ANALISIS DAYA DUKUNG LOADING TEST PONDASI TIANG TEKAN HIDROLIS DIAMETER 60 CM TUNGGAL DENGAN MENGGUNAKAN METODE EMPIRIS DAN METODE ELEMEN HINGGA PADA PROYEK PEMBANGUNAN BIRD’S PARK

ANALISIS DAYA DUKUNG LOADING TEST PONDASI TIANG

TEKAN HIDROLIS DIAMETER 60 CM TUNGGAL DENGAN

MENGGUNAKAN METODE EMPIRIS DAN METODE ELEMEN

HINGGA PADA PROYEK PEMBANGUNAN

BIRD’S PARK

APARTMENT

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Sipil

Oleh :

PRISQUILA D. L SEMBIRING

100404086

BIDANG STUDI GEOTEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya ucapkan ke hadirat Tuhan Yesus Kristus yang telah memberikan berkat dan karunia-Nya sehingga Tugas Akhir ini dapat terlaksana dengan baik. Adapun Tugas Akhir ini berjudul “Analisis Daya Dukung Loading Test Pondasi Tiang Tekan Hidrolis Diameter 60 cm Tunggal dengan Menggunakan

Metode Empiris dan Metode Elemen Hingga (Studi Kasus Proyek Pembangunan

Bird’s Park Apartment). Tugas Akhir inidisusun sebagai syarat dalam ujian sarjana Teknik Sipil bidang studi Geoteknik pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, saya menyadari bahwa saya tidak terlepas dari bimbingan, bantuan dan dukungan berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin mengucapkan terima kasih kepada beberapa pihak, diantaranya :

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE selaku Koordinator Sub Jurusan Geoteknik, dan selaku dosen pembimbing yang telah memberikan arahan, masukan, dukungan dalam bentuk waktu dan pemikiran untuk membantu saya menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU.

3. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT dan Ibu Ika Puji Hastuti, ST.MT selaku dosen pembanding saya.

4. Bapak dan ibu pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU, terutama Bapak Ir. Jaeludin Daud, M.Eng ; Bapak Ir. Daniel Terumbi, MT atas ilmu dan pengajaran yang telah diberikan selama saya duduk di bangku perkuliahan.

5. Bapak Ir. Koresj Sirait yang bersedia memberikan data-data yang saya butuhkan dalam mengerjakan Tugas Akhir ini, serta mendukung saya dalam mengerjakan Tugas Akhir ini.

yang telah memberikan dukungan penuh serta mendoakan saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7. Teman-teman angkatan 2010, Essy, Jernih, Elfridani, Zefanya, Rebekka, Afrissa, Fanny, Dice, Agave, Bram, Michael, Muhammad Taufiq, Abdul Aziz, Monica Sari, Steven, Iqbal, Lamhot, Tria, Henry, Fransiscus, Grandson, Elwis, Desindo, Freddy, Rizky, Andre, Arby, Leo, Yahya, Darwin, Boris, Ebenezer, Fander, Anggi, Hopnagel, Bhoris, Welman, Mangasi.

8. Abang dan kakak senior angkatan 2007, khususnya Diva Rangkuti, ST ; Boyma Sinaga, ST ; Markus Siregar, ST ; Afriyanti Sembiring, ST ; Ruben Bangun, ST ; Samuel Pasaribu, ST ; Doan Siahaan, ST.

9. Sahabat - sahabat saya, Fadjar, Sri, Astry, Mastiur, Sara, Ester serta Paduan Suara Sola Gratia SMA Negeri 1 Medan, terutama Haposan, Daniel, Theo, Decy, Margaretha, dan Henny.

10.Sahabat – sahabat saya sejak duduk di bangku SMP, Esra, Widya, Friska, Grace, Kristina, Letari, Nesya, Mario, dan Ricky.

11.Teman – teman e-Deum Voice, serta segenap pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu, yang telah memberikan semangat, doa, dan dukungan agar Tugas Akhir ini.

Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih memiliki banyak kekurangan karena adanya keterbatasan pengetahuan dan pemahaman saya. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari para pembaca.

Akhir kata, saya mengucapkan terima kasih dan semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca. Tuhan memberkati.

Medan, Oktober 2014 Penulis

Prisquila D.L Sembiring

ABSTRAK

Keywords : Tiang Tekan Hidrolis, Axial, Penurunan Elastis, Plaxis

Pondasi adalah bangunan bawah tanah yang berfungsi meneruskan beban baik beban konstruksi pada bangunan di atasnya, beban angin dan beban gempa, lalu meneruskan ke lapisan tanah di bawah pondasi. Adapun pondasi tiang tekan hidrolis merupakan salah satu jenis dari pondasi dalam. Pondasi yang baik adalah pondasi yang mampu menahan beban maksimum yang mungkin terjadi, oleh sebab itu dalam perencanaannya, perhitungan daya dukung tiang tekan hidrolis terhadap struktur bangunan yang hendak dibangun adalah penting untuk diketahui.

Tujuan dari studi ini adalah untuk menghitung dan membandingkan besar daya dukung aksial tiang tekan hidrolis berdasarkan data sondir, data loading test, dan menggunakan metode numerik dengan bantuan aplikasi program Plaxis. Metode pengumpulan data adalah dengan melakukan observasi lapangan serta pengambilan data dari perusahaan jasa pemancangan.

DAFTAR ISI

1.1. Latar Belakang………... 1.2. Tujuan ………... 1.3. Pembatasan Masalah………. 1.4.Metode Pengumpulan Data……… 1.5. Sistematika Penulisan……… BAB II TINJAUAN PUSTAKA………..

2.1. Pengertian Umum………... 2.2. Penyelidikan Tanah (Soil Investigation)………... 2.2.1. Cone Penetrometer Test (Sondering Test)………. 2.3. Pondasi……….. 2.3.1. Pondasi Tiang……… 2.3.2. Penggolongan Pondasi Tiang………. 2.3.3. Penyaluran Beban yang Diterima Tiang ke Dalam

Tanah………. 2.4. Sistem Hidrolis……….. 2.5. Kapasitas Daya Dukung Axial Tiang Tekan

Hidrolis……….. 2.5.1. Kapasitas Daya Dukung Tiang Tekan Hidrolis dari

Hasil Sondir………

2.6. Kapasitas Daya Dukung Lateral Tiang Tekan Hidrolis………... 2.6.1. Hitungan Tahanan Beban Lateral Ultimit……….. 2.6.2. Kapasitas Ultimit Tiang Tekan Hidrolis dengan

Metode Brooms………. 2.7. Penurunan Tiang (Settlement)………...

2.8. Faktor Aman Tiang Tekan Hidrolis (Safety Factor)………... 2.9. Uji Pembebanan (Loading Test)………

2.9.1. Metode Pembebanan……….... 2.9.2. Interpretasi Hasil Uji Pembebanan Statik……… 2.10. Aplikasi Metode Elemen Hingga pada Tiang Tekan Hidrolis dengan Program Plaxis ………... 2.10.1. Pendahuluan………. 2.10.2. Fungsi Perpindahan (shape function)………….. 2.10.3. Matriks Kekakuan………

2.10.4. Pemodelan pada Program Plaxis………. 2.10.5. Model Mohr – Coulomb……….. 2.10.6. Model Tanah Lunak (Soft Soil)……… 2.10.7. Studi Parameter……… 2.10.8. Parameter Tanah……….. BAB III METODOLOGI PENELITIAN………... 3.1. Data Umum………... 3.2. Metode Pengumpulan Data………... 3.3. Tahap Penelitian……… 3.4. Lokasi Titik Sondir, Loading Test, dan PDA………… BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN……… 4.1. Pendahuluan ……….

4.2. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Axial………….. 4.2.1. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Tekan

Hidrolis Berdasarkan Data Sondir ……...

