ANALISIS DAYA DUKUNG SISTEM PONDASI KELOMPOK TIANG TEKAN HIDROLIS (STUDI KASUS PADA PROYEK PEMBANGUNAN ITC POLONIA MEDAN)

Transkripsi

1 ANALISIS DAYA DUKUNG SISTEM PONDASI KELOMPOK TIANG TEKAN HIDROLIS (STUDI KASUS PADA PROYEK PEMBANGUNAN ITC POLONIA MEDAN) Deyva Anggita Marpaung 1 dan Roesyanto 2 1 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl.Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan marpaungdeyva@gmail.com 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan ABSTRAK Pondasi tiang pancang merupakan salah satu jenis pondasi dalam yang umum digunakan. Tiang ini berfungsi untuk menyalurkan beban struktur ke lapisan tanah keras yang mempunyai kapasitas daya dukung tinggi yang letaknya cukup dalam di dalam tanah. Untuk menghitung kapasitas tiang, terdapat banyak rumus yang dapat digunakan. Hasil masing masing rumus tersebut menghasilkan nilai kapasitas yang berbeda beda pula. Tujuan dari Tugas Akhir ini untuk menghitung daya dukung tiang pancang tunggal dan kelompok dari hasil sondir (CPT), standard penetration test (SPT), dan bacaan manometer alat pancang Hydraulic Jack serta membandingkan hasil daya dukung tiang pancang dari beberapa metode penyelidikan dan perhitungan, serta menghitung penurunan elastis yang terjadi pada tiang pancang tunggal. Hasil perhitungan daya dukung pondasi terdapat perbedaan nilai, baik dilihat dari penggunaan metode perhitungan Aoki dan De Alencar dan Meyerhof dari data sondir, dari data SPT dan dari data bacaan manometer Hydraulic Jack. Dari hasil perhitungan daya dukung tiang pancang, lebih aman apabila memakai perhitungan dari hasil data bacaan manometer karena hasil datanya lebih aktual. Selain itu, berdasarkan hasil perhitungan penurunan elastis tiang pancang tunggal, diperoleh penurunan elastis tiang yang terjadi sebesar 19,2 mm, sedangkan penurunan yang diizinkan menurut ASTM Loading Test D yakni sebesar 25 mm. Artinya, penurunan elastis yang terjadi masih dalam batas aman. Kata Kunci : pondasi tiang, daya dukung, penurunan elastis ABSTRACT Pile foundation is one of the deep foundation that usually used. This pile serves to distribute the load of the structure to hard rock layer that have a strong bearing capacity where is located deep enough under the ground. To calculate pile bearing capacity, there are so many formula can be used. The result of each formula produces a different bearing capacity value. The purpose of this paper is to calculate the bearing capacity of the single pile and a group pile based on the data results of sondering test (CPT), standard penetration test (SPT) and manometer dial reading of Hydraulic Jack, and compare the result of pile bearing capacity from several of exploration and calculation methods, and also to calculate the elastic settlement that happened to a single pile. The result of pile bearing capacity have a different value, if we use a method from Aoki and De Alencar and Meyerhof from sondering results, SPT, and manometer dial reading of the Hydraulic Jack. From the results, it more safety if we use the result from the manometer dial reading calculation because the data result is more actual. Moreover, based on the calculation result of the elactic settlement of the single pile, gained the elastic settlement that happened is about 19,2 mm, whereas the permitted settlement required by ASTM Loading Test D is about 25 mm. It is mean, the elastic settlement that happened is safety. Key word : pile foundation, bearing capacity, elastic settlement

2 1. PENDAHULUAN Pondasi merupakan pekerjaan yang utama dalam suatu pekerjaan teknik sipil. Semua konstruksi yang merupakan bagian bangunan atas tanah (upper structure) yang direkayasa untuk bertumpu pada tanah harus didukung oleh suatu pondasi. Pondasi merupakan bagian bangunan bawah tanah (substructure) yang berfungsi untuk meneruskan beban-beban yang bekerja pada bagian bangunan atas dan beratnya sendiri ke lapisan tanah pendukung (bearing layers). Untuk itu, pondasi bangunan harus diperhitungkan agar dapat menjamin kestabilan bangunan terhadap berat sendiri, beban beban yang bekerja, gaya gaya luar seperti tekanan angin, gempa bumi dan lain-lain. Di samping itu, tidak boleh terjadi penurunan yang melebihi batas yang diizinkan. Adapun jenis pondasi yang digunakan pada Proyek Pembangunan ITC Polonia Medan yaitu pondasi tiang. Pemakaian pondasi tiang dipergunakan untuk suatu pondasi bangunan yang apabila tanah dasar di bawah bangunan tersebut tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity) yang cukup untuk memikul seluruh berat dan beban bangunan, atau apabila tanah keras yang harus dicapai letaknya sangat dalam meskipun daya dukungnya cukup untuk memikul berat dan beban bangunan yang ada. Daya dukung tiang diperoleh dari daya dukung ujung (end bearing capacity) yang diperoleh dari tekanan ujung tiang dan gaya geser (friction bearing capacity) yang diperoleh dari daya dukung gesek atau adhesi antara tiang dan tanah di sekelilingnya. 2. TUJUAN Menghitung daya dukung pondasi tiang dari data hasil sondir, SPT, dan bacaan manometer alat Hydraulic Jack, menghitung distribusi beban aksial, efisiensi dan kapasitas daya dukung ijin kelompok tiang, serta menghitung penurunan elastis yang terjadi pada tiang tunggal. 3. METODE Dalam perhitungan daya dukung pondasi ini, penulis menggunakan metode analisis dengan mengolah data yang diperoleh dari lapangan maupun laboratorium, baik data penyelidikan tanah (soil investigation) maupun data pemancangan pondasi tiang (daily piling record). Dalam perhitungan daya dukung pondasi tiang ini, penulis melakukan langkah langkah sebagai berikut : Menghitung kapasitas daya dukung tiang, antara lain : Dari data sondir dengan metode Aoki dan De Alencar, dan Meyerhof Dari data SPT dengan metode Meyerhof Dari data hasil pembacaan manometer pada alat hydraulic jack. Menghitung distribusi beban aksial pada kelompok tiang. Menghitung besar penurunan elastik yang terjadi pada tiang pancang tunggal. Menghitung kapasitas daya dukung pondasi kelompok tiang (pile group) berdasarkan faktor efisiensi dengan menggunakan 3 (tiga) metode, yakni Converse Labarre Formula, Los Angeles Group, dan Seiler Keeney. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari hasil pengolahan dan analisis data, baik data penyelidikan tanah maupun data pemancangan (daily piling record), didapatkan hasil seperti berikut :

3 Kapasitas daya dukung tiang pancang berdasarkan data sondir Kapasitas daya dukung ultimit tiang diperoleh dari daya dukung ujung tiang (Q b ) dan daya dukung geser (Q s ) antara tiang dan tanah sekelilingnya. Q u = Q b + Q s = q b. A p + f. A s (1) Menurut metode Aoki dan De Alencar : Untuk daya dukung ujung tiang, kapasitas daya dukung ujung per satuan luas dihitung sebesar : (2) dan kapasitas dukung ujung tiang sebesar : sedangkan daya dukung kulit, kapasitas daya dukung kulit per satuan luas dihitung sebesar : (3) (4) dan kapasitas dukung kulit sebesar : Setelah daya dukung ultimit diperoleh, selanjutnya dihitung daya dukung izin yakni sebesar : (5) (6) dimana : q ca (base) = perlawanan konus rata-rata 1,5 D di atas ujung tiang dan 1,5 D di bawah tiang F b = faktor empirik yang tergantung pada jenis tiang q c (side) = Perlawanan konus rata rata pada masing lapisan sepanjang tiang α s = Faktor empirik yang tergantung pada jenis tanah F s = Faktor empirik yang tergantung pada jenis tiang A s = Luas kulit tiang pancang FS = Faktor keamanan Menurut metode Meyerhof : Adapun rumus untuk menghitung daya dukung pondasi tiang tunggal (Q ult ) yakni : Sedangkan daya dukung izin pondasi dapat dihitung sebesar : (7) (8) dimana : q c = Tahanan ujung sondir A p = Luas penampang tiang JHL = Jumlah hambatan lekat K = Keliling tiang 3 dan 5 = Angka keamanan yang disarankan

4 Tabel 1. Daya dukung dari CPT-1 Tabel 2. Daya dukung dari CPT-2 Depth PPK Ap JHL K Qult Qizin Depth PPK Ap JHL K Qult Qizin (meter) (kg/cm²) (cm²) (kg/cm²) (cm) (ton) (ton) (meter) (kg/cm²) (cm²) (kg/cm²) (cm) (ton) (ton)

5 Tabel 3. Daya dukung dari CPT-3 Tabel 4. Daya dukung dari CPT-4 Depth PPK Ap JHL K Qult Qizin Depth PPK Ap JHL K Qult Qizin (meter) (kg/cm²) (cm²) (kg/cm²) (cm) (ton) (ton) (meter) (kg/cm²) (cm²) (kg/cm²) (cm) (ton) (ton) Kapasitas daya dukung tiang pancang berdasarkan data SPT Untuk data SPT, daya dukung tiang pancang dihitung berdasarkan jenis tanah, yakni tanah kohesif dan tanah non kohesif. Tanah non kohesif dihitung menggunakan rumus dari metode Meyerhof dan untuk jenis tanah kohesif menggunakan metode Alpha. Untuk tanah non kohesif : Daya dukung ujung tiang pancang (Q b ) dihitung sebesar : Q p = 40 x N-SPT x x A p < 400 x N-SPT x A p (9) sedangkan besar tahanan geser selimut tiang yakni sebesar : Q s = 2 x N-SPT x K x L i (10) Untuk tanah kohesif : Daya dukung ujung tiang pancang (Q b ) dihitung sebesar : Q b = 9 x c u x A p (11) dimana c u = 2/3 x N-SPT x 10 (12) sedangkan besar tahanan geser selimut tiang yakni sebesar : Q s = α x c u x K x L i (13)

6 Tabel 3. Daya dukung berdasarkan data SPT (BH-1) Depth Soil Soil Skin Friction End N Cu α Layer Descrip. Local Cumm Bearing Qult Qizin m (kn/m²) Ton Ton Ton Ton Ton 0.00 TS TS I Clay II Medium sand III Clay IV Sand V Medium sand VI Fine sand Tabel 4. Daya dukung berdasarkan data SPT (BH-2) Depth Soil Soil Skin Friction End N Cu α Layer Descrip. Local Cumm Bearing Qult Qizin m (kn/m²) Ton Ton Ton Ton Ton 0.00 TS TS I clay II Sandy clay III Fine sand IV Medium Sand V Sand

7 Kapasitas daya dukung tiang pancang berdasarkan data bacaan manometer Daya dukung berdasarkan bacaan manometer Hydraulic Jack dengan kapasitas mesin 360 ton, dapat dihitung sebesar : Q = P x A (14) Tabel 5. Daya dukung tiang nomor 1048 Tabel 6. Daya dukung tiang nomor 1049 Bacaan Manometer Daya Dukung Mesin kap.360 ton No (kg/cm²) (ton) Bacaan Manometer Daya Dukung Mesin kap.360 ton No (kg/cm²) (ton) Tabel 7. Daya dukung tiang nomor 1050 Tabel 8. Daya dukung tiang nomor 1051 Bacaan Manometer Daya Dukung Mesin kap.360 ton No (kg/cm²) (ton) Bacaan Manometer Daya Dukung Mesin kap.360 ton No (kg/cm²) (ton) Kapasitas daya dukung tiang pancang kelompok Kapasitas daya dukung tiang pancang kelompok dihitung berdasarkan faktor efisiensi. Adapun faktor efisiensi dapat dihitung dengan metode metode berikut ini : Metode Converse Labarre : (15)

8 dimana : (deg) = tan -1 (D / s) Metode Los Angeles Group : (16) Metode Seiler Keeney : (17) Setelah faktor efisiensi diperoleh, maka kapasitas kelompok izin tiang (Q g ) sebesar : Q g = E g x n x Q u (18) Tabel. 9. Hasil efisiensi dan kapasitas kelompok tiang pancang Metode Efisiensi Sondir Bacaan Aoki dan De SPT Meyerhoff manometer Alencar Q g (ton) Q g (ton) Q g (ton) Q g (ton) Converse Labarre, Eg = 0, , , , ,54 Los Angeles Group, Eg = 0, , , , ,72 Seiler Keeney, Eg = 0, , , , ,94 Berdasarkan tabel di atas, dapat dilihat bahwa hasil yang diperoleh mendekati. Apabila dibandingkan dengan data dinamik, yaitu bacaan manometer, maka hasil yang mendekati yakni perhitungan menggunakan data SPT. Distribusi beban aksial pada kelompok tiang pancang Kelompok tiang yang bekerja dua arah (x dan y), dipengaruhi oleh beban vertikal dan momen (x dan y) yang akan mempengaruhi kapasitas daya dukung tiang pancang. Untuk menghitung tekanan aksial pada masing masing tiang dapat digunakan rumus di bawah ini : (19) Tabel 10. Distribusi beban aksial pada masing masing tiang pancang No. Nomor tiang Beban aksial yang dipikul (ton) 1 P1 149,55 2 P2 153,71 3 P3 171,21 4 P4 167,05 Jumlah beban aksial 641,52

9 Penurunan elastik tiang pancang tunggal Besar penurunan elastik yang terjadi pada tiang pancang tunggal dapat dihitung dengan rumus : S = (20) Nilai I ditentukan berdasarkan posisi tiang sebagai tiang friksi dan tiang dukung ujung. dimana : Q = besar beban yang bekerja pada tiang tunggal E s = modulus elastisitas bahan tiang D = diameter tiang pancang Berdasarkan hasil perhitungan, diperoleh besar penurunan elastik untuk tiang pancang tunggal ini yakni sebesar 19,2 mm dimana nilai ini masih dalam batas aman karena penurunan izin menurut ketentuan sebesar 25 mm. 5. KESIMPULAN a. Hasil perhitungan daya dukung ultimit tiang pancang untuk kedalaman tiang 20 meter, berdasarkan data sondir (CPT-3), SPT (BH-2), dan bacaan manometer Hydraulic Jack (pile cap H-7) yakni sebagai berikut : Berdasarkan data sondir Metode Aoki dan De Alencar, Q ult = 356,79 ton Metode Meyerhof, Q ult = 500,46 ton Berdasarkan data SPT, Q ult = 382,06 ton Berdasarkan data Bacaan Manometer alat Hydraulic Jack, Q ult = 378,30 ton b. Hasil perhitungan daya dukung kapasitas izin kelompok tiang pancang (pile group) berdasarkan efisiensi dengan jumlah empat tiang dalam satu kelompok serta dihitung berdasarkan berbagai metode, yakni sebagai berikut : Metode Converse Labarre, E g = 0,874 : Data Sondir : Metode Aoki dan De Alencar, Q g = 1247,34 ton Metode Meyerhoff, Q g = 1749,61 ton Data SPT, Q g = 1335,68 ton Data Bacaan Manometer Hydraulic Jack, Q g = 1322,54 ton Metode Los Angeles Group, E g = 0,812 : Data Sondir : Metode Aoki dan De Alencar, Q g = 1158,85 ton Metode Meyerhoff, Q g = 1625,49 ton Data SPT, Q g = 1240,93 ton Data Bacaan Manometer Hydraulic Jack, Q g = 1228,72 ton Metode Seiler Keeney, E g = 0,791 : Data Sondir : Metode Aoki dan De Alencar, Q g = 1128,88 ton Metode Meyerhoff, Q g = 1583,46 ton Data SPT, Q g = 1208,84 ton

10 Data Bacaan Manometer Hydraulic Jack, Q g = 1196,94 ton c. Besarnya penurunan elastik tiang tunggal yang terjadi sebesar 19,2 mm. Penurunan ini masih dalam kondisi aman karena besar penurunan yang terjadi (19,2 mm) < penurunan izin (25 mm). 6. DAFTAR PUSTAKA Bowlesh,J.E., 1991, Analisa dan Desain Pondasi, Edisi Keempat Jilid 1, Erlangga : Jakarta. Das,M.B., 1941, Principles of Foundation Engineering Fourth Edition, Library of Congress Cataloging in Publication Data. Ginting,J.A., 2011, Analisis Daya Dukung Sistem Pondasi Mini Pile serta Perhitungan Penurunan Mini Pile Tunggal (Studi Kasus Pada Proyek Pembangunan Hotel Torganda Siantar), skripsi, Universitas Sumatera Utara, Medan. Hardiyatmo,H.C., 1996, Teknik Fondasi 1, PT. Gramedia Pustaka Umum : Jakarta. Hardiyatmo,H.C., 2002, Teknik Fondasi 2, PT. Gramedia Pustaka Umum : Jakarta. Iskandar,R., 2002, Beberapa Kendala Aplikasi Teori Perhitungan Daya Dukung Aksial Pondasi Dalam, Jurnal Rekayasa Sipil, Universitas Sumatera Utara, Medan. Muhammad,I.S., 2012, Analisis Daya Dukung Pondasi Kelompok Tiang Tekan Hidrolis Pada Proyek Pembangunan Kondominium Northcote Graha Metropolitan Helvetia Medan, skripsi, Universitas Sumatera Utara, Medan. Phanikanth,V.S., Choudhury,D., dan Reddy,G.R., Response of Single Pile Under Lateral Loads in Cohesionless Soils, Journal of Civil Engineering, Vol.15 [2010]. Sardjono,H.S., 1988, Pondasi Tiang Pancang Jilid 1, Sinar Jaya Wijaya : Surabaya. Suyono,S., 1994, Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi, PT. Pradnya Paramita : Jakarta. Tomlinson,MJ., 1977, Pile Design and Construction Practice, The Garden City Press Limited : Burton on Stather.