Analisis Pile Cap AS B1 Pada Proyek Pembangunan Gedung Kuliah Wilmar Business Institute Medan Dengan Metode Konvensional danmetodestrut and Tie LAPORAN Ditulis untuk Menyelesaikan Mata Kuliah Tugas Akhir Semester VI Pendidikan Program DIII oleh: ABDUL AFANDI TARIGAN HARSAN INGOT HASUDUNGAN NIM 1205021001 NIM 1205021035 PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL JURUSAN TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015
KATA PENGANTAR Puji syukur kepadatuhan Yang Maha Esa yang memberikan pengetahuan, pengalaman, kekuatan, dan kesempatan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. Laporan yang berjudul AnalisaPile Cap AS B1 Pada Proyek pembangunan Wilmar Business Institute Medan Dengan Metode Konvensional dan Strut and Tie ini dimaksudkan adalah untuk menyelesaikan mata kuliah Tugas Akhir pendidikan Program Diploma III Politeknik Negeri Medan. Dalam proses pembuatan laporan ini, penulis telah mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbaga ipihak, baik berupa spiritual, informasi, dan administrasi. Oleh karena itu, sudah selayaknya penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. BapakM.Syahruddin, S.T., M.T. Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Bapak Ir. SamsudinSilaen, M.T., Ketua Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan. 3. Bapak Ir. Sudarto, M.T., Kepala Program Studi Diploma III Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan. 4. Bapak Muhammad Mabrur, S.T., M.T. Pembimbing penulis Tugas Akhir ini. 5. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Sipil dan seluruh sivitas akademik Politeknik Negeri Medan. 6. Ayah dan Ibupenulis yang tercinta yang sudah banyak membantu dalam hal materi maupun spiritual hingga terselesaikannya laporan ini. 7. Rekan-rekan mahasiswa yang telah turu tmembantu maupun memberi saran dan dukungan dalam penulisan laporan ini. Laporan tugas akhir inia dalah hasil karya penulis, bukan merupakan plagiat. Walaupun penulis sudah berupanya semaksimal mungkin, namun penulis juga menyadari kemungkinan terdapat kekuranga dan kesilapan. Oleh sebab