ANALISIS DEFLEKSI DAN KAPASITAS LATERAL TIANG TUNGGAL FREE-END PILE PADA TANAH KOHESIF Analysis Deflection and Lateral Capacity of Single Pile Free-End Pile in Cohesive Soil SKRIPSI Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh : ANGGA KRISTIANTO I0112010 PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016 i
ii
iii
Motto dan Persembahan Sebaik-baik Manusia Adalah yang Bermanfaat Bagi Sesama Skripsi ini dipersembahkan untuk : 1. Bapak Sri Widodo dan Ibu Purwani, orang tua yang selalu memberi tauladan dan menyampaikan doa tulus untuk kebaikan putranya 2. Civitas akademika UNS yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu, iv
ABSTRAK Angga Kristianto, 2016. Analisis Defleksi dan Kapasitas Lateral Tiang Tunggal Free-End Pile pada Tanah Kohesif. Skripsi. Program Studi Teknik Sipil. Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret. Surakarta Pondasi tiang pancang didesain untuk daya dukung beban aksial maupun beban lateral. Salah satu faktor penting dalam perencanaan struktur-struktur bangunan tinggi adalah beban lateral. Beban lateral yang bekerja pada tiang pancang mengakibatkan terjadinya defleksi atau pergeseran. Besarnya defleksi yang terjadi pada tiang dapat diketahui dengan melakukan pengujian lapangan atau yang sering disebut dengan lateral test. Selain melakukan pengujian lateral test, besarnya defleksi serta kapasitas lateral tiang juga dapat dianalisis menggunakan metode Broms (1964), metode elemen hingga serta metode beda hingga (p-y curve). Penelitian ini akan meneliti defleksi dan kapasitas lateral tiang tunggal free-end pile pada tanah kohesif Data yang digunakan pada penelitian ini berupa data sekunder hasil uji lateral test tiang proyek jembatan di Kepulauan Riau. Data lateral test tersebut akan menjadi pembanding utama dengan metode yang lain, yaitu metode Broms (1964), metode elemen hingga serta metode beda hingga (p-y curve) dalam analisis defleksi serta kapasitas lateral tiang. Berdasarkan hasil penelitian, analisis defleksi dan kapasitas lateral tiang tunggal free-end pile pada tanah kohesif, didapatkan hasil bahwa nilai defleksi maksimum tiang menurut metode Broms (1964), metode elemen hingga, metode beda hingga (p-y curve), dan hasil uji lateral test berturut-turut sebesar 116,6457 mm; 55,16 mm; 68,059 mm; 55,74 mm sedangkan nilai kapasitas lateral tiang menurut metode Broms (1964), metode elemen hingga, metode beda hingga (p-y curve), dan hasil uji lateral test berturut-turut sebesar 21,805 ton; 3,145 ton; 3,429 ton; 2,637 ton. Perbandingan defleksi lateral dan kapasitas lateral menunjukkan hasil analisa metode elemen hingga dan metode beda hingga (p-y curve) lebih mendekati hasil uji lateral test dibandingkan dengan metode Broms (1964), hal ini dikarenakan parameter tanah dan parameter tiang pada metode elemen hingga dan metode beda hingga (p-y curve) lebih detail dibandingkan dengan metode Broms (1964) yang hanya berdasarkan korelasi dalam analisisnya. Kata Kunci : defleksi, lateral, elemen hingga, Broms v
ABSTRACT Angga Kristianto, 2016. Analysis Deflection and Lateral Capacity of Single Pile Free-End Pile in Cohesive Soil. Thesis. Civil Engineering Program. Faculty of Engineering. Sebelas Maret University. Surakarta Pile foundation designed for axial load carrying capacity and lateral loads. One important factor in planning the structures of high-rise buildings is the lateral load. Lateral load stand-on the pile caused a deflection or shift. The amount of deflection occurs at the pile can be determined by field test called lateral test. Besides testing the lateral test, the amount of deflection and lateral capacity can be analyzed using Broms methods (1964), finite element method and finite difference method (p-y curve). This study will observe the deflection and lateral capacity of single pile freeend pile in cohesive soils. The data used in this study is secondary data from test lateral of bridge project in Riau Islands. The lateral test data would be a major comparison with the other methods there are Broms method (1964), finite element method and finite difference method (p-y curve) in the analysis of deflection and lateral pile capacity. Based on this research, analysis of deflection and capacity lateral single free-end pile in cohesive soils, showed that the value of maximum deflection pile according to the Broms method (1964), finite element method, finite difference method (p-y curve), and the lateral test result respectively 116,6457 mm; 55,16 mm; 68,059 mm; and 55,74 mm however the value of the lateral pile capacity according to the Broms method (1964), finite element method, finite difference method (p-y curve), and the lateral test result respectively 21,805 tons; 3,145 tons; 3,429 tons; and 2,637 tons. Comparison of lateral deflection and capacity lateral shows the results of analysis finite element method and finite difference method (p-y curve) approximates the lateral test result compared to the method Broms (1964), it caused soil parameters and pile parameters on the finite element method and finite difference method (p-y curve) is more detailed than the methods Broms (1964) which is only based on the correlation analysis. Keywords : deflection, lateral, finite element, Broms vi
KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah dan taufik- Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaiakan penulisan skripsi ini. Penulisan skripsi dengan judul Analisis Defleksi dan Kapasitas Lateral Tiang Tunggal Free-End Pile pada Tanah Kohesif ini merupakan salah satu syarat untuk menempuh ujian sarjana pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Selesainya skripsi ini tidak lepas dari dukungan dan bantuan berbagai pihak sehingga pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Pimpinan Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Amirotul Musthofiah HM, S.T., M.Sc, selaku Dosen Pembimbing Akademik. 3. Dr. Niken Silmi Surjandari, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Skripsi. 4. Ir. Noegroho Djarwanti, M.T., selaku Dosen Pembimbing Skripsi. 5. Seluruh Staf Pengajar pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 6. Saudara-saudara seperjuangan dalam penelitian atas kerjasamanya. 7. Teman-teman angkatan 2012 khususnya, dan semua pihak yang telah membantu baik moril maupun materiil yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih terdapat kekurangan. Kritik dan saran yang membangun demi perbaikan dan kesempurnaan skripsi ini sangat penulis harapkan. Akhirnya penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca pada umumnya serta bagi pengembangan ilmu teknik sipil. Surakarta, September 2016 Penulis vii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN... iv ABSTRAK... v KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR TABEL... x DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR NOTASI... xiii BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang Masalah... 1 1.2. Rumusan Masalah... 2 1.3. Batasan Masalah... 2 1.4. Tujuan Penelitian... 3 1.5. Manfaat Penelitian... 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI... 4 2.1. Tinjauan Pustaka... 4 2.2. Landasan Teori... 7 2.2.1. Tanah kohesif... 7 2.2.2. Pondasi tiang... 8 2.2.3. Lateral test... 11 2.2.4. Metode Broms (1964)... 12 2.2.4.1 Analisa defleksi... 12 2.2.4.2 Analisa kapasitas lateral... 13 2.2.5. Metode elemen hingga... 14 2.2.6. Metode beda hingga (p-y curve)... 19 2.2.7. Metode interpretasi data sharma... 23 viii
