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

Transkripsi

1 PERBANDINGAN NILAI DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN PONDASI TIANG PANCANG BERDIAMETER 60 CM PADA TITIK BORE HOLE I DENGAN METODE ANALITIS DAN METODE ELEMEN HINGGA (STUDI KASUS : PROYEK SKYVIEW APARTEMENT SETIABUDI) TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat penyelesaian pendidikan sarjana teknik sipil Disusun Oleh : TITI HAYATI BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2 PERBANDINGAN NILAI DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN PONDASI TIANG PANCANG BERDIAMETER 60 CM PADA TITIK BORE HOLE I DENGAN METODE ANALITIS DAN METODE ELEMEN HINGGA (STUDI KASUS:PROYEK SKYVIEW APARTEMENT SETIABUDI) ABSTRAK Pondasi tiang pancang (pile foundation) merupakan salah satu jenis dari pondasi dalam yang dipilih sebagai pondasi yang akan dibuat pada tanah yang memiliki lapisan tanah keras yang jauh dan memikul beban struktur atas yang besar (tidak sanggup lagi di pikul oleh pondasi dangkal). Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah untuk menghitung nilai daya dukung aksial dan daya dukung ijin tiang pancang berdasarkan data Sondir dan data SPT dengan metode Mayerhoff. Menghitung nilai daya dukung lateral tiang pancang dengan metode Broms. Menghitung efisiensi kelompok tiang pancang dengan metode Converse-Labarre, metode Los Angeles dan metode Feld. Menghitung penurunan tiang pancang tunggal dengan metode Poulus dan Davis dan metode Penurunan Elastis. Menghitung penurunan tiang pancang kelompok dengan metode Meyerhoff. Menghitung daya dukung ultimit dan penurunan tiang pancang menggunakan program Metode Elemen Hingga dengan pemodelan tanah Soft Soil dan Mohr Coulomb. Berdasarkan hasil perhitungan data Sondir, besar daya dukung ultimit dan daya dukung ijin tiang pancang berturut-turut pada titik S-3 adalah 667,69 ton dan 198,35 ton dan pada S-6 adalah 689,94 ton dan 209,88 ton. Hasil daya dukung ultimit dan daya dukung ijin dari data SPT pada Bore Hole I adalah 221,84 ton dan 88,74 ton. Daya dukung lateral pada Bore Hole I secara analitis 19,02 ton dan secara grafis 19,33 ton. Dengan nilai efisiensi tiang sebesar 0,65 maka daya dukung kelompok tiang 173,04 ton. Penurunan Poulus dan Davis yang dihasilkan 4,04 mm sedangkan dengan penurunan elastis sebesar 3,58 mm. Hasil penurunan tiang kelompok sebesar 11,2 mm. Nilai daya dukung dan penurunan berdasarkan program Metode Elemen Hingga sebesar 238 ton dan 3,31 mm nilai ini tidak jauh berbeda dengan secara analitis. Kata Kunci : Kapasitas Daya Dukung, Sondir, SPT, Efisiensi Tiang Pancang, Penurunan Elastis, Metode Elemen Hingga i

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya kepada saya, sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang studi Geoteknik Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, dengan judul : Perbandingan Nilai Daya Dukung dan Penurunan Pondasi Tiang Pancang Berdiameter 60 cm pada Titik Bore Hole I Dengan Metode Analitis dan Metode Elemen Hingga (Studi Kasus :Proyek Skyview Apartemen Setiabudi) Saya menyadari bahwa dalam penyelesaian Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Terutama kepada kedua orang tua saya, ayahanda Suriono dan Ibunda Nurhayati serta kepada abang saya Muhammad Teguh, kakak ipar saya Sartika dan kedua adik saya Rahmiati dan Rahmad Adami yang telah memberikan dukungan penuh serta mendoakan saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT sebagai Dosen Pembimbing yang telah dengan sabar memberi bimbingan, saran, dan dukungan dalam bentuk waktu dan pemikiran untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. ii

