Evaluasi Data Uji Lapangan dan Laboratorium Terhadap Daya Dukung Fondasi Tiang Bor

(1)

http://eproceeding.itp.ac.id/index.php/spi2017

Evaluasi Data Uji Lapangan dan Laboratorium Terhadap Daya

Dukung Fondasi Tiang Bor

U. JUSI1*_{, H. MAIZIR}2_{, dan J. H. GULTOM}3

1,2,3_{Program Studi Teknik Sipil, Sekolah Tinggi Teknologi Pekanbaru,}

Jalan Arengka Raya No. 4 Pekanbaru, Riau, Indonesia.

*_{Corresponding author: ulfajusi@sttp-yds.ac.id}

Abstrak: Fondasi tiang bor adalah merupakan salah satu fondasi dalam konstruksi struktur pekerjaan teknik sipil, fondasi ini yang memikul dan menahan suatu beban yang bekerja diatasnya yaitu beban konstruksi atas. Tujuan dari penelitian ini adalah mengevaluasi data Cone Penetration Test (CPT) atau sondir, data Standard Penetration Test (SPT), dan data Laboratorium terhadap daya dukung fondasi tiang bor serta besarnya penurunan. Perhitungan daya dukung dari data Cone Penetration Test (CPT) atau sondir menggunakan metode Schmertmann dan Nottingham dan metode Meyerhof. Perhitungan daya dukung dari data Standard Penetration Test (SPT) menggunakan metode Reese dan Wright dan metode Meyerhof. Perhitungan daya dukung dari data Laboratorium menggunakan metode Coyle dan Castello dan metode Vesic. Analisa penurunan tiang tunggal dihitung menggunakan metode empiris, semi empiris, penurunan segera dan penurunan konsolidasi Penurunan dengan analisa metode empiris dan semi empiris pada kedalaman 22 m pada tanah pasir lebih kecil dari penurunan ijin sehingga fondasi aman, sedangkan penurunan segera dan penurunan konsolidasi pada kedalaman 15 meter dengan tanah lanau lebih besar dari penurunan ijin, dinyatakan fondasi dalam keadaan tidak aman.

Kata kunci: daya dukung, penurunan, sondir, SPT, tiang bor 1. PENDAHULUAN

Penelitian ini dilatarbelakangi oleh seringnya kerusakan yang terjadi pada bangunan teknik sipil tidak hanya disebabkan oleh struktur bangunan yang buruk, tetapi juga kondisi tanah tempat dimana struktur bangunan tersebut diletakkan. Penelitian ini bertujuan untuk Menghitung daya dukung fondasi tiang bored pile dengan menggunakan data Cone Penetration Test (CPT),

Standard Penetration (SPT), dan uji

Laboratorium, menganalisa hasil perhitungan daya dukung tiang bored

pile berdasarkan uji lapangan dan

laboratorium serta menghitung penurunan tiang tunggal berdasarkan data lapangan dan laboratorium.

2. TINJAUAN PUSTAKA A. Fondasi Tiang Bor

Tiang Bor dipasang ke dalam tanah dengan cara mengebor tanah terlebih

dahulu, kemudian diisi tulangan dan beton. biasanya, dipakai pada tanah yang

stabil dan kaku, sehingga

memungkinkan untuk membentuk lubang yang stabil dengan alat bor. Jika tanah mengandung air, pipa besi dibutuhkan untuk menahan dinding lubang dan pipa ini ditarik ke atas pada waktu pengecoran beton. Pada tanah yang keras atau batuan lunak, dasar tiang dapat dibesarkan untuk menambah tahanan dukung ujung tiang.

B. Daya Dukung Fondasi Tiang Daya dukung fondasi tiang dihasilkan dari daya dukung ujung tiang dan tahanan geser pada selimut tiang. Kuat dukung ujung tiang terjadi bila ujung tiang mencapai kedalaman lapisan tanah keras atau tanah yang memiliki daya dukung yang tinggi sedangkan tahanan geser merupakan hasil interaksi antara selimut tiang dengan lapisan tanah disekeliling selimut tiang tersebut.

