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

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ANALISIS DAYA DUKUNG SISTEM PONDASI KELOMPOK TIANG TEKAN HIDROLIS (STUDI KASUS PADA PROYEK PEMBANGUNAN ITC POLONIA MEDAN) Diajukan untuk melengkapi tugas tugas dan memenuhi syarat untuk menjadi Sarjana Disusun Oleh : DEYVA ANGGITA MARPAUNG BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, atas berkat dan karunia Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil. Dalam penulisan Tugas Akhir ini, Penulis menghadapi berbagai kendala, tetapi karena bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar besarnya kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai Dosen Pembimbing yang telah sabar memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Dr. Ir. Sofian Asmirza, MSc., Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Bapak Prof. Dr. Ing-.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil. 5. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah membimbing dan memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 6. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 7. Kedua orang tuaku Bapak E.Marpaung dan Ibu D.Sinambela yang dengan penuh cinta kasih, kesabaran, dan ketabahan dalam merawat, mendidik,

3 menjaga, mendoakan serta berjuang dengan keras untuk selalu memenuhi kebutuhan hidupku hingga berhasil mendapatkan kesempatan untuk menempuh pendidikan yang tinggi. Semoga Tuhan Yang Maha Kuasa selalu melimpahkan berkat bagi beliau. 8. Kepada abang dan kakakku, yang selalu mendukung dan memberi semangat serta doa demi kelancaran kuliahku, Yoan Ciko Marpaung,ST., dr.ika Erna Uli Sirait., Verawaty Marpaung, Ssi., Letda Octorial Marpaung, SH, dr.maria Nila Cahyana, dan keponakanku tersayang Hans Enchristo Marpaung. 9. Para Pimpinan dan seluruh staf PT.Perintis Pondasi Teknotama yang telah membantu Penulis dalam memperoleh data data yang dibutuhkan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, terkhususnya kepada Abangda Koresj Sirait,ST,MT. 10. Abangda Simon Dertha Tarigan, ST, MT., Josep Admika Ginting, ST., Iro Ganda Sitohang, ST., yang telah memberikan arahan dan bimbingan kepada Penulis. 11. Seluruh abang abang dan kakak kakak stambuk 2005, terimakasih untuk dukungan, arahan, dan dukungan yang diberikan. 12. Frengky Alexander Silaban yang selalu memberi dukungan dan semangat. 13. Seluruh sahabat sahabatku Putri Juwita Simamora, Christina Romauli Siregar, Dian Frisca Sihotang, ST., Evi Dogma Sari Napitupulu, Astri Natalia Situmorang, Nurul Hamidah Gurning, Ester Linda Sembiring, Triyana Puji Astuti, Rosiva Tambunan, Richo Marpaung serta seluruh rekan rekan mahasiswa 2008 lainnya yang tidak tersebutkan namanya. 14. Kepada teman teman NHKBP Simpang Limun, terima kasih atas semua bantuan doa, semangat, dan dukungannya. Semoga Tuhan Yang Maha Kuasa memberkati kita semua. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.

4 Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar besarnya bagi kita semua. Amin. Medan, Oktober 2012 Deyva Anggita Marpaung

5 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, Meyerhoff, dan formula dinamik untuk 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 diijinkan menurut ASTM Loading Test D yakni sebesar 25 mm. Artinya, penurunan elastis yang terjadi masih dalam batas aman. Kata Kunci : pondasi tiang, tiang pancang, daya dukung pondasi, penurunan elastis

6 DAFTAR ISI Kata Pengantar... Abstrak... Daftar Isi... Daftar Notasi... Daftar Gambar... Daftar Tabel... i iv v viii xi xiii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Manfaat Batasan Masalah Metode Pengumpulan Data Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pengertian Pondasi Penyelidikan Tanah (Soil Investigation) Kemampatan dan Konsolidasi Tanah Sondering Test / Cone Penetration Test (CPT) Standard Penetration Test (SPT) Pondasi Tiang Klasifikasi Pondasi Tiang Penggolongan Pondasi Tiang Pancang Pondasi Tiang Pancang Berdasarkan Cara Penyaluran Beban Pondasi Tiang Pancang Berdasarkan Material yang Digunakan Perencanaan Pondasi Tiang... 39

7 2.7 Pemancangan Tiang Peralatan Pemancangan (Driving Equipment) Hal-hal yang Menyangkut Masalah Pemancangan Sistem Hidrolis (Hydrolic System) Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Kapasitas Daya Dukung Tiang dari Data Sondir (CPT) Kapasitas Daya Dukung Tiang dari Data SPT Kapasitas Daya Dukung Tiang dari Data Bacaan Manometer Alat Hydraulic Jack Tiang Pancang Kelompok (Pile Group) Jarak Antar Tiang dalam Kelompok Perhitungan Beban Aksial yang Terjadi pada Kelompok Tiang Pancang yang Menerima Beban Normal Sentris dan Momen yang Bekerja pada Dua Arah Beban Lateral Tiang Mendukung Beban Lateral Metode Brooms (Brooms Method) Defleksi Lateral pada Tiang Kapasitas Kelompok dan Efisiensi Tiang Pancang Penurunan Tiang Pancang Faktor Keamanan (Safety Factor) BAB III METODOLOGI PENELITIAN Data Umum Data Teknik Tiang Metode Pengumpulan Data Metode Analisis Bagan Penulisan Lokasi Titik Sondir dan Bore Hole... 83

8 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pendahuluan Menghitung Kekuatan Bahan Tiang Menghitung Daya Dukung Berdasarkan Data Lapangan Kapasitas Daya Dukung Berdasarkan Data Sondir Kapasitas Daya Dukung Berdasarkan Data SPT Menghitung Daya Dukung dari Bacaan Manometer Menghitung Beban Aksial pada Kelompok Tiang Menghitung Beban Lateral Izin Menghitung Kapasitas Kelompok Tiang Berdasarkan Efisiensi Metode Converse Labarre Metode Los Angeles Group Metode Seiler Keeney Penurunan Tiang Pancang Diskusi Kelebihan dan Kelemahan Metode Pengujian Evaluasi Hasil Perhitungan Bab V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran Daftar Pustaka Lampiran-1 Lampiran-2 Lampiran-3 Lampiran-4

9 DAFTAR NOTASI JP = Jumlah perlawanan, perlawanan ujung konus + selimut (kg/cm 2 ) JHL = Jumlah hambatan lekat PK = Perlawanan penetrasi konus, q c (kg/cm 2 ) A = Interval pembacaan sondir (setiap kedalaman 20 cm) B = Faktor alat = luas konus / luas torak = 10 cm i = Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau (m) N = Nilai N-SPT D ϒ = Kepadatan relatif Ø = Sudut geser dalam ( ) Ø = Sudut geser dalam efektif ( ) Q u Q b Q s q b A p f A s = Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang pancang = Kapasitas tahanan di ujung tiang = Kapasitas tahanan kulit = Kapasitas daya dukung di ujung tiang per satuan luas = Luasan ujung tiang / penampang tiang = Satuan tahanan kulit per satuan luas = Luas kulit tiang pancang. q ca(base) = Perlawanan konus rata-rata 1,5 D di atas ujung tiang dan 1,5 D di bawah tiang F b Q u Q s f = Faktor empirik yangtergantung pada jenis tanah = Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang = Kapasitas dukung kulit = Kapasitas dukung kulit persatuan luas q c (side) = Perlawanan konus rata rata pada masing lapisan sepanjang tiang α s F s FS τ = Faktor empirik yang tergantung pada jenis tanah = Faktor empirik yang tergantung pada jenis tanah = Faktor keamanan = Kekuatan geser tanah (kg / cm²) c = Kohesi tanah (kg / cm² )

10 τ = Tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg / cm² ) L b D A p p L i α c u p Q P A S N V n Q i V n = Panjang tiang (m) = Diameter tiang (m) = Luas penampang tiang (m²) = Keliling tiang (m) = Panjang lapisan tanah (m) = Koefisien adhesi antara tanah dan tiang = Kohesi undrained (kn / m²) = Keliling tiang (m) = Daya dukung tiang pada saat pemancangan (ton) = Bacaan manometer = Total luas efektif penampang piston (cm²) = Jarak masing masing tiang = Beban yang diterima oleh tiap tiap tiang pancang = Resultan gaya gaya yang bekerja secara sentris = Banyaknya tiang pancang = Beban aksial pada tiang ke i = Jumlah beban vertikal yang bekerja pada pusat kelompok tiang = Banyaknya tiang pancang dalam kelompok tiang pancang (pile group) x i, y i = Absis / ordinat jarak tiang ke pusat berat kelompok tiang ke tiang nomor - i M x M y x 2 y 2 p o = Momen terhadap sumbu x = Momen terhadap sumbu y = Jumlah kuadrat jarak absis tiang tiang ke pusat berat kelompok tiang = Jumlah kuadrat jarak ordinat tiang tiang ke pusat berat kelompok tiang = tekanan overburden efektif K p = (1 + sin Ɵ ) / (1 sin Ɵ ) = tg 2 (45 + Ɵ / 2) B = lebar tiang p oz K p y o n h = tekanan overburden efektif tanah = koefisien tekanan pasif Rankine = (1 + sinø) / (1 - sinø) = defleksi tiang akibat beban lateral (m) = koefisien variasi modulus Terzaghi (tanah granuler pasir lembab atau kering = 2425 kn/m 3

11 E p = modulus elastisitas pondasi (kg/cm 2 ) = σ r (f c / σ r ) 0,5 untuk beton = Mpa untuk baja σ r = tegangan referensi 0,10 Mpa I p = momen inersia tampang pondasi (cm 4 ) Q g E g = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan keruntuhan = Efisiensi kelompok tiang n = Jumlah tiang dalam kelompok Q a η n m D s = Beban maksimum tiang tunggal = Efisiensi grup tiang = Jumlah tiang dalam 1 baris = Jumlah baris tiang = Diameter tiang = Jarak antar tiang (as ke as) π = phi lingkaran = S = besar penurunan yang terjadi Q = besar beban yang bekerja D = diameter tiang E s = modulus elastisitas bahan tiang I 0 = faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat (Incompressible) dalam massa semi tak terhingga R k = faktor koreksi kemudahmampatan tiang untuk µ=0,3 R h R µ R b K = faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada tanah keras = faktor koreksi angka poisson = faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung = faktor kekakuan tiang terhadap penurunan akibat beban vertikal E p E s E b = modulus elastisitas dari bahan tiang = modulus elastisitas tanah di sekitar tiang = modulus elastisitas tanah di dasar tiang

12 DAFTAR GAMBAR No. Judul Hal 2.1 Perubahan dalam struktur butiran Cara pelaporan hasil uji sondir Skema uji SPT Pondasi tiang dengan tahanan ujung Pondasi tiang dengan tahanan gesekan Pondasi tiang dengan tahanan lekatan Tiang pancang kayu Tiang pancang beton precast concrete pile Tiang pancang precast Tiang Franki Solid point pipe piles Open end steel pipe piles Raymond pile Simplex concrete pile Base driven cased pile Dropped in shell concrete pile Dropped in shell concrete pile with compressed base section Botton botton dropped in sheel concrete pile Tiang pancang baja Water proofed steel pile dan wood pile Composite dropped sheel dan wood pile Composed ungased concrete dan wood pile Composite dropped sheel dan pipe pile Franki composite pile Tiang pancang beton dengan ujung bawah diperbesar Tiang pancang Tachechi Beban yang bekerja pada kepala tiang 40

13 2.28 Beban yang bekerja pada tubuh tiang Pola pola kelompok tiang pancang khusus Pengaruh tiang akibat pemancangan Beban sentris dan momen kelompok tiang arah x dan y Reaksi tanah dan momen pada tiang pendek jenis tanah kohesif Grafik hubungan H u /C u B² dan L/B pada tanah kohesif Reaksi tanah dan momen pada tiang pendek jenis tanah granuler Grafik hubungan H/K p B³ϒ dan L/B Tiang sebagai kantilever sederhana Reaksi tanah dan momen pada tiang panjang jenis tanah kohesif Grafik hubungan M u /C u B² dan M u /C u B³ Reaksi tanah dan momen pada tiang panjang jenis tanah granular Grafik hubungan M u /B⁴ϒK p dan H u /B³ϒK p Tipe keruntuhan dalam kelompok tiang Daerah friction pada kelompok tiang dari tampak samping Daerah friction pada kelompok tiang dari tampak atas Faktor penurunan I Faktor penurunan R µ Faktor penurunan R k Faktor penurunan R h Peta Lokasi ITC Polonia Medan Bagan alir penulisan Nilai q c (side) berdasarkan data CPT Garis netral pada pile cap H Potongan I-I dan II-II Susunan kelompok tiang pada pile cap Tiang yang sudah dipancang 120

14 DAFTAR TABEL No. Judul Hal 2.1 Hubungan D ϒ,, dan N dari tanah pasir Faktor empirik F b dan F s Faktor empirik α s untuk tipe tanah berbeda Hal hal yang perlu diperhatikan untuk penentuan harga N Hubungan antara angka penetrasi standard dengan sudut geser dalam dan kepadatan relatif pada tanah pasir Hubungan antara N dengan berat isi tanah Nilai nilai η h untuk tanah granuler Perkiraan angka Poisson (µ) Faktor aman yang disarankan Perhitungan daya dukung ultimate dan izin pondasi tiang (CPT-1) Perhitungan daya dukung ultimate dan izin pondasi tiang (CPT-2) Perhitungan daya dukung ultimate dan izin pondasi tiang (CPT-3) Perhitungan daya dukung ultimate dan izin pondasi tiang (CPT-4) Deskripsi tanah berdasarkan data SPT (BH-1) Perhitungan daya dukung tiang menggunakan data SPT (BH-1) Deskripsi tanah berdasarkan data SPT (BH-2) Perhitungan daya dukung tiang menggunakan data SPT (BH-2) Perhitungan daya dukung tiang no.1048 berdasarkan manometer Perhitungan daya dukung tiang no.1049 berdasarkan manometer Perhitungan daya dukung tiang no.1050 berdasarkan manometer Perhitungan daya dukung tiang no.1051 berdasarkan manometer Jarak antara titik pusat tiang dengan pile cap Rekapitulasi perhitungan beban pada masing masing tiang Hasil perhitungan penurunan tiang pancang tunggal 123