ADE HARUMI INGGIT KURNIA

(1)

STUDI PENURUNAN TANAH AKIBAT PENEKANAN TIANG TEKANHIDROLIS DENGAN MENGGUNAKAN PENDEKATAN

METODE ELEMEN HINGGA

(Studi Kasus : Pembangunan Hotel Medan Siantar, Sinaksak)

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat penyelesaian pendidikan sarjana teknik sipil

Disusun Oleh :

110404104

ADE HARUMI INGGIT KURNIA

BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

ABSTRAK

Penekanan tiang ke dalam tanah, akan menyebabkan terjadinya pergerakan tanah (soil movement) di sekitar tempat penekanan. Pergerakan tanah ini dapat berupa penurunan tanah (settlement) hingga keruntuhan tanah (failure). Untuk itu peneliti memilik ide untuk meneliti pergerakan tanah berupa penurunan pada bangunan disebelahnya (adjacent building) yaitu bangunan SMAN 5 Pematang Siantar yang berada disebelah lokasi penekaan tiang pondasi bangunan Hotel Medan Siantar.

Metode yang dilakukan pada penelitian ini adalah metode studi parametrik Kemudian dilakukan perhitungan besar nilai penurunan bangunan menggunakan metode elemen hingga yaitu dengan program Plaxis 2D ver. 8.Dalam penelitian dilakukan untuk 4 simulasi yaitu: Simulasi 1 (Pemancangan Tiang Pancang Tunggal dengan Jarak 3,5 m dari Bangunan), Simulasi 2 (Pemancangan Tiang Pancang Kelompok dengan Jarak 3,5 m dari Bangunan), Simulasi 3 (Mobilisasi Alat Pancang 120 T dengan Jarak 5 m dari Bangunan), Simulasi 4 (Mobilisasi Alat Pancang 120 T dengan Jarak 5 m dari Bangunan).

Dari hasil penelitian ini diperoleh besar nilai penurunan per-meter bangunan untuk setiap simulasi.Dari hasil yang diperoleh pada simulasi 1 dan simulasi 2, bangunan mengalami penurunan yang melebihi syarat.Sedangkan untuk simulasi 3 dan simulasi 4, penurunan yang dialami bangunan masih memenuhi syarat.

(3)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah

melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga sayadapat

menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.

Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik

Sipil bidang studi Geoteknik Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara, dengan judul :

“STUDI PENURUNAN TANAH AKIBAT PENEKANAN TIANG

TEKAN HIDROLIS DENGAN MENGGUNAKAN PENDEKATAN METODE ELEMEN HINGGA

(Studi Kasus : Pembangunan Hotel Medan Siantar, Sinaksak)” Saya menyadari bahwa dalam penyelesaian tugas akhir ini tidak terlepas

dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya

ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa

pihak yang berperan penting yaitu :

1. Terutama kepada kedua orang tua saya, Ir. Faisal dan Ibunda Nining Lely

Dwi Suliani yang dengan penuh cinta kasih dan kesabaran dalam merawat,

mendidik, menjaga, mendoakan serta berjuang dengan keras untuk selalu

memenuhi kebutuhan hidupku hingga berhasil mendapatkan kesempatan

untuk menempuh pendidikan yang tinggi. Semoga Allah SWT. selalu

(4)

2. Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT. selaku dosen pembimbingyang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga

dan pikiran dalam membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE. danBapak Ir. Rudi Iskandar, MT.,

sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara.

6. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini

kepada saya.

7. Untuk saudara-saudaraku yang tercinta, Muhammad Iqbal Tawaqal S.T.,

Muhammad Tri Perdana Zam Zami, Ade Rahma Putri Fanin, dan Dinda Putri

Namirach atas doa, dukungan dalam mengerjakan Tugas Akhir ini.

8. Teristimewa buat Muhammad Taqwa Sitompul, sebagai orang terkasih yang

telah memberikan doa, dukungan, semangat serta meluangkan waktu, tenaga

dan pikiran dalam membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

9. Untuk saudara/i seperjuangan: Meta, Wilda, Ojak, Silvi, Manna, Yahya,

Evand, Jonathan, Alvin, Dendy, Valdy, Gege, Ledwin, Rio,Sylda, Zul Taufik,

Zuzu, Anggi, Intan Fara, Ovan, Lini, Adel, Iren, Surya, Daniel, Wisman, Ari,

(5)

dan semua mahasiswa Teknik Sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan

seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.

10. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas

dukungannya yang sangat baik.

Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari

kesempurnaan. Oleh karena itu saya menerima kritik dan saran yang bersifat

membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini

Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini

dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, Februari 2016 Penulis

(6)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR NOTASI ... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ... xvi

BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 2 1.3 Tujuan Penelitian... 2 1.4 Manfaat Penelitian... 2 1.5 Batasan Masalah ... 3 1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Umum ... 5

2.2 Penyelidikan Tanah (Soil investigation) ... 5

2.2.1 Sondering Test/Cone Penetration Test (CPT) ... 6

2.2.2 Standard Penetration Test ... 9

(7)

2.4 Pondasi Tiang ... 14

2.4.1 Pondasi Tiang Menurut Pemakaian Bahan dan Karakteristik Strukturnya ... 14

2.5 Metode Penekanan ... 24

2.5.1 Hydraulic System ... 24

2.5.2 Tahapan Pelaksanaan Hydraulic System ... 27

2.6 Pelaksanaan Pekerjaan Pemasangan Tiang ... 29

2.6.1 Hubungan Antara Perubahan Sifat Tanah pada Tanah Asli Akibat Pemasangan Tiang dan Teknik Pemasangannya ... 30

2.6.2 Pergerakan Tanah ... 30

2.7 Settlement (Penurunan) ... 32

2.7.1 Penurunan Konsolidasi (Consolidation Settlement) ... 34

2.7.2 Penurunan Segera (Immediate Settlement) ... 38

2.7.3 Kecepatan Waktu Penurunan ... 39

2.7.4 Penurunan Ijin Bangunan ... 40

2.8 Metode Elemen Hingga ... 46

2.9 Plaxis ... 53

2.9.1 Model Tanah Mohr Coulomb ... 54

2.9.2 Model Tanah Lunak (Soft Soil) ... 55

2.9.3 Parameter Tanah ... 56

2.9.4 Faktor Keamanan pada Plaxis ... 64

BAB III METODE PENELITIAN ... 67

3.1 Data Umum Proyek ... 67

(8)

3.2.1 Data Struktur Tiang Precast ... 67

3.2.2 Data Spesifikasi Alat Tekan ... 68

3.2.3 Data Struktur Bangunan ... 69

3.2.4 Data Parameter Tanah ... 70

3.3 Pengolahan Data ... 71

3.4 Analisa Data ... 73

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 75

4.1 Pemodelan Geometri ... 75

4.1.1 Simulasi 1: Penekanan Tiang Tunggal dengan Jarak 3,5 m dari Bangunan ... 75

4.1.2 Simulasi 2: Penekanan Tiang Kelompok dengan Jarak 3,5 m dari Bangunan ... 76

4.1.3 Simulasi 3: Mobilisasi Alat Tekan 320 T dengan Jarak 5 m dari Bangunan ... 76

4.1.4Simulasi 4: Mobilisasi Alat Tekan 320 T dengan Jarak 5 m dari Bangunan ... 77 4.2 Identifikasi Parameter ... 77 4.2.1 Parameter Tanah ... 77 4.2.2 Parameter Tiang ... 80 4.2.3 Parameter Bangunan ... 80 4.3 Tahap Perhitungan ... 81

4.4 Hasil Simulasi dengan Metode Elemen Hingga ... 82

(9)

Bangunan ... 82

4.4.2 Penekanan Tiang Kelompok dengan Jarak 3,5 m dari Bangunan ... 84

4.4.3 Mobilisasi Alat Tekan 320 T dengan Jarak 5 m dari Bangunan ... 86

4.4.4 Mobilisasi Alat Tekan 320 T dengan Jarak 10 m dari Bangunan ... 87

4.5 Nilai Deformasi yang Dialami Bangunan ... 89

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 92

5.1 Kesimpulan ... 92

5.2 Saran ... 94

(10)

DAFTAR GAMBAR

No Judul Hal

2.1 Dimensi (a) Konus. (b) Bikonus 8

2.2 (a) Pondasi memanjang (lajur). (b) Pondasi setempat. (c) Pondasi

rakit

12

2.3 (a) Pondasi sumuran. (b) Pondasi tiang. 13

2.4 TiangPrecast Reinforced Concrete Pile 16

2.5 Tiang tekan Precast Prestressed Concrete Pile 16

2.6 Tiang tekanCast in place pile 17

2.7 Tiang baja 19

2.8 Skema mesin Hydraulic Static Pile Driver 29 2.9 Pergeseran existing building akibat penekanan tiang. 31

2.10

2.11

2.12

Contoh kerusakan bangunan akibat penurunan

Tipe-tipe penurunan. (a) Penurunan seragam, (b) Penggulingan, (c)Penururunan tidak seragam

Jenis-jenis elemen

32

42

47

3.1 (a) Tampak atas bangunan. (b) Potongan A-A 69

3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 Pemodelan Simulasi 1 Pemodelan Simulasi 2 Pemodelan Simulasi 3 Pemodelan Simulasi 4

Bagan Alir Penelitian

72

73

(11)