(2)

data Cone Penetration Test

(CPT)/Sondir

a. Metode Schmertmann dan

Nottingham

Kuat dukung ultimit neto (Qu), Qu = Abƒb + Asƒs ………...…(1) Atau

Qu = Ab ω qca + As Kfqƒ ....…...(2) Dimana :

Ab = Luas penampang tiang (cm²) As = Luas selimut tiang (cm²) ƒb=Tahanan ujung satuan(kg/cm²)

ƒs=Tahanan gesek satuan (kg/cm²) qca=Tahanan konus rata-rata (kg/cm²) qƒ=Tahanan gesek sisi konus (kg/cm²) Kf = Koefisien tak berdimensi

ω = Koefisien korelasi b. Metode Meyerhof

Daya dukung tiang pada tanah pasir,: Tahanan ujung

ƒb =ω1 ω2qca ……...…...(3) qca = qc rata-rata (kN/m²)

2. Daya dukung fondasi bored pile

Standard Penetration Test (SPT)

a. Metode Reese dan Wright (1977) 1) Daya dukung ujung fondasi bored

pile (end bearing)

Qp = Ap.qp ……...…..(4) qp = 9 Cu…………....…...(5) Cu =(N-SPT). 2 3.10…... (6) Dimana :

Qp = Daya dukung ujung tiang (ton). Ap= Luas penampang bored pile(m²). qp= Tahanan ujung per satuan luas

(ton/m ).

Cu= Kohesi tanah (ton/m²)

2) Daya dukung selimut bored pile (skin

friction)

Qs = f. Li .p ……...…(7) f = α .Cu ……...(8) Dimana :

Qs= Daya dukung selimut tiang(ton). f = Tahanan satuan skin friction

(ton/m²).

Li = Panjang lapisan tanah (m). p = Keliling tiang (m).

α = Faktor adhesi (menurut Reese dan Wright koefisien α untuk tiang bor = 0,55)

Daya dukung fondasi tiang pada tanah non kohesif

1) Daya dukung ujung fondasi bored

pile (end bearing)

N ≤ 60, Qp = 7 N (t/m²) < 400 (t/m²) ...(9) Qp = qp .Ap ...… (10) Qp = 7N.Ap ………...….(11) Dimana ;

Qp = DD ujung tiang (ton) Ap= Luas penampang bored pile (m²).

qp= Tahanan ujung per satuan luas (ton/m )

N > 60,Qp = 400 (t/m²) ...(12) Qp = qp . Ap ………...… (13) Qp = 400 . Ap ……...….(14) 2) Daya dukung selimut bored pile

(skin friction)

Qs = qs .Li .p ………...(15) Qs= Daya dukung selimut tiang

(ton).

qs = Tahanan gesek per satuan luas(ton/m).

Li = Panjang lapisan tanah (m). p = Keliling tiang (m).

N < 53, f = 0,32 N (ton/m²)... (16) Untuk 53 < N ≤ 100, maka f diperoleh dari korelasi langsung dengan Nspt (Reese dan Wright) b. Metode Meyerhof (1976)

1) Kuat dukung ujung

Qb = Ab .qb……...…..(17) Dimana :

Ab = Luas penampang bored pile (m²)

qb = Tahanan ujung per satuan luas (kN/m²)

Qb= Kuat dukung ujung tiang (kN) 2) Tahanan ujung

(3)

qb= Tahanan ujung per satuan luas (kN/m²)

σr' = Tegangan efektif (overburden) (kN/m²)

Nq* = Faktor kuat dukung Ф = Sudut geser dalam tanah 3) Kuat dukung selimut

Qs = Σ Asqs……...…….(19) Dengan

As = Θi . Li…...(20) Dimana :

As = Luas selimut tiang (m²)

qs = Nilai tahanan sisi tiang sepanjang Li dengan tanah setebal Lidalah adalah tahanan sisi per satuan luas sisi tiang (kN/m²)d

Θi= Keliling tiang pada selang Li (m)

Li = Panjang bagian tiang dengan keliling Θi (m)

4) Tahanan sisi tiang

qs = K σr' tan δ …...…...(21) Dimana :

K = Koefisien tekanan tanah

lateral pada sisi tiang yang ditinjau

σr' = Tegangan efektif (overburden) (kN/m²)

δ = Sudut geser antara tiang dengan tanah dengan nilai ½ Ф hingga Ф

Ф = sudut geser dalam tanah 3. Daya dukung fondasi bored pile dari

data Laboratorium.

a. Metode Coyle dan Castello (1981)

1) Kuat dukung ujung

Qb = Ab .σr' . Nq* …...(22) Dimana :

Ab = Luas penampang bored

pile (m²)

σr'= Tegangan vertikal efektif pada ujung tiang (kN/m²) Nq* = Faktor kuat dukung 2) Kuat dukung selimut

Qs = fav S.L ……...….(23)

Dengan :

fav = K σr' tan δ …...(24) Dimana :

fav = Tahanan gesek rata-rata untuk keseluruhan tiang (kN/m²)

K = Koefisien tekanan tanah lateral

σr' = Tekanan overburden efektif rata-rata (kN/m²)

δ = Sudut gesek antara tiang dan tanah

b. Metode Vesic, (1977)

1) Daya dukung ujung tiang (Qp) Qp = Aq .qp= Ap (cN*c + σ'0 . N*σ) ...(25) Dengan : σ'0 =[ 1+2 Ko 3 ].q' ……....…(26) N*σ = [ 3N∗q (1+2Ko)]……...(27) Dimana :

Ap = Luas ujung tiang (m²) qp= tahanan titik satuan (t/m²) q’ = tegangan vertikal efektif pada ujung tiang(t/m²)

σ'0 = Tegangan efektif rata-rata normal pada level ujung tiang (t/m²)

K0 = Koefisien tekanan tanah diam = 1- sin Ф

N*c, N*q = Faktor daya dukung

2) Daya dukung selimut tiang (Qs)

Qs = Σfp ΔL ….……...…(28) Dengan :

f = α . Cu…...……(29)

Dimana :

p = Keliling penampang tiang (m)

ΔL = Panjang tiang (m)

f = Tahanan gesek satuan

pada setiap kedalaman z (t/m²)

(4)

tanah di bawah ujung tiang (t/m²)

3. METODE PENELITIAN a. Lokasi Penelitian

Lokasi penelitian lapangan pada proyek perencanaan pembangunan Jalan Tol Kisaran-Tebing Tinggi,

Provinsi Sumatera Utara,

Laboratorium Mekanika Tanah CV. Mamre Nugraha Persada

b. Pengambilan Data

1. Data Soil Investigation Sondir (CPT)

2. Data Soil Investigation Bor Mesin (SPT)

3. Pengujian laboratoium Mekanika Tanah

c. Prosedur Perhitungan

Perhitungan daya dukungTiang berdasarkan CPT, SPT dan Laboratorium

d. Analisa dan pembahasan berdasarkan data diatas.

4. ANALISIS DATA DAN

PEMBAHASAN

A. Perhitungan Daya Dukung Tiang dari Data Cone Penetration Test (CPT)

a. Kapasitas daya dukung tiang dengan metode Schmertmann dan Nottingham

1. Untuk tiang bor dengan diameter 0,30 m (Gambar 1).

2. Untuk tiang bor dengan diameter 0,50 m (Gambar 2).

Sumber : Data Cone Penetration Test (CPT).

Gambar 1. Perhitungan tahanan ujung dari data uji CPT dengan metode Schmertmann dan Nottingham (1975), diameter tiang 0,30 m.

Project : Location : Page :

GWL 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 D e p th (m ) Cone Resistant (CR) Kg/Cm2

Total Skin Friction (TSF) Kg/Cm

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 Tiang bor d = 0,3m 8 d 8d 16.80 19.20 4d

(5)

Gambar 2. Perhitungan tahanan ujung dari data uji CPT dengan metode Schmertmann dan Nottingham (1975), diameter tiang 0,50 m.

Tabel 1. Perhitungan kuat dukung bored pile dari data CPT, dengan metode Schertmann dan Nottingham dari beberapa diameter tiang.

No. Diameter Tiang (d) (m) Tahanan Ujung (Qb) (kN) Tahanan Gesek (Qs) (kN)

Kuat dukung ultimit (Qult) (kN)

1. 0,30 805,13 731,43 1536,56

2. 0,50 1787,25 1118,04 2905,29

b. Kapasitas daya dukung tiang dengan metode Meyerhof. 1. Untuk tiang bor dengan diameter

0,30 m.

a. Tahanan ujung persatuan luas (fb)

b. Tahanan Ujung

Qb = Ab.fb = 985,30 kN

c. Tahanan Gesek

Qs = ΣAs.fs = 675,79 kN d. Kuat dukung ultimit

Qu = Qb + Qs = 1661,09 kN 2. Untuk tiang bor dengan diameter

0,50 m. Project : Location : Page :

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 d = 0,5m 14.40 18.40 Tiang bor 8d 4d

(6)

Gambar 3. Perhitungan tahanan ujung dari data uji CPT dengan metode Meyerhof, diameter tiang 0,30 m.

Sumber : Data Cone Penetration Test (CPT).

Gambar 4. Perhitungan tahanan ujung dari data uji CPT dengan metode Meyerhof, diameter tiang 0,50 m.

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 Tiang bor d = 0,3 m 18,90 1 d 19,90 1d 20,10 4d 1d Tiang bor d =0.5 m 4d 17,90

(7)

No. Diameter Tiang (d) (m) Tahanan Ujung (Qb) (kN) Tahanan Gesek (Qs) (kN) Kuat dukung ultimit (Qult) (kN) 1. 0,30 985,30 675,79 1661,09 2. 0,50 2546,71 1126,32 3673,03

Tabel 3. Perbandingan perhitungan nilai kuat dukung (Qu) bored pile dari data CPT pada dua diameter tiang yang berbeda.

