TUGAS AKHIR ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI KELOMPOK MINI PILE PABRIK PKO PTPN III SEI MANGKEI DISUSUN OLEH DEBORA NAINGGOLAN 07 0404 117 Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE 19510629 198411 1 001 BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2013
TUGAS AKHIR ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI KELOMPOK MINI PILE PABRIK PKO PTPN III SEI MANGKEI Diajukan untuk melengkapi tugas - tugas dan memenuhi syarat untuk menjadi Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh : DEBORA NAINGGOLAN 070404117 BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan, 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 penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai Dosen Pembimbing yang telah dengan sabar memberi bimbingan dan saran kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Medan. 3. Bapak Ir. Syahrizal, MT, sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak Ir. Anwar Harahap, Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT. dan Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Medan. 5. Bapak dan Ibu staf pengajar dan seluruh pegawai Departemen Teknik Sipil. i
6. Kedua orang tua saya yang dengan sepenuh hati dan sabar dalam mendidik dan merawat serta menyemangati penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 7. Kepada abang, kakak, dan adikku yang telah banyak berdoa dan membantu untuk kelancaran kuliahku; Tora Very Nainggolan, ST., Beynon Roy Nainggolan, SH., Nora Yati Nainggolan, Isman Santoso Nainggolan, Margaretha Adellyna M. dan Martin Siregar. 8. Rudy Anthoni L. Manurung, SST. selaku orang terdekat yang selalu menyemangati penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 9. Pimpinan dan seluruh staf PT. Rekayasa Damper Pratama Consultan. 10. Sahabat-sahabat stambuk 2007 (Christian, David, Sri, Firda, Marlina, Doan 2, Endra, Juwita, Raynelda), adik-adik stambuk serta yang lainnya yang tidak tersebutkan namanya. 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. Akhir kata, penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar - besarnya bagi kita semua, amin. Medan, Juni 2013 Debora Nainggolan 07 0404 117 ii
ABSTRAK Pondasi merupakan suatu konstruksi pada bagian dasar struktur yang berfungsi meneruskan beban dari bagian atas struktur ke lapisan tanah di bawahnya tanpa mengakibatkan keruntuhan geser tanah dan penurunan tanah, serta penurunan pondasi yang berlebihan. Dengan demikian, perencanaan pondasi harus memperhatikan daya dukung tanah pada pondasi yang akan dibangun, sehingga beban yang diteruskan ke pondasi tidak melampaui kekuatan tanah. Pondasi tiang merupakan salah satu jenis pondasi dalam. Pondasi tiang digunakan untuk konstruksi di atas tanah lunak, yaitu untuk meneruskan beban ke lapisan tanah keras pada kedalaman tertentu. Beban yang diteruskan dari pondasi tiang ke lapisan- lapisan tanah, didasarkan pada lekatan antara tanah dan tiang (friction) serta pada daya dukung ujung tiang (end bearing). Tujuan dari studi ini untuk menghitung dan menganalisis daya dukung kelompok mini pile dari hasil sondir, Standard Penetration Test (SPT),dan membandingkan hasil perhitungan tersebut dengan hasil pembacaan dari alat Pile Driving Analyzer (PDA). Metodologi pengumpulan data dilakukan dengan studi pengamatan di lapangan, mengadakan konsultasi dengan pihak konsultan dan melakukan studi literatur. Hasil perhitungan daya dukung ultimate(q u ) tiang pada kedalaman yang sama yaitu 10,20 m, untuk sondir diperoleh 67,20 ton, data Pile Driving Analyzer 68,00 ton, dan data SPT 50,31 ton pada kedalaman 10 m. Terdapat perbedaan daya dukung tiang dari empat titik sondir, satu titik SPT dan daya dukung berdasarkan bacaan hasil uji PDA. Perbedaan daya dukung tersebut dapat disebabkan oleh kedalaman tanah yang ditinjau, perbedaan jenis tanah yang pada jarak terdekat sekalipun, cara pelaksanaan pengujian yang bergantung pada ketelitian operator dan perbedaan parameter yang digunakan dalam perhitungan. iii
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x DAFTAR NOTASI... xi BAB I PENDAHULUAN... 1 I.1. Latar Belakang... 1 I.2. Perumusan Masalah... 3 I.3. Tujuan Penelitian....... 3 I.4. Pembatasan Masalah...... 4 I.5. Metode Pengumpulan Data......... 4 I.6. Sistematika Penulisan...... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 7 II.1. Pengertian Pondasi... 7 II.2. Penyelidikan Tanah (Soil Investigation)... 8 II.2.1. Sondering Test/Cone Penetratio Test (CPT)... 11 iv
II.2.2. Standard Penetration Test... 16 II.2.3. Pile Driving Analyzer.............. 19 II.3. Pondasi... 22 II.3.1. Pendahuluan... 22 II.3.2. Penggolongan Pondasi Tiang..... 24 II.3.2.1 Tiang Berdasarkan Metode Instalasi... 24 II.3.2.2 Tiang Berdasarkan Perpindahan Volume Tanah. 26 II.3.2.3 Tiang Berdasarkan Kualitas Material dan Cara Pembuatannya....... 27 II.4. Metode Konstruksi dan Peralatan untuk Tiang Pancang.... 30 II.4.1. Drop Hammer....... 31 II.4.2. Kelebihan dan Kekurangan Drop Hammer.... 31 II.5. Kapasitas Daya Dukung Tiang... 32 II.5.1. Daya Dukung Aksial Tiang Tunggal...... 32 II.5.1.1 Berdasarkan Hasil Cone Penetration Test (CPT) 33 II.5.1.2. Berdasarkan Hasil Standard Penetration Test (SPT). 36 II.5.1.3. Berdasarkan Hasil Uji Pile Driving Analizer... 37 II.5.2 Daya Dukung Aksial Grup Tiang. 38 v
II.5.2.1. Jarak Antar Tiang dalam Kelompok. 39 II.5.2.2. Kapasitas Kelompok dan Efisiensi Tiang Pancang (Mini Pile)....... 41 II.6. Tiang dengan Beban Lateral....... 44 II.6.1. Penentuan Kriteria Tiang Pendek atau Panjang. 44 II.6.2. Metode Analisis (Metode Broms)...... 45 II.6.2.1. Metode Broms untuk Kondisi Kepala Tiang Bebas (Free Head)....... 49 II.6.2.2. Metode Broms untuk Kondisi Kepala Tiang Terjepit (Fixed Head).... 50 II.6.2.3.Metode Broms untuk Defleksi Vertikal Tiang... 53 II.7. Faktor Keamanan....... 54 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 56 III.1. Data Umum Proyek 56 III.2. Data Teknis Proyek......... 58 III.3. Metode Pengumpulan Data... 60 III.4 Kondisi Umum Lokasi Studi..... 62 BAB IV PEMBAHASAN... 63 IV.1. Pendahuluan....... 63 IV.2. Perhitungan Daya Dukung Tiang..... 63 vi
IV.2.1. Perhitungan kapasitas daya dukung tiang dari hasil uji sondir....... 63 IV.2.2. Perhitungan kapasitas daya dukung tiang dari hasil Standard Penetration Test (SPT)... 80 IV.2.3. Daya Dukung Berdasarkan Hasil Pengujian Pile Driving Analyzer (PDA) 82 IV.3. Perhitungan Daya Dukung Kelompok Tiang..... 83 IV.4. Kapasitas Daya Dukung Ijin Tiang Terhadap Gaya Lateral 84 IV.5. Diskusi.... 88 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 91 V.1. Kesimpulan... 91 V.2. Saran... 92 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN I LAMPIRAN II LAMPIRAN III LAMPIRAN IV LAMPIRAN V LAMPIRAN VI vii
DAFTAR GAMBAR Gambar Judul Halaman 2.1. Rincian Konus Ganda 14 2.2. Cara Pelaporan Hasil Uji Sondir (Sardjono, H.S., 1988) 15 2.3. Tahapan Prosedur Pengujian SPT 18 2.4. Hubungan nilai N, Nq, N, dan (Peck dkk, 1963) 19 2.5. Macam- Macam Tipe Pondasi (Hardiyatmo,1996) 24 2.6. Pola-pola kelompok tiang pancang khusus : 39 (a) Untuk kaki tunggal, (b) Untuk dinding pondasi (Sumber : Bowles, 1991) 2.7. Jarak antar Tiang 39 2.8. Pengaruh tiang akibat pemancangan (Sumber : Sardjono Hs, 41 1988) 2.9 Kondisi Pembebanan Lateral pada Pondasi Tiang (Sumber 45 Tomlinson, 1994) 2.10 Tiang Ujung Bebas pada Tanah Granuler, (a)tiang Pendek 52 (b) Tiang Panjang 2.11. Tahanan Lateral ultimit tiang dalam tanah granuler 52 2.12 Tiang ujung jepit dalam tanah granuler, (a) Tiang Panjang, 53 (b) Tiang Pendek 3.1. Denah Lokasi Proyek Gambar 57 3.2. Denah Lokasi Titik Sondir dan SPT 57 3.3. Pile (200 x 200) mm 39 viii
3.4 Tahapan Pelaksanaan Penelitian 61 4.1 Kelompok Tiang 83 ix
DAFTAR TABEL Tabel Judul Halaman 2.1. Tabel 2.1. Korelasi Derajat Kepadatan Relatif Tanah 18 Pasir dengan Nilai N SPT, qc dan Ø 2.2. Tabel 2.2. Macam- Macam Tipe Pondasi Berdasarkan 27 Kualitas Material dan Cara Pembuatan 2.3. Tabel 2.3. Macam- Macam Tipe Pondasi Berdasarkan 28 Teknik Pemasangannya 2.4. Nilai Faktor ω 33 2.5. Hubungan antara k 1 dan c u 47 2.6. Kriteria Jenis Perilaku Tiang 48 2.7. Nilai- Nilai untuk Tanah Granuler (c = 0) 48 2.8. Faktor Keamanan untuk pondasi tiang 55 4.1. Perhitungan Daya Dukung Tiang Berdasarkan Data Sondir 1 66 4.2 Perhitungan Daya Dukung Tiang Berdasarkan Data Sondir 2 70 4.3 Perhitungan Daya Dukung Tiang Berdasarkan Data Sondir 3 74 4.4 Perhitungan Daya Dukung Tiang Berdasarkan Data Sondir 5 78 4.5. Perhitungan Daya Dukung Tiang Berdasarkan Data SPT 81 4.6. Data Tiang Uji Beserta Hasil Pengujian PDA 82 x
DAFTAR NOTASI A = Interval pembacaan (setiap kedalaman 20 cm) A = Total luas efektif penampang piston (cm 2 ) A = Luas penampang kolom/tiang (cm 2 ) A b = Luas penampang ujung tiang (cm 2 ) A p = Luas penampang ujung tiang (cm 2 ) A s = Luas penampang selimut tiang (cm 2 ) B B = Faktor alat = Luas konus/luas torak = 10 cm = Diameter atau sisi tiang (m) c = Kohesi tanah (Kg/cm 2 ) c u = Kohesi Undrained (kn/m 2 ) D Eg = Diameter tiang = Efisiensi kelompok tiang Ep = modulus elastisitas tiang (ton/m 2 ) FK = Faktor Keamanan f s = Tahanan gesek dinding tiang (Kg/cm 2 ) h H HL Hu = Tinggi jatuh = Gaya Horizontal yang bekerja (ton) = Hambatan Lekat = Gaya lateral ultimit xi
I = Momen Inersia Ip = Momen inersia tiang (m 4 ) i i min = Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau (m) = Jari-jari inersia batang/tiang JHL = Tahanan geser total sepanjang tiang (Kg/m) JP = Jumlah perlawanan, perlawanan ujung konus + selimut (Kg/cm 2 ) K = Keliling tiang (cm) k s = modulus subgrade tanah dalam arah horizontal (ton/m 3 ) L L i = Panjang batang/tiang = Panjang lapisan tanah (m) l k = Panjang tekuk (panjang batang/tiang yang mengalami perlengkungan) M m Mu Mx My N 1 = Momen yang bekerja di kepala tiang = Jumlah baris tiang = Momen ultimit dari penampang tiang = Momen yang bekerja pada kelompok tiang searah sumbu x (tm) = Momen yang bekerja pada kelompok tiang searah sumbu y (tm) = Harga Rata-rata dari Dasar ke 10D ke atas N 2 = Harga Rata-rata dari Dasar ke 4D ke bawah n = Jumlah tiang pancang n = Jumlah tiang dalam satu baris P = Bacaan manometer (Kg/cm 2 ) P 1 = Beban yang diterima satu tiang pancang (ton) xii
PK = Perlawanan penetrari konus, qc (Kg/cm 2 ) P Q Qa Qb Qg Q ijin = Keliling tiang (m) = Daya dukung tiang pada saat pemancangan ( Ton) = Beban maksimum tiang tunggal = Tahanan ujung ultimit tiang (kg) = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan keruntuhan = 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 S Su T z = Faktor kekakuan = Jarak masing- masing antar tiang = kuat geser tak terdrainase dari tanah kohesif = Faktor kekakuan = kedalaman titik yang ditinjau qc = Tahanan konus pada ujung tiang (Kg/cm 2 ) α = Koefisien Adhesi antara Tanah dan Tiang φ = Sudut geser tanah (Kg/cm 2 ) τ = Kekuatan geser tanah (Kg/cm 2 ) σ = Tegangan normal yang terjadi pada tanah (Kg/cm 2 ) σ ω = Tegangan dasar = Faktor tekuk (tergantung pada kelangsingan (λ)) xiii
λ = Angka kelangsingan = konstanta modulus subgrade tanah = Arc tg d/s ( 0 ) xiv