Pengaruh Bentuk, Kedalaman, dan Rasio Kelangsingan terhadap Kapasitas Dukung Lateral dan Defleksi pada Tiang Pancang Baja.

(1)

ix Universitas Kristen Maranatha

PENGARUH BENTUK, KEDALAMAN, DAN RASIO

KELANGSINGAN TERHADAP KAPASITAS DUKUNG

LATERAL DAN DEFLEKSI PADA TIANG PANCANG

BAJA

Willy Tanjaya NRP: 1221018

Pembimbing: Ir. Herianto Wibowo, M.T.

ABSTRAK

Pondasi tiang pancang umumnya digunakan untuk mentransfer beban dari struktur atas ke lapisan tanah yang dalam dimana dapat dicapai daya dukung yang lebih baik, dan dapat digunakan pula untuk menahan gaya angkat akibat gaya apung air tanah, menahan gaya lateral ataupun gaya gempa. Pondasi tiang pancang merupakan pondasi tiang yang dibuat terlebih dahulu sebelum dimasukan ke dalam tanah hingga mencapai kedalaman tertentu.

Bentuk tiang baja yang digunakan dalam penelitian ini yaitu tiang baja pipa berdiameter 0.356m, tebal 0.011m dan tiang baja H 350.350.12.19. Kedalaman pemancangan tiang yang ditinjau adalah 7m, 10m, dan 15m. Lapisan tanah yang dianalisis adalah tanah pasir homogen dengan variasi N-SPT 6 (loose sand), N-SPT 20 (medium dense), dan N-SPT 45 (dense sand). Analisis kapasitas dukung lateral dan defleksi tiang pancang pada tugas akhir ini menggunakan metode analisis Broms dengan bantuan software Mathcad 15 dan dibandingkan dengan analisis defleksi tiang dengan menggunakan softwareAllpile V6.5.

Dari hasil analisis yang telah dilakukan dengan menggunakan metode Broms, kapasitas beban lateral tiang pancang baja pipa berdiameter 0.356m, tebal 0.011m lebih besar dibandingkan dengan tiang pancang baja H 350.350.12.19

pada sumbu lemah (sumbu-y) dengan perbandingan pada N-SPT 6 (loose sand) =

17.03%, N-SPT 20 (medium dense sand) = 15.88%, dan pada N-SPT 45 (dense sand) = 14.85%. Defleksi lateral tiang pancang baja pipa berdiameter 0.356m, tebal 0.011m yang dianalisis dengan menggunakan metode Broms lebih besar dibandingkan dengan tiang pancang baja H 350.350.12.19 pada sumbu lemah (sumbu-y) dengan perbandingan pada N-SPT 6 (loose sand) = 2.39% sampai

9.25%, N-SPT 20 (medium dense sand) = 1.03% sampai 6.37%, dan pada N-SPT

45 (dense sand) = 1.25% sampai 4.02%. Pada analisis kapasitas beban lateral dengan metode Broms, kedalaman pemancangan tidak berpengaruh pada kapasitas beban lateral tiang selama jenis tiang adalah tiang panjang.

(2)

x Universitas Kristen Maranatha

EFFECT OF SHAPE, DEPTH, AND SLENDERNESS

RATIO ON LATERAL BEARING CAPACITY AND

DEFLECTION ON DRIVEN STEEL PILE

Willy Tanjaya NRP: 1221018

Supervisor: Ir. Herianto Wibowo, M.T.

ABSTRACT

Driven pile foundation is commonly used to transfer the load on structure into the ground which the bearing capacity can be achieved, and can also be used to hold the lift up force due to the buoyant force of the groundwater, and to resist the lateral force also earthquake force. Driven pile foundation is a pile foundation that made before being plugged into the ground until specific depth.