No. Metode

Nilai kuat dukung ultimit (Qu) kN

Ø 0,30 Ø 0,50

1. Schmertmann dan Nottingham 1536,56 2905,29

2. Meyerhof 1661,09 3673,03

Gambar 5.Grafik perbandingan kuat dukung (Qu) bored pile antara metode Schmertmann dan Nottingham dengan Meyerhof.

Perhitungan kuat dukung dari metode Schmertmann dan Nottingham dengan metode Meyerhof, kuat dukung dari metode Meyerhof lebih tinggi pada kedua ukuran diameter tiang bored pile. Nilai persentase kenaikan kuat dukung ultimit tiang bored pile metode Meyerhof dibandingkan Schmertmann dan Nottingham adalah :

B. Perhitungan Daya Dukung Tiang dari Data Standard Penetration

Test (SPT).

a. Kapasitas daya dukung tiang dengan metode Reese dan Wright

b. Kapasitas daya dukung tiang dengan metode Meyerhof Diameter 0,50 m = 26,43 % Diameter 0,30 m = 8,10 %

Tabel 4. Perbandingan perhitungan nilai kuat dukung (Qu)bored pile dari data SPT pada dua diameter tiang yang berbeda

No. Metode

Ø 0,30 m Ø 0,50 m

1. Reese dan Wright 1000,90 1807,76

2. Meyerhof 1240,14 2741,41 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 K u at D u k u n g U lt im it ( Q u ) kN Diameter Tiang (d) 0,3 m Schmertmann dan Nottingham 0,5

(8)

Wright dengan Meyerhof. Perhitungan kuat dukung dari

metode Reese dan Wright dengan metode Meyerhof, kuat dukung dari metode Meyerhof lebih tinggi pada kedua ukuran diameter tiang bored pile. Nilai persentase kenaikan kuat dukung ultimit tiang bored pilemetode

Meyerhof dibandingkan metode Reese dan Wright adalah :

Diameter 0,30 m = 23,90 % Diameter 0,50 m =51,65 %

C. Perhitungan Daya Dukung Tiang dari Data Laboratorium.

1. Kapasitas daya dukung tiang dengan metode Coyle dan Castello (Tabel 5).

2. Kapasitas daya dukung tiang dengan metode Vesic (Tabel 6).

Dari dua buah ukuran diameter bored

pile dengan menggunakan metode

Coyle dan Catello dan metode Vesic, nilai kuat dukung dapat dilihat pada Tabel 7.

Tabel 5. Perhitungan kuat dukung bored pile dari data Laboratorium, dengan metode Coyle dan Castello dari beberapa diameter tiang.

No. Diameter Tiang (d) (m) Tahanan Ujung (Qp) (kN) Tahanan Gesek (QS) (kN) Kuat dukung ultimit (Qult)(kN) 1. 0,30 224,42 249,09 473,51 2. 0,50 619,52 415,40 1034,92

Tabel 6. Perhitungan kuat dukung bored pile dari data Laboratorium, dengan metode Vesic dari beberapa diameter tiang.

No. Diameter Tiang (d) (m) Tahanan Ujung (Qp) (kN) Tahanan Gesek (QS) (kN) Kuat dukung ultimit (Qult) (kN) 1. 0,30 409,60 213,70 623,30 2. 0,50 1433,50 356,40 1789,90 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 K u at D u k u n g U lt im it ( Q u ) k N Diameter Tiang (d) 0,3 m Reese dan Wright 0,5 m

(9)

No. Metode

Ø 0,30 Ø 0,50

1. Coyle dan Castello 473,51 1034,92

2. Vesic 623,30 1789,90

Gambar 7. Grafik perbandingan kuat dukung (Qu) bored pile antara metode Coyle dan Castello dengan Vesic.

