ANALISIS PERHITUNGAN DAYA DUKUNG AKSIAL PONDASI
TIANG BOR TUNGGAL DIAMETER 0,6 METER
MENGGUNAKAN DATA SONDIR, SPT, UJI BEBAN STATIK,
DAN PDA PADA PROYEK PEMBANGUNAN HOTEL SAPADIA
MEDAN
TUGAS AKHIRDiajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Sipil
Oleh:
TASLIM
100404004
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISIS PERHITUNGAN DAYA DUKUNG AKSIAL PONDASI TIANG BOR TUNGGAL DIAMETER 0,6 METER MENGGUNAKAN DATA SONDIR, SPT, UJI BEBAN STATIK, PDA DAN METODE ELEMEN HINGGA PADA PROYEK PEMBANGUNAN HOTEL SAPADIA MEDAN
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat dalam menempuh Colloqium Doctum/ Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh : TASLIM
100404004
Pembimbing :
Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE NIP. 19510629 198411 1 001
Mengesahkan :
Ketua Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara
Prof. Dr.Ing. Johannes Tarigan NIP : 19561224 198103 1 002
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2015
Penguji I
Ir. Rudi Iskandar, MT NIP. 19650325 199103 1 006
Penguji II
Ika Puji Hastuty, ST, MT NIP. 19770807 200812 2 002
ABSTRAK
Pondasi adalah bagian tak terpisahkan dari suatu konstrruksi yang berfungsi untuk meneruskan gaya-gaya maupun beban dari konstruksi ke lapisan tanah yang berada dibawah pondasi. tiang bor (bored pile) merupakan salah satu tipe pondasi yang dipergunakan untuk bangunan, apabila tanahnya tidak memiliki daya dukung untuk memikul berat bangunan. Tiang bor dipasang ke dalam tanah dengan cara mengebor tanah terlebih dahulu, baru kemudian diisi tulangan dan dicor beton.
Adapun tujuan akhir dari studi ini adalah menghitung dan membandingkan daya dukung pondasi tiang bor (bored pile) dari data hasil sondir, spt,dan hasil uji pembebanan (loading test) dan PDA (Pile Driving Analyzer). Menghitung penurunan elastic yang terjadi pada tiang bor (bored pile) tunggal diamater 0,6 m dengan metode analitis dan metode elemen hingga menggunakan bantuan program Plaxis.Tahapan metode penelitian dengan cara studi literatur, pengumpulan data dalam hal ini diperoleh dari perusahaan jasa pemancangan dan melukakan analisa data.
Hasil perhitungan daya dukung aksial yang dilakukan memiliki banyak perbedaan. Baik dilihat dari metode perhitungan maupun titik yang ditinjau. Berdasarkan perhitungan daya dukung aksial tiang bor (bored pile) tunggal diameter 0,6 m menggunakan data SPT pada Titik BH-2 sebesar 458,56 ton. Untuk data Loading Test
pada Titik 3BP 60-6A metode Chin 164,96 ton, metode Davisson 379,37 ton. Untuk
data PDA pada Titik BP-H2 sebesar 299,31 ton. Penurunan elastis tiang bor (bored pile) tunggal diameter 0,6 m mengunakan data loading test (3BP60-6A) 18,33 mm < 25 mm (Aman) cara analitis sebesar 13,01 mm < 25 mm (Aman) menggunakan menggunakan metode elemen hingga dengan bantuan program Plaxis 17,00 mm < 25 mm (Aman).
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat ALLAH SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik dan tepat waktu.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang studi geoteknik Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul:
“ANALISIS PERHITUNGAN DAYA DUKUNG AKSIAL PONDASI TIANG BOR TUNGGAL DIAMETER O,6 METER MENGGUNAKAN DATA SONDIR, SPT, UJI BEBAN STATIK, PDA PADA PROYEK PEMBANGUNAN HOTEL SAPADIA MEDAN”
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 terimakasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu:
1. Terutama kepada kedua orang tua saya, Ayahanda Rojali Lubis dan Ibunda Nursyam Siagian dan Unde Nurhana Siagian yang telah membesarkan dan menyayangi saya sepenuh hati serta memberikan dukungan yang besar baik moral maupun material.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE. Selaku dosen pembimbing yang 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 Ir. Rudi Iskandar, MT. dan Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT., sabagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ir. Syahrizal, MT, sebagai Seketaris Departeman Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6. Bapak dan Ibu pengajar dan seluruh staf pegawai Departeman Teknik Fakultas Teknik Universitas Sumetera Utara.
7. Buat Abangda Syariban Lubis, SH. yang telah memotivasi saya untuk terus semangat menyelesaikan tugas akhir ini.
8. Bapak Ir. Subur Panjaitan, MT, yang telah menganjurkan saya untuk masuk jurusan teknik sipil.
9. Bang Joseph Admika Ginting, S.T dan Bang Ir. Koresj Sirait yang memberikan bantuan dan ide dalam pengerjaan tugas akhir saya ini.
10. Sahabat terdekat saya Muhammad Wihardi, Muhammad Arif Nugraha, Kaka Riad Chofif, Derry Wiliyanda Nasution, Harianti Wira Pratama, Prisquilla, Essy Santaria Ginting, Yudha, Andry Febriansyah Siregar, Luthfi Pratama, Fildia Usma Yusuf, Maulana Rizqi, Dwi Puspa Mora Hutabarat, Cut Dara Daskirah, Naurah Nazifa, Mudrikah, Trikumalasari Evi Sumantri dan seluruh teman seperjuangan angkatan 2010 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya.
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 terimakasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Juni 2015
Penulis
DAFTAR ISI
Abstrak ... i
Kata Pengantar... ii
Daftar Isi ... v
Daftar Gambar ... ix
Daftar Tabel ... xii
Daftar Notasi ... xiv
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Tujuan Penelitian ... 2 1.3. Manfaat Penelitian ... 2 1.4. Perumusan Masalah ... 2 1.5. Batasan Masalah ... 3
1.6. Metode Pengumpulan Data ... 3
1.7. Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5
2.1.Pengertian Umum ... 5
2.2. Penetrometer Statis (Static Penetrometer) ... 8
2.3. Penetrometer dinamis (Dynamic penetrometer) ... 13
2.4.1. Metode Konstruksi Mutakhir ... 19
2.4.2. Pemakaian Pilar/Tiang yang DiBor ... 25
2.4.3. Proses Pembuatan Pondasi Tiang Bor (Bored Pile) ... 26
2.5. Daya Dukung Aksial Tiang Bor (Bored Pile) ... 32
2.5.1. Daya Dukung Tiang Bor (Bored Pile) dari Hasil Sondir ... 33
2.5.2. Daya Dukung Tiang Bor (Bored Pile) dari Hasil SPT ... 34
2.5.3. Uji Pembebanan (Loading Test) Statik... 36
2.5.4. Metode Pembebanan... 41
2.5.5. Interpretasi Hasil Uji Pembebanan Statik ... 44
2.5.6. Pengujian Tiang dengan Metode Pile Dynamic Analyzer (PDA)... 47
2.6. Metode Elemen Hingga ... 51
2.7. Plaxis... 51
2.8. Teori Mohr Coulumb ... 58
2.8.1.Persamaan Lingkaran Mohr ... 59
2.9. Parameter Tanah ... 59
2.9.1. Modulus Young (E) ... 59
2.9.2. Poisson’sRatio (μ') ... 61
2.9.3. Berat Jenis Tanah Kering (γdry) ... 62
2.9.4. Berat Jenis Tanah Jenuh (γsat) ... 62
2.9.5. Sudut Geser Dalam (ø) ... 62
2.9.6. Kohesi (c) ... 62
2.9.8. Permeabiltas (K) ... 63
2.10. Parameter Tiang Bor (Bored Pile) ... 64
2.11. Penurunan Tiang Tunggal ... 64
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 69
3.1. Data Umum Proyek ... 69
3.2. Data Teknis Tiang Bor (Bored Pile) ... 70
3.3. Metode Pengumpulan Data ... 70
3.4. Tahap Penelitian ... 70
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 73
4.1. Pendahuluan ... 73
4.2. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Bor (Bored Pile) Berdasarkan Data Sondir... 73
4.3. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Bor (Bored Pile) Berdasarkan Data SPT ... 76
4.4. Menghitung Daya Dukung Aksial Tiang Bor (Bored Pile) dari Data Loading Test ... 79
4.5.Daya Dukung Aksial Tiang Bor (Bored Pile) dari Hasil PDA (Pile Driving Analyzer) ... 84
4.6. Penurunan Elastis pada Tiang Bor (Bored Pile) Tunggal ... 85
4.7. Perhitungan dengan Metode Elemen Hingga Menggunakan Program Plaxis ... 89
4.8. Proses Pemodelan pada Program Plaxis ... 91
4.9. Diskusi ... 95
4.9.1.Evaluasi Hasil Perhitungan Daya Dukung Tiang Bor (Bored Pile) ... 95
4.9.2. Evaluasi Hasil Perhitungan Penurunan Elastis Pada Tiang Bor (Bored Pile) Tunggal Diameter 0,6 m ... 96
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 97
5.1. Kesimpulan ... 97
5.2. Saran ... 99
Daftar Pustaka... 100
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Hal
2.1 Kurva percobaan sondir (Soedarmo, 1993). 12 2.2 Alat sondir dengan konus biasa (Soedarmo, 1993). 12 2.3 Alat sondir dengan bikonus (Soedarmo, 1993). 13 2.4 Alat percobaan penetrasi standar (Soedarmo, 1993). 14 2.5 Konfigurasi pilar bor biasa (Bowles, 1998). 19 2.6 Metode – metode awal konstruksi Kaison (Bowles, 1998). 20 2.7 Metode kering konstruksi pilar yang dibor (Bowles, 1998). 22 2.8 Metode acuan pilar yang dibor (Bowles, 1998). 23 2.9 Metode adonan untuk konstruksi pilar yang dibor (Bowles, 1998). 24
2.10 Mata bor. 27
2.11 Pemasangan casing. 27
2.12 Pengecekan tanah manual. 28
2.13 Pemasangan tulangan. 28
2.14 Penyambungan tulangan jika perlu. 29
2.15 Tulangan setelah dipasang. 29
2.16 Penempatan pipa tremie. 30
2.17 Corong. 30
2.18 Ready Mix. 31
2.20 Proses pengecoran. 32 2.21 Daya dukung ujung batas tiang bor pada tanah pasiran
(Reese & Wright, 1997). 35
2.22 Tahanan selimut selimut tiang bor pada tanah pasiran
(Reese & Wright, 1997) 36
2.23 Pengujian dengan sistem kentledge (Coduto,2001). 40 2.24 Pengujian dengan tiang jangkar (Tomlinson,1980) 41 2.25 Contoh hasil uji pembebanan statik aksial tekan (Tomlinson, 2001) 43 2.26 Grafik hubungan beban dengan penurunan menurut metode Chin. 45 2.27 Interpretasi daya dukung ultimit dengan metode Davisson. 47 2.28 PDA instrumen dan aksesoris pendukung. 49 2.29 Pemasangan Strain Transducer dan Accelerometer. 50 2.30 Titik nodal dan titik tegangan (Manual Plaxis). 53 2.31 Kontrol halaman (page control) dan lembar tab (tab sheet)
(Manual Plaxis). 54
2.32 Pengaturan global lembar tab proyek (Manual Plaxis). 55 2.33 Pengaturan global lembar tab dimensi. (Manual Plaxis). 56 2.34 Jendela utama dari program masukan (Manual Plaxis). 56
2.35 Toollbar (Manual Plaxis). 58
2.36 Grafik lingkaran Mohr (Manual Plaxis). 59 2.37 Faktor penurunan I0 (Poulus dan Davis, 1980). 66
2.38 Faktor penurunan Rµ (Poulus dan Davis, 1980). 66
2.40 Faktor Penurunan Rh (Poulus dan Davis, 1980). 67
2.41 Faktor Penurunan Rb(Poulus dan Davis, 1980). 68
3.1 Bagan alir penelitian 72
4.1 Grafik hubungan antara beban dan penurunan pada tiang bor
(bored pile). 82
4.2 Grafik Interpretasi metode Chin FK. 84 4.3 Grafik Interpretasi metode Davisson. 94 4.4 Hasil Output
DAFTAR TABEL
No. Judul Hal
2.1 Harga – harga Empiris ϕ dan Dr Pasir dan Lumpur Kasar
Berdasarkan Sondir. 13
2.2 Hubungan Dr, ϕ dan N dari pasir (Peck, Meyerhoff). 15 2.3 Hubungan Dr, ϕ dan N dari pasir (Terzaghi). 15 2.4 Hal-hal yang perlu dipertimbangkan untuk penentuan harga N. 16 2.5 Hubungan antara angka penetrasi standar dengan sudut geser
dalam dan kepadatan relatif pada tanah pasir. 17 2.6 Hubungan antara N dengan berat isi tanah. 18 2.7 Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada tanah lempung
(Randolph,1978). 60
2.8 Korelasi N-SPT dengan modulus elastisitas pada tanah pasir 61 2.9 Hubungan Jenis Tanah, konsistensi dan Poisson ratio (μ). 61 2.10 Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah. 64 4.1 Perhitungan Daya Dukung Tiang Bor (Bored Pile) Menggunakan
Data SPT (BH-2). 75
4.2 Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Tiang
Bor pada Titik Sondir S-2 dengan Metode Meyerhof. 78 4.3 Load Displacement Data, Axial Load Test. 81 4.4 Tabel data-data yang diperlukan dalam pembuatan Grafik Chin. 82
4.5 Hasil Analisis Program CAPWAP. 84 4.6 Hasil perhitungan penurunan elastis tiang bor (bored pile)
tunggal diameter 0,6 m. 88
4.7 Input Parameter Tanah untuk Program Plaxis pada Lokasi BH-2 89 4.8 Data Tiang Bor pada Bore Hole 2. 91 4.9 Penurunan Tiang Bor Menggunakan Program Plaxis pada
Bore Hole 2 94
4.10 Daya Dukung Menurut Metode Meyerhof Menggunakan
Data Sondir. 95
4.11 Daya Dukung Menurut Metode Meyerhof Menggunakan Data SPT. 95 4.12 Daya Dukung Berdasarkan Hasil data Loading Test. 95 4.13 Daya Dukung Berdasarkan Hasil PDA (Pile Driving Analizer) 95 4.14 Penurunan Elastis yang Terjadi Pada Tiang Bor (Bored Pile)
Tunggal Diameter 0,6 m. 96
5.1 Daya Dukung Ultimit Menggunakan Data Sondir. 97 5.2 Penurunan Tiang Bor Tunggal (Bored Pile) Diameter 0,6 m. 98
DAFTAR NOTASI
A = Interval pembacaan (setiap kedalaman 20 cm) A = Total luas efektif penampang piston (cm2) A = Luas penampang kolom/tiang (cm2) A
b = Luas penampang ujung tiang (cm 2
)
A
p = Luas penampang ujung tiang (cm 2
)
A
s = Luas penampang selimut tiang (cm 2
) B = Diameter atau sisi tiang (m)
Cp = Koefisien empiris 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) Es = Modulus Young tanah
FK = Faktor Keamanan f
s = Tahanan gesek dinding tiang (Kg/cm 2
) h = Tinggi jatuh
H = Gaya Horizontal yang bekerja (ton) HL = Hambatan Lekat
Hu = Gaya lateral ultimit I = Momen Inersia
Ip = Momen inersia tiang (m4) Iwp = Faktor pengaruh
Iws = Faktor pengaruh
i = Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau (m) i
min = Jari-jari inersia batang/tiang
JHL = Tahanan geser total sepanjang tiang (Kg/m)
JP = Jumlah perlawanan, perlawanan ujung konus + selimut (kg/cm2) 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
1 = Harga Rata-rata dari Dasar ke 10D ke atas
N
2 = Harga Rata-rata dari Dasar ke 4D ke bawah
n = Jumlah tiang pancang
n’ = Jumlah tiang dalam satu baris P = Bacaan manometer (Kg/cm 2)
P1 = Beban yang diterima satu tiang pancang (ton)
PK = Perlawanan penetrari konus, qc (Kg/cm2) 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
ult = Kapasitas daya dukung maksimal/akhir (kg)
qwp = Beban titik persatuan luas ujung tiang
R = Faktor kekakuan S = Penurunan total
s1 = Penurunan batang tiang
s2 = Penurunan tiang akibat beban titik ujung tiang
s3 = Penurunan tiang akibat beban yang tersalur sepanjang batang s = Jarak masing- masing antar tiang
se = Penurunan elastik tiang tunggal
Su = Kuat geser tak terdrainase dari tanah kohesif T = Faktor kekakuan
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 vertikal (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 Ø = Sudut geser tanah (kg/cm2)
μs = Nisbah Poisson tanah
ξ = Koefisien dari skin friction 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