4.2.2. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Tekan Hidrolis Berdasarkan Data Loading Test………... 4.3. Penurunan Elastis pada Tiang Tekan Hidrolis

Tunggal……… 4.4. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Lateral Pondasi

4.5. Perhitungan dengan Metode Elemen Hingga Menggunakan Program Plaxis………... 4.5.1. Proses Pemodelan pada Program Plaxis………… 4.5.2.Menghitung Penurunan Tiang Tekan Hidrolis

akibat Loading Test………... 4.5.2.1 Pemodelan Tanah, Pondasi dan Beban pada

Program Plaxis………. 4.5.2.2.Perhitungan Pada Plaxis………. 4.5.2.3.Hasil Perhitungan Program Plaxis…………. 4.6. Diskusi………...

4.6.1. Evaluasi Hasil Perhitungan Daya Dukung Tiang Tekan Hidrolis………...

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Harga – harga Empiris ϕ dan Dr Pasir dan Lumpur Kasar Berdasarkan Sondir (Djatmiko & Edy, 1997)………... ₉ Tabel 2.2 Nilai – Nilai Tipikal Beban Ijin Tiang Beton Pracetak….... 15 Tabel 2.3 Nilai – Nilai nh untuk Tanah Granuler (c =0)………... 27 Tabel 2.4 Nilai – Nili nh untuk Tanah Kohesif………. 28 Tabel 2.5 Kriteria Tiang Kaku dan Tiang Tidak Kaku (Porous,

1964)………. ₂₈

Tabel 2.6 Faktor Aman yang Disarankan oleh Reese dan O’Neill…... 40 Tabel 2.7 Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pad Tanah

Pasir (Schmertman, 1970)………. ₅₆

Tabel 2.8 Korelasi N – SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Lempung (Randolph,1978)………... ₅₆ Tabel 2.9 Hubungan Jenis Tanah , Konsistensi dan Poisson’s Ratio

(μ)……….. ₅₇ Tabel 2.10 Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah (Das, 1995)………. 59 Tabel 4.1 Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin

Tiang Tekan Hidrolis pada Titik Sondir S-1 dengan Metode Meyerhof……….

67 Tabel 4.2 Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin

Tiang Tekan Hidrolis pada Titik Sondr S-2 dengan Metode Meyerhof………...

Tabel 4.3 Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Tiang Pancang pada Titik Sondr S-3 dengan Metode Meyerhof………...

73 Tabel 4.4 Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin

Tiang Tekan Hidrolis pada Titik Sondir S-4 dengan Metode Meyerhof……….

75 Tabel 4.5 Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin

Tiang Tekan Hidrolis pada Titik Sondir S-5 dengan Metode Meyerhof……….

77 Tabel 4.6 Load Displacement Data Axial Load Test……….... 81 Tabel 4.7 Tabel Data – Data yang Dipelukan dalam Pembuatan

Grafik Chin………... ₈₃ Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Penurunan Elastik Tiang

Tunggal………. ₈₈

Tabel 4.9 Input Parameter Tanah untuk Program Plaxis pada Lokasi BH – 5………... ₉₄ Tabel 4.10 Data Pondasi Tiang Tekan Hidrolis pada Bore Hole 5……. 96

Tabel 4.11 Siklus Pembebanan dan Penurunan pada Proyek Bird’s Park Apartment………. ₁₀₄ Tabel 4.12 Input Parameter Tanah untuk Program Plaxis pada Lokasi

BH-7………... ₁₀₆ Tabel 4.13 Perbandingan antara Penurunan akibat Loading Test siklus

Tabel 4.15 Daya dukung berdasarkan hasil loading test……… 112 Tabel 4.16 Daya dukung dengan bantuan Plaxis……… 112 Tabel 4.17 Penurunan elastis dan defleksi lateral yang terjadi pada

tiang pancang tunggal………... ₁₁₂ Tabel 4.18 Perbandingan Penurunan Tiang Pancang di Lapangan

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Konus Sondir dalam Keadaan Tertekan dan

Terbentang……… ₆

Gambar 2.2 Cara Pelaporan Hasil Uji Sondi………... 7

Gambar 2.3 Prosedur Penyelidikan Tanah dengan Alat Uji Sondir…………... ₈

Gambar 2.4 Panjang dan beban maksimum untuk berbagai macam tipe tiang yang umum dipakai dalam praktek menurut Carson………... 11 Gambar 2.5 Pondasi Tiang Kayu………. 13

Gambar 2.6 Pondasi Tiang Precast Reinforced Concrete Pile…………. 15

Gambar 2.7 Jenis-jenis pondasi tiang cast in place... 17

Gambar 2.8 Pondasi Tiang Baja……….. 18

Gambar 2.9 Pondasi Tiang Menurut Pemasangannya………... 19

Gambar 2.10 Pondasi Tiang dengan Tahanan Ujung………. 20

Gambar 2.11 Pondasi Tiang dengan Tahanan Gesek………. 20

Gambar 2.12 Pondasi Tiang dengan Tahanan Lekatan……….. 21

Gambar 2.13 Tiang Panjang Dikenai Beban Lateral……….. 27

Broms……… 31

Gambar 2.16 Grafik Tahanan Lateral Ultimit Tiang Pada Tanah Kohesif menurut Broms………... ₃₂

Gambar 2.17 Tiang Ujung Bebas pada Tanah Granuler menurut Broms………... ₃₄

Gambar 2.18 Tiang Ujung Jepit dalam Tanah Granuler menurut Broms……… ₃₄

Gambar 2.19 Grafik Tahanan Lateral Ultimit pada Tanah Granuler……. 35

Gambar 2.20 Faktor penurunan Io... 37

Gambar 2.21 Koreksi kompresi Rk………. 37

Gambar 2.22 Koreksi kedalaman Rh……….. 38

Gambar 2.23 Koreksi angka Poisson, Rμ……… 38

Gambar 2.24 Koreksi kekakuan lapisan pendukung Rb………. 38

Gambar 2.25 Pengujian dengan sistem kentledge……….. 43

Gambar 2.26 Pengujian dengan tiang jangkar……… 43

Gambar 2.27 Contoh hasil uji pembebanan static aksial tekan………….. 45

Gambar 2.28 Grafik hubungan beban dengan penurunan menurut metode Chin... ₄₆

Gambar 2.30 Jenis – jenis elemen……….. 49

Gambar 2.31 Titik Nodal dan Integrasi………..……… 50

Gambar 2.32 Tabel Fungsi Perpindahan……… 50

Gambar 2.33 Model Pondasi Tiang Tekan Hidrolis………... 52

Gambar 2.34 Tab Parameter untuk Model Mohr – Coulomb………. 55

Gambar 3.1 Alur Penelitian……….. 63

Gambar 3.2 Denah Titik Sondir, Loading Test, dan PDA……….... 64

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara beban dan penurunan pada pondasi tiang ……….... ₈₂

Gambar 4.2 Grafik Interpretasi metode Chin FK………... 83

Gambar 4.3 Grafik Interpretasi metode Davisson………... 84

Gambar 4.4 Perhitungan Tanah Lateral Ultimit Secara Grafis pada lokasi BH-5………... ₉₁

Gambar 4.5 Pengaturan Global (general setting) pada Plaxis …………. 96

Gambar 4.6 Input Data Material Set (a) Data Lapisan Tanah (b) Data Spesifikasi Pondasi Tiang………... ₉₈

Gambar 4.7 Pemberian beban aksial yang bekerja di atas pondasi tiang... ₉₉

Gambar 4.9 Hasil output dari metode elemen hingga yang diperoleh berdasarkan data input (a) initial water pressure (b) pore pressure/tekanan air tanah pada lokasi (c) Tegangan efektif tanah pada lkasi yang ditinjau……...