The shapes of steel pile that used for this final project are pipe profile and H profile. In addition, depths of steel pile that been reviewed are 7.0m, 10.0m, and 15.0m. Homogeneous sandy soil with the variations of N-SPT 6 (loose sand), N-SPT 20 (medium dense sand), and N-SPT 45 (dense sand) are used for this analysis. Analysis of lateral bearing capacity and deflection of driven pile in this final project use Brom’s method along with Mathcad 15 software and compare the analysis of deflection pile using Allpile software V6.5.

According to the analysis result using Broms method, it shows that the lateral load capacity of pipe driven steel pile with diameter 0.356m, thickness 0.011m is larger than the H pile 350.350.12.19 on weak axis (y-axis) with comparison at N-SPT 6 (loose sand) = 17.03%, N-SPT 20 (medium dense sand) = 15.88%, and N-SPT 45 (dense sand) = 14.85%. Lateral deflection on pipe driven stell pile with diameter 0.356m, thickness 0.011m that analyzed using Broms method is larger than the H pile 350.350.12.19 on weak axis (y-axis) with comparison at N-SPT 6 (loose sand) = 2.39% to 9.25%, N-SPT 20 (medium dense sand) = 1.03% to 6.37%, and N-SPT 45 (dense sand) = 1.25% to 4.02%. Analysis of lateral load capacity using Broms method, no effect for the depth as long as the pile type is long pile.

(3)

xi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN ... iii

PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN PENELITIAN ... iv

SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR ... v

SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

2.5 Parameter Tanah Berdasarkan N-SPT ... 21

2.6 Metode Analisis Kapasitas Lateral Pondasi Tiang Metode Broms 22 2.6.1 Penentuan Jenis Tiang Panjang dan Tiang Pendek ... 22

2.6.2 Kapasitas Beban Lateral ... 23

(4)

xii Universitas Kristen Maranatha

BAB III METODE PENELITIAN ... 27

3.1 Diagram Alir ... 27

3.2 Software Mathcad 15... 28

3.3 Cara Penggunaan Mathcad ... 29

3.4 Software Allpile V6.5 ... 35

3.5 Langkah-Langkah Menggunakan Software Allpile V6.5 ... 35

BAB IV ANALISIS DATA ... 43

4.1 Data Tanah ... 43

4.2 Data Tiang ... 43

4.3Analisis Kapasitas Beban Lateral dan Defleksi Lateral ... 45

4.3.1 Analisis Kapasitas Beban Lateral dan Defleksi Lateral Menurut Metode Broms ... 45

4.3.2 Analisis Defleksi Lateral Menurut Software Allpile V6.5 ... 53

BAB V SIMPULAN DAN SARAN... 72

5.1 Simpulan ... 72

5.2 Saran ... 74

DAFTAR PUSTAKA ... 75

LAMPIRAN I ... 76

LAMPIRAN II ... 78

(5)

xiii Universitas Kristen Maranatha

Gambar 2.5 Perlawanan Tanah dan Momen Lentur pada Tiang Panjang dengan Kepala Tiang Bebas pada Tanah Pasir ... 24

Gambar 2.6 Kapasitas Lateral Untimit untuk Tiang Panjang pada Tanah Pasir ... 25

(6)

xiv Universitas Kristen Maranatha Broms dan Software Allpile pada Tiang Pancang Baja Pipa 62 Gambar 4.10 Perbandingan Kurva L/d vs Defleksi Lateral antara Metode Broms dan Software Allpile pada Tiang Pancang Baja H ... 63 Gambar 4.11 Kurva Beban Lateral vs Defleksi Lateral Tiang Pancang

Baja Pipa ... 65 Gambar 4.12 Kurva Beban Lateral vs Defleksi Lateral Tiang Pancang

Baja H ... 65 Gambar 4.13 Hasil Analisis Seluruh Tiang Pancang dengan Software

(7)

xv Universitas Kristen Maranatha Gambar L3.14 Defleksi Tiang Pancang Baja H N-SPT 20 Kedalaman

