STUDI PERBANDINGAN DAYA DUKUNG TIANG PANCANG BERDASARKAN DATA SPT, UJI PEMBEBANAN STATIK DAN PDA PADA PROYEK PEMBANGUNAN APARTEMENT BIRD’S PARK – CEMARA ASRI

STUDI PERBANDINGAN DAYA DUKUNG TIANG

PANCANG BERDASARKAN DATA SPT, UJI

PEMBEBANAN STATIK DAN PDA PADA

PROYEK PEMBANGUNAN APARTEMENT

BIRD’S PARK – CEMARA ASRI

TUGAS AKHIR

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

Disusun Oleh :

070404114

SAMUEL B C PASARIBU

BIDANG STUDI GEOTEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

STUDI PERBANDINGAN DAYA DUKUNG TIANG

PANCANG BERDASARKAN DATA SPT, UJI

PEMBEBANAN STATIK DAN PDA PADA

PROYEK PEMBANGUNAN APARTEMENT

BIRD’S PARK – CEMARA ASRI

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas – Tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil

Disusun Oleh :

070404114

SAMUEL B C PASARIBU

Pembimbing :

19510629 198411 1 001

Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE

BIDANG STUDI GEOTEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas berkat

dan karunia-Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan

baik.

Adapun tugas akhir yang saya susun ini berjudul “Studi Perbandingan Daya

Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Metode Konvensional, Uji Pembebanan

Statik dan PDA pada Proyek Pembangunan Apartement Bird’s Park – Cemara

Asri”. Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk melengkapi persyaratan dalam

menempuh ujian sarjana Teknik Sipil pada fakultas Teknik Departemen teknik Sipil

Universitas Sumatera utara.

Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis menghadapi berbagai kendala, tetapi

karena bantuan dari berbagai pihak penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar –

besarnya kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE, sebagai Dosen Pembimbing yang telah

dengan sabar member bimbingan dan saran kepada penulis untuk

menyelesaikan Tugas akhir ini.

2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johanes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. Syahrizal, MT, sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas

4. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT. dan Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT sebagai Dosen

Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Sumatera Utara.

5. Bapak dan Ibu Staf pengajar dan seluruh pegawai Departemen teknik Sipil

6. Kedua orang tua saya yang penuh dengan kasih sayang dan kesabaran yang

tulus menjaga dan mendidik saya serta senantiasa menemani saya dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7. Kepada kakak dan adik saya yang selalu mendukung dan mendoakan saya serta

membatu saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini Josephine Bintang

Pasaribu, Johanna Pasaribu dan Putri Ivana Pasaribu.

8. Kepada Amg.Tua dan Amg.Uda saya Ir.Leonard Siahaan dan Ir.Lamsihar

Pasaribu yang selalu menemani, mendukung dan membantu saya dalam

penulisan Tugas Akhir ini.

9. Kepada seluruh sahabat saya alumni Teknik Sipil stambuk 2006 ; Alexander

Siringoringo, Dionisius Rajagukguk, Erick Purba, Gom Gom Manalu, Guntur

Purba, Hendra Sihombing, Marni K Sagala, Samuel Hutasoit, Samuel K Silaen,

Sinar Jadi Simarmata .

10. Rekan dan sahabat saya stambuk 2007 ; Deddy Gultom dalam menyelesaikan

Tugas Akhir kami.

11. Rekan-rekan mahasiswa dan adik-adik stambuk yang telah memberikan

motivasi dan segala kekerabatan serta kerja sama selama pendidikan di

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh

Bapak dan Ibu staf pengajar serta rekan – rekan mahasiswa demi penyempurnaan

Tugas Akhir ini.

Akhir kata, penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat

yang sebesar – besarnya bagi kita semua.

Medan, Maret 2014

ABSTRAK

Pondasi dalam atau pondasi tiang dipergunakan sebagai penopang bangunan tinggi memiliki beban berat (high rise building). Untuk itu, pondasi bangunan harus direncanakan secara cermat dan teliti agar dapat menjamin kestabilan bangunan terhadap berat sendiri, beban-beban yang bekerja, gaya-gaya luar seperti tekanan angin, gempa bumi, dan lain-lain dan tidak boleh terjadi penurunan melebihi batas yang diijinkan. Pondasi tiang pancang merupakan salah satu jenis dari pondasi dalam yang umum digunakan. Untuk menghitung kapasitas tiang, terdapat banyak rumus yang dapat digunakan. Hasil masing- masing rumus tersebut menghasilkan nilai kapasitas yang berbeda beda.