100 Gambar 4.10 Pemilihan Titik Node………... 101

Gambar 4.11 Proses Kalkulasi Titik Bore Hole 5……….. 101

Gambar 4.12 Nilai Phi Reduction Titik Bore Hole 5 pada Fase 2 (sebelum konsolidasi)………... ₁₀₂ Gambar 4.13 Nilai Phi Reduction Titik Bore Hole 5pada Fase 4 (setelah

konsolidasi)………... ₁₀₃ Gambar 4.14 Deformasi yang terjadi pada mesh fase 3 (konsolidasi) di

titik node 3………. ₁₀₄ Gambar 4.15 Geometri dan Material pada Pemodelan Plaxis……… 108 Gambar 4.16 Pemilihan Titik Node……… 109

Gambar 4.17 Proses Kalkulasi untuk Meghitung Penurunan akibat Loading Test siklus IV……….. ₁₀₉

DAFTAR NOTASI

Pondasi adalah bangunan qc = perlawanan penetrasi konus (kg/cm2) HL = hambatan lekat

JHL = jumlah hambatan lekat JP = jumlah perlawanan konus

A = interval pembacaan sondir (setiap pembacaan 20 cm) B = luas konus

i = kedalaman lapisan yang ditinjau Dr = kerapatan relatif (%)

Φ = sudut geser dalam tanah (°) τ = kekuatan geser tanah (kg/cm2) c = kohesi tanah (kg/cm2)

σ = tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm2) Qu = kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang pancang (kN) Qb = tahanan ujung tiang (kN)

Qs = tahanan selimut (kN)

Ab = luas ujung bawah tiang (cm2) As = luas selimut tiang (cm2)

qb = kapasitas daya dukung di ujung tiang per satuan luas (kg/cm2) fs = satuan tahanan kulit per satuan luas (kg/cm2)

P = keliling tiang (cm)

Lb = panjang tiang (m) D = diameter tiang (m)

α = koefisien adhesi antara tanah dan tiang

cu = kohesi undrained (kN/m2) = 𝑁_{−𝑆𝑃𝑇} × 2

3× 10

Li = tebal lapisan tanah (m) γ = berat isi tanah (kN/m3) γwet = berat isi tanah basah (kN/m3)

c = kohesi (gaya tarik menarik) tanah (kN/m2) nh = koefisien variasi modulus

R = modulus tanah konstan

T = modulus tanah tidak konstan sesuai dengan pertambahan kedalaman tanah K = 𝑘_ℎ𝑑 = 𝑘1

15= modulus tanah

E = modulus elastis tiang I = momen inersia tiang EI = kekakuan tiang pu = tahanan tanah ultimit po = tekanan overburden efektif Kp = 𝑡𝑎𝑛2�45° +∅

2�

S = jarak antar tiang pancang (as ke as) dalam satu pile cap

Qg = kapasitas ultimit kelompok, nilainya tidak boleh melampaui nQu n = jumlah tiang dalam satu kelompok

cb = kohesi tanah di bawah dasara kelompok tiang (kN/m2)

Nc = faktor kapasitas dukung n = jumlah tiang dalam satu baris m = jumlah baris tiang

η = efisiensi grup tiang π = phi lingkaran = 22

7

S = settlement = besar penurunan tiang pancang Q = besar beban yang bekerja

Es = modulus elastisitas bahan tiang pancang

Io = faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat (incompressible) dalam masa semi tak terhingga

Rk = faktor koreksi kemudahmampatan tiang untuk μ = 0,3 μ = Poisson’s ratio =angka poisson

R_μ = faktor koreksi angka poisson

Rb = faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung K = faktor kekakuan tiang pancang

C1 = kemiringan garis lurus Se = penurunan elastik

[D] = matriks konstitutif yang nilainya bergantung pada jenis pemodelan elemen [k] = matriks kekakuan (stiffnessmatrix)

[B] = matriks interpolasi regangan Gs = specific gravity

e = angka pori 𝛾𝑤 = berat isi air