4 3. Bapak Prof. Dr. Ir.Roesyanto, MSCE selaku koordinator Sub Jurusan Geoteknik Teknik Sipil. 4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 5. Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT selaku dosen pembanding saya. 6. Bapak Ir. Syahrizal, MT, sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 7. Bapak dan Ibu staf pengajar dan seluruh pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 8. Bapak Hendro yang bersedia memberikan data-data yang saya butuhkan dalam mengerjakan Tugas Akhir ini, serta mendukung saya dalam mengerjakan Tugas Akhir ini. 9. Kepada partner skripsi saya Beby Hardianty yang menjadi teman seperjuangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 10. Bu Nursyamsi yang senantiasa membantu dan membimbing saya selama ini. 11. Teman kos saya yang luar biasa Raihan, sahabat saya Fandy Ahmad, Juraida siregar, Aulia Azmi dan adik saya Indra Maulana 12. Teman-teman angkatan 2012, Para Asisten Lab Komputasi, Dio Mega Putri, Rahmayanti, Siti Maisarah, Zulfikar, Rudini, Windy, Giovanny R., Sri Wahyuni HTG, M. Iqbal Abidin, Fadel Mhd, Nirwan Lubis, Hendra Witarsa, Mitra, Prasetyo Ramadhan, Anshar R.A.Pohan, Ridwan Nst, Ade Indra Utama serta teman-teman 2012 lainnya. 13. Bang Randy Rasputra yang senantiasa memberikan arahan dan dukungan sejak saya masuk kuliah. iii

5 14. Kakak dan abang, teman teman serta adik adik di Al hadiid yang saya cintai karna Allah atas dukungan dan bantuan nya selama ini. 15. Abang dan kakak senior angkatan 2011 dan 2010, kak Wilda Nasution, bang Mangasih, Bang Taslim, kak Lini, kak Iren dan lain lain yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah memberikan arahan, bantuan, serta dukungan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 16. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik. Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu saya menerima kritik dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Agustus 2016 Penulis ( Titi Hayati ) iv

6 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR i ABSTRAK... iv DAFTAR ISI.. v DAFTAR GAMBAR. ix DAFTAR TABEL.. xii DAFTAR NOTASI. xv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan dan Manfaat Tujuan Manfaat Pembatasan Masalah Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pendahuluan Tanah Penyelidikan Tanah Percobaan Cone Penetrometer Test (Sondering Test) Pengujian dengan Standart Penetration Test (SPT) Pondasi Tiang Pancang Jenis Jenis Tiang Pancang 18 v

7 2.4.2 Jenis Jenis Alat Pancang Tahap Tahap Pemancangan Kapasitas Daya Dukung Aksial Tiang Pancang Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil Sondir Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil SPT Kapasitas Daya Dukung Lateral Tiang Pancang Menghitung Tahanan Beban Lateral Ultimate Metode Broms Faktor Keamanan Efisiensi Kelompok Tiang Pancang Penurunan Tiang Pancang Tunggal Penurunan Tiang Tunggal dengan Rumus Poulus Davis Penurunan Tiang Elastis Penurunan Tiang Pancang Kelompok Metode Elemen Hingga Plaxis Pemodelan pada Program Plaxis Parameter Parameter yang Digunakan pada Program Plaxis 73 BAB III METODOLOGI PENELITIAN Data Umum Gambaran Kondisi Tanah Data Teknis Tiang Pancang Metode Pengumpulan Data Tahap Penelitian.. 88 vi

8 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pendahuluan Menghitung Kapasitas Daya Dukung Vertikal Pondasi Tiang Pancang Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data Sondir Metode Meyerhoff Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data SPT (Standart Penetration Test) Menghitung Daya Dukung Horizontal PondasiTiang Pancang Efisiensi Tiang Kelompok Daya Dukung Tiang Kelompok Penurunan Tiang Pancang Tunggal Penurunan Pondasi Tiang Pancang Kelompok Perhitungan dengan Menggunakan Metode Elemen Hingga Diskusi Perbandingan Nilai Daya Dukung Ultimit Aksial dan Penurunan Tiang dengan Metode Analitis dan Metode Elemen Hingga Perbandingan Antara Tanah Air Pori Sebelum Konsolidasi Dan Sesudah Konsolidasi Dengan Program Metode Elemen Hingga Perbandingan Antara Daya Dukung Ultimate Sebelum Konsolidasi Dan Setelah Konsolidasi Penurunan yang Terjadi Pada Setiap Lapisan Tanah Penurunan Pondasi Tiang Pancang Sebelum dan Sesudah Konsolidasi 131 vii

9 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 136 DAFTAR PUSTAKA... DAFTAR LAMPIRAN... xviii xi viii

10 DAFTAR GAMBAR No. Judul Hal 2.1 Diagram Fase Tanah (Braja M.Das, 1995) Alat sondir dengan konus biasa Alat Percobaan Penetrasi Standard Tumpuan Ujung (End Bearing Pile) Tumpuan Geser/Sisi (Friction Pile) Pondasi Tiang dengan Tahanan Lekatan Nilai N-SPT untuk Desain Tahanan Ujung Grafik Hubungan Antara Kuat Geser dengan Faktor Adhesi Tiang Pendek Dikenai Beban Lateral 2.10 Tiang Panjang Dikenai Beban Lateral 2.11 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan Kondisi KepalaTiang Bebas 2.12 Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Kohesif 2.13 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan Kondisi KepalaTiang Terjepit 2.14 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan 49 Kondisi KepalaTiang Bebas 2.15 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan 51 Kondisi KepalaTiang Bebas 2.16 Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Granular ix

11 2.17 Kelompok Tiang 2.18 Susunan Tiang 2.19 Baris Kelompok Tiang 2.20 Faktor Penurunan I Faktor Penurunan R µ 2.22 Faktor Penurunan R k 2.23 Faktor Penurunan R h 2.24 Faktor Penurunan R b 2.25 Variasi Jenis Bentuk Unit Tahanan Friksi 2.26 Jenis Jenis Elemen 2.27 Titik Nodal dan Titik Integrasi 2.28 Model Pondasi Tiang Pancang 3.1 Lokasi Proyek SkyviewApartement Setiabudi 3.2 Sket Situasi Titik Pengujian Sondir dan SPT 3.3 Bagan Alir Penelitian 4.1 Susunan Kelompok Tiang Pancang 4.2 Parameter Tanah Dari Program Allpile 4.3 Kotak Dialog Pengaturan Global 4.4 Input Data Material Set 4.5 Update Mesh Generation Sebelum Kalkulasi 4.6 Kondisi Active Pore Preasure 4.7 Tahap Kalkulasi 4.8 Pemilihan Titik Nodal x

12 4.9 Hasil Kalkulasi dan besar Msf pada fase Hasil Kalkulasi dan besar Msf pada fase Besar Nilai Penurunan yang Terjadi Setelah Perhitungan 4.12 Nilai Tekanan Air Pori Ekses Sebelum Konsolidasi 4.13 Nilai Tekanan Air Pori Ekses Sebelum Konsolidasi 4.14 Titik Peninjauan Penurunan pada Setiap Lapisan 4.15 Penurunan Pondasi Tiang Pancang Sebelum Konsolidasi 4.16 Penurunan Pondasi Tiang Pancang Setelah Konsolidasi xi

13 DAFTAR TABEL No Judul Hal 2.1 Harga harga Empiris ϕ dan Dr Pasir dan Lumpur Kasar 12 Berdasarkan Sondir 2.2 Hubungan Dr, ϕ dan N dari pasir (Peck, Meyerhoff) Hubungan Dr, ϕ dan N dari pasir (Terzaghi) Hal-Hal yang Perlu Dipertimbangkan Untuk Penentuan Harga N Hubungan antara Angka Penetrasi Standard dengan Sudut Geser 32 Dalam dan kepadatan Relatif Pada Tanah Pasir 2.6 Hubungan antara Harga N-SPT, Sudut Geser Dalam, dan 32 Kepadatan Relatif xii

14 2.7 Hubungan antara Harga N-SPT dan Berat Isi Tanah Kriteria pondasi tiang pendek dan pondasi tiang panjang Hubungan Modulus Subgrade (k 1 ) dengan Kuat Geser Undrained untuk Lempung Kaku Terkonsolidasi Berlebihan (Overconsolidated) Nilai-Nilai n h untuk Tanah Granuler (c = 0) Nilai-Nilai n h untuk Tanah Kohesif Klasifikasi Tiang Pancang Faktor Keamanan yang Disarankan Nilai Koefisien Empiris (c p ) Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Lempung 75 Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah 2.17 Pasir 76 Hubungan Jenis Tanah, Konsistensi dan Poisson ratio µ 2.18 Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah Deskripsi Tanah Bore Hole I 80 xii

15 3.1 Deskripsi Tanah Bore Hole I Perhitungan Daya Dukung Ultimate dan Daya Dukung Ijin Tiang Pancang Diameter 60 cm pada Titik Sondir S-3 dengan Metode Meyerhoff Perhitungan Daya Dukung Ultimate dan Daya Dukung Ijin Tiang Pancang Diameter 60 cm pada Titik Sondir S-6 dengan Metode Meyerhoff 94 Perhitungan Daya Dukung Ultimate dan Daya Dukung Ijin pada Pondasi Tiang Pancang Diameter 60 cm dengan data SPT 4.3 Hasil Perhitungan Elastis Tiang Pancang Tunggal Diameter 60cm Data Tiang Pancang Parameter Tanah Nilai Daya Dukung Aksial Tiang Pancang dengan data Sondir Nilai Daya Dukung Aksial Tiang Pancang dengan data SPT Nilai Daya Dukung Aksial Tiang Pancang dengan Program Metode Elemen Hingga Besar Penurunan Tiang Pancang dengan Metode Analitis Besar Penurunan Tiang Pancang dengan Program xiii

16 4.10 Metode Elemen Hingga Nilai Daya Dukung Pondasi Dengan Metode Elemen Hingga Penurunan yang Terjadi Pada Setiap Lapisan Tanah 128 Pengecekan Penurunan Daya Dukung Ultimit Menggunakan Data Sondir dengan Diameter 60 cm Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Berdasarkan Data SPT Hasil Perhitungan Nilai Daya Dukung Ultimit Lateral Tiang Pancang Penurunan Tunggal Tiang Pancang pada Bore Hole I dengan diameter 60 cm Hasil Perhitungan dengan Program Metode Elemen Hingga 134 Perbandingan Hasil Perhitungan Daya Dukung Ultimit Aksial 5.3 Dan Penurunan secara Analitis Dan Program Metode Elemen Hingga xiv

17 xv

18 DAFTAR NOTASI A p = Luas Penampang Tiang (m 2 ) B C p C s c = Lebar Atau Diameter Tiang (m) = Koefisien Empiris = Konstanta Empiris = Kohesi Tanah (kg/cm²) c u = Kohesi Undrained (kn/m 2 ) D = Diameter Tiang (m) Dr = Kerapatan Relatif (%) E b = Modulus Elastisitas Tanah di Dasar Tiang (kn/m 2 ) Eg = Efisiensi Kelompok Tiang E p = Modulus Elastis Tiang (kn/m 2 ) E s = Modulus Elastisitas Tanah di Sekitar Tiang (kn/m 2 ) Es = Modulus Elastisitas Bahan Tiang (kn/m 2 ) e = Angka Pori ef = Effisiensi Hammer (%) f Gs g = Jarak Momen Maksimum dari Permukaan Tanah (m) = Specific Gravity = Jarak dari Lokasi Momen Maksimum Sampai Dasar Tiang (m) H H u h = Tebal Lapisan (m) = Gaya Lateral Ultimit = Tinggi Jatuh Hammer (m) xvi

19 I = momen inersia tiang (cm 4 ) ID I 0 = diameter dalam (m) = faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat (Incompressible) dalam massa semi tak terhingga K k k i k h k v L L b L i = faktor kekakuan tiang = koefisien permeabilitas = modulus reaksi subgrade dari Terzaghi = koefisien permeabilitas arah horizontal = koefisien permeabilitas arah vertikal = panjang tiang pancang (m) = panjang lapisan tanah (m) = tebal lapisan tanah, pengujian SPT dilakukan setiap interval kedalaman pemboran (m) m M y = Jumlah baris tiang = momen leleh (kn-m) N- SPT = nilai N-SPT n n n h P = koefisien restitusi = Jumlah tiang dalam satu baris = koefisien fariasi modulus = keliling tiang (m) PK = Perlawanan penetrari konus, qc (Kg/cm 2 ) p o p u Q = tekanan overburden efektif = tahanan tanah ultimit = besar beban yang bekerja (kn) xvii

20 Q a Q b Q ijin = Beban maksimum tiang tunggal = Tahanan ujung ultimit tiang (kg) = 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) R b R h = Faktor Koreksi Untuk Kekakuan Lapisan Pendukung = Faktor Koreksi Untuk Ketebalan Lapisan Yang Terletak Pada Tanah Keras R k R μ s α ŋ Ø = Faktor Koreksi Kemudah Mampatan Tiang = Faktor Koreksi Angka Poisson = Jarak Pusat Ke Pusat Tiang = Koefisien Adhesi Antara Tanah dan Tiang = Effisiensi Alat Pancang = Sudut Geser Dalam γ = Berat Isi Tanah (kn/m 3 ) γ dry = Berat Jenis Tanah Kering (kn/m 3 ) γ sat = Berat Jenis Tanah Jenuh (kn/m 3 ) γ w = Berat Isi Air (kn/m 3 ) ξ = Koefisien Dari Skin Friction μ = Poisson s Ratio ψ = Sudut Dilantansi ( o ) xviii