Tujuan studi ini untuk menghitung dan menganalisis daya dukung tiang pancang dari hasil Standard Penetration Test (SPT), dan loading test kemudian

membandingkan hasil perhitungan tersebut dengan hasil dari test Pile Driving

Analizer (PDA)

Hasil perhitungan daya dukung ultimit (Qu) tiang pada kedalaman yang sama

yaitu 16,5 m, untuk SPT diperoleh (Qu) 264,11 ton, data loading test (Qu) 292,21

ton, dan data PDA (Qu) 216 ton. Hasil perhitungan gaya lateral pada tiang pondasi

dengan menggunakan metode Brooms diperoleh gaya lateral izin (Hizin) sebesar

12,27 ton dan defleksi lateral yang terjadi sebesar 0,89cm. Untuk kapasitas kelompok tiang menggunakan metode Converse-Labarre diperoleh efisiensi grup (Eg) sebesar 0,87 dan kapasitas izin kelompok tiang (Qg) pada kedalaman 16,5 m untuk SPT (Qg)

2058,46 ton, loading test (Qg) 2277,48 ton, PDA (Qg) 1683,50 ton. Dengan metode

Los Angeles Group diperoleh efisiensi grup (Eg) 0,79 dan kapasitas izin kelompok tiang (Qg) pada kedalaman 16,5 m untuk SPT (Qg) 1882,52 ton, loading test (Qg)

2082,87 ton, PDA (Qg) 1593,65 ton. Dengan metode Soiler – Keeney diperoleh

efisiensi grup (Eg) ) 0,83 dan kapasitas izin kelompok tiang (Qg) pada kedalaman

16,5 m untuk SPT (Qg) 1972,89 ton, loading test (Qg) 2182,81 ton, PDA (Qg)

1613,52 ton..

Terdapat perbedaan daya dukung dari tujuh titik SPT, loading test dan berdasarkan hasil test PDA. Perbedaan hasil tersebut dapat disebabkan oleh perbedaan jenis tanah yang terdekat sekalipun, kedalaman tanah yang ditinjau, dan cara pelaksanaan pengujian yang bergantung pada ketelitian operator.

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iv

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR NOTASI ... xii

BAB 1. PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 2

1.3 Manfaat Penelitian ... 2

1.7 Pembatasan Masalah ... 3

1.8 Sistematika Penulisan ... 3

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Umum ... 5

2.2 Penyelidikan Tanah ... 6

2.2.1 Standart Penetration Test (SPT) ... 8

2.3 Penyelidikan Tiang ... 10

2.3.1 Pile Driving Analyzer ... 10

2.3.1.1 Case Method ... 12

2.3.1.2 CAPWAP ... 13

2.4 Pondasi ... 15

2.5 Kapasitas Daya Dukung Tiang ... 17

2.5.1 Daya Dukung Aksial Tiang Tunggal ... 17

2.5.1.1 Berdasarkan Hasil Standard Penetration Test (SPT) ... 17

2.5.1.2 Berdasarkan Hasil Loading Test ... 21

2.5.1.3 Berdasarkan Hasil Uji Pile Driving Analizer ... 27

2.5.2 Daya Dukung Aksial Grup Tiang ... 29

2.5.2.1 Jarak antar tiang dalam kelompok ... 30

2.5.2.2 Kapasitas kelompok dan efisiensi tiang Pancang ... 32

2.5.3 Daya Dukung lateral Tiang ... 36

2.5.3.1 Penentuan kriteria tiang pendek atau panjang ... 36

2.5.3.2 Metode Broms ... 39

2.5.3.2.(a) Metode Broms untuk kondisi tiang pendek ... 39

2.5.3.2 (b) Metode Broms untuk kondisi tiang panjang ... 47

BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN ... 54

3.1 Data Umum ... 54

3.2 Data Teknis Proyek ... 54

3.4 Kondisi Umum Lokasi Studi ... 57

BAB 4. ANALISIS DATA ... 58

4.1 Pendahuluan ... 58

4.2 Pembahasan ... 58

4.2.1 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang ... 58

4.2.1.1 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Data SPT ... 58

4.2.1.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Bor dari Data Loading Test dengan Metode Chin ... 66