10.0m ... 159 Gambar L3.15 Defleksi Tiang Pancang Baja H N-SPT 20 Kedalaman

(8)

xvi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tiang Pancang Berpenampang H yang biasa digunakan di

USA ... 12

Tabel 2.2 Tiang Pancang Pipa yang biasa digunakan di USA ... 13

Tabel 2.3 Korelasi Parameter untuk Tanah Non-Kohesif ... 21

Tabel 2.4 Modulus of Subgrade Reaction untuk Tanah Non-Kohesif ... 22

Tabel 2.5 Penentuan Kriteria Jenis Tiang ... 23

Tabel 4.12 Ringkasan Hasil Analisis ... 64

Tabel 4.13 Perbandingan Kapasitas Beban Lateral Terhadap Bentuk Tiang Pancang Baja dengan Metode Broms ... 66

Tabel 4.14 Perbandingan Kapasitas Beban Lateral Terhadap Bentuk Tiang Pancang Baja dengan Software Allpile V6.5 ... 67

Tabel 4.15 Perbandingan Kapasitas Beban Lateral Tiang Pancang Baja Pipa dengan Meotede Broms dan Software Allpile V6.5... 68

Tabel 4.16 Perbandingan Kapasitas Beban Lateral Tiang Pancang Baja H dengan Meotede Broms dan Software Allpile V6.5... 68

Tabel 4.17 Perbandingan Defleksi Lateral Terhadap Bentuk Tiang Pancang Baja dengan Metode Broms ... 69

Tabel 4.18 Perbandingan Defleksi Lateral Terhadap Bentuk Tiang Pancang Baja dengan Software Allpile V6.5 ... 70

Tabel 4.19 Perbandingan Defleksi Lateral Tiang Pancang Baja Pipa dengan Metode Broms dan Software Allpile V6.5 ... 70

(9)

xvii Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR LAMPIRAN

L.1 Brosur Tiang Pancang Baja Pipa dan H ... 76 L.2 Hasil Analisis Kapasitas Dukung Lateral dan Defleksi Menggunakan

(10)

xviii Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR NOTASI

ɸ sudut geser dalam

ɳh modulus of subgrade reaction

σy tegangan tekuk

γ berat volume tanah

γ’ berat volume tanah efektif

A luas penampang

B diameter atau sisi tiang

Dr kepadatan relatif

E modulus elastisitas tiang

e jarak eksentrisitas

fc tegangan putus minimum

FK faktor keamanan

fy tegangan leleh minimum

I momen inersia

Kp koefisien tekanan tanah pasif

ks modulus subgrade tanah dalam arah horisontal

L panjang tiang

Mmax momen maksimum

Mu kapasitas momen ultimit

P beban lateral dibawah permukaan

Qall kapasitas beban lateral yang diijinkan

Qult kapasitas beban lateral ultimit

R faktor kekakuan pada tanah lempung

r jari-jari

T faktor kekakuan pada tanah pasir

tf tebal sayap dari baja penampang-H

tw tebal badan dari baja penampang-H

yg defleksi pada permukaan

(11)

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pondasi tiang adalah elemen struktur yang berfungsi meneruskan beban

kepada tanah, baik beban dalam arah vertikal maupun horisontal. Pondasi tiang

pancang umumnya digunakan untuk mentransfer beban dari struktur atas ke

lapisan tanah yang dalam dimana dapat dicapai daya dukung yang lebih baik, dan

dapat digunakan pula untuk menahan gaya angkat akibat gaya apung air tanah,

menahan gaya lateral ataupun gaya gempa. Pondasi tiang pancang merupakan

pondasi tiang yang dibuat terlebih dahulu sebelum dimasukkan ke dalam tanah

hingga mencapai kedalaman tertentu.

Bahan utama dari pondasi tiang pancang adalah kayu, baja, dan beton.