Perhitungan kuat dukung dari metode Coyle dan Castello dengan metode Vesic, kuat dukung dari metode Vesic lebih tinggi pada kedua ukuran diameter tiang bored pile. Nilai persentase kenaikan kuat

dukung ultimit tiang bored pile metode Vesic dibandingkan metode Coyle dan Castello adalah :

Diameter 0,30 m = 31,63 % Diameter 0,50 m = 72,95 %

Tabel 8. Summary daya dukung tiang bored pile diameter 0,30 m. Data yang

digunakan

Metode Tahanan ujung

(Qp) kN Tahanan gesek (Qs) kN Kuat dukung ultimit (Qu) kN CPT Schmertmann dan Nottingham 805,13 731,43 1536,56 Meyerhof 985,30 675,79 1661,09

SPT Reese dan Wright 126,84 874,02 1000,86

Meyerhof 617,75 622,39 1240,14 Laboratori um Coyle dan Castello 224,42 249,09 473,51 Vesic 409,60 213,70 623,30 0 500 1000 1500 2000 K u at D u ku n g U lt im it (Q u ) kN Diameter Tiang (d) 0,3 m Coyle dan Castello 0,5

(10)

Hasil perhitungan kuat dukung tiang

bored pile diameter 0,30 m dari tiga

data yang digunakan yaitu data Cone

PenetrationTest (CPT), Standard

Penetration Test (SPT), dan data

Laboratorium, hasil kuat dukung

berdasarkan data Cone Penetration Test (CPT) lebih tinggi, dibandingkan perhitungan berdasarkan data Standard

Penetration Test (SPT) dan data

Laboratorium.

Tabel 9. Summary daya dukung tiang bored pile diameter 0,50 m. Data yang digunakan Metode Tahanan ujung (Qp)kN Tahanan gesek (Qs) kN Kuat dukung ultimit (Qu) kN CPT Schmertmann dan Nottingham 1787,25 1118,04 2905,29 Meyerhof 2546,71 1126,32 3673,03

SPT Reese dan Wright 350,03 1457,75 1807,76

Meyerhof 1703,67 1037,74 2741,41

Laboratorium Coyle dan Castello

619,52 415,40 1034,92

Vesic 1433,50 356,40 1789,90

Gambar 9. Grafik perbandingan kuat dukung (Qu) bored pile 0,50 m dari data CPT, SPT, dan Laboratorium dengan beberapa metode.

1536.56 1661.09 1000.86 1240.14 473.51 623.30 0 500 1000 1500 2000 K u a t Duk u n g Ult im it ( Q u ) k N SPT CPT CPT SPT Laborat orium Laboratorium 2905.29 3673.03 1807.76 2741.41 1034.92 1789.90 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 K u at D u k u n g U lt im it (Q u ) k N SPT CPT CPT SPT Laboratori um Laboratorium

(11)

bored pile diameter 0,50 m dari tiga

data yang digunakan yaitu data Cone

PenetrationTest (CPT), Standard

Penetration Test (SPT), dan data

Laboratorium, hasil kuat dukung berdasarkan data Cone Penetration Test (CPT) lebih tinggi, dibandingkan perhitungan data Standard Penetration

Test (SPT) dan data Laboratorium.

4. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil perhitungan perencanaan fondasi bored pile maka dapat diambil beberapa kesimpulan: a. Hasil perhitungan data sondir,untuk

diameter bored pile 0,30 m dengan

metode Schmertmann dan

Nottingham Qu = 1536,56 kN, diameter 0,50 m Qu = 2905,29 kN. Dengan metode Meyerhof untuk

bored pile diameter 0,30 m Qu =

1661,09 kN, diameter 0,50 m Qu = 3673,03 kN.

b. Perhitungan data SPT, metode Reese dan Wright untuk diameter 0,30 m Qu = 1000,90 kN, untuk diameter 0,50 m Qu = 1807,76 kN. Metode Meyerhof untuk diameter 0,30 m Qu = 1240,14 kN, untuk diameter 0,50 m Qu = 2741,41 kN. c. Berdasarkan data Laboratorium,

dengan metode Coyle dan Castello untuk diameter 0,30 m Qu = 473,51 kN, untuk diameter 0,50 m Qu = 1034,92 kN. Metode Vesic untuk diameter 0,30 m Qu = 623,30 kN, untuk diameter 0,50 m Qu = 1789,90 kN.

d. Berdasarkan hasil perhitungan daya dukung yang telah dilakukan, daya dukung berdasarkan data lapangan lebih tinggi, dibandingkan dengan menggunakan data laboratorium.

5. DAFTAR PUSTAKA

1. Darma, 2015, Analisis Daya Dukung

Pondasi Bored Pile Tunggal Diameter 100 cm Pada Proyek Pembangunan

Hotel Grandhika, LaporanTugas

Akhir, Jurusan Teknik Sipil

Universitas Sumatera Utara, Medan. 2. Ega Juli Fajarsari, Sri Wulandari,

2013, Perencanaan Pondasi Tiang

Bor Pada Proyek Cikini Gold Center,

Jurnal Teknik Sipil, Universitas

Gunadarma, Jakarta.

3. Hardiyatmo, H.C, 2006, Mekanika

Tanah I, edisi ke 4, Gadjah Mada