4.2.1.3 Kapasitas daya dukung aksial tiang hasil PDA ( Pile Driving Analizer ) ... ₆₉

4.2.1.4 Perhitungan kapasitas daya dukung aksial kelompok tiang ... 70

4.2.2 Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Lateral Tiang ... 75

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN ... 76

5.1 Kesimpulan ... 76

5.2 Saran ... 76

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1Tampilan Program CAPWAP

Gambar 2.2 Beban yang Bekerja pada Kepala Tiang

Gambar 2.3 Beban yang Bekerja pada Tubuh Tiang

Gambar 2.4 Uji Pembebanan dengan Sistem Kentledge

Gambar 2.5 Uji Pembebanan dengan System Reaction Pile (Anchor System)

Gambar 2.6 Kurva interpretasi metode Chin (1970)

Gambar 2.7 Grafik PDA hasil analisis CAPWAP, (CAPWAP®, 2008) Gambar 2.8 Pola-pola kelompok tiang pancang khusus : (a) untuk kaki

tunggal, (b) untuk dinding pondasi (Bowles, J.E., 1991)

Gambar 2.9 Jarak antar tiang

Gambar 2.10 Tipe keruntuhan dalam kelompok tiang : (a) Tiang tunggal,

(b) Kelompok tiang

Gambar 2.11 Daerah friksi pada kelompok tiang dari tampak samping

Gambar 2.12 Daerah friksi pada kelompok tiang dari tampak atas

Gambar 2.13 (a). Pola keruntuhan tiang pendek kepala tiang bebas

(Broms, 1964)

Gambar 2.13 (b). Reksi tanah dan momen lentur tiang pendek kepala tiang

bebas pada tanah non-kohesif (Broms, 1964)

Gambar 2.13 (c). Reaksi tanah dan momen lentur tiang pendek kepala tiang

bebas pada tanah kohesif. (Broms, 1964)

Gambar 2.14 (a). Kapasitas lateral ultimit untuk tiang pendek pada tanah

Gambar 2.14 (b). Lateral ultimit untik tiang pendek pada tanah kohesif

(Broms, 1964)

Gambar 2.14 (c). Pola keruntuhan tiang pendek dengan kepala tiang terjepit

(Broms, 1964)

Gambar 2.15 (a). Pola keruntuhan tiang pendek dengan kepala tiang terjepit

(Sumber : Broms, 1964)

Gambar 2.15 (b). Reaksi tanah dan momen lentur pada tiang pendek dengan

kepala tiang terjepit pada tanah non-kohesif.

(Broms, 1964)

Gambar 2.15 (c). Reaksi tanah dan momen lentur pada tiang pendek dengan

kepala tiang terjepit pada tanah kohesif. (Sumber : Broms, 1964)

Gambar.2.16 Reaksi tanah dan momen yang terjadi pada tiang pendek

akibat beban horizontal pada jenis tanah granuler

(cohesionless soil).

Gambar.2.17 Grafik hubungan H/KpB³ϒ dan L/B

Gambar 2.18 Perlawanan tanah dan momen lentur pada tiang panjang

dengan kepala tiang bebas (a) pada tanah non-kohesif dan (b) pada

tanah kohesif (Broms, 1964)

Gambar 2.19 (a) Kapasitas lateral ultimit untuk tiang panjang pada tanah

non-kohesif (Broms, 1964)

Gambar 2.19 (b) Kapasitas lateral ultimit untuk tiang panjang pada tanah

kohesif (Broms, 1964)

kondisi kepala tiang terjepit pada (a) tanah non-kohesif dan b) tanah

kohesif (Broms, 1964)

Gambar. 2.21 Reaksi tanah dan momen akibat gaya horizontal pada tiang

panjang di lapisan tanah granuler

Gambar. 2.22 Grafik hubungan Mu/B4ϒKp dan Hu/ B3ϒ_Kp

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Gambar 4.1 Penurunan elastis akibat pembebanan

Gambar 4.2 Grafik Chin hubungan antara penurunan dengan pembebanan

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Hubungan D ,ϕ dan N dari pasir (Peck, Meyerhoff)

Tabel 2.2. Hubungan antara Angka Penetrasi Standard dengan Sudut Geser

Dalam dan Kepadatan Relatif pada Tanah Pasir

Tabel 2.3. Hubungan antara N dengan Berat Isi Tanah

Tabel 2.4. hubungan antara k1 dan cu

Tabel 2.5 Kriteria Jenis Perilaku Tiang

Tabel 2.6. Nilai-nilai ηh untuk tanah granuler (c = 0)

Tabel 4.1 Data BH-1

Tabel 4.2 Data BH-2

Tabel 4.3 Data BH-3

Tabel 4.4 Data BH-4

Tabel 4.5 Data BH-5

Tabel 4.6 Data BH-6

Tabel 4.7 Data BH-7

Tabel 4.8 Load displacement data, Axial load test

Tabel 4.9 Data pembuatan grafik Chin’s plot

Tabel 4.10 Hasil Analisis Program CAPWAP

Tabel 4.11 Perbandingan Perhitungan Daya Dukung Kelompok Tiang

Converse-Labore

Tabel 4.12 Perbandingan Perhitungan Daya Dukung Kelompok Tiang Los Angeles

DAFTAR NOTASI

A = Interval pembacaan (setiap kedalaman 20 cm)

A = Total luas efektif penampang piston (cm2)

s = Luas penampang selimut tiang (cm

2

)

B = Diameter atau sisi tiang (m)

c = Kohesi tanah (Kg/cm2)

c

u = Kohesi Undrained (kN/m

2

)

D = Diameter tiang

Eg = Efisiensi kelompok tiang

Ep = modulus elastisitas tiang (ton/m2)

FK = Faktor Keamanan

f

s = Tahanan gesek dinding tiang (Kg/cm

2

)

h = Tinggi jatuh

H = Gaya Horizontal yang bekerja (ton)

Hu = Gaya lateral ultimit

I = Momen Inersia

Ip = Momen inersia tiang (m4)

i = Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau (m)

i

K = Keliling tiang (cm)

ks = modulus subgrade tanah dalam arah horizontal (ton/m3)

L = Panjang batang/tiang

L

i = Panjang lapisan tanah (m)

l

k = Panjang tekuk (panjang batang/tiang yang mengalami perlengkungan)

M = Momen yang bekerja di kepala tiang

m = Jumlah baris tiang

Mu = Momen ultimit dari penampang tiang

N

P1 = Beban yang diterima satu tiang pancang (ton)

P = Keliling tiang (m)

Q = Daya dukung tiang pada saat pemancangan ( Ton)

Qa = Beban maksimum tiang tunggal

Qb = Tahanan ujung ultimit tiang (kg)

Qg = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan keruntuhan

Q

ijin = Kapasitas daya dukung ijin tiang (kg)

Q

p = Tahanan Ujung Ultimate (kN)

Qs = Tahanan gesek ultimit dinding tiang (Kg/cm

2

)

Q

R = Faktor kekakuan

Su = kuat geser tak terdrainase dari tanah kohesif

T = Faktor kekakuan

w = Berat palu

x = Kedalaman yang ditinjau (m)

Xi = Jarak tiang pancang terhadap titik berat kelompok arah x (m)

yi = Jarak tiang pancang terhadap titik berat kelompok arah y (m)

z = kedalaman titik yang ditinjau

ΣV = Jumlah beban vertical (ton)

Σx2 = Jumlah kuadrat tiang pancang arah x (m2)

Σy2 = Jumlah kuadrat tiang pancang arah y (m2)

qc = Tahanan konus pada ujung tiang (Kg/cm 2

)

α = Koefisien Adhesi antara Tanah dan Tiang

ф = Sudut geser tanah (Kg/cm2)

τ = Kekuatan geser tanah (Kg/cm2)

σ = Tegangan normal yang terjadi pada tanah (Kg/cm2)

σ = Tegangan dasar

ω = Faktor tekuk (tergantung pada kelangsingan (λ))

λ = Angka kelangsingan

ηh = konstanta modulus subgrade tanah