Dalam penelitian ini bahan tiang pancang menggunakan baja. Salah satu

keuntungan yang diperoleh dari penggunaan baja sebagai bahan struktur adalah

mempunyai kekuatan yang cukup tinggi serta merata. Kekuatan yang tinggi ini

mengakibatkan struktur yang terbuat dari baja pada umumnya mempunyai ukuran

penampang yang relatif kecil jika dibandingkan dengan struktur dari bahan lain.

Bentuk tiang baja yang digunakan dalam penelitian ini yaitu pipa dengan

diameter luar 0.356m (14in), tebal 0.011m dan profil H 350.350.12.19.

Perbandingan antara kedalaman dan diameter (L/d) akan menghasilkan rasio

kelangsingan yang berpengaruh pada defleksi tiang. Bentuk, kedalaman, dan rasio

kelangsingan pemancangan tiang akan menjadi acuan untuk menentukan kapasitas

beban lateral yang dipikul oleh tiang pancang pada suatu tanah homogen dengan

variasi nilai N-SPT.

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui pengaruh bentuk, kedalaman,

dan rasio kelangsingan terhadap kapasitas dukung lateral dan defleksi yang dapat

(12)

1.3 Ruang Lingkup Penelitian

Penelitian yang dilakukan dibatasi ruang lingkupnya sebagai berikut:

1. Tiang pancang yang dianalisis adalah pondasi tiang pancang baja.

2. Profil dari tiang pancang baja yang akan dianalisis adalah bentuk pipa dengan

diameter luar 0.356m (14in), tebal 0.011m dan profil H 350.350.12.19.

3. Kedalaman pemancangan tiang yang ditinjau adalah 7m, 10m, dan 15m.

4. Lapisan tanah yang dianalisis adalah tanah pasir homogen dengan variasi

N-SPT 6, 20, dan 45.

5. Analisis kapasitas beban dukung lateral dan defleksi tiang pancang pada tugas

akhir ini menggunakan metode analisis Broms dan dibandingkan dengan

analisis defleksi tiang dengan menggunakan software Allpile V6.5.

1.4 Metode Penelitian

Metode penelitian laporan tugas akhir ini disusun berdasarkan tahapan

berikut:

1. Tinjauan literatur, yaitu mencari data dan keterangan yang dibutuhkan serta

mempelajari buku-buku referensi dan teori-teori yang mempunyai hubungan

dengan pokok bahasan penelitian.

2. Tahap penulisan meliputi analisis data, penyusunan, dan konsultasi dengan

dosen pembimbing.

1.5 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan adalah sebagai berikut:

BAB I : Pendahuluan, berisi latar belakang, tujuan penelitian, ruang lingkup

penelitian, metode penelitian, sistematika penulisan, dan lisensi

perangkat lunak.

BAB II : Tinjauan Literatur, berisi tentang penjelasan pondasi, pondasi tiang

pancang, dan metode analisis kapasitas lateral tiang pancang.

BAB III : Metode Penelitian, berisi tentang diagram alir, pemodelan analisis,

penjelasan software Allpile V6.5 dan penjelasan software Mathcad 15.

BAB IV : Analisis Data, berisi tentang data tanah, data tiang, dan hasil analisis

(13)

3 Universitas Kristen Maranatha BAB V : Simpulan dan Saran, berisi simpulan dan saran dari hasil penelitian.

1.6 Lisensi Perangkat Lunak

1. Mathcad 15, student version

(14)

BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

Dari hasil analisis yang telah dilakukan maka dapat diambil simpulan

sebagai berikut:

1. Semua tiang yang digunakan dalam analisis ini termasuk ke dalam jenis tiang

panjang.

2. Kapasitas beban lateral tiang pancang baja pipa berdiameter 0.356m, tebal

0.011m yang dianalisis dengan menggunakan metode Broms pada N-SPT 6

(loose sand) = 43.308kN, pada N-SPT 20 (medium dense sand) = 47.804kN,

dan pada N-SPT 45 (dense sand) = 53.179kN.

