TUGAS AKHIR. Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Tugas dan. Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian. Sarjana Teknik Sipil. Disusun Oleh AHMAD RIVALDI NOVRIL

Transkripsi

1 ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG MENGGUNAKAN METODE SONDIR, SPT, DAN METODE ELEMEN HINGGA PADA PROYEK PEMBANGUNAN HOTEL MEDAN-SIANTAR, SINAKSAK, PEMATANG SIANTAR TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh AHMAD RIVALDI NOVRIL BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2 ABSTRAK Pondasi merupakan bangunan bawah (sub structure) yang berfungsi untuk meneruskan beban maupun gaya yang disebabkan oleh bangunan atas (upper structure) ke lapisan tanah yang akan memikul beban dan gaya tersebut. Pondasi dalam biasanya digunakan untuk mendapatkan daya dukung tanah yang cukup besar dan apabila kedalaman tanah keras terletak jauh di bawah muka tanah. Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk menganalisis daya dukung ultimate pondasi tiang pancang dengan menggunakan data sondir, data Standard Penetration Test (SPT), serta metode elemen hingga menggunakan program Plaxis. Adapun metode yang dilakukan pada tugas akhir ini adalah dengan cara studi literatur, lalu mengumpulkan data-data yang diperlukan, dan setelah itu dilakukan analisis perhitungan dengan metode-metode yang ada. Dari hasil perhitungan yang dilakukan, diperoleh hasil yang berbeda-beda. Dimana untuk data sondir pada titik S4 diperoleh Q ult = 400,769 ton; pada titik S5 diperoleh Q ult = 407,785 ton; pada titik S6 diperoleh Q ult = 315,454 ton. Sedangkan berdasarkan data SPT pada titik BH-2, didapat Q ult = 355,44 ton, dan dengan menggunakan program Plaxis dihasilkan Q ult = 462,875 ton. Kata Kunci : daya dukung ultimate, sondir, SPT, Plaxis,

3 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah S.W.T. yang telah memberikan rahmat dan karunia-nya kepada penulis, sehingga penulisdapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang studi Geoteknik Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, dengan judul Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang Menggunakan Metode Sondir, SPT, Metode Elemen Hingga pada Proyek Pembangunan Hotel Medan-Siantar, Sinaksak, Pematang Siantar. Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Kepada kedua orang tua yang sangat penulis sayangi, Ir. M. Nursol, M.Sc dan drg. Yendriwati, M.Kes yang telah memberikan dukungan dengan sepenuh hati baik moril maupun materil kepada penulis. 2. Kakak drg. Atika Resti Fitri, yang sedang menempuh pendidikan di negeri orang, terima kasih atas segala dukungan dan motivasinya sehingga memacu penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini. 3. IbuIka Puji Hastuty, S.T., M.T., selaku dosen pembimbingyang telah meluangkan waktu, tenaga, dan pikirandalam membantu penulisdalam menyelesaikan tugas akhir ini. 4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik.

4 5. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 6. Bapak Ir. Rudi Iskandar, M.T. dan Bapak Dr. Ir. Sofian Asmirza S. M.Sc, sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 7. Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 8. Kepada abangda Denny, S.T. yang telah memberikan data-data yang diperlukan penulis pada tugas akhir ini. 9. Teman-teman seperjuangan : Ridho, Rahmat, Fahmi, Gumit, Tomi, Dika, Taufik, Imfim, Reja, Arep, Yandi, Aldo, Adel, Sylda, Mimah, Siti, Anggi, Wilda, Dwi, Tere, Nurul, dan teman-teman Teknik Sipil USU 2011 lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu. 10. Seluruh rekan-rekan yang tidak bisa dituliskan semuanya atas bantuannyabaik secara langsung maupun tidak langsung terhadap penulis. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu penulisdengan senang hati menerima kritik dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat berguna dan bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Desember 2015 Penulis ( Ahmad Rivaldi Novril)

5 DAFTAR ISI ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i ii iii iv v DAFTAR NOTASI... vi BAB I PENDAHULUAN... 1 I.1. Latar Belakang... 1 I.2. Identifikasi Masalah... 2 I.3. Tujuan dan Manfaat... 4 I.4. Pembatasan Masalah... 5 I.5. Sistematika Penulisan... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 7 II.1 Pendahuluan... 7 II.2.Macam Macam Tiang Pancang... 9 II.3. Penyelidikan Tanah (Soil Investigation) II.3.1. Cone Penetrometer Test (Sondering Test) II.3.2. Standard Penetration Test (SPT) II.3.3. Penyelidikan Tanah di Laboratorium II.4. Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang II.4.1. Analisis Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil Sondir... 36

6 II Metode Aoki dan De Alencar II Metode Langsung (Mayerhoff) II.4.2. Analisis Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil SPT II Daya Dukung Tiang pada Tanah Non-Kohesif II Daya Dukung Tiang pada Tanah Kohesif II.4.3. Analisis Daya Dukung dari Penyelidikan Laboratorium II Berdasarkan Parameter Kuat Geser Tanah II Tahanan Ujung Ultimate II Tahanan Kulit (Skin Resistance) II.4.4. Analisis Daya Dukung Tiang Pancang dengan Menggunakan Metode Elemen Hingga (Program Plaxis) II Pendahuluan II Fungsi Perpindahan (Shape Function) II Matriks Kekakuan II Pemodelan pada Program Plaxis II Parameter yang Digunakan pada program Plaxis II.4.5. Kapasitas Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang Pancang 62 II Hitungan Tahanan Daya Dukung Lateral Ultimit II Kapasitas Lateral Ultimit Tiang Pancang dengan Metode Broms II.4.6. Kapasitas Daya Dukung dan Efisiensi Tiang Pancang Kelompok... 73

7 BAB III METODOLOGI PENELITIAN III.1. Data Umum Proyek III.2. Data Teknik Tiang Pancang III.3. Metode Pengumpulan Data III.4. Bagan Alir Penelitian BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1. Pendahuluan IV.2. Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang secara Analitis IV.2.1. Dari data Sondir dengan metode Aoki dan De Alencar IV.2.2. Dari data Sondir dengan metode Meyerhoff IV.2.3. Dari data Standard Penetration Test (SPT) IV.3. Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang dengan Metode Elemen Hingga menggunakan program Plaxis IV.3.1. Proses Pemodelan pada Program Plaxis IV.3.2. Daya Dukung Tiang Pancang dengan menggunakan bantuan program Plaxis IV.4. Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang Pancang IV.4.1. Metode Analitis IV.4.2. Metode Grafik

8 IV.5. Efisiensi Tiang Pancang Kelompok IV.5.1. MetodeConverse-Labarre Formula IV.5.2. Metode Los Angeles Group IV.6. Hasil dan Pembahasan BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan V.1.1. Daya Dukung Tiang Pancang berdasarkan data Sondir V.1.2. Daya Dukung Tiang Pancang berdasarkan data SPT V.1.3.Daya Dukung Tiang Pancang dengan Metode Elemen Hingga menggunakan program Plaxis V.2. Saran DAFTAR PUSTAKA

9 DAFTAR GAMBAR No. Judul Hal 2.1 Tiang Pancang Kayu Tiang Pancang Kayu Precast Reinforced Concrete Pile Proses pembuatan Franki Pile Proses pembuatan Simplex Concrete Pile Proses pembuatanbase Driven Pile Pondasi Tiang Baja Konus Sondir dalam Keadaan Tertekan dan Terbentang Cara Pelaporan Hasil Uji Sondir Alat Percobaan Penetrasi Standard Grafik Hubungan antara ϕ dan N q * Grafik daya dukung tanah menurut Meyerhof Variasi harga α berdasarkan kohesi tanah Grafik hubungan harga λ dengan kedalaman Jenis-Jenis Elemen Titik Nodal dan Integrasi Jenis Fungsi Perpindahan Pemodelan Pondasi Tiang Pancang pada Program Plaxis 54

10 2.19 Tiang Panjang Dikenai Beban Lateral 2.20 Mekanisme Keruntuhan pada Tiang Ujung Bebas pada Tanah Kohesif menurut Broms 2.21 Tiang Ujung Jepit pada Tanah Kohesif 2.22 Grafik Tahanan Lateral Ultimit TiangPada Tanah Kohesif 2.23 Tiang Ujung Bebas pada Tanah Granuler menurut Broms 2.24 Tiang Ujung Jepit dalam Tanah Granuler menurut Broms 2.25 Grafik Tahanan Lateral Ultimit Tiang pada Tanah Granuler 2.26 Tiang Pancang Kelompok Pola Susunan Tiang Pancang Kelompok 3.1 Lokasi Proyek Pembangunan Hotel Medan Siantar, 80 Sinaksak, Pematang Siantar 3.2 Lokasi Titik Sondir dan Bore Hole Perkiraan nilai q ca (base) pada titik S Nilai q c (side) pada titik S Perkiraan nilai q ca (base) pada titik S Nilai q c (side) pada titik S Perkiraan nilai q ca (base) pada titik S Nilai q c (side) pada titik S Parameter tanah (kohesi, sudut geser dalam, dan berat 104 jenis tanah saturated) yang di peroleh dari program Allpile. 4.8 Kotak dialog Pengaturan Global (general settings) pada 106 Plaxis

11 4.9 Pemasukan data tanah dan tiang pancang pada material 108 sets 4.10 Pemodelan tiang pancang dan lapisan tanah pada titik 108 BH Generated mesh tanah pada program Plaxis Initial water pressurepada program Plaxis Active pore pressures dan Effective stresses Kotak dialog untuk Calculations pada program Plaxis Pemilihan titik nodal Proses perhitungan pada program Plaxis Nilai Phi Reductionpada program Plaxis 113

12 DAFTAR TABEL No. Judul hal 2.1 Nilai nilai tipikal beban ijin tiang beton pracetak Harga harga Empiris ϕ dan Dr Pasir dan Lumpur Kasar 32 Berdasarkan Sondir 2.3 Hubungan antara angka penetrasi standar dengan sudut 34 geser dalam dan kepadatan relatif pada tanah pasir 2.4 Hubungan antara N dengan Berat Isi Tanah Faktor empirik F b dan F s Nilai faktor empirik untuk tipe tanah Faktor daya dukung Meyerhof Nilai K s untuk tiang pada pasir Korelasi N-SPT dengan modulus elastisitas pada tanah pasir Korelasi N-SPT dengan modulus elastisitas pada tanah 58 lempung 2.11 Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah Hubungan Jenis Tanah, konsistensi dan Poisson s Ratio (μ) 59

13 2.13 Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah Nilai-nilai n h untuk Tanah Granuler Nilai-nilai n h untuk Tanah Kohesif Kriteria Tiang Kaku dan Tiang Tidak Kaku Perhitungan daya dukung tiang pancang data sondir pada 93 titik S4 4.2 Perhitungan daya dukung tiang pancang data sondir pada 95 titik S5 4.3 Perhitungan daya dukung tiang pancang data sondir pada 98 titik S6 4.4 Perhitungan daya dukung tiang pancang berdasarkan data 102 Standard Penetration Test (SPT) pada titik BH Input Parameter Tanah untuk Program Plaxis pada lokasi 105 BH Data Tiang Pancang pada titik BH Daya Dukung Tiang Kelompok menurut Converse-Laberre Daya Dukung Tiang Kelompok menurut Los-Angeles Group Daya dukung tiang pancang dari Data Sondir Daya dukung tiang pancang dari Data SPT 120

14 4.11 Daya dukung tiang pancang dengan Metode Elemen Hingga 120 Menggunakan program Plaxis 4.12 Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang Pancang pada titik 121 BH Efisiensi Tiang Pancang Kelompok Daya dukung tiang pancang dari hasil Sondir Daya dukung tiang pancang dari hasil SPT dan Metode Elemen Hingga dengan Plaxis pada kedalaman 18 m Daya dukung tiang pancang dari hasil SPT Gaya Lateral Pondasi Tiang menurut Broms Efisiensi Kelompok Tiang Pancang menurut beberapa metode 123

15 DAFTAR NOTASI A = Interval pembacaan (setiap kedalaman 20 cm) A b = Luas penampang ujung tiang pancang (cm 2 ) A p = Luas penampang ujung tiang pancang (cm 2 ) A s = Luas kulit tiang pancang (cm 2 ) B [B] = Luas konus / luas torak = Matriks interpolasi regangan c = Kohesi tanah (kn/m 2 ) c u = Kohesi Undrained (kn/m 2 ) D D r = Diameter tiang = Relative Density E s = modulus young tanah (kn/m 2 ) e F b F s FS = Angka pori = Faktor empirik tahanan ujung tiang = Faktor empirik tahanan kulit tiang = Factor Safety f s = Tahanan gesek dinding tiang (kg/cm 2 ) G = Shear Modulus Range (kn/m 2 ) G s H HL i = Nilai dari spesific gravity = Tebal lapisan = Hambatan Lekat (kg/m) = Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau (m)

16 JHL = Jumlah hambatan lekat sepanjang tiang (kg/m) JP = Jumlah perlawanan, perlawanan ujung konus + selimut (kg/cm 2 ) K K 0 k x k y [k] L L i = Keliling tiang (cm) = Koefisien tekanan tanah keadaan diam = Koefisien permeabilitas tanah arah sumbu x = Koefisien permeabilitas tanah arah sumbu y = Matriks kekakuan (stifness matrix) = Panjang tiang pancang (m) = Panjang lapisan tanah (m) L b * N c * N q P = Kedalaman penyelidikan tanah di lapangan (m) = Faktor daya dukung tanah = Faktor daya dukung tanah = Keliling tiang (m) PK = Perlawanan penetrari konus, qc (kg/cm 2 ) P pu = Tahanan ujung ultimate tiang pancang (kg/cm 2 ) P ps = Kapasitas ultimate tahanan kulit (kg/cm 2 ) Q a Q b Q ijin = Beban maksimum tiang tunggal (ton) = Tahanan ujung ultimit tiang (ton) = Kapasitas daya dukung ijin tiang (ton) Q p = Tahanan Ujung Ultimate (ton) Q s Q u = Tahanan gesek ultimit dinding tiang (ton) = Kapasitas daya dukung maksimal/akhir (ton) q b = Kapasitas dukung ujung per satuan luas (kg/cm 2 )

17 q ca = Perlawanan konus 1,5D di atas ujung tiang, 1,5D di bawah ujung tiang (kg/cm 2 ) q c = Tahanan konus pada ujung tiang (kg/cm 2 ) q = Tekanan vertikal efektif tanah (ton/m 2 ) α α s ϕ Ψ μ δ = Koefisien adhesi antara tanah dan tiang = Faktor empirik untuk tipe tanah = Sudut geser tanah = Sudut dilatasi = Poisson ratio = Sudut geser efektif diantara tanah dan tiang τ = Kekuatan geser tanah (kg/cm 2 ) σ = Tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm 2 ) σ beton = Tegangan beton (kg/cm 2 ) γ dry = Berat isi kering tanah (kn/m 3 ) γ w = Berat isi air (kn/m 2 ) γ wet = Berat isi basah tanah (kn/m 2 )