ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN BORED PILE Ø 120 CM PADA PROYEK JAKARTA LRT - CORRIDOR 1 (PHASE 1)
KELAPA GADING - VELODROME - PACKAGE P 102 DENGAN METODE ANALITIS DAN PLAXIS 3D
TESIS
Disusun oleh:
DEWI SARTIKA HUTAPEA NIM: 17 7016 007
PROGRAM STUDI S2/ S3 TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2021
ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN BORED PILE Ø 120 CM PADA PROYEK JAKARTA LRT - CORRIDOR 1 (PHASE 1)
KELAPA GADING - VELODROME - PACKAGE P 102 DENGAN METODE ANALITIS DAN PLAXIS 3D
TESIS
Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan dalam Menyelesaikan Studi di Program Studi S2/ S3 Teknik Sipil Sumatera Utara
Disusun oleh:
DEWI SARTIKA HUTAPEA NIM: 17 7016 007
PROGRAM STUDI S2/ S3 TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2021
Tanggal lulus: 13 Agustus 2021 Telah Diuji pada
Tanggal: 13 Agustus 2021
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE
Anggota : 1. Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc 2. Dr. Ir. Moh. Sofian Asmirza S, M.Sc 3. Ir. Rudi Iskandar, MT
4. Dr. Muhammad Aswin, ST, MT
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
A. Data Pribadi
1. Nama Lengkap : Dewi Sartika Hutapea 2. Tempat Tanggal Lahir : Medan, 26 Maret 1991 3. Agama : Kristen Protestan
B. Riwayat Pendidikan
1. SD : SD Swasta Khatolik ST. Thomas 2 Medan
(1996-2002)
2. SMP : SMP Swasta Khatolik Budi Murni 1 Medan (2002-2005)
3. SMA : SMA Negeri 3 Medan
(2005-2008)
4. Diploma 3 : Politeknik Negeri Medan (2008-2011)
5. Sarjana S1 : Universitas Medan Area (2011-2013)
C. Riwayat Pekerjaan
1. 2013-2015 : Assisten TAMPR PPIP Prov. SU Dinas Tata Ruang dan Permukiman Kota Medan 2. 2015-2018 : Konsultan Pengawas SANIMAS IDB Prov.
SU Direktorat Jendral Cipta Karya
3. 2018-Sekarang : ASN Dinas Pekerjaan Umum dan Penataan Ruang Kota Tanjung Balai
ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN BORED PILE Ø 120 CM PADA PROYEK JAKARTA LRT - CORRIDOR 1 (PHASE 1) KELAPA GADING - VELODROME - PACKAGE P 102 DENGAN
METODE ANALITIS DAN PLAXIS 3D
ABSTRAK
Dalam analisis pondasi, besarnya daya dukung dan penurunan yang terjadi merupakan dua hal terpenting mengingat fungsinya sebagai distribusi beban sebuah konstruksi ke tanah. Pondasi harus memiliki daya dukung yang mampu memikul beban diatasnya sehingga sistem tranfer beban ke tanah dapat berjalan dengan tetap mengontrol terhadap penurunan ijin untuk menjaga kestabilan konstruksi di atasnya. Analisis ini bertujuan untuk menghitung besarnya daya dukung dan penurunan yang terjadi pada pondasi bored pile proyek Jakarta LRT- Corridor 1 (Phase 1) Kelapa Gading - Velodrome - Package P 102 secara empiris dengan persamaan yang diberikan oleh O’Neil dan Reese dan dengan metode elemen hingga menggunakan perangkat lunak Plaxis 3D dengan semua tipe mesh.
Berdasarkan analisis yang telah dilakukan, daya dukung ultimate bored pile berdasarkan data SPT dengan menggunakan persamaan O’Neil dan Reese adalah 706 ton sedangkan hasil interpretasi loading test dengan metode Davisson memberikan nilai 816 ton, metode Mazurkiewich 950 ton dan metode Chin 761 ton. Analisis Plaxis 3D menghasilkan daya dukung 400 ton dengan metode Davisson, 816 ton dengan metode Mazurkiewich dan 766 ton dengan metode Chin. Untuk besar penurunan bored pile tunggal, secara analitis dengan metode elastis menghasilkan besar penurunan 10,80 mm, analisis Plaxis 3D dengan mesh medium menghasilkan penurunan 70,00 mm, dengan mesh fine memberikan nilai penurunan 79,00 mm dan dengan mesh very fine menghasilkan besar penurunan 89,00 mm sedangkan hasil pengujian pembebanan memberikan besar penurunan 4,26 mm. Berdasarkan hasil analisis dapat disimpulkan bahwa persamaan O’Neil dan Reese memberikan nilai lebih kecil dari pada interpretasi pengujian pembebanan sehingga akan memberikan nilai keamanan yang besar jika digunakan saat desain dan analisis penurunan yang paling mendekati hasil di lapangan adalah analisis dengan Plaxis 3D dengan mesh medium.
Kata kunci: Daya Dukung, Penurunan, Bored pile
BEARING CAPACITY AND SETTLEMENT ANALYSIS OF BORED PILE Ø 120 CM IN JAKARTA LRT - CORRIDOR 1 (PHASE 1) KELAPA GADING -
VELODROME - PACKAGE P 102 METHOD WITH ANALYTICAL METHOD AND PLAXIS 3D
ABSTRACT
In the analysis of the foundation, the amount of bearing capacity and the settlement that occurs are the two most important things considering its function as a load distribution of a construction to the ground. The foundation must have a bearing capacity that is able to carry the load on it so that the load transfer system to the ground can run while still controlling the reduction in permits to maintain the stability of the construction on it. This analysis aims to calculate the carrying capacity and the reduction that occurs in the bored pile foundation of the Jakarta LRT-Corridor 1 (Phase 1) Kelapa Gading - Velodrome - Package P 102 empirically with the equations given by O'Neil and Reese and with the element method. to using Plaxis 3D software with all mesh types. Based on the analysis that has been done, the ultimate bearing capacity of the bored pile based on SPT data using the O'Neil and Reese equations is 706 tons, while the results of the interpretation of the loading test using the Davisson method give the value of 816 tons, the Mazurkiewich method is 950 tons and the Chin method is 761 tons.
Plaxis 3D analysis yields a bearing capacity of 400 tons from Davisson method, 816 tons from Mazurkiewch method and 766 from Chin method. For the size of a single bored pile reduction, analytically using the elastic method resulted in a reduction of 10,80 mm, Plaxis 3D analysis with a medium mesh resulted in a settlement of 70 mm, with fine mesh giving a decrease value of 79,00 mm and with a very fine mesh yielding a large a decrease of 89,00 mm while the results of the loading test gave a large decrease of 4,26 mm. Based on the results of the analysis, it can be concluded that the O'Neil and Reese equations give a smaller value than the loading test interpretation so that it will provide a great safety value if used during design and reduction analysis that is closest to the results in the field is the analysis with Plaxis 3D with medium mesh.
Keyword : Bearing Capacity, Settlement, Bored pile
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas kasih dan rahmat-Nya kepada saya, sehingga Tesis ini dapat terselesaikan dengan baik.
Tesis ini merupakan syarat untuk menyelesaikan pendidikan pada Program Studi Magister Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara, dengan judul “Analisis Daya Dukung dan Penurunan Bored pile Ø 120 cm Pada Proyek Jakarta LRT-Corridor 1 (Phase 1) Kelapa Gading-Velodrome-Package P 102 dengan Metode Analitis dan Plaxis 3D”.
Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tesis ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh kerana itu, pada kesempatan ini saya ingin menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar- besarnya terutama kepada kedua orang tua yang sangat saya cintai, yang menjadi motivator saya.
Selain itu, saya juga mengucapkan terimakasih kepada bapak Prof. Dr.
Muryanto Amin sebagai rektor Universitas Sumatera Utara, Bapak Dr. Ir. Fahmi, ST, M.Sc, IPM sebagai Dekan Fakultas Teknik, dan Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M. Sc sebagai Ketua Program Studi Magister Teknik Sipil, Bapak Dr.
Muhammad Aswin, ST, MT sebagai Sekretaris Program Studi Magister Teknik Sipil, Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE sebagai Pembimbing I, Bapak Ir.
Rudi Iskandar, MT sebagai Pembimbing II. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Bapak Dr. Ir. Moh. Sofian Asmirza S, M. Sc sebagai Dosen Penguji di seminar proposal penulis serta seluruh Staff Pengajar magister Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan tesis ini. Dan juga kepada Kak Dewi Purba yang telah memberikan bantuan demi kelancaran administrasi selama menempuh pendidikan di Magister Teknik Sipil ini.
Untuk kedua orang tua kepada Ayahanda Drs. JA. Hutapea dan Ibunda Dra. N. Simatupang yang telah memberikan doa dan dukungannya. Kepada Ibu/
Bibi terkasih Dr. Ir. Sumihar Hutapea, MS, Adik Shella M. Sihombing, Adik Shelly M Sihombing, yang memberikan doa dan bantuannya selama proses tahapan ujian, dan juga Kepada rekan seangkatan Titi Hayati, ST. MT yang
meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran dalam membantu penulis memahami dan menyelesaikan tesis ini.
Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tesis ini masih jauh dari kata sempurna, yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman penulis dalam hal ini. Untuk itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan di masa akan datang. Akhir kata saya mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya dan semoga tesis ini beranfaat bagi para pembaca.
Medan, 13 Agustus 2021 Penulis
Dewi Sartika Hutapea
177016007
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR NOTASI ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined. 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... Error! Bookmark not defined. 1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 4
1.4 Pembatasan Masalah ... 5
1.5 Sistematika Penulisan ... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7
2.1 Umum ... 7
2.2 Pondasi Bored Pile ... 8
2.3 Daya Dukung Pondasi Bored pile ... 11
2.3.1 Daya Dukung Aksial Bored Pile berdasarkan Data SPT (Standart Penetration Test) ... 11
2.3.2 Daya Dukung Aksial Bored Pile berdasarkan Data Loading Test ... 18
2.3.3 Daya Dukung Lateral Bored Pile ... 29
2.3.4 Daya Dukung Kelompok Bored Pile ... 53
2.4 Penurunan Pondasi Bored Pile ... 54
2.4.1 Penurunan Tiang Tunggal ... 54
2.4.2 Penurunan Tiang Kelompok ... 61
2.5 Plaxis ... 63
2.5.1 Pemodelan pada Program Plaxis ... 63
2.5.2 Model Tanah Mohr-Coloumb ... 65
2.5.3 Model Tanah Lunak Soft-Soil ... 66
2.5.4 Parameter Tanah yang Diperlukan dalam Pemodelan Plaxis .. 66
2.6 Review Jurnal Terkait ... 74
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... Error! Bookmark not defined. 3.1 Data yang Digunakan ... 79
3.2 Gambaran Kondisi Tanah ... 80
3.3 Data Bored Pile ... 83
3.4 Tahapan Penelitian ... 86
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 88
4.1 Perhitungan Daya Dukung Aksial Bored Pile dengan Data SPT .... 88
4.2 Perhitungan Daya Dukung Aksial Bored Pile dengan Data Loading
Test ... 91
4.2.1 Metode Davisson (1973) ... 94
4.2.2 Metode Mazurkiewich (1972) ... 95
4.2.3 Metode Chin (1971) ... 97
4.3 Perhitungan Daya Dukung Aksial Kelompok Bored Pile ... 99
4.3.1 Efisiensi Bored Pile ... 99
4.3.2 Daya Dukung Aksial Kelompok Bored Pile ... 100
4.4 Perhitungan Daya Dukung Lateral Bored Pile ... 100
4.5 Penurunan Bored Pile ... 102
4.5.1 Penurunan Bored Pile Tunggal ... 102
4.5.2 Penurunan Bored Pile Kelompok ... 103
4.6 Analisis Metode Elemen Hingga Menggunakan Plaxis 3D ... 103
4.6.1 Analisis Plaxis 3D dengan Mesh Medium ... 106
4.6.2 Analisis Plaxis 3D dengan Mesh Fine ... 113
4.6.3 Analisis Plaxis 3D dengan Mesh Very Fine ... 114
4.6.4 Analisis Daya Dukung dari Hasil Plaxis 3D ... 115
4.7 Pembahasan ... 121
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA ... 126
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Contoh loading test (Oktavia,2019) ... 19 Gambar 2.2 Grafik Interpretasi Dengan Davisson’s Method ... 25 Gambar 2.3 Grafik hubungan beban dengan penurunan metode Mazurkiewicz
... 26 Gambar 2.4 Grafik hubungan beban dengan penurunan menurut metode
Chin ... 27 Gambar 2.5 Grafik hubungan beban dengan penurunan metode Butler dan
Hoy (1977)... 29 Gambar 2.6 Tiang pendek dikenai beban lateral (Broms, 1964) ... 34 Gambar 2.7 Tiang panjang dikenai beban lateral (Broms, 1964) ... 35 Gambar 2.8 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan Kondisi Kepala Tiang Bebas Akibat Beban Lateral pada Tanah Kohesif ... 36 Gambar 2.9 Kapasitas beban lateral pada tanah kohesif; (a) untuk pondasi
tiang pendek, (b) untuk pondasi tiang panjang (Broms, 1964) ... 38 Gambar 2.10 Defleksi dan mekanisme keruntuhan pondasi tiang dengan
kondisi kepala tiang terjepit akibat beban lateral pada tanah kohesif; (a) pondasi tiang pendek, (b) pondasi tiang panjang (Broms, 1964) ... 39 Gambar 2.11 Defleksi dan mekanisme keruntuhan pondasi tiang dengan
kondisi kepala tiang bebas akibat beban lateral pada tanah granular; (a) pondasi tiang pendek, (b) pondasi tiang panjang (Broms, 1964) ... 43 Gambar 2.12 Defleksi dan mekanisme keruntuhan pondasi tiang dengan
kondisi kepala tiang terjepit akibat beban lateral pada tanah granular; (a) pondasi tiang pendek, (b) pondasi tiang panjang (Broms, 1964) ... 45 Gambar 2.13 Kapasitas beban lateral pada tanah granular; (a) tiang pendek, (b) tiang panjang (Broms, 1964) ... 47 Gambar 2.14 Kelompok tiang (Tomlinson 1977) ... 48
Gambar 2.15 Susunan tiang bor (Hardiyatmo, 2011) ... 50
Gambar 2.16 Baris kelompok tiang ... 51
Gambar 2.17 Faktor penurunan I0 (Poulus dan Davis, 1980) ... 56
Gambar 2.18 Faktor penurunan Rµ (Poulus dan Davis, 1980) ... 57
Gambar 2.19 Faktor Penurunan Rk (Poulus dan Davis, 1980) ... 57
Gambar 2.20 Faktor Penurunan Rh (Poulus dan Davis, 1980) ... 57
Gambar 2.21 Faktor Penurunan Rb (Poulus dan Davis, 1980) ... 58
Gambar 2.22 Variasi jenis bentuk unit tahanan friksi (kulit) alami terdistribusi sepanjang tiang tertanam ke dalam tanah (Bowles, 1993) ... 60
Gambar 2.23 Model pondasi tiang bor ... 64
Gambar 3.1 Lokasi proyek ... 80
Gambar 3.2 Data borlog BL05 yang digunakan... 82
Gambar 3.3 Denah pile cap bored pile yang akan dianalisis ... 85
Gambar 3.4 Detail bored pile yang dianalisis ... 86
Gambar 3.5 Tahapan penelitian... 87
Gambar 4.1 Grafik hubungan beban dan penurunan dari hasil pengujian loading test ... 92
Gambar 4.2 Grafik hubungan waktu dan penurunan dari hasil pelaksanaan loading test... 93
Gambar 4.3 Grafik hubungan waktu dan beban dari hasil pelaksanaan loading test ... 93
Gambar 4.4 Grafik hasil perhitungan daya dukung dengan metode Davisson . 95 Gambar 4.5 Interpretasi daya dukung aksial bored pile dengan metode Mazurkiewich ... 96
Gambar 4.6 Grafik interpretasi metode Chin ... 98
Gambar 4.7 Grafik menentukan daya dukung lateral bored pile pada tanah lempung ... 102
Gambar 4.8 Project properties yang digunakan saat analisis ... 106
Gambar 4.9 Proses pemodelan tanah dan input material ... 107
Gambar 4.10 Hasil generate mesh medium... 108
Gambar 4.11 Pemodelan tahapan konstruksi pada Plaxis 3D ... 109
Gambar 4.12 Hasil perhitungan Plaxis 3D ... 109
Gambar 4.13 Grafik hubungan waktu dan penurunan dari Plaxis 3D... 110
Gambar 4.14 Grafik hubungan beban dan penurunan dari Plaxis 3D ... 110
Gambar 4.15 Grafik hubungan waktu dan beban dari Plaxis 3D ... 111
Gambar 4.16 Grafik hubungan waktu dan penurunan berdasarkan hasil analisis Plaxis 3D dan hasil loading test ... 112
Gambar 4.17 Grafik hubungan beban dan penurunan berdasarkan hasil analisis Plaxis 3D dan hasil loading test ... 112
Gambar 4.18 Hasil generate mesh Plaxis 3D dengan tipe mesh fine ... 113
Gambar 4.19 Hasil analisis Plaxis 3D dengan mesh fine ... 114
Gambar 4.20 Hasil generate mesh dengan mesh very fine ... 115
Gambar 4.21 Hasil analisis Plaxis 3D dengan mesh very fine ... 115
Gambar 4.22 Grafik hubungan beban dan penurunan dari hasil loading test dan analisis Plaxis... 116
Gambar 4.23 Grafik perhitungan daya dukung pondasi bored pile berdasarkan metode Davisson ... 118
Gambar 4.24 Perhitungan daya dukung bored pile dengan metode Mazurkiewich ... 119
Gambar 4.25 Grafik perhitungan daya dukung bored pile dengan metode Chin ... 120
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Hal-hal yang perlu dipertimbangkan untuk penentuan harga N
(Sosrodarsono, 1983) ... 12
Tabel 2.2 Hubungan antara Angka Penetrasi Standard dengan Sudut Geser Dalam dan kepadatan Relatif Pada Tanah Pasir (Das, 1995) ... 13
Tabel 2.3 Hubungan antara Harga N-SPT, Sudut Geser Dalam, dan ... 14
Tabel 2.4 Hubungan antara Harga N-SPT dan Berat Isi Tanah (Das, 1995) 14 Tabel 2.5 Nilai K/K0 untuk Tiang Bor ... 17
Tabel 2.6 Nilai 𝛿/𝜑, untuk Tiang Bor ... 17
Tabel 2.7 Kriteria pondasi tiang pendek dan pondasi tiang panjang (Tomlinson, 1977) ... 31
Tabel 2.8 Hubungan modulus subgrade (k1) dengan kuat geser undrained untuk lempung kaku terkonsolidasi berlebihan (overconsolidated) (Hardiyatmo, 2002) ... 32
Tabel 2.9 Nilai-nilai nh untuk tanah granular (c = 0) (Tomlinson, 1977) ... 33
Tabel 2.10 Nilai-nilai nh untuk tanah kohesif (Hardiyatmo, 2002) ... 33
Tabel 2.11 Beban ultimate pondasi ... 47
Tabel 2.12 Nilai koefisien empiris (Cp) (Das, 1995) ... 61
Tabel 2.13 Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah (Hardiyatmo, 1994) ... 68
Tabel 2.14 Korelasi N-SPT dengan modulus elastisitas pada tanah lempung (Randolph, 1978) ... 69
Tabel 2.15 Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Pasir (Schmertman,1970) ... 70
Tabel 2.16 Hubungan Jenis Tanah, Konsistensi dan Poisson’s Ratio (μ) (Sumber : Hardiyatmo, 1994) ... 71
Tabel 2.17 Nilai koefisien permeabilitas tanah (Das, 1995) ... 74
Tabel 3.1 Stratifikasi tanah berdasarkan borlog BL05 ... 83
Tabel 4.1 Data lapisan tanah... 88
Tabel 4.2 Perhitungan daya dukung selimut bored pile ... 89
Tabel 4.3 Data pengujian loading test di lapangan ... 91
Tabel 4.4 Perhitungan beban-penurunan metode Davisson ... 94
Tabel 4.5 Nilai beban dan penurunan dari data loading test ... 96
Tabel 4.6 Perhitungan beban-penurunan metode Chin ... 97
Tabel 4.7 Parameter material yang digunakan untun input Plaxis ... 105
Tabel 4.8 Data untuk perhitungan daya dukung dengan metode Davisson. 117 Tabel 4.9 Nilai beban dan penurunan dari data loading test ... 118
Tabel 4.10 Data perhitungan dengan metode Chin ... 120
Tabel 4.11 Daya dukung ultimate aksial bored pile ... 121
Tabel 4.12 Hasil perhitungan besar penurunan bored pile ... 123
DAFTAR NOTASI
Qu = Daya dukung ultimate Qall = Daya dukung izin tiang Qp = Daya dukung ujung tiang
Qs = Daya dukung gesekan sepanjang tiang SF = Faktor Keamanan
Ap = Luas penampang pondasi tiang bor qp = Tahanan ujung per satuan luas Cu = Kohesi tanah
fs = Gesekan selimut tiang per satuan luas L = Panjang tiang
P = Keliling penampang tiang α = Faktor adhesi
E = Modulus elastisitas tiang I = Momen inersia
D = Diameter tiang
ks = Modulus subgrade tanah dalam arah horizontal K = Modulus tanah
ɳh = Koef. variasi modulus yang diperoleh dari hasil uji beban Rk = Faktor koreksi mudah nampatan tiang
Rh = Faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada tanah keras
Rμ = Faktor koreksi angka poisson μ
Rb = Faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung
h = Kedalaman total lapisan tanah dari ujung tiang ke muka tanah
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dengan semakin meningkatnya pertumbuhan ekonomi negara kita pada dekade akhir-akhir ini, khususnya kota Jakarta yang merupakan ibukota negara, hal ini menyebabkan pertumbuhan akan sarana transportasi di seluruh sudut Jakarta turut berkembang.
Kota Jakarta sebagai kota terbesar dan termaju di Indonesia, merupakan pusat pemerintahan, pendidikan, perdagangan, hiburan dan sekaligus juga menjadi kota tujuan wisata sehingga rawan dari kemacetan di jalan raya. Untuk mengatasi masalah kemacetan tersebut, maka dibangunlah bangunan LRT Kelapa Gading–
Velodrome.
Lintas Rel Terpadu Jabodetabek atau biasa disebut LRT Jabodetabek merupakan kereta api ringan yang menghubungkan kota-kota sekitar seperti Jakarta, Bogor, Depok, Tanggerang dan Bekasi. Pembangunannya dibagi menjadi beberapa tahap, yakni LRT fase I, LRT fase II, LRT fase II, dan seterusnya hingga transportasi yang menghubungkan Jabodetabek ini terkoneksi satu sama lain.
Sejauh ini LRT Koridor Kelapa Gading – Velodrome yang sudah beroperasi, yang menghubungkan Pegagasan Dua (Kelapa Gading) sampai ke Velodrome (Rawamangun) dengan jarak terbentang sepanjang 5,8 km.
Dengan terbatasnya luas lahan di kota-kota metropolitan atau megapolitan, maka pembangunan ke arah vertikal merupakan solusi dari masalah tersebut. Hal
ini memerlukan desain pondasi yang mempunyai kapasitas daya dukung yang besar dan penurunannya terkontrol dalam batas toleransi yang diizinkan.
Pondasi ialah bagian dari suatu konstruksi yang berfungsi sebagai pendistribusi beban dari struktur atas ke tanah. Dalam prakteknya, pondasi dibagi menjadi dua kategori yaitu pondasi dangkal dan pondasi dalam.
Pondasi dalam merupakan alternatif yang sering digunakan pada konstruksi yang besar dan berada pada tanah yang daya dukungnya rendah. Pondasi bored pile adalah pondasi dalam yang sering digunakan pada pembangunan konstruksi besar yang berlokasi di daerah yang padat dengan pertimbangan mengurangi kebisingan dan pengaruh getaran yang akan terjadi jika digunakan pondasi tiang pancang.
Masalah dalam perencanaan pondasi yang perlu dianalisis adalah terkait dua hal, yakni daya dukung dan penurunan. Pondasi harus memiliki daya dukung yang cukup untuk menopang beban yang ada diatasnya baik beban dari struktur konstruksi maupun beban luar yang mempengaruhi konstrusi tersebut. Selain itu Batasan penurunan yang terjadi pada pondasi juga perlu dijaga untuk kestabilan struktur atas konstruksi. Kedua hal tersebut dapat dilakukan dengan perhitungan secara empiris dan metode elemen hingga saat proses perencanaan dan monitoring saat proses pelaksanaan dengan pengujian pembebanan untuk mendapatkan daya dukung dan batas penurunan sesuai rencana.
Metode elemen hingga adalah metode yang membagi-bagi daerah yang akan dianalisis menjadi bagian-bagian yang kecil yang disebut dengan elemen.
Plaxis merupakan suatu rangkuman program elemen hingga yang telah dikembangkan untuk menganalisa deformasi dan stabilitas geoteknik dalam
perencanaan sipil. Salah satu masalah yang dapat diselesaikan oleh Plaxis adalah interaksi tanah dengan pondasi. Sehingga Plaxis dapat digunakan dalam menganalisis daya dukung dan penurunan pondasi.
Dalam pengaplikasiannya Plaxis membutuhkan pemodelan struktur dan input material konstruksi yang dimodelkan. Selain itu tahapan konstruksi di lapangan juga diinterpretasikan dalam analisa Plaxis sehingga didapatkan hasil yang sesuai dengan kondisi di lapangan. Pemilihan tipe mesh serta jumlah titik nodal juga menjadi pertimbangan untuk mendapatkan hasil yang akurat. Untuk mengetahui seberapa besar pengaruh pemilihan input jenis mesh dan titik nodal serta ketelitian dan sebagainya terhadap hasil pemodelan Plaxis maka penulis melakukan penelitian ini. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh data input Plaxis terhadap daya dukung dan penurunan pondasi hasil perencanaan yang dilakukan secara analitis dan hasil pengujian monitoring di lapangan untuk mendapatkan pemodelan 3D yang memberikan hasil yang akurat pada analisis pondasi.
1.2 Rumusan Masalah
Dalam penelitian ini, rumusan masalah yang menjadi latar belakang dari tujuan penelitian adalah sebagai berikut:
1. Berapa nilai daya dukung aksial bored pile hasil perhitungan berdasarkan data SPT, hasil loading test dan Plaxis 3D?
2. Berapa daya dukung lateral bored pile berdasarkan perhitungan secara analitis?
3. Berapa besar penurunan yang terjadi berdasarkan perhitungan secara analitis dan Plaxis 3D?
4. Seberapa besar pengaruh perubahan jenis mesh dan jumlah titik nodal, yang digunakan dalam analisis pengujian pembebanan bored pile dengan Plaxis 3D?
5. Berapa perbedaan daya dukung dan penurunan bored pile hasil perhitungan secara analitis dan Plaxis 3D terhadap data loading test di lapangan?
1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Menganalisis besar daya dukung aksial ultimate bored pile berdasarkan data SPT, Loading Test secara analitis dan dengan pemodelan Plaxis 3D.
2. Menganalisis besar daya dukung lateral bored pile dengan metode Brom.
3. Menganalisis besar penurunan yang terjadi berdasarkan teori elastis dan analisis Plaxis 3D.
4. Menganalisis perbedaan penggunaan jenis mesh yang digunakan pada Plaxis 3D terhadap hasil perhitungan penurunan bored pile.
5. Menganalisis perbedaan nilai daya dukung yang diperoleh dari hasil analisis terhadap data loading test di lapangan.
Sehingga didapat manfaat penelitian sebagai berikut:
1. Memberikan wawasan untuk penulis dan pembaca tentang daya dukung dan penurunan pondasi bored pile dalam hubungannya dengan parameter tanah yang diselidiki, sehingga dapat menganalisanya secara mendalam dan komprehensif.
2. Dapat membandingkan daya dukung dan penurunan hasil pengujian Loading Test dengan simulasi pemodelan metode elemen hingga (FEM) dengan menggunakan parameter tanah yang didapat dari hasil penyelidikan tanah di lokasi yang akan dibangun
3. Memberikan dan menambah pengetahuan bahwa hasil pengujian Loading Test dapat menginformasikan secara jelas dan nyata tentang daya dukung dan penurunan pondasi bor pile, yang pada akhirnya dapat memperkirakan bahwa perencanaan pondasi yang dibuat aman, ditinjau dari daya dukung dan penurunannya.
Dapat mengaplikasikan prinsip-prinsip ilmu Mekanika Tanah, Metode Elemen Hingga (FEM) dalam merencanakan pekerjaan pondasi bor pile dengan parameter tanah yang diperoleh dari hasil investigasi lapangan dan hasil uji laboratorium.
1.4 Pembatasan Masalah
Adapun batasan masalah yang akan dibahas dalam penulisan tesis ini adalah sebagai berikut:
1. Lokasi yang diteliti adalah LRT - Corridor 1 (Phase 1) Kelapa Gading – Velodrome.
2. Menggunakan data Bored Log dan uji pembebenan (Loading Test) yang diperoleh penulis dari lapangan.
3. Parameter tanah yang diperlukan pada pemodelan Plaxis 3D didapat dari hasil korelasi data borlog dan SPT.
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dalam penulisan tesis ini terdiri dari 5 (lima) bab, dan diuraikan menjadi sub-sub bab:
Bab I, Pendahuluan, membahas dan menerangkan latar belakang, maksud dan tujuan, manfaat penelitian, batasan masalah dan sistematika penulisan.
Bab II, Tinjauan Pustaka, menjelaskan tentang teori dari beberapa sumber yang berhubungan dengan permasalahan dan sebagai pedoman dalam pembatasan masalah.
Bab III, Metodelogi Penelitian, terdiri dari uraian lokasi pengambilan data, metode pengumpulan data, deskripsi proyek, data teknis pondasi tiang bor, dan denah lokasi penelitian.
Bab IV, Hasil dan Pembahasan, berisi tentang perhitungan daya dukung pondasi tiang bor berdasarkan data penyelidikan tanah serta uji pembebanan (Loading Test).
Bab V, Kesimpulan dan Saran, berisikan tentang kesimpulan dari analisis yang telah dilakukan dan saran terhadap penelitian jika memungkinkan untuk dijadikan penelitian lanjutan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum
Pondasi ialah bagian dari suatu sistem rekayasa yang meneruskan beban yang ditopang oleh pondasi dan beratnya sendiri kepada dan ke dalam tanah dan batuan yang terletak dibawahnya (Bowles, 1997). Suatu perencanaan pondasi dikatakan benar apabila beban yang diteruskan oleh pondasi ke tanah tidak melampaui kekuatan tanah yang bersangkutan (Das, 1995).
Dalam menentukan perencanaan pondasi suatu bangunan ada dua hal yang harus diperhatikan pada tanah bagian bawah pondasi, yaitu:
1. Daya dukung pondasi yang direncanakan harus lebih besar daripada beban yang bekerja pada pondasi tersebut baik beban statik maupun beban dinamiknya.
2. Penurunan yang terjadi akibat pembebanan tidak boleh melebihi penurunan yang diijinkan.
Pondasi dibedakan atas dua jenis, yaitu pondasi dangkal (shallow foundation), dan pondasi dalam (deep foundation). Pondasi dangkal digunakan apabila lapisan tanah keras terletak tidak jauh dari permukaan tanahnya. Pondasi dangkal didesain dengan kedalaman lebih kecil atau sama dengan lebar dari pondasi tersebut (𝐷𝑓
𝐵 ≤ 1). Sedangkan pondasi dalam digunakan apabila lapisan tanah kerasnya terletak jauh dari permukaan tanah. Pondasi dalam didesain
dengan kedalaman lebih besar atau sama dengan lebar dari pondasi tersebut (𝐷𝑓
𝐵 ≥ 4) (Das, 1995).
Pemilihan jenis pondasi bangunan umumnya didasarkan pada beberapa pertimbangan yakni besarnya beban dan berat bangunan di atasnya, fungsi bangunan, kondisi tanah di lokasi yang akan dibangun dan anggaran biaya yang tersedia untuk pekerjaan pondasi bangunan.
Pondasi tiang bor adalah suatu pondasi yang dibangun dengan mengebor tanah terlebih dahulu, lalu kemudian diisi dengan tulangan dan dicor. Tiang bor 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 ditari ke atas pada waktu pengecoran. Pada tanah keras atau batuan lunak, dasar tiang dapat dibesarkan untuk menambah tahanan dukung ujung tiang.
Daya dukung pondasi tiang bor diperoleh dari daya dukung ujung (end bearing capacity) yang diperoleh dari tekanan ujung tiang dan daya dukung geser atau selimut (friction bearing capacity) yang diperoleh dari daya dukung gesek atau gaya adhesi antara pondasi tiang bor dan tanah disekelilingnya.
Fungsi pondasi tiang bor pada umumnya dipengaruhi oleh besar/ bobot dan fungsi bangunan yang hendak didukng dan jenis tanah sebagai pendukung konstruksi.
2.2 Pondasi Bored Pile
Pondasi bored pile merupakan salah satu jenis pondasi dalam yang berfungsi mendistribusikan beban bangunan ke lapisan tanah keras. Tiang bor
dipasang ke dalam tanah dengan cara mengebor tanah terlebih dahulu, kemudian diisi tulangan dan dicor beton. Tiang bor biasanya dipakai pada tanah yang stabil 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. Pada tanah yang keras atau batuan lunak, dasar tiang dapat dibesarkan untuk menambah tahanan dukung ujung tiang.
Ada beberapa alasan digunakan pondasi tiang bor dalam konstruksi, yaitu:
1. Tiang bor tunggal dapat digunakan pada kelompok tiang atau pile cap.
2. Kedalaman tiang dapat divariasikan.
3. Tiang bor dapat dikerjakan sebelum penyelesaian tahapan selanjutnya dalam konstruksi.
4. Proses pengerjaan tiang bor dapat menghindari kerusakan bangunan yang ada disekitarnya.
5. Cocok untuk konstruksi yang dibangun di daerah padat. Tiang bor tidak menyebabkan suara dan getaran yang mengganggu sekitar seperti tiang pancang.
6. Karena dasar dari tiang bor dapat diperbesar, hal ini memberikan ketahanan yang besar untuk daya dukung.
7. Pondasi tiang bor mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap beban lateral.
Selain itu, adapun kelemahan dari pondasi tiang bor adalah sebagai berikut:
1. Keadaan cuaca yang buruk dapat mempersulit pengeboran dan pembetonan.
2. Pengeboran dapat mengakibatkan gangguan kepadatan, bila tanah berupa pasir atau tanah kerikil.
3. Pengecoran beton sulit apabila dipengaruhi air tanah karena mutu beton tidak dapat dikontrol dengan baik.
4. Pembesaran ujung bawah tiang tidak dapat dilakukan bila tanah berupa pasir.
5. Air yang mengalir ke dalam lubang bor dapat mengakibatkan gangguan tanah, sehingga mengurangi kapasitas dukung tanah terhadap tiang bor.
6. Akan terjadi tanah runtuh (ground loss) jika tindakan pencegahan tidak dilakukan.
7. Walaupun penetrasi sampa ke tanah pendukung pondasi dianggap telah terpenuhi, terkadang terjadi tiang pendukung kurang sempurna karena adanya lumpur tertimbun di dasar tiang.
Ditinjau dari segi pelaksanaannya pondasi tiang bor dapat dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu :
1. Sistem Augering
Pada sistem ini selain augernya sendiri, untuk kondisi lapangan pada tanah yang mudah longsor diperlukan casing atau bentonite slurry sebagai penahan longsor. Penggunaan bentonite slurry untuk kondisi lapisan tanah yang permeabilitasnya besar tidak disarankan, karena akan membuat banyak terjadinya perembesan melalui lapangan permeable tersebut.
2. Sistem Grabbing
Pada penggunaan sistem ini diperlukan casing (continuous semirotary motion casing) sebagai penahan kelongsoran. Casing tersebut dimasukkan ke dalam tanah dengan cara ditekan sambil diputar. Sistem ini sebenarnya cocok untuk semua kondisi tanah, tetapi yang paling sesuai adalah kondisi tanah yang sulit ditembus.
3. Sistem Wash Boring
Pada sistem ini diperlukan casing sebagai penahan kelongsoran dan juga pompa air untuk sirkulasi air yang dipakai untuk pengeboran. Sistem ini cocok untuk kondisi tanah pasir lepas. Untuk jenis tiang bor ini perlu diberikan tambahan tulangan praktis untuk penahan gaya lateral yang terjadi. Penulangan minimum 2% dari luas penampang tiang.
2.3 Daya Dukung Pondasi Bored Pile
Berdasarkan arah beban, daya dukung bored pile terbagi menjadi dua yaitu daya dukung aksial dan daya dukung lateral. Adapun penjelasan untuk masing- masing daya dukung adalah sebagai berikut.
2.3.1 Daya Dukung Aksial Bored Pile berdasarkan Data SPT (Standart Penetration Test)
Standart Penetration Test (SPT) adalah suatu metode uji yang dilaksanakan bersamaan dengan pengeboran untuk mengetahui perlawanan dinamik tanah maupun pengambilan contoh terganggu dengan teknik penumbukan.
Tujuan dari percobaan SPT ini adalah untuk menentukan kepadatan relatif lapisan tanah dari pengambilan contoh tanah dengan tabung sehingga diketahui
jenis tanah dan ketebalan tiap-tiap lapisan kedalaman tanah dan untuk memperoleh data yang kualitatif pada perlawanan penetrasi tanah serta menetapkan kepadatan dari tanah yang tidak berkohesi yang biasa sulit diambil sampelnya. Uji SPT merupakan uji penetrasi dinamis yang banyak sekali digunakan untuk mendapatkan daya dukung tanah secara langsung. Harga N yang diperoleh dari SPT tersebut diperlukan untuk memperhitungkan daya dukung tanah yang tergantung pada kuat geser tanah. Hal-hal yang perlu dipertimbangkan untuk penentuan harga N dapat dilihat pada Tabel 2.1. Hipotesis pertama mengenai kuat geser tanah diuraikan oleh Coulomb yang dinyatakan dengan:
τ = c + σ tan ø (2.1)
di mana :
τ = kekuatan geser tanah (kg/cm²) c = kohesi tanah (kg/cm²)
σ = tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm²) ø = sudut geser tanah (º)
Tabel Error! No text of specified style in document..1 Hal-hal yang perlu dipertimbangkan untuk penentuan harga N (Sosrodarsono, 1983)
Klasifikasi Hal-hal yang Perlu Diperhatikan dan Dipertimbangkan
Hal yang perlu
dipertimbangkan secara menyeluruh dari hasil-hasil survei sebelumnya
Unsur tanah, variasi daya dukung vertikal (kedalaman permukaan dan susunannya), adanya lapisan lunak (ketebalan konsolidasi atau penurunan), kondisi drainase dan lain-lain
Untuk mendapatkan sudut geser tanah dari tanah tidak kohesif (pasiran) biasanya dapat dipergunakan rumus sebagai berikut:
1. Tanah berpasir berbentuk bulat dengan gradasi seragam, atau butiran pasir bersegi segi dengan gradasi tidak seragam, mempunyai sudut geser sebesar:
∅ = √𝟏𝟐 𝐍 + 𝟏𝟓 (2.2)
2. Butiran pasir bersegi dengan gradasi seragam, maka sudut gesernya:
ø = 𝟎, 𝟑𝐍 + 𝟐𝟕 (2.3)
Hubungan antara angka penetrasi standart dengan sudut geser dalam dan kepadatan relative pada tanah pasir dapat dilihat pada tabel 2.2.
Tabel Error! No text of specified style in document..2 Hubungan antara Angka Penetrasi Standart dengan Sudut Geser Dalam dan kepadatan Relatif Pada Tanah
Pasir (Das, 1995) Angka Penetrasi
Standart, N
Kepadatan Relatif Dr (%)
Sudut Geser Dalam ø (º)
0 – 5 0 – 5 26 – 30
5 – 10 5 – 30 28 – 35
Hal-hal yang perlu diperhatikan langsung
Tanah pasir (tidak kohesif)
Berat isi, sudut geser dalam, ketahanan terhadap penurunan dan daya dukung tanah
Tanah lempung (kohesif)
Keteguhan, kohesi, daya dukung dan ketahanan terhadap hancur
10 – 30 30 – 60 35 – 42
30 – 50 60 – 65 38 – 46
Menurut Peck dan Meyerhof, 1997, dari nilai N yang diperoleh pada uji SPT, dapat diketahui hubungan empiris tanah non kohesi seperti sudut geser dalam (ø), indeks densitas dan berat isi tanah basah (γwet).
Hubungan antara harga N dengan berat isi yang sebenarnya hampir tidak mempunyai arti karena hanya mempunyai partikel kasar, dapat dilihat pada tabel 2.3.
Tabel Error! No text of specified style in document..3 Hubungan antara Harga N-SPT, Sudut Geser Dalam, dan
Kepadatan Relatif (Sosrodarsono & Nakazawa, 2005)
Nilai N Kepadatan relative
Sudut geser dalam ( ϕ ) Menurut
Peck
Menurut Meyerhoff 0 – 4 Sangat lepas 0,00 – 0,20 < 28,50 < 30
4 – 10 Lepas 0,20 – 0,40 28,50 – 30 30 – 35 10 – 30 Sedang 0,40 – 0,60 30 – 36 35 – 40 30 – 50 Padat 0,60 – 0,80 36 – 41 40 – 45
>50 Sangat padat 0,80 – 1,00 > 41 >45
Pada tanah tidak kohesif daya dukung sebanding dengan berat isi tanah, hal ini berarti bahwa tinggi muka air tanah banyak mempengaruhi daya dukung pasir. Tanah dibawah air mempunyai berat isi efektif yang kira-kira setengah berat isi tanah di atas muka air, dapat dilihat pada tabel 2.4.
Tabel Error! No text of specified style in document..4 Hubungan antara Harga N-SPT dan Berat Isi Tanah (Das, 1995)
Tanah tidak kohesif
Harga N < 10 10 – 30 30 – 50 > 50 Berat isi, 𝛾
(kN/m3) 12-16 14-18 16-20 18-23
Tanah kohesif
Harga N < 4 4 – 15 16 – 25 > 25 Berat isi, 𝛾
(kN/m3) 14 – 18 16 – 18 16 – 18 > 20 Pada tanah tidak kohesif daya dukung sebanding dengan berat isi tanah, hal ini berarti bahwa tinggi muka air tanah banyak mempengaruhi daya dukung pasir. Tanah dibawah air mempunyai berat isi efektif yang kira-kira setengah berat isi tanah di atas muka air.
Tanah dapat dikatakan mempunyai daya dukung yang baik dari hasil uji SPT dapat dinilai dari ketentuan berikut :
1. Lapisan Kohesif mempunyai nilai SPT, N > 35.
2. Lapisan kohesif mempunya nilai kuat tekan (qu) 3-4 kg/cm2, atau harga N > 15.
Untuk menghitung daya dukung pondasi tiang pancang berdasarkan data SPT dapat digunakan metode O’Neil dan Reese (1989), adapun rumus yang dapat digunakan antara lain :
1. Daya dukung ujung bore pile
Qb= 𝐀𝐛 𝐱 𝐟𝐛 (2.4)
fb = 𝟎, 𝟔 𝝈𝒓𝑵𝟔𝟎 ≤ 𝟒𝟓𝟎𝟎 𝐤𝐏𝐚 (2.5)
di mana:
Ab = Luas dasar bored pile (m2)
fb = Tahanan ujung neto persatuan luas (kPa)
N60 = Nilai N-SPT rata-rata antara ujung bawah tiang bor sampai 2db di bawahnya, tidak perlu dikoreksi terhadap overburden
db = diameter ujung bawah tiang bor (m) 𝜎𝑟 = tegangan referensi = 100 kPa
Jika tiang bor dasarnya berdiameter lebih dari 120 cm, maka besarnya fb
dapat mengakibatkan penurunan lebih besar dari 25 mm. untuk memenuhi syarat penurunan ijin, O’Neil dan Reese (1989) menyarankan fb direduksi menjasi fbr
dengan:
fbr = 4,17 (dr/db)/fb bila db≥ 1200 mm (2.6)
di mana:
dr = lebar referensi = 300 mm 2. Daya dukung selimut bored pile
Qs = fs.As (2.7)
fs = 𝜷𝝈𝒓, (2.8)
𝛃 = 𝐊 𝐭𝐚𝐧 𝛅 (2.9)
di mana:
fs = daya dukung selimut (kN/m2)
𝜎𝑟, = tekanan overburden di tengah-tengah lapidan tanah (kN/m2) δ = sudut gesek antara tanah dan tiang (derajat)
Metode ini disebut juga dengan metode β. Nilai K/K0 ditunjukkan dalam Tabel 2-5 dan rasio 𝛿/𝜑, ditunjukkan pada Tabel 2-6. Kefisien β juga dapat
dihitung dengan menggunakan persamaan yang disarankan oleh O’Neil dan Reese (1989):
𝛃 = 𝟏, 𝟓 − 𝟎, 𝟏𝟑𝟓√𝒅𝒛
𝒓 (2.10)
dengan 0,25≤ β≤1,2 di mana:
z = kedalaman di tengah-tengah lapisan tanah (m)
Tabel Error! No text of specified style in document..5 Nilai K/K0 untuk Tiang Bor
Metode Pelaksanaan K/K0
Pelaksanaan kering dengan gangguan dinding lubang bor kecil, pengecoran cepat 1
Pelaksanaan dengan cairan-cara kerja baik 1
Pelaksanaan dengan cairan-cara kerja buruk 0,67
Dengan pipa selubung di bawah air 0,83
(Sumber: Kulhawy, 1991)
Tabel Error! No text of specified style in document..6 Nilai 𝛿/𝜑, untuk Tiang Bor
Metode Pelaksanaan 𝛿/𝜑,
Lubang terbuka atau dengan pipa selubung sementara 1 Metode dengan cairan (slurry method)-minimum slurry cake 1 Metode dengan cairan (slurry method)-maksimal slurry cake 0,8
Pipa selubung permanen 0,83
(Sumber: Kulhawy, 1991)
Bila lebar referensi dr = 300 mm disubsitusikan ke Persamaan (2.10) menjadi:
𝛃 = 𝟏, 𝟓 − 𝟎, 𝟐𝟒𝟓√𝒛 (2.11)
Jika N60 ≤ 15, maka β dalam Persamaan (2.9) dikalikan dengan N60/15 atau:
𝛃 = 𝑵𝟔𝟎/𝟏𝟓(𝟏, 𝟓 − 𝟎, 𝟐𝟒𝟓√𝒛) (2.12)
Beberapa nilai β untuk tanah non kohesif yang disarankan oleh Reese dkk (2006):
1. Untuk pasir: β=0,25, jika z>26,14 m
2. Untuk pasir yang banyak mengandung kerikil: β= 2-0,15z0,75 dengan 0,25≤ β≤1,8
3. Untuk pasir berkerikil atau kerikil: : β=0,25, jika z > 26,5 m
2.3.2 Daya Dukung Aksial Bored Pile berdasarkan Data Loading Test
Uji pembebanan tiang (pile loading test) adalah suatu metode yang digunakan dalam pemeriksaan terhadap sejumlah beban yang dapat di dukung oleh suatu struktur dalam hal ini adalah pondasi. Pile loading test diperlukan untuk membuktikan akurasi perhitungan desain kapasitas daya dukung tiang di lapangan. Ada 2 jenis pile loading test yaitu static load test: compression, tension dan lateral dan dynamic load test: Pile Driing Analysis (PDA).
Pile load test biasanya dilakukan dengan 2 alternatif:
- Test/ unused pile failure test (dilakukan hingga tiang mengalami keruntuhan).
- Test on a working pile (used pile), 200% design capacity.
- Indikasi dari daya dukung batas yang terjadi.
- Indikasi dari penurunan yang terjadi.
Contoh pekerjaan loading test dapat dilihat pada gambar 2.1.
Gambar Error! No text of specified style in document..1 Contoh Loading Test (Oktavia,2019)
2.3.2.1 Standart Loading Test ASTM
Beban yang diujikan sebesar 200% dari beban perencanaan dan dilaksanakan dengan pertambahan 25% dari beban perencanaan, kecuali jika terjadi keruntuhan sebelum beban tersebut tercapai. Pertambahan beban dilakukan jika kecepatan penurunan yang terjadi tidak lebih besar dari 0,01 in/hour atau 0,25 mm/jam tetapi tidak lebih lama dari 2 jam. Jika tidak terjadi keruntuhan maka total beban yang telah diberikan dapat diangkat kembali (unloading) setelah 12 jam didiamkan jika penurunan yang terjadi pada 1 jam terakhir tidak besar dari pada 0,01 in (0,25 mm). jika penurunan yang terjadi masih lebih besar dari pada 0,01 in (25 mm) maka biarkan beban selama 24 jam.
Jika waktu yang dimaksud pada 3 item diatas telah tercapai maka kurangi beban dengan tahap pengurangan sebesar 50% dari beban perencanaan atau 25%
dari beban total pengujian untuk setiap 1 jam. Jika tiang mengalami keruntuhan, maka pemompaan hydraulic jack dilanjutkan hingga penurunan yang terjadi adalah sama dengan 15% dari parameter tiang.
2.3.2.2 Cyclic Loading Test
Secara umum increment pemberian beban pada pembebanan cyclic ini adalah sama dengan yang telah diuraikan pada bagian sebelumnya, setelah beban yang diberikan sama dengan 50,100 dan 150% dari beban desain, biarkan masing- masing beban tersebut untuk 1 jam dan diangkat kembali beban dengan pengurangan, yang sama besarnya dengan pada saat increment pemberian beban.
Biarkan beban selama 20 menit untuk tiap tahap pengurangannya.
Cyclic loading procedur loading-unloading
Cyclic 1 0% 25% 50% 25% 0%
Cyclic 2 0% 50% 75% 100% 75% 50% 0%
Cyclic 3 0% 50% 100% 125% 150% 125% 100% 50%
0%
Cyclic 4 0% 50% 100% 150% 175% 200% 150% 100%
50%
Setelah beban yang diberikan diangkat semua untuk tiap tahapnya, berikan kembali beban dengan increment sebesar 50% dari beban desain sampai dengan sebesar tahap sebelum diangkat. Jarak increment tersebut adalah 20 menit.
Kemudian beban tambahan untuk tahap berikutnya diberikan sesuai dengan prosedur yang telah di uraikan pada bagian sebelumnya.
Setelah beban total yang disyaratkan telah diberikan tahan dan angkat beban tersebut seperti yang telah di uraikan pada bagian sebelumnya.
2.3.2.3 Slow Maintained Load Test Metohod (SM Method)
Beban terdiri dari 8 penambahan (25%, 50%, 75%, 100%, 125%, 150%, 175% dan 200%) hingga 200% dari beban rencana. Beban diberikan sesuai dengan masing-masing increment hingga dicapai penurunan sebesar 0,01 in/h (0,25 mm/jam) tetapi tidak lebih dari 2 jam setiap incrementnya. Pada penambahan beban mencapai pada increment beban mencapai 200% beban ditahan hingga 24 jam.
Jika waktu pada item 3 telah dicapai maka dilakukan pengurangan beban sebesar 25% pada tiap tahapnya dengan jarak masing-masing pengurangan tersebut adalah selama 1 jam. Jika beban telah diberikan dan dikurangi seluruhnya seperti pada langkah 1 hingga 4 diatas, berikan kembali beban sebesar 200% pada tiang dengan increment sebesar 50% dengan jarak masing-masing beban adalah selama 20 menit.
Jika beban yang diberikan telah dicapai seluruhnya(200% beban rencana) maka tambahkan kembali beban dengan penambahan sebesar 10% beban rencana hingga tiang mengalami keruntuhan. Jarak pada pertambahan beban ini adalah sebesar 20 menit.
2.3.2.4 Quic Maintained Load Test Method (QM Method)
Beban diberikan hingga 300% beban rencana dengan penambahan sebanyak 20 (masing-masing penambahan sebesar 15% beban rencana). Beban ditahan pada setiap tahapnya untuk selama 5 menit dengan pembacaan dilakukan setiap 2,5 menit. Tambahkan pertambahan beban jika beban pada setiap tahap dicapai. Setelah interval 5 menit, kurangi beban secara keseluruhan yang terjadi pada tiang. Metoda ini tidak dapat digunakan untuk memperkirakan penurunan yang terjadi.
2.3.2.5 Constant Tare of Penetration Test Method (CRP Test)
Kepala tiang diberikan beban hingga kecepatan penurunan yang terjadi sebesar 0,05 in/min (1.25 mm/menit). Beban yang diperlukan untuk mencapai kecepatan penurunan seperti yang disebutkan pada item 1 kemudian dicatat,uji
dilakukan hingga total penurunan mencapai 2 in hingga 3 in (50 mm hingga 75 mm).
2.3.2.6 Swedish Cyclic Test Method (SC Test)
Tiang diberikan beban sebesar sepertiga dari beban rencana, beban dikurangi hingga seperenam beban rencana. Penambahan dan pengurangan beban diulangi sebanyak 20 kali. Tambahan beban hingga 50% lebih besar dari item 1 dan ulangi pada item 2 seperti prosedur ini dilakukan hingga terjadi keruntuhan.
Metoda ini memerlukan waktu waktu yang cukup lama dan proses siklik merubah perilaku tiang hingga tiang sudah tidak sama dengan kondisi aslinya.
2.3.2.7 Interpretasi Method
Umumnya data uji pembebanan diplotkan dengan beban sebagai absis dan penurunan sebagai ordinat. Data yang berupa titik ini kemudian digunakan untuk membuat perkiraan beban runtuh sehingga kapasitas yang diizinkan dapat dihitung.
Beban runtuh ultimate suatu tiang tekan hidrolis didefinisikan sebagai beban saat tiang tersebut amblas atau penurunan terjadi dengan cepatnya di bawah tekanan beban. Defenisi keruntuhan lain menganggap batas penurunan kotor 1,50 inchi (38 mm) dan penurunan bersih 0,75 inchi (19 mm) terjadi di bawah 2 kali beban rencana.
Banyak ahli teknik mendefinisikan beban runtuh adalah titik potong dari garis singgung awal kurva (penurunan vs beban) dengan garis singgung atau perluasan bagian akhir dari kurva.
Ada beberapa metode interpretasi data loading test yang dibahas dalam tesis ini antara lain:
A. Davisson’s Method (1972)
B. Mazurkiewicz’s Method (1972)
C. Chin’s Method (1971)
D. Butler & hoy’s Method (1977)
A. Davisson’s Method (1972)
Langkah-langkah untuk mendapatkan daya dukung ultimate dengan Metode Davisson adalah sebagai berikut:
1. Gambar kurva beban vs penurunan seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2.
2. Dapatkan penurunan elastis, Δ = (Qva)L/AE dari tiang tekan hidrolis, di mana Qva adalah beban kerja, L adalah panjang tiang tekan hidrolis, A adalah luas penampang tiang tekan hidrolis, dan E adalah modulus elastisitas bahan tiang tekan hidrolis.
3. Gambar garis OA menurut persamaan penurunan elastis (Δ) seperti yang didefinisikan pada point 2. Gambar sebuah garis BC sejajar dengan garis OA pada suatu jarak x, di mana x = 0,15 + D/120 in, (D = diameter tiang tekan hidrolis dalam satuan inchi).
4. Daya dukung ultimate adalah perpotongan antara garis BC dengan kurva beban-penurunan seperti tertulis di point 3.
Metode ini sejatinya direkomendasikan untuk driven piles, dan lebih cocok digunakan untuk metode QM Test. Keuntungan utama dari metode ini adalah batas garis BC dapat digambarkan sebelum pengujian
dilakukan. Adapun hal itu dapat digunakan sebagai kriteria penerimaan untuk proof-tested contract pile. Untuk lebih jelasnya, prosedur metode davisson dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar Error! No text of specified style in document..2 Grafik Interpretasi Dengan Davisson’s Method
B. Mazurkiewicz’s Method (1972)
Metode ini mengasumsikan bahwa dengan kapasitas tahanan terbesar (ultimate) akan didapatkan dari beban yang berpotongan, diantaranya beban yang searah sumbu tiang untuk dihubungkan beban dengan titik- titik dari posisi garis terhadap sudut 450 pafa beban sumbu yang berbatasab dengan beban (Prakash dan Sharma, 1990). Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Adapun langkah-langkah interpretasi tes pembebanan dari metode Mazurkiewicz adalah sebagai berikut:
➢ Plot kurva beban-penurunan.
➢ Pilih sejumlah penurunan dan gambarkan garis vertical yang memotong kurva. Kemudian gambar garis horizontal darititik perpotongan ini pada kurva sampai memotong sumbu beban.
➢ Dari perpotongan masing-masing kurva, gambar garis 450 sampai memotong garis beban selanjutnya.
➢ Perpotongan ini jatuh kira-kira pada garis lurus. Titik yang di dapat oleh perpotongan dari perpanjangan garis ini pada sumbu vertikal (beban) adalah beban runtuh.
➢ Metoda ini mengasumsikan bahwa kurva beban-penurunan berupa parabolic. Nilai beban keruntuhan yang didapat dari metoda ini seharusnya mendekati 80% dari kenyataan.
Gambar Error! No text of specified style in document..3 Grafik hubungan beban dengan penurunan
metode Mazurkiewicz
C. Chin’s Method (1971)
Dasar dari teori ini, diantaranya sebagai berikut (Gambar 2.4).
a. Kurva beban-penurunan digambar dalam kaitannya dengan S/Q, di mana:
S/Q = C1.S + C2 (2.13)
b. Kegagalan beban (Qf) atau beban terakhir (Qult) digambarkan sesuai persamaan (2.14).
Qult = 1/C1 (2.14)
Gambar Error! No text of specified style in document..4 Grafik hubungan beban dengan penurunan menurut
metode Chin
Kegagalan metode Chin dapat digunakan untuk kedua tes beban yaitu tes beban dengan cepat dan tes beban yang dilakukan dengan lambat. Biasanya memberikan perilaku yang tidak realistik untuk kegagalan beban, jika tidak digunakan suatu kenaikan waktu yang konstan pada uji tiang. Jika sepanjang kemajuan tes beban statis, keruntuhan pada tiang akan bertambah maka garis Chin akan menunjukkan suatu titik temu, oleh karena itu dalam merencanakan tiap pembacaan Chin perlu dipertimbangkan. Di mana Chin memperhatikan batasan beban ynag diregresikan linier yang mendekati 1 (satu) dalam mengambil suatu hasil tes beban statis, dengan dasar nilai-nilai yang ditentukan dari dua cara yang telah disebutkan. Secara umum dua titik akan menentukan suatu gatis dan titik ketiga pada pada garis yang sama mengkonfirmasikan suatu garis (Fellenius, 2001).
D. Butler and Hoy’s Method (1977)
Butler dan Hoy (1977) mempertimbangkan kegagalan beban saat beban terjadi perpotongan dua buah garis tangen, terhadap grafik hubungan antara beban-penurunan pada titik-titik yang berbeda Salgado, 1999). Garis tangen pertama merupakan garis lurus awal yang diasumsikan sebagai suatu garis tekanan elastis. Untuk garis tangen kedua diperoleh dan dibatasi pada suatu kemiringan sebesar 0,05”/ton pada kurva beban-penurunan.
Pada umumnya kurva beban-penurunan saat garis digambarkan lurus merupakan bagian pencerminan yang benar terhadap garis elastis.
Pengamatan ini didasarkan pada Fellenius (1980), penggunaan suatu garis pencerminan yang diusulkan kembali sebagai suatu garis tekanan tekanan elastis sehingga suatu garis bantu lurus awal di dalam Gambar 2.5 untuk menentukan kegagalan beban.
Gambar Error! No text of specified style in document..5 Grafik hubungan beban dengan penurunan
metode Butler dan Hoy (1977)
2.3.3 Daya Dukung Lateral Bored Pile
Pondasi tiang dapat menahan beban lateral yang bekerja pada dinding penahan tanah, dimana beban lateral berasal dari tekanan tanah lateral yang mendorongnya. Pondasi tiang juga dapat menahan beban lateral seperti beban angin yang bekerja pada struktur bangunan tingkat tinggi seperti struktur rangka
baja atau gedung pencakar langit,sehingga pondasi tiang mengalami gaya tarik dan gaya tekan. Pondasi tiang juga dapat menahan dinding turap yang menyangga pada pondasi tiang. Pondasi tiang juga menanggung beban lateral yang disebabkan gaya eksternal seperti hempasan gelombang air laut, angin, dan benturan kapal pada konstruksi lepas pantai.
Beban lateral yang diijinkan pada pondasi tiang diperoleh berdasarkan salah satu dari dua kriteria berikut:
• Beban lateral ijin ditentukan dengan membagi beban ultimit dengan suatu faktor keamanan.
• Beban lateral ditentukan berdasarkan defleksi maksimum yang diijinkan.
Metode analisis yang dapat digunakan adalah :
• Metode Broms (1964)
• Metode Brinch Hansen (1961)
• Metode Reese-Matlock (1956)
2.3.3.1 Menghitung Tahanan Beban Lateral Ultimate
Pondasi tiang tunggal terdiri dari dua klasifikasi yaitu pondasi tiang pendek dan pondasi tiang panjang. Langkah pertama yang perlu kita lakukan untuk menentukan kapasitas lateral tiang adalah menentukan apakah tiang tersebut berperilaku sebagai tiang panjang atau tiang pendek. Menurut Tomlinson, 1977, kriteria tiang kaku/rigid pile (pendek) dan tiang tidak kaku/elastic pile (panjang) berdasarkan faktor kekakuan R dan T yang dikaitkan dengan panjang tiang yang tertanam dalam tanah (L) diperlihatkan pada tabel 2.7.
Tabel Error! No text of specified style in document..7 Kriteria pondasi tiang pendek dan pondasi tiang panjang
(Tomlinson, 1977)
Tipe Tiang
Modulus Tanah (K) Bertambah Dengan
Kedalaman
Modulus Tanah (K) Konstan
Kaku L 2T L 2R
Tidak Kaku L 4T L 3,5R
T dan R adalah faktor kekakuan tiang yang dipengaruhi oleh kekauan tiang EI dan kompresibilitas tanah yang dinyatakan dalam modulus tanah (K) yang tidak konstan untuk sembarang tanah, tetapi bergantung pada lebar dan kedalaman tanah yang dibebani.
Jika tanah berupa lempung kaku terkonsolidasi berlebihan (stiff over consolidated clay), modulus tanah umumnya dapat dianggap konstan di seluruh kedalamannya. Faktor kekakuan R dinyatakan dengan:
𝐑 = (𝐄𝐈
𝐊)
𝟏⁄𝟒
(2.15) di mana :
E = modulus elastisitas bahan tiang (kg/cm2) I = momen Inersia tiang (cm4)
L = panjang tiang pancang (cm) K = khd = k1/1,5 = modulus tanah
k1 = modulus reaksi subgrade dari Terzaghi (Tabel 2.8)
Tabel Error! No text of specified style in document..8 Hubungan modulus subgrade (k1) dengan kuat geser undrained untuk lempung kaku terkonsolidasi
berlebihan (overconsolidated) (Hardiyatmo, 2002)
Konsistensi Kaku Sangat kaku Keras kohesi undrained Cu
kN/m2 100-200 200-400 ˃400
kg/cm2 1 – 2 2 - 4 ˃4
k1
MN/m3 18 – 36 36 -72 ˃72
kg/cm3 1,80 - 3,60 3,60 - 7,20 ˃7,20 k1 direkomendasikan
MN/m3 27 54 ˃108
kg/cm3 2,70 5,40 ˃10,80
Jika tanah lempung terkonsolidasi normal (normally consolidated) dan tanah granuler, modulus tanah dapat dianggap bertambah secara linier dengan kedalamannya (semakin ke bawah semakin besar). Faktor kekakuan untuk modulus tanah yang tidak konstan (T) dinyatakan dengan:
𝐓 = (𝐄𝐈
𝐧𝐡)
𝟏⁄𝟓
(2.16) dimana :
E = modulus elastis tiang = 4700 √fc′ (kg cm2
⁄ )
I = momen inersia tiang = 1
64π D4
nh = koefisien variasi modulus tanah (Tabel 2.9 dan 2.10) D = lebar atau diameter tiang (cm)
Tabel Error! No text of specified style in document..9 Nilai-nilai nh
untuk tanah granular (c = 0) (Tomlinson, 1977)
Kerapatan relatif (Dr) Tidak padat Sedang Padat Interval nilai A 100 – 300 300 –
1000 1000 – 2000
Nilai A dipakai 200 600 1500
nh, pasir kering atau lembab
(Terzaghi) (kN/m3) 2425 7275 19400
nh, pasir terendam air (kN/m3)
Terzaghi 1386 4850 11779
Reese dkk 5300 16300 34000
Tabel Error! No text of specified style in document..10 Nilai-nilai nh
untuk tanah kohesif (Hardiyatmo, 2002)
Tanah nh (kN/m3) Referensi
Lempung terkonsolidasi normal
lunak
166 – 3518 Reese dan Matlock (1956) 277 – 554 Davisson - Prakash (1963)
Lempung terkonsolidasi normal
organik
111 – 277 Peck dan Davidsson (1962) 111 – 831 Davidsson (1970)
Gambut 55 Davidsson (1970)
27,7 – 111 Wilson dan Hilts (1967)
Loess 8033 –
11080
Bowles (1968)
2.3.3.2 Metode Broms
Metode perhitungan ini menggunakan teori tekanan tanah yang disederhanakan dengan menganggap bahwa sepanjang kedalaman tiang, tanah mencapai nilai ultimit.
Keuntungan metode Broms :
• Dapat digunakan pada tiang panjang maupun tiang pendek.
• Dapat digunakan pada kondisi kepala tiang terjepit maupun bebas.
Kerugian metode Broms :
• Hanya berlaku untuk lapisan tanah yang homogen, yaitu tanah lempung saja atau tanah pasir saja.
• Tidak dapat digunakan pada tanah berlapis. Broms membedakan antara tiang pendek dan panjang serta membedakan posisi kepala tiang bebas dan terjepit.
Broms, 1964, mengemukakan beberapa anggapan dalam metode ini bahwa tanah adalah salah satu dari non-kohesif saja (c = 0) atau kohesif saja (f = 0), oleh karena itu, tiang pada setiap tipe tanah dianalisis secara terpisah. Broms juga menyatakan bahwa tiang pendek kaku (short rigid pile) dan tiang panjang lentur (long flexible pile) dianggap terpisah. Tiang dianggap tiang pendek kaku (short rigid pile) Gambar 2.6 jika L/T 2 atau L/R 2 dan dianggap tiang panjang lentur (long flexible pile) jika L/T 4 atau L/R 3,5 Gambar 2.7.
Gambar Error! No text of specified style in document..6 Tiang pendek dikenai beban lateral (Broms, 1964)
Gambar Error! No text of specified style in document..7 Tiang panjang dikenai beban lateral (Broms, 1964)
Tiang pendek ujung bebas diharapkan berotasi di sekitar pusat rotasi, sedangkan untuk tiang ujung jepit bergerak secara lateral dalam bentuk translasi.
1. Pada Tanah Kohesif
Pada tanah kohesif, tegangan tanah yang terjadi di permukaan tanah sampai kedalaman 1,5 kali diameter (1,5D) dianggap sama dengan nol dan konstan sebesar 9cu untuk kedalaman yang lebih besar dari 1,5D tersebut. Hal ini dianggap sebagai efek penyusutan tanah.
a. Tiang Ujung Bebas (Free-end Piles)
Beban lateral yang bekerja pada kedua jenis tiang tersebut akan menghasilkan pergerakan yang berbeda dari segi defleksi dan mekanisme keruntuhan tiang.
Pada tiang panjang tahanan terhadap gaya lateral akan ditentukan oleh momen maksimum yang dapat ditahan tiangnya sendiri (My), dapat dilihat pada Gambar 2.8.
Gambar Error! No text of specified style in document..8 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan Kondisi Kepala
