ANALISIS DAYA DUKUNG ULTIMIT DAN PENURUNAN PADA COMPRESSION LOADING TEST BORED PILE TUNGGAL DIAMETER 0,6 METER DENGAN METODE SEMI EMPIRIS DAN PEMODELAN METODE
ELEMEN HINGGA
(STUDY KASUS MEDAN FOCAL POINT)
TESIS
OLEH RINI 127016008
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
ANALISIS DAYA DUKUNG ULTIMIT DAN PENURUNAN PADA COMPRESSION LOADING TEST BORED PILE TUNGGAL DIAMETER 0,6 METER DENGAN METODE SEMI EMPIRIS DAN PEMODELAN METODE
ELEMEN HINGGA
(STUDY KASUS MEDAN FOCAL POINT)
TESIS
SyaratUntukMemperolehGelar Magister Teknik Pada Program Studi Magister TeknikSipil FakultasTeknikUniversitas Sumatera Utara
OLEH RINI 127016008
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
JUDUL TESIS : ANALISIS DAYA DUKUNG ULTIMIT DAN PENURUNAN PADA COMPRESSION LOADING TESTBORED PILETUNGGAL DIAMETER 0,6METER DENGAN METODE SEMI EMPIRIS DAN PEMODELAN METODE ELEMEN HINGGA (STUDY KASUS MEDAN FOCAL POINT)
NAMA MAHASISWA : RINI
NOMOR POKOK : 127016008
PROGRAM STUDI : TEKNIK SIPIL
Menyetujui Komisi Pembimbing,
(Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE)
Ketua Anggota
(Ir. Rudi Iskandar, MT)
Ketua Program Studi Dekan
(Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE) (Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME)
Telah diuji pada: 12 Agustus 2014
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE
Anggota : Ir. Rudi Iskandar, MT
: Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
ABSTRACT
Loaded foundation will undergo deformation which brings about the lowering of the foundation. The lowering, which is not uniformed and beyond the permitted lowering, can have fatal result on building structure on it. The researcher would analyze the structure of the lower part of Medan Vocal Point building which was called foundation. Bored piles were used for the type of foundation and standard penetration test and compression loading test were used for the field test as the analytical basis.
The objective of the research was to analyze and to compare the ultimate supporting power of single piles, and the lowering was caused by compression loading test by using semi empirical method and infinite element modeling with plaxis program and to analyze ultimate supporting power and the lowering in grouped piles with Vesic method (1977) and horizontal supporting power with Broms method (1964).
Based on the result of the analysis of the ultimate supporting power of single piles in Reese & Wright of 563.64 tons, Mazurkiewicz (1972) of 325 tons, Butler & Hoy (1977) of 320 tons, De Beer method (1976) of 230 tons, and Infinite Element Modeling with Plaxis program of 563.64 tons, it was found that the elastic lowering occurred by using semi empirical method was 4.68 mm and in the Infinite Element Modeling with Plaxis program was 4.84 mm with the variance of lowering of 0.16 mm (0.20%). Meanwhile, the ultimate supporting power of the grouped piles was 313.13 tons and the lowering of grouped piles with Vesic method (1977) was 10 mm. The ultimate supporting power of single piles in each analytical method was safe because it was bigger than the foundation planned load (150 tons). The calculation method of the supporting power used was the smallest value of the supporting power of De Beer method (230 tons).
The elastic lowering in each calculation method was safe because it was in line with the testing standard of ASTM D 1143-81, Smaximum ≤ 25.40 mm. Meanwhile, the elastic lowering of grouped piles was bigger than the elastic lowering of single piles. This was because the compression zone area in the lower part of single piles was smaller than the compression zone area in grouped piles.
ABSTRAK
Pondasi yang dibebani akan mengalami perubahan struktur tanah (deformasi) yang bias mengakibatkan terjadinya penurunan pada pondasi. Penurunan yang tidak seragam dan diluar batas penurunan yang diijinkan, dapat berakibat fatal pada struktur bangunan diatasnya.Untuk itu penulisakan meneliti struktur bagian bawah bangunan Medan Focal Point yang disebut pondasi. Jenis pondasi yang digunakan adalah bored pile. Dengan uji lapangan yang digunakan sebagai dasar analisis adalah
Standart Penetration Testdan uji beban vertical (compression loading test).
Tujuan penulisan tesis ini adalah menganalisis dan membandingan daya dukung ultimit tiang tunggal dan penurunan yang terjadi akibat compression loading
testdengan menggunakan Metode Semi Empiris dan Pemodelan Elemen Hingga
dengan Program Plaxis, serta menganalisis daya dukung ultimit dan penurunan pada tiang kelompokdengan Metode Vesic (1977)dan daya dukung horizontaldengan menggunakan Metode Broms (1964).
Berdasarkan hasil analisis daya dukung ultimit tiang tunggal pada Metode Reese & Wright yaitu 563,64 ton, Metode Mazurkiewicz (1972) yaitu 325 ton, Metode Butler & Hoy (1977) yaitu 320 ton, Metode De Beer (1976) yaitu 230 dan Pemodelan Elemen Hingga dengan Program Plaxis yaitu 563,64 ton dan penurunan elastis yang terjadi dengan menggunakan Metode Semi Empiris yaitu 4,68 mm dan pada Pemodelan Elemen Hingga dengan Program Plaxis yaitu 4,84 mm. Dengan selisih penurunan sebesar 0,16 mm (0,20%). Sedangkan daya dukung ultimit tiang kelompokyaitu 313,13 ton dan penurunan tiang kelompok dengan Metode Vesic (1977) yaitu 10 mm. Untuk daya dukung horizontal tiang tunggal dengan Metode Broms (1964) adalah 23,78 ton.Daya dukung ultimit tiang tunggal pada setiap Metode Analisis amankarenalebih besar dari bebanrencana pondasi (150 ton). Metode perhitungan daya dukung yang digunakan adalah nilai daya dukung terkecil yaitu Metode De Beer (230 ton).
Penurunan elastis pada setiap metode perhitungan aman karena sesuai standart pengujian yang digunakan ASTM D1143-81 yaituSmaksimum ≤ 25,40 mm. Sedangkan penurunan elastis pada tiang kelompok lebih besar dibandingkan penurunan elastis tiang tunggal. Hal ini disebabkan luas zona tertekan pada bagian bawah tiang tunggal lebih kecil dari pada luas zona tertekan pada tiang kelompok.
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji dan Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas segala rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat meyelesaikan tesis ini dengan baik.Tesis ini disusun sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan pada Program Studi Magister Teknik Sipil,Konsentrasi Struktur Geoteknik di Universitas Sumatera Utara. Judul Tesis ini adalah: “Analisis Daya Dukung Ultimit Dan Penurunan Pada Compression Loading TestBored Pile Tunggal Diameter 0,6 Meter Dengan Metode Semi Empiris Dan Pemodelan Metode Elemen Hingga (Study Kasus Medan Focal Point)”. Tesis ini membahas tentang daya dukung dan penurunan yang terjadi pada pondasi tiang jika pondasi tersebut dibebani melalui uji beban vertikal dengan menggunakan Pemodelan Elemen Hingga Program Plaxis.
Pada proses penulisan tesis ini penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak dan pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati saya menyampaikan rasa terima kasih saya yang sebesar-besarnya kepada yang terhormat:
Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE Selaku dosen pembimbing I dan Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT Selaku dosen pembimbing IIyang telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan masukansehingga terselesaikannya tesis ini.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, dan Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia Tarigan, M.Sc sebagai pembanding dan penguji yang telah memberikan masukan dan saran demi perbaikan tesis ini.
Seluruh dosen Program Studi Magister Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang telah membekali penulis dengan ilmu pengetahuan selama menjalani masa perkuliahan serta Bapak Yun yang telah banyak membantu kelancaran administrasi selama penulis menempuh perkuliahan hingga selesai.
Kedua Orang tua tercinta yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materil kepada penulis.
PT. Acset Indonesia, yang telah membantu memberi masukan data yang dibutuhkan pada proses penyusunan tesis ini.
Teman-teman Mahasiswa Magister Teknik Sipil USUAngkatan 2012khususnya Konsentrasi Struktur Geoteknik Bapak Berlin Anggiat Tampubolon dan Bapak Simon Petrus Simorangkir yang selalu memberikan bantuan, motivasi dan semangatnya.
Semoga segala kebaikan yang selama ini telah diberikan mendapat balasan yang mulia dari Allah SWT.
Penulis menyadari bahwa penulisan tesis ini masih jauh dari sempurna karena keterbataan pengetahuan dan pengalaman, serta referensi yang penulis miliki. Untuk itu penulis terbuka terhadapkritik dan saran demi perbaikan pada masa mendatang dan nantinya tugas ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Medan, Agustus 2014
RINI 127016008
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis dengan judul “Analisis Daya Dukung Ultimit Dan Penurunan Pada Compression Loading TestBored Pile Tunggal Diameter 0,6 Meter Dengan Metode Semi Empiris Dan Pemodelan Elemen Hingga (Study Kasus Medan Focal Point)”. Adalah karya saya dan belum pernah diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sepanjang pengetahuan saya juga, tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan dari penulis lain kecuali yang secara tertulis diakui dalam naskah ini disebutkan dalam daftar pustaka.
Medan, Agustus 2014 RINI
RIWAYAT HIDUP
A. DATA PRIBADI
Nama : Rini
Tempat / TanggalLahir : Tapaktuan / 17 Oktober 1988
Alamat : Jl. Sisingamanga Raja Gg. Perhubungan No.16d Medan
B. RIWAYAT PENDIDIKAN
1993 – 1994 : TK Darma Wanita Tapaktuan
1994 – 2000 : SD Negri Kalikebo 2, Trucuk, Klaten 2000 – 2003 : SMP Negri 2 Trucuk, Klaten
2003 – 2006 : SMU Negri 1 Tapaktuan
2006 – 2010 : Jurusan Teknik Sipil Konsentrasi Struktur Geoteknik UISU
2012 – 2014 : Magister Teknik Sipil Konsentrasi Struktur Geoteknik USU
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
PERNYATAAN ... v
RIWAYAT HIDUP ... vi
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR NOTASI ... xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang ... 1 1.2 Tujuan Penulisan ... 2 1.3 Batasan masalah ... 3 1.4 Manfaat Penulisan ... 3 1.5 Sistematika penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pendahuluan ... 5
2.2 Penyelidikan tanah (soil investigation) ... 6
2.3 Pondasi ... 9
2.3.1 Pondasi dalam ... 9
2.3.2 Pondasi tiang bor (bored pile) ... 10
2.3.3 Keuntungan dan kerugian penggunaan bored pile ... 11
2.3.4 Jenis pondasi bored pile ... 12
2.3.5 Metode pelaksanaan bored pile ... 13
2.3.6 Tiang kelompok ... 15
2.3.7 Jarakantar tiang pada tiang kelompok ... 15
2.4 Uji beban (loading test) ... 16
2.4.1Uji pembebanan langsung (Static load test) ... 17
2.4.2 Uji beban vertikal (compressive loading test) ... 18
2.4.3 Tujuan compression loading test ... 19
2.4.4 Slow Maintened Load Method (SM Test) ... 21
2.4.5 Prosedur pengukuran penurunan tiang ... 22
2.5 Daya Dukung Pondasi ... 23
2.5.1 Daya dukung tiang data SPT ... 23
2.5.2 Daya Dukung data compression loading testtiang tunggal ... 26
2.5.3 Daya dukung tiang kelompok ... 30
2.5.4 Faktor efisiensi Tiang Kelompok ... 31
2.6 Daya dukung horizontal (lateral) ... 32
2.6.1 Metode Broms (1964) ... 32
2.6.2 Metode Broms (1964) untuk tiang panjang kepala tiang terjepit (Fixed head) ... 33
2.7.1 Penurunan elastis tiang tunggal ... 35
2.7.2 Penurunan elastis tiang kelompok ... 40
2.7.3 Penurunan yang diijinkan ... 41
2.8 Transfer Beban ... 41
2.8.1 Transfer beban gesekan (friction) ... 42
2.8.2 Transfer beban tahanan ujung (end bearing) ... 42
2.9 Pemodelan Elemen Hingga dengan Program Plaxis Versi 8,2 ... 43
2.9.1 Parameter model tanah Morh Coulomb ... 44
2.9.2 Daya dukung tiang tunggal Pemodelan Elemen Hingga dengan Program Plaxis ... 44
2.10 Penelitian yang pernah dilakukan ... 44
BAB III METODOLOGI 3.1 Deskripsi proyek ... 47
3.2 Lokasi penelitian ... 48
3.3 Data teknis bored pile ... 50
3.4 Tahapan pengumpulan data ... 51
3.5 Bagan alir penulisan tesis ... 53
3.6 Bagan alir daya dukung ultimit dan penurunan bored pile ... 50
3.7 Bagan alir Pemodelan Elemen Hingga dengan Program Plaxis ... 54
BAB IV HASIL PERHITUNGAN 4.1 Daya dukung pondasi tiang ... 56
4.1.1 Daya dukung tiang berdasarkan dataSPT ... 57
4.1.1.1 Metode Reese & Wright (1977) ... 58
4.1.2 Daya dukung compression loading testpada tiang tunggal ... 64
4.1.2.1 Metode Mazurkiewicz (1972)... 67
4.1.2.2 Metode Butler & Hoy... 68
4.1.2.3 Metode De Beer ... 69
4.1.3 Daya dukung ultimit nyata (real ultimite bearing capasity)pada tiang tunggal ... 70
4.1.3.1 Metode Mazurkiewicz (1972) ... 71
4.1.3.2 Metode Butler & Hoy... 73
4.1.3.3 Metode De Beer ... 74
4.1.4 Daya dukung tiang kelompok ... 75
4.1.5 Daya dukung horizontal ... 76
4.2 Penurunan tiang ... 76
4.2.1 Penurunan tiang tunggal ... 77
4.2.1.1 Penurunan elastis tiang tunggal ... 83
4.2.1.2 Penurunan elastis tiang kelompok ... 83
4.2.2 Penyaluran(Transfer) beban... 83
4.2.2.1Transfer beban friktion ... 83
4.2.2.2Transfer beban end bearing ... 84
BAB V PEMODELAN ELEMEN HINGGA PROGRAM PLAXIS 5.1 Program Plaxis Versi 8,2 ... 86
5.2.1 Input data bored pile pada Plaxis ... 87
5.2.2 Input data tanah pada Program Plaxis ... 87
5.2.3 Siklus pembebanan loading test ... 91
5.3 Kurva hubungan beban-penurunan ... 93
5.3.1 Beban 200%design load ... 93
5.3.2 Beban 150% design load ... 95
5.3.3 Beban 100% design load ... 96
5.3.4 Beban 50% design load ... 98
5.4 Hasil compression loading test dengan menggunakan Pemodelan Elemen Hingga dengan Program Plaxis ... 99
5.5Perbandinganhasilcompression loading testdi lapangan dengan Pemodelan Elemen Hingga dengan Program Plaxis ... 101
5.6 Daya dukung tiang tunggal ... 102
5.7Diskusi ... 102
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan ... 107
6.2 Saran ... 108
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
2.1 Jenis bored pile (Das,1999)... 13
2.2 Tiang Kelompok (Acset Indonesia, 2011) ... 15
2.3 Uji compression loading test (ASTM D1143-81) ... 19
2.4 Daya dukung ujung bored pile pasiran (Reese & Wright, 1997) 24 2.5 Tahanan geser selimut bored pile pasiran (Reese & Wright, 1977) 25 2.6 Hubungan beban-penurunan Metode Mazurkiewicz (1972) ... 27
2.7 Hubungan beban-penurunan Metode Butler & Hoy (1977) ... 28
2.8 Hubungan beban-penurunan Metode De Beer (1976) ... 30
2.9 Perlawanan tanah dan momen lentur tiang panjang-kepala tiang terjepit pada tanah pasir ... 33
2.10 Faktor Penurunan io 2.11 Kompresi r (Poulus & Davis, 1980) ... 37
k 2.12 Koreksi kedalaman r (Poulus & Davis, 1980) ... 37
h 2.13 Koreksi Angka Poisson r (Poulus & Davis, 1980) ... 37
μ 2.14 Koreksi kekakuan lapisan pendukung r (Poulus & Davis, 1980) ... 38
b 2.15 Kurva hubungan beban-penurunan loading test ... 40
(Poulus & Davis, 1980) 38 2.16 Kurva transfer beban friksion ... 42
2.17 Kurva transfer beban end Bearing ... 43
3.1 Denah lokasi Medan Focal Point ... 48
3.2 Bangunan Medan Focal Point ... 48
3.5 Bagan alir daya dukung ultimit dan penurunan bore pile ... 53
3.6 Bagan alir Pemodelan Elemen Hingga dengan Program Plaxis . 54 4.1 Daya dukung ultimit bored pile berdasarkan data SPT ... 63
4.2 Hubungan uji beban-penurunan loading test ... 65
4.3 Hubungan beban-waktu loading test ... 66
4.4 Hubungan penurunan-waktu loading test ... 67
4.5 Daya dukung ultimit Metode Mazurkiewicz (1972) ... 67
4.6 Daya dukung ultimit Metode Butler & Hoy ... 68
4.7 Daya dukung ultimit Metode De Beer (1976)... 69
4.8 Real ultimate bearing capacityMetode Mazurkiewicz (1972).... 71
4.9 Real ultimate bearing capacityMetode Butler & Hoy ... 72
4.10 Real ultimate bearing capacityMetode De Beer (1976) ... 73
4.11 Penurunan tiang tunggal ... 81
4.12 Penurunan elastis tiang tunggal ... 82
4.13 Transfer beban friksion ... 84
4.14 Transfer beban end bearing ... 85
5.1 Perbandingan hubungan uji beban-penurunan 200% design load 93 5.2 Perbandingan hubungan uji beban-penurunan 150% design load 95 5.3 Perbandingan hubungan uji beban-penurunan 100% design load 96 5.4 Perbandingan hubungan uji beban-penurunan 50% design load 98 5.5 Hubungan beban-penurunan compression loading test Pemodelan Elemen Hingga dengan Program Plaxis ... 99
5.6 Perbandingan hubungan beban-penurunan di lapangan dengan Pemodelan Elemen Hingga dengan Program Plaxis ... 96 5.7 Perbandingan penurunan elastis tiang tunggal Metode Semi Empiris
dengan Pemodelan Elemen Hingga dengan Program Plaxis ... 104 5.8 Perbandingan daya dukung ultimit tiang tunggal Metode Semi
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
2.1 Penelitian yang pernah dilakukan ... 45
3.1 Data bored pile (Acset Indonesia, 2011) ... 50
4.1 Data SPT (Acset Indonesia, 2011) ... 57
4.2 Perhitungan daya dukung ultimitbored pile berdasarkan data SPT 61 4.3 Data compression loading test (Acset I, 2011) ... 64
4.4 Perbandingan daya dukung ultimit tiang tunggal ... 74
4.5 Penurunan tiang tunggal ... 79
5.1 Input parameter tanah pada Plaxis ... 87
5.2 Input parameter bored pile ... 89
5.3 Perbandingan hubungan uji beban-penurunan 200% design load 94 5.4 Perbandingan hubungan uji beban-penurunan 150% design load 95 5.5 Perbandingan hubungan uji beban-penurunan 100% design load 97 5.6 Perbandingan hubungan uji beban-penurunan 50% design load 98 5.7 Penurunan tiang tunggal Pemodelan Elemen Hingga dengan Program Plaxis ... 100
5.8 Perbandingan daya dukung tiang tunggal Metode Semi Empiris dengan Pemodelan Elemen Hingga dengan Program Plaxis ... 100
DAFTAR NOTASI
τ = Kuat geser tanah (kg/cm2 c = Kohesitanah (kg/cm
) 2
σ = Tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm ) 2 Ø = Sudutgesertanah (derajat) ) Qp A = Dayadukungultimitujungtiang (Ton) p = Luas penampang pondasi tiang bor (m2 q
) p = Tahanan ujung per satuan luas (Ton/m2 C
) u = Kohesi tanah (Ton/m2
N = Nilai rata-rata SPT ).
Qs f
= Daya dukung ultimit selimut tiang (Ton) s = Gesekan selimut tiang per satuan luas (Ton/m2 L = Panjang tiang (m)
)
P = Keliling penampang tiang (m) α = Faktor adhesi
K0 σ
= Koefisien tekanan tanah
v’ = Tegangan vertikal efektif tanah (Ton/m2 Q
) ult
Q
= Daya dukung ultimit (Ton) all
F = Faktor keamanan
= Daya dukung izin tiang (Ton)
Hu
E = Jarak beban lateral ke muka tanah = Daya dukung ultimit lateral
D = Diameter tiang Kp
d = Diameter (mm)
= Koefisien tekanan pasif
Q = Beban yang bekerja pada tiang (ton) D = Kedalaman tiang (mm)
E = Modulus elastis tiang (Mpa)
S = Penurunan untuk tiang tunggal (mm) Io
R
= Faktor pengaruh penurunan untuk tiang yang tidak mudah mampat k
R
= Faktor koreksi kemudah mampatan tiang h
keras
= Faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada tanah
Rμ R
= Faktor koreksi angka Poisson b
h = Kedalaman total lapisan tanah dari ujung tiang ke muka tanah (mm) = Faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung
K = Faktor kekakuan tiang Ep
E
= Modulus elastisitas dari bahan tiang (Mpa) s
S
= Modulus elastisitas tanah disekitar tiang (Mpa) g
B
= Penurunan elastis tiang kelompok g = Lebar tiang kelompok
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran I Data SPT
Lampiran II Data Loading Test
Lampiran III Korelasi Parameter Plaxis Lampiran IV ASTM D1143/81
