer, serta karakteristik perangkat lunak
NPILE. BAB IV : Studi Kasus
Berisi deskripsi proyek, data parameter tanah hasil pengukuran di lokasi proyek dan pengolahan data tersebut untuk mendapatkan parameter tanah desain, kemudian analisis penentuan daya dukung ultimit tiang bor
dengan metode Reese, perangkat lunak NPILE, lalu membandingkan
keduanya dengan hasil Pile Driving Analyzer test.
Universitas Kristen Maranatha 4
perhitungan daya dukung tiang bor dengan Metode Reese, program NPILE, &
interpretasi output Pile Driving Analyzer Test
Universitas Kristen Maranatha 60
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari analisis penentuan daya dukung aksial tiang bor berdiameter 100 cm pada proyek The Icon Residences, baik dari hasil uji Pile Driving Analyzer di lapangan, menggunakan program komputer NPILE, maupun berdasarkan perhitungan metode Reese diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Kapasitas daya dukung ultimit (Qult) statik dengan metode Reese sebesar 1574,79 ton. Terbagi menjadi daya dukung ujung (Qp) dan daya dukung selimut (Qs) sebesar 212,06 ton dan 1362,68 ton.
2. Daya dukung ultimit berdasarkan hasil uji PDA adalah sebesar 1643 ton. 3. Daya dukung ultimit berdasarkan hasil analisis CAPWAP adalah sebesar
1650,2 ton. Dengan tahanan ujung dan tahanan selimut berturut-turut sebesar 6 ton dan 1644,2 ton.
4. Menurut program NPILE, daya dukung ultimit kumulatif, hingga pada dasar tiang (49,7m) sebesar 1356,9 ton. Dengan daya dukung ujung sebesar 314,2 ton dan daya dukung selimut sebesar 1042,7 ton.
5. Selisih hasil daya dukung ultimit antara metode Reese dan PDA test mencapai 68,21 ton, atau terdapat perbedaan sebesar 4,15%.
6. Selisih hasil daya dukung ultimit antara program NPILE dan PDA test
mencapai 624,8 ton, atau terdapat perbedaan sebesar 17,77%.
Universitas Kristen Maranatha 61 8. Waktu yang dibutuhkan dalam proses penentuan daya dukung dengan metode Reese menjadi bergantung pada jumlah dan variasi lapisan tanah. Tanpa bantuan program statistika seperti Microsoft Excel, waktu yang dibutuhkan dalam menyelesaikan perhitungan semakin panjang.
9. Terjadi perbedaan kapasitas tahanan ujung yang cukup besar antara hasil perhitungan desain daya dukung (metode Reese dan program NPILE) dengan hasil pengujian / pemeriksaan di lapangan (PDA test). Karena PDA test
mendapatkan kapasitas daya dukung yang lebih besar dibanding hasil perhitungan, maka dapat disimpulkan bahwa untuk efisiensi, dimensi pondasi tiang bor dapat direncanakan ulang, menjadi lebih kecil dari dimensi tiang bor yang diuji.
10. Hasil PDA test menunjukkan daya dukung ujung aktual (di lapangan) lebih kecil daripada daya dukung ujung hasil perhitungan desain. Kemungkinan hal ini disebabkan tiang bor beton dicor dalam keadaan basah dan mengalami masa curing di bawah tanah. Ketika beton sudah dalam kondisi set, terjadi penyusutan (shrinking) akibat penurunan temperatur selama masa curing, sehingga volume tiang bor menjadi lebih kecil dari pada saat beton dicor ke dalam lubang. Dengan adanya penyusutan tersebut panjang pembenaman tiang bor yang sebenarnya lebih pendek dari kedalaman lubang. Jadi, pada saat dilakukan uji PDA, data tahanan ujung yang diperoleh dari analisis CAPWAP kurang mewakili tahanan ujung yang sebenarnya. Ketika palu menumbuk tiang, ujung tiang bor kemungkinan tidak menyentuh dasar lubang bor (free end).
11. Kondisi pada saat PDA test adalah daya dukung ultimit belum tercapai (refusal). Daya dukung tiang masih dapat meningkat apabila energi penumbukan palu semakin diperbesar. Kondisi tersebut diperkirakan juga disebabkan oleh kesimpulan pada butir 10, energi yang direkam oleh PDA
Universitas Kristen Maranatha 62 12. Sebagai metode pengujian langsung di lapangan, PDA test menjadi seringkali diandalkan dalam penentuan daya dukung pondasi tiang aktual. Tetapi di sisi lain PDA test membutuhkan biaya lebih besar dibandingkan kedua metode lain pada tugas akhir ini, serta memerlukan operator yang berpengalaman dalam melaksanakan pengujian.
13. Output program NPILE menunjukkan nilai daya dukung yang terkecil dari ketiga metode pada tugas akhir ini. Jadi, dapat disimpulkan bahwa dengan data SPT yang sama, metode Meyerhoff menghasilkan daya dukung ultimit yang lebih kecil dibandingkan dengan metode Reese.
14. Sebagai perangkat lunak sederhana, penggunaan NPILE paling praktis dibanding metode Reese. Dari sisi waktu proses komputasi, NPILE adalah yang tercepat.
5.2 Saran
1. Ketika menggunakan metode Reese, sebaiknya memperhatikan ketelitian dalam memplot pada grafik atau kurva. Pemanfaatan program statistika seperti Microsoft Excel dapat membantu mempersingkat waktu, mempertajam akurasi, maupun memperkecil resiko kesalahan perhitungan. Dibutuhkan pengalaman dalam interpretasi untuk mendapatkan hasil yang paling sesuai kondisi sebenarnya.
2. Karena kondisi pada saat pengujian refusal, maka perlu dilakukan uji PDA
kembali dengan hammer yang lebih berat, agar energi pemancangan menjadi lebih besar dan daya dukung ultimit dapat tercapai.
3. Pada program NPILE, diperlukan pilihan untuk menyimpan file (save), agar apabila terjadi kesalahan dalam input atau perlu melakukan perhitungan beberapa kali dengan variasi data, operator tidak perlu mengulang dari awal.
Universitas Kristen Maranatha 63
DAFTAR PUSTAKA
1. Bowles, Joseph E., 1984. Analisa dan Desain Pondasi, Jilid 2, Erlangga, Jakarta.
2. Bowles, Joseph E., 1984. Physical and Geotechnical Properties of Soils, McGrawHill Inc, 2nd edition.
3. Coduto, D.P., 1994. Foundation Design: Principles and Practice, Prentice Hall,New Jersey.
4. Das, Braja M., 1999. Principles of Foundation Engineering 4th ed, PWs Kent, CA.
5. Rahardjo, P.P., 2001. Manual Pondasi Tiang, Publikasi GEC, Universitas Katolik Parahyangan, Bandung.
6. Reese, L.C., Touma, F.T., O’Neil, M.w., 1976, Behavior of Drilled Piers Under Axial Loading, J. Geotech. Engrg. Div., ASCE, 102(5), 493-510
7. http://nathanmadutujuh.googlepages.com, ESRC homepage - Engineering Software Research Center, diakses pada Desember 2009 – Januari 2010.
8. http://www.pile.com/pdi/default.asp, Pile Dynamics, Inc. website, diakses pada September – November 2009.
9. Yu, Richard, 2005. Short Course: Pile Technology 2nd Session, Dynamic