BAB 3 METODE PENELITIAN... 24 3.1. Pengumpulan Data Sekunder... 24 3.1.1. Parameter tanah... 24 3.1.2. Spesifikasi tiang... 25 3.1.3. Data lateral test pada tiang uji... 26 3.2. Analisis Perhitungan... 26 3.2.1. Analisis defleksi... 26 3.2.2. Analisis kapasitas lateral... 28 3.3. Diagram Alir... 29 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN... 30 4.1. Analisis Nilai Defleksi Lateral... 30 4.1.1. Analisis metode Broms (1964)... 30 4.1.2. Analisis metode elemen hingga... 32 4.1.3. Analisis hasil lateral test... 33 4.1.4. Komparasi nilai defleksi lateral... 34 4.2. Analisis Kapasitas Lateral Tiang... 37 4.2.1. Analisis metode Broms (1964)... 37 4.2.2. Interpretasi data analisis metode elemen hingga... 39 4.2.3. Interpretasi data hasil uji lateral test... 39 4.2.4. Komparasi nilai kapasitas lateral tiang... 40 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN... 42 5.1. Kesimpulan... 42 5.2. Saran... 43 DAFTAR PUSTAKA... 44 LAMPIRAN A LAMPIRAN B LAMPIRAN C ix
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Penelitian tentang defleksi dan kapasitas lateral pada tiang... 7 Tabel 2.2 Kriteria pondasi tiang pendek dan pondasi tiang panjang (Sumber : Tomlinson, 1977)... 8 Tabel 2.3 Nilai modulus reaksi tanah dasar (Tomlinson, 1994)... 9 Tabel 3.1 Data sekunder proyek pembangunan jembatan di Kepulauan Riau... 24 Tabel 3.2 Spesifikasi tiang... 25 Tabel 4.1 Defleksi pada tiang hasil analisis metode Broms (1964)... 31 Tabel 4.2 Defleksi pada tiang hasil analisis metode elemen hingga... 33 Tabel 4.3 Defleksi pada tiang hasil lateral test... 34 Tabel 4.4 Komparasi nilai defleksi lateral pada tiang... 35 Tabel 4.5 Komparasi kapasitas lateral pada tiang... 40 x
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Grafik hubungan antara modulus tanah dasar dengan relative density pada tanah berpasir (Tomlinson, 1994)... 9 Gambar 2.2 perbedaan kepala tiang ujung bebas dan kepala tiang ujung terjepit (Sumber: McNulty (1956) dalam Hardiyatmo, 2010)... 11 Gambar 2.3 Ilustrasi pembebanan lateral pada tiang (Prakash and Sharma, 1990)... 11 Gambar 2.4 kapasitas lateral ultimit untuk tiang pancang pada tanah kohesif (Broms, 1964)... 13 Gambar 2.5 Posisi tegangan pada material padat (Liu, 2003)... 14 Gambar 2.6 Model material mohr-coulumb (Brinkgreve et al., 2006)... 16 Gambar 2.7 Tiga dimensi permukaan model mohr-coulumb (Brinkgreve et al., 2006)... 17 Gambar 2.8 Model progam plaxis 3D foundation... 19 Gambar 2.9 Ilustrasi pemebebanan pada lateral test (Sumber: Prakash and Sharma,1990)... 23 Gambar 2.10 Contoh grafik hasil interpretasi metode sharma (Prakash and Sharma, 1990)... 23 Gambar 3.1 Sketsa kondisi tiang... 25 Gambar 3.2 Grafik hubungan antara beban dengan defleksi lateral test tiang... 26 Gambar 3.3 Diagram Alir Tahapan Penelitian... 29 Gambar 4.1 Hubungan antara beban lateral dengan defleksi menggunakan metode Broms (1964)... 32 Gambar 4.2 Output progam metode elemen hingga (a) deformed mesh; (b) total displacement... 32 Gambar 4.3 Grafik hubungan beban lateral dengan defleksi hasil analisis metode elemen hingga... 33 Gambar 4.4 Grafik hubungan beban lateral dengan defleksi hasil analisis uji lateral test... 34 Gambar 4.5 Grafik Komparasi Defleksi Lateral... 35 xi
Gambar 4.6 Interpretasi data analisis progam metode elemen hingga menggunakan metode Sharma... 39 Gambar 4.7 Interpretasi data lateral test menggunakan metode Sharma... 39 Gambar 4.8 Diagram perbandingan kapasitas lateral... 40 xii
DAFTAR NOTASI Cu D H Hu E e I Kp Mu ƞh R T y γ σ = Kohesi tanah = diameter tiang = beban lateral = Kapasitas lateral = Modulus Elastisitas tiang = jarak dari tanah ke puncak tiang = Momen Inersia tiang = Koefisien tekanan tanah pasif = Momen ultimate tiang = modulus reaksi tanah dasar = faktor kekakuan = faktor kekakuan = defleksi lateral = Berat jenis tanah = tegangan efektif = sudut = delta = do xiii