ANALISA DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIS TIANG PANCANG BETON DIAMETER 0,5 METER JEMBATAN SUNGAI PENARA JALAN AKSES NON TOL KUALANAMU (Studi Kasus)

Transkripsi

1 ANALISA DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIS TIANG PANCANG BETON DIAMETER 0,5 METER JEMBATAN SUNGAI PENARA JALAN AKSES NON TOL KUALANAMU (Studi Kasus) TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas - Tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Oleh : TUA TINDAON BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK PROGRAM PENDIDIKAN EKTENSION UNIVERSITAS SUMATRA UTARA MEDAN

2 LEMBAR PENGESAHAN ANALISA DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIS TIANG PANCANG BETON DIAMETER 0,5 METER JEMBATAN SUNGAI PENARA JALAN AKSES NON TOL KUALANAMU TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas- Tugas Dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Oleh : TUA TINDAON Dosen Pembimbing, Ir. Rudi Iskandar, M.T Penguji I, Penguji II, Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc Mengesahkan : Koordinator PPE Ketua Departemen Teknik Sipil F.T. USU Departemen T. Sipil F.T. USU Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKTENSION UNIVERSITAS SUMATRA UTARA MEDAN

3 ABSTRAK Fondasi merupakan salah satu struktur utama dalam konstruksi bangunan yang fungsinya untuk meneruskan beban konstruksi yang ada di atasnya ke lapisan tanah yang berada di bawah pondasi. Setiap Pondasi harus mampu mendukung beban sampai batas keamanan yang telah ditentukan, termasuk mendukung beban maksimum yang mungkin terjadi. Tujuan dari penelitian ini adalah menghitung dan membandingkan kapasitas daya dukung dan penurunan pondasi tiang pancang pada Proyek Jembatan Sungai Penara Jalan Akses Non-Tol Kualanamu. Analisis dilakukan dengan metode statis dan dinamis untuk mengetahui kapasitas daya dukung tiang pancang dan penurunan yang terjadi. Kapasitas dukung tiang pancang dengan metode statis dihitung berdasarkan data- data lapangan (SPT), sedangkan metode dinamis dihitung berdasarkan data lapangan yaitu data kalendering dan PDA yang diperoleh saat pemancangan. Berdasarkan metode statis untuk data lapangan (SPT) diperoleh kapasitas daya dukung ultimit tiang tunggal Q u = 183,945 ton, sedangkan daya dukung ultimit tiang kelompok berdasarkan efisiensi Converse-Labbare diperoleh Q u = 2998,75 ton. Berdasarkan metode dinamis untuk data kalendering (Metode Hilley) diperoleh kapasitas daya dukung ultimit tiang tunggal Q u = 216,75 ton, sedangkan daya dukung ultimit tiang kelompok berdasarkan efisiensi Converse-Labbare diperoleh Q u = 3533,45 ton. Kapasitas daya dukung ultimit tiang kelompok lebih besar dari beban bekerja pada tiang sehingga kapasitas dukung tiang pancang aman mendukung beban struktur. Sedangkan daya dukung ultimit tiang tunggal yang diperoleh dari tes PDA diperoleh (Q u ) = 169,7 ton. Daya dukung horizontal tiang tunggal sebesar 13,196 ton dengan defleksi 0,33 cm. Untuk penurunan elastis tiang kelompok menurut Meyerhoff diperoleh 15,6 mm dengan menggunakan Q g metode Converse-Labarre sedangkan penurunan menggunakan Qg metode Los Angeles Group diperoleh penurunan sebesar 16,72 mm. nilai kedua penurunan mendekati nilai penurunan pada test PDA yaitu sebesar 16,7 mm. Kata kunci : Kapasitas daya dukung, SPT, Kalendering, PDA, Penurunan elastis 3

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih-nya memberikan pengetahuan, pengalaman, kekuatan, dan kesempatan kepada penulis, sehingga mampu menyelesaikan laporan tugas akhir dengan topik Analisa Daya Dukung Dan Penurunan Elastis Tiang Pancang Beton Ø 0,5 m Jembatan Sungai Penara Jalan Akses Non-Tol Kualanamu. Laporan tugas akhir ini disusun sebagai syarat mata kuliah Tugas Akhir bagi semester Akhir Jurusan Teknik Sipil. Dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini penulis memperoleh bantuan baik moril maupun materil, secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu perkenankanlah penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini terutama kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Ing Johannes Tarigan, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil; 2. Bapak Ir. Rudi Iskandar M.T, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan kepada saya; 3. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, M.Sc, selaku dosen penguji yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan kepada saya; 4. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc., selaku dosen penguji yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan kepada saya; 5. Bapak Erwin Samad, Selaku pembimbing dilapangan yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan kepada saya; 6. Bapak/Ibu karyawan PT. PU Bina Marga. 7. Bapak dan Ibu dosen Jurusan Teknik Sipil; 8. Orang tua dan saudara-saudari penulis; 4

5 9. Bapak-bapak pekerja proyek Jembatan Sungai Penara Jalan Akses Non Tol Kualanamu; 10. Teman-teman khususnya buat Bolmen, Juniarti, Sherly, dan Arief dan rekanrekan mahasiswa ekstention yang ikut membantu, baik dukungan, saran-saran serta bantuanya dalam perhitungan dan penulisan laporan ini; 11. Semua pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu. Walaupun penulis sudah berupaya semaksimal mungkin, namun penulis juga menyadari kemungkinan terdapat kekurangan dan khilaf. Oleh sebab itu, penulis sangat mengharapkan saran-saran dan kritikan yang dapat memperbaiki laporan ini. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi siapa pun yang membacanya. Medan, Agustus 2014 Hormat penulis: TUA TINDAON NIM:

6 DAFTAR ISI ABSTRACK... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR TABEL... x DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR NOTASI... xvi DAFTAR LAMPIRAN... xx BAB I. PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Tujuan Manfaat Pembatas Masalah Metode Pengumpulan Data... 4 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA Tinjauan Umum Definisi Tanah Penyelidikan Tanah Macam-macam Fondasi Penggolongan Fondasi Tiang Pancang Fondasi Tiang Menurut Bahan Yang Digunakan

7 2.5.2 Fondasi Tiang Menurut Cara Pemasangannya Tiang Dukung Ujung dan Tiang Gesek Alat Pancang Tiang Metode Pelaksanaan Fondasi Tiang Pancang Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dari Hasil Standart Test Penetration (SPT) Persiapan Pengujian SPT Prosedur Pengujian SPT Rumus Perhitungan Daya Dukung Dari Hasil SPT Data Kalendering Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dari Data Pile Driving Analizer (PDA) Faktor Keamanan Tiang Pancang Kelompok Kapasitas Kelompok Dan Efisiensi Tiang Distribusi beban Dalam kelompok Tiang Penurunan Tiang Daya Dukung Horizontal Tahanan Beban Lateral Ultimit Tiang Ujung Jepit Dan Ujung Bebas Tiang Pendek Dan Tiang Panjang Untuk Tanah Non-Kohesif

8 Defleksi Tiang Horizontal Pembebanan Jembatan Beban Primer Beban Skunder Beban Khusus Kombinasi Beban BAB III METODOLOGI PENELITIAN Lokasi Penelitian Data Umum Proyek Data Teknis Proyek Metode Pengumpulan Data Metode Analisis BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pendahuluan Hasil Dan Pembahasan Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dari Data SPT Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dari Data Kalendering

9 4.2.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dengan Efisiensi Tiang Kelompok Daya Dukung Berdasarkan Tes PDA (Pile Driving Analysis) Menghitung Penurunan Tiang Kelompok Menghitung Daya Dukung Horizontal Tiang Pancang Menghitung Beban Yang Bekerja Pada Pier Menghitung Distribusi Beban Pada Tiang Pancang Diskusi BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA DAFTAR LAMPIRAN 9

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Fondasi Telapak Gambar 2.2 Fondasi Memanjang Gambar 2.3 Fondasi Rakit Gambar 2.4 Fondasi Sumuran Gambar 2.5 Fondasi Tiang Gambar 2.6 Tiang Pancang Kayu Gambar 2.7 Tiang Precast Prestressed Concrete Pile Gambar 2.8 Tiang Pancang Precast Reinforced Concrete Pile Gambar 2.9 Tiang Pancang Cast In Pile Gambar 2.10 Tiang Pancang Baja Gambar 2.11 Tiang Dukung Ujung Gambar 2,12 Tiang Gesek Gambar 2.13 Pemukul Aksi Tunggal Gambar 2.14 Hammer Aksi Dobel Gambar 2.15 Pemukul Tenaga Diesel Gambar 2.16 Pemukul Dengan Vibrator Gambar 2.17 Alat Pancang Tiang Gambar 2.18 Pengangkatan Tiang Dengan Dua Tumpu Gambar 2.19 Pengangkatan Tiang Dengan Satu Tumpu Gambar 2.20 Penetrasi Dengan SPT

11 Gambar 2.21 Skema Urutan Uji Penentrasi Standar (SPT) Gambar 2.22 Skema Pemancangan Fondasi Tiang Gambar 2.23 Kelompok Tiang Gambar 2.24 Jarak Antar Tiang Gambar 2.25 Pola Susun Tiang Pancang Kelompok Gambar 2.26 Tipe Keruntuhan Dalam Kelompok Tiang: (a) Tiang Tunggal (b) Kelompok Tiang Gambar 2.27 Beban Normal Sentris Pada Kelompok Tiang Pancang Gambar 2.28 Beban Normal Eksentris Pada kelompok Tiang Pancang Gambar 2.29 Beban Sentris dan Momen Kelompok Tiang Arah X dan Y Gambar 2.30 Skema Deformasi Tiang Akibat Beban Lateral Gambar 2.31 Tiang Pendek dalam Tanah non Kohesif Gambar 2.32 Tahanan Lateral Ultimit dalam Tanah Non-Kohesif Gambar 2.33 Tiang Panjang (Tidak Kaku) dalam Tanah Non-Kohesif Gambar 2.34 Tahanan Lateral Ultimit dalam Tanah Non-Kohesif Gambar 2.35 Pembebanan Untuk Pejalan Kaki Gambar 2.36 Beban Lajur D Gambar 2.37 Besar Intensitas Beban Berdasarkan Panjang Bentang Yang Dibebani Gambar 2.38 Penyebaran Beban D Pada Arah Melintang Jembatan Gambar 2.39 Pembebanan Truk T Gambar 2.40 Faktor Beban Dinamis (FBD) Untuk BGT, Pembebanan 11

12 Lajur D Gambar 2.41 Gaya rem Per Lajur 2,75 m Keadaan Batas Ultimate (KBU) Gambar 2.42 Koefisien Geser Dasar C Plastis Untuk Analitis Statis Gambar 2.43 Wilayah Gempa Indonesia Untuk Periode Ulang 500 Tahun Gambar 2.44 Gaya Sentrifugal Gambar 3.1 Peta Lokasi Proyek Jembatan Sungai Penara Gambar 3.2 Diagram Alir Metodologi Gambar 3.3. Sket Lokasi Titik Boring Log, Kalendering dan PDA Jembatan Sei- Penara Gambar 4.1 Potongan Melintang Jembatan Pada Pier Gambar 4.2 Jarak Antar Tiang Gambar 4.3 Struktur Atas Gambar 4.4 Struktur Bawah Gambar 4.5 Struktur Atas Pembebanan Berat Sendiri Gambar 4.6 Struktur Pier Gambar 4.7 Pembebanan Berat Total Struktur Atas Dan Bawah Gambar 4.8 Pemebebanan Baerat Tambahan Gambar 4.9 Pembebanan Beban KEL Dan FBD Gambar 4.10 Pembebanan Berat Lalu Lintas Gambar 4.11Grafik Pembebanan Gaya Rem Gambar 4.12 Pembebanan Gaya Rem Gambar 4.13 Pembebanan Berat Pejalan kaki dan Grafik q

13 Gambar 4.14 Arah Beban Angin Arah Y Gambar 4.15 Pembebanan Beban angin Pada Kendaraan Gambar 4.16 Arah Beban Angin Arah X Gambar 4.17 Grafik Koefisien C Gambar 4.18 Pembebanan Beban Gempa Arah Y Gambar 4.19 Pembebanan Beban Gempa Arah X Gambar 4.20 Distribusi Kelompok Tiang Gambar 4.21 Kelompok Tiang Arah Melintang Gambar 4.22 Kelompok tiang Arah Memanjang

14 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Hubungan N Dengan Kepadatan Relatif Pada Tanah Pasir Tabel 2.2 Harga Efisiensi Hammer Tabel 2.3 Koefisien Restitusi n Tabel 2.4 Karakter Alat Pancang Diesel Hammer Tabel 2.5 Nilai-nilai k Tabel 2.6 Faktor Aman Yang Disarankan (Reese dan O Neill, 1989) Tabel 2.7 Hubungan modulus subgrade (k1) dengan kuat geser undrained untuk lempung kaku terkonsolidasi berlebihan (Overconsolidasi) (Terzaghi, 1955) Tabel 2.8 Nilai-nilai n h untuk tanah granuler (c = 0) Tabel 2.9 Kriteria tiang kaku dan tiang tidak kaku untuk ujung bebas Tabel 2.10 Kecepatan angin rencana, V w Tabel 2.11 Koefisien seret, C w Tabel 2.12 Faktor Kepentingan Tabel 2.13 Faktor Tipe Bangunan Tabel 2.14 Kombinasi beban Untuk Perencanaan Tegangan Kerja Tabel 4.1 Perhitungan Daya Dukung Tiang Berdasarkan Data SPT (BH-V) Tabel 4.2 Daya dukung tiang metode Hilley Tabel 4.3 Hasil Tes PDA Tabel 4.4 Data Struktur Atas

15 Tabel 4.5 Data Struktur Bawah Tabel 4.6 Berat Sendiri Struktur Atas Tabel 4.7 Berat Sendiri Pier Tabel 4.8 Berat Total Struktur Atas dan Struktur Bawah Tabel 4.9 Berat Beban Mati Tambahan Tabel 4.10 Beban Gempa Pada Pier Arah Y Tabel 4.11 Beban Gempa Pada Pier Arah X Tabel 4.12 Kombinasi Beban Tabel 4.13 Kombinasi Tabel 4.14 Kombinasi Tabel 4.15 Kombinasi Tabel 4.16 Rekapitulasi Beban Kombinasi Tabel 4.17 Perhitungan Beban Tiang Maksimum

16 DAFTAR NOTASI Q p = Daya Dukung Ujung Tiang Q s = Daya Dukung Selimut Tiang N spt = Jumlah Pukulan Yang Diperoleh Dari Percobaan SPT L b = Panjang Tanah Per Layer D = Diameter Tiang Pancang A p = Luas Penampang Tiang L i = Panjang Tiang P = Keliling Tiang A s = Luas Selimut Tiang Q u = Kapasitas Ultimate Tiang W r = Berat Hammer h s = Tinggi Jatuh = Penurunan Tiang Tiap Pukulan e h = Efisiensi Hammer k 1 = kompresi sementara dari cushion (pile head & cushion) k 2 k 3 = koefisien yang dihitung dengan persamaan = koefisien kondisi tanah Q ụ L A E W P = Berat Tiang W R = Berat Hammer n = Koefisien Restitusi Antara Ram Dan Pile Cap W R x h = Energi Palu 16

17 Q a P S E g Q g = Daya Dukung Ijin Tiang = Beban Yang Bekerja = Jarak Antar Tiang = Efisiensi Kelompok Tiang = Beban Maksimum Kelompok Yang Mengakibatkan Keruntuhan n Q u n m θ N V Q i x i = Jumlah Tiang Dalam Kelompok. = Beban Maksimum Tiang Tunggal = Jumlah Tiang Dalam Satu Baris = Jumlah Baris Tiang. = Sudut Dalam Derajat = Beban Yang Diterima Oleh Tiap-Tiap Tiang Pancang = Resultan Gaya-Gaya Normal Yang Bekerja Secara Sentries = Beban Aksial Pada Tiang Ke-i = Absis Atau Jarak Tiang Ke Pusat Berat Kelompok Tiang Ke Tiang Nomor-i M y Σx 2 M x = Momen Terhadap Sumbu Y = Jumlah Kuadrat Jarak Tiang-Tiang Ke Pusat Berat Kelompok Tiang = Momen Yang Bekerja Pada Bidang Yang Tegak Lurus Sumbu X Σy 2 y i q I B g = Jumlah Kuadrat Ordinat-Ordinat Tiang Pancang = Absis Atau Jarak Tiang Ke Pusat Berat Kelompok Tiang Ke Tiang Nomor-i = Tekanan Pada Dasar Fondasi = Faktor Pengaruh = Lebar Kelompok Tiang 17

18 K k 1 = Modulus Tanah = Modulus Reaksi Subgrade Dari Terzaghi E I n h = Modulus Elastis Tiang = Momen Inersia Tiang = Koefisien Variasi Modulus R T C u = Faktor Kekakuan Untuk Modulus Tanah Kohesif = Faktor Kekakuan Untuk Modulus Tanah Non-Kohesif = Kohesi Undrained D r γ K p = Kerapatan Relatif = Berat Isi Tanah = Koefisien Tanah Pasif H u e M u = Kapasitas Lateral Tiang Ujung Jepit = Eksentris Tiang = Momen Ultimet y o q FBD = Defleksi Tiang = Intensitas Beban Terbagi Rata (BTR) Dalam Arah Memanjang Jembatan = Faktor Beban Dinamis T EW V w C w = Beban Angin = Kecepatan Angin Rencana = Koefisien Seret A b T EQ = Luas Equivalen Bagian Samping Jembatan = Gaya Geser Dasar Total Gempa 18

19 K h C I S W T = Koefisien Beban Gempa Horisontal = Koefisien Geser Dasar = Faktor Kepentingan = Faktor Tipe Bangunan = Berat Total Nominal Bangunan Yang Mempengaruhi Percepatan Gempa T TR T T = Gaya Sentrifugal Yang Bekerja Pada Bagian Jembatan = Pembebanan Lalu Lintas Total (Beban Lajur D) Yang Bekerja Pada Bagian Yang Sama (t tr Dan t t Mempunyai Satuan Yang Sama). V R = Kecepatan Lalu Lintas Rencana = Jari-Jari Lengkung 19

20 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN 1 DATA BOR-HOLE LAMPIRAN 2 GAMBAR JEMBATAN SEI-PENARA PIER 2 LAMPIRAN 3 SPESIFIKASI TIANG WIKA 20