4.1 Geometri untuk pemodelan penekanan tiang tunggal dengan jarak

3.5 m dari bangunan

75

4.2 Geometri untuk pemodelan penekanan tiang kelompok dengan

jarak 3.5 m dari bangunan

76

4.3 Geometri untuk pemodelan mobilisasi alat tekan 320 T dengan

jarak 5 m dari bangunan

76

4.4 Geometri untuk pemodelan mobilisasi alat tekan 320 T dengan

jarak 10 m dari bangunan

77

4.5 Parameter tanah (kohesi, sudut geser dalam, dan berat jenis tanah

saturated) yang di peroleh dari program Allpile

78

4.6 Total displacements yang terjadi akibat penekanan tiang tunggal

dengan jarak 3.5 m dari bangunan

83 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12

Horizontal displacements yang terjadi akibat penekanan tiang

tunggal dengan jarak 3.5 m dari bangunan

Vertical displacements yang terjadi akibat penekanan tiang

tunggal dengan jarak 3.5 m dari bangunan

Total displacements yang terjadi akibat penekanan tiang

kelompok dengan jarak 3.5 m dari bangunan

Horizontal displacements yang terjadi akibat penekanan tiang

kelompok dengan jarak 3.5 m dari bangunan

Vertical displacements yang terjadi akibat penekanan tiang

kelompok dengan Jarak 3.5 m dari bangunan

Total displacements yang terjadi akibat mobilisasi alat tekan 320

T dengan jarak 5 meter dari bangunan

83 84 85 85 86 86

(12)

4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18

Horizontal displacements yang terjadi akibat mobilisasi alat tekan

320 T dengan jarak 5 meter dari bangunan

Vertical Displacements yang terjadi akibat mobilisasi alat tekan

Total displacements yang terjadi akibat mobilisasi alat tekan 320

T dengan jarak 10 meter dari bangunan

Horizontal displacements yang terjadi akibat mobilisasi alat tekan

Vertical displacements yang terjadi akibat mobilisasi alat tekan

320 T dengan jarak 10 meter dari bangunan Grafik besar penurunan per meter bangunan

87 87 88 88 88 90

(13)

DAFTAR TABEL

No Judul Hal

2.1 Hubungan Antara Teknik Pemasangan Tiang dan Perubahan

Sifat Tanah Pondasi

30

2.2 Batas Penurunan Maksimum Menurut Skempton dan

MacDonald

43

2.3 Penurunan Ijin Menurut Shower 44

2.4 Hubungan Tipe Masalah Pada Struktur dan 𝛿𝛿/𝐿𝐿 46 2.5 Pemilihan Fungsi Perpindahan 50

2.6 Korelasi N-SPT Dengan Modulus Elastisitas Pada Tanah

Lempung 57 2.7 2.8 2.9 3.1 3.2 3.3

Korelasi N-SPT Dengan Modulus Elastisitas Pada Tanah Pasir Hubungan Jenis Tanah, konsistensi dan Poisson’s Ratio (μ) Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah

Spesifikasi tiang tekan

Spesifikasi teknis alat tekan HSDP kapasitas 20 ton

Data lapisan tanah.

58 59 62 68 68 70

4.1 Input Parameter Tanah untuk Program Plaxis pada lokasi BH-2 79

4.2 Input Parameter Pelat untuk Tiang 80

4.3 Input Parameter Pelat untuk Bangunan 81

(14)

DAFTAR NOTASI

Simbol Keterangan qc Perlawanan Konus

JP Jumlah perlawanan

PK Perlawanan penetrasi konus

A Interval pembacaan

B Faktor alat = luas konus/luas torak

I Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau

S penurunan total

Si penurunan segera

Sc penurunan akibat konsolidasi primer

Ss penurunan akibat konsolidasi sekunder q intensitas beban yang diterapkan Δσ penambahan tekanan total Δσ’ penambahan tekanan efektif Δμ penambahan tekanan pori c kohesi tanah

Cc indeks pemampatan (compression index) Cs koefisien pengembangan

Cr indeks pemampatan kembali (recompression index)

H tebal lapisan tanah

E modulus elastisitas tanah

(15)

e0 angka pori awal

Po tekanan efektif rata-rata Δp besar penambahan tekanan FK faktor keamanan

Φ sudut geser dalam tanah (°)

𝜓𝜓 sudut dilatansi

τ kekuatan geser tanah (kg/cm2)

σ tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm2)

GS specific gravity

k koefisien permeabilitas tanah k∗ _{kappa bintang}

Ms massa padat tanah

Mw massa air

w kadar air

𝑤𝑤𝑤𝑤 berat air

𝑤𝑤𝑠𝑠 berat butiran tanah

Vw volume air

Vv volume total rongga pori tanah

𝛾𝛾𝑑𝑑 berat isi kering

G modulus geser tanah

𝜇𝜇 porositas

Sr derajat kejenuhan

p tekanan pada saat konsolidasi γ berat isi tanah (kN/m3)

(16)

𝛾𝛾𝑤𝑤 berat isi air

𝛾𝛾𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 berat isi tanah dalam keadaan jenuh air (saturated)

ky koefisien permeabilitas arah vertikal

kh koefisien permeabilitas arah horizontal τ_ult kuat geser batas

τall Kuat geser ijin σn Tegangan normal call Kohesi yang diijinkan cult Kohesi yang tersedia

Φall Sudut geser dalam yang diijinkan Φult Sudut geser dalam yang tersedia 𝜀𝜀 regangan

(17)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Hasil Penyelidikan Tanah

Lampiran B Langkah Perhitungan plaxis