3. Kapasitas beban lateral tiang pancang baja H 350.350.12.19 pada sumbu

lemah (sumbu-y) yang dianalisis dengan menggunakan metode Broms pada

N-SPT 6 (loose sand) = 35.932kN, pada N-SPT 20 (medium dense sand) =

40.211kN, dan pada N-SPT 45 (dense sand) = 45.280kN.

0.011m yang dianalisis dengan menggunakan metode Broms lebih besar

dibandingkan dengan tiang pancang baja H 350.350.12.19 pada sumbu lemah

(sumbu-y) dengan perbandingan pada N-SPT 6 (loose sand) = 17.03%, N-SPT

20 (medium dense sand) = 15.88%, dan pada N-SPT 45 (dense sand) =

14.85%.

0.011m yang dianalisis dengan menggunakan software Allpile V6.5 pada

N-SPT 6 (loose sand) = 94.00kN, pada N-SPT 20 (medium dense sand) =

121.00kN, dan pada N-SPT 45 (dense sand) = 180.00kN.

6. Kapasitas beban lateral tiang pancang baja H 350.350.12.19 pada sumbu

lemah (sumbu-y) yang dianalisis dengan menggunakan software Allpile V6.5

pada N-SPT 6 (loose sand) = 84.00kN, pada N-SPT 20 (medium dense sand)

(15)

73 Universitas Kristen Maranatha 7. Kapasitas beban lateral tiang pancang baja pipa berdiameter 0.356m, tebal

0.011m yang dianalisis dengan menggunakan software Allpile V6.5 lebih

besar dibandingkan dengan tiang pancang baja H 350.350.12.19 pada sumbu

lemah (sumbu-y) dengan perbandingan pada N-SPT 6 (loose sand) = 10.64%,

N-SPT 20 (medium dense sand) = 10.74%, dan pada N-SPT 45 (dense sand)

= 10.56%.

0.011m dianalisis dengan menggunakan metode Broms lebih kecil

dibandingkan dengan analisis menggunakan software Allpile V6.5 dengan

perbandingan pada N-SPT 6 (loose sand) = 53.93%, N-SPT 20 (medium dense

sand) = 60.49%, dan pada N-SPT 45 (dense sand) = 70.46%.

9. Kapasitas beban lateral tiang pancang baja H 350.350.12.19 yang dianalisis

dengan menggunakan metode Broms lebih kecil dibandingkan dengan analisis

menggunakan software Allpile V6.5 dengan perbandingan pada N-SPT 6

(loose sand) = 57.22%, N-SPT 20 (medium dense sand) = 62.77%, dan pada

N-SPT 45 (dense sand) = 71.88%.

10.Defleksi lateral tiang pancang baja pipa berdiameter 0.356m, tebal 0.011m

yang dianalisis dengan menggunakan metode Broms lebih besar dibandingkan

dengan tiang pancang baja H 350.350.12.19 pada sumbu lemah (sumbu-y)

dengan perbandingan pada N-SPT 6 (loose sand) = 2.39% sampai 9.25%,

N-SPT 20 (medium dense sand) = 1.03% sampai 6.37%, dan pada N-SPT 45

(dense sand) = 1.25% sampai 4.02%.

11.Defleksi lateral tiang pancang baja pipa berdiameter 0.356m, tebal 0.011m

yang dianalisis dengan menggunakan software Allpile V6.5 lebih besar

dibandingkan dengan tiang pancang baja H 350.350.12.19 pada sumbu lemah

(sumbu-y) dengan perbandingan pada N-SPT 6 (loose sand) = 9.41%, N-SPT

20 (medium dense sand) = 6.17%, dan pada N-SPT 45 (dense sand) = 5.88%.

12.Pada N-SPT 6 (loose sand), hasil perhitungan defleksi lateral dengan

menggunakan metode Broms lebih besar dibandingkan dengan software

Allpile V6.5, untuk tiang pancang baja pipa berdiameter 0.356m, tebal 0.011m

perbedaan berkisar 36.72% sampai 44.83% dan untuk tiang pancang baja H

(16)

74 Universitas Kristen Maranatha 13.Perbedaan hasil perhitungan defleksi lateral tiang pancang baja pipa

berdiameter 0.356m, tebal 0.011m menggunakan metode Broms dengan

software Allpile V6.5 pada N-SPT 20 (medium dense sand) berkisar 3.60%

sampai 21.77% dan untuk N-SPT 45 (dense sand) berkisar 3.08% sampai

35.39%.

14.Perbedaan hasil perhitungan defleksi lateral tiang pancang baja H

350.350.12.19 menggunakan metode Broms dengan software Allpile V6.5

pada N-SPT 20 (medium dense sand) berkisar 3.80% sampai 25.83% dan

untuk N-SPT 45 (dense sand) berkisar 5.56% sampai 38.41%.

15.Pada analisis kapasitas beban lateral tiang pancang pipa berdiameter 0.356m,

tebal 0.011m dan tiang pancang H 350.350.12.19 dengan metode Broms

diketahui bahwa, kedalaman pemancangan tidak berpengaruh pada kapasitas

beban lateral tiang selama jenis tiang adalah tiang panjang.

16.Pada analisis defleksi tiang pancang pipa berdiameter 0.356m, tebal 0.011m

dan tiang pancang H 350.350.12.19 dengan metode Broms dan software

Allpile V6.5 diketahui bahwa, semakin besar nilai N-SPT maka defleksi lateral

akan semakin kecil.

5.2 Saran

Dari hasil analisis yang telah dilakukan maka dapat diberikan saran-saran

sebagai berikut:

1. Untuk analisis selanjutnya dapat dihitung dengan menggunakan metode

Brinch Hansen dalam mencari kapasitas beban lateral tiang.

2. Menggunakan metode Brinch Hansen dalam menganalisis defleksi lateral.

3. Menambahkan variasi dimensi tiang dan bentuk tiang.

4. Menganalisis kapasitas beban lateral pada tanah berlapis.

5. Untuk analisis selanjutnya dapat dilakukan dengan menggunakan software

(17)

DAFTAR PUSTAKA

1. Bowles, J.E., 1993, Analisis dan Desain Pondasi Jilid 2 Edisi Keempat,

Jakarta, Erlangga.

2. Chaerani, P.M., 2015, Pengaruh Bentuk, Kedalaman, dan Rasio

Kelangsingan Terhadap Kapasitas Beban Lateral Tiang Pancang Beton.

3. Das, B.M., 2011, Principles of Foundation Engineering, 7th ed, Stamford,

Christoper M.Shortt.

4. Gunung Garuda, Product Catalogue, Bekasi, PT. GUNUNG GARUDA

5. Gunung Raja Paksi, Spiral Welded Pipe, Bekasi, PT. GUNUNG RAJA

PAKSI.

6. Hardiyatmo, H.C., 1993, Teknik Fondasi I, Yoygakarta, Beta Offset.

7. Hardiyatmo, H.C., 2002, Teknik Fondasi II, Yoygakarta, Beta Offset.

8. Hardiyatmo, H.C., 2003, Mekanika Tanah II,Yogyakarta, Gadjah Mada

University Press.

9. Poulus, H. G. & Davis, E. H. 1980. Pile Foundation Analysis and Design.

John Wiley & Sons.

10. Prakash, S. & Sharma, D. H., 1990, Pile Foundations in Engineering

Practice. John Wiley & Sons, In.

11.Rahardjo, P.P., 2005, Manual Pondasi Tiang Edisi 3, Bandung,

Geotechnical Engineering Center.

12.SNI 03-1729-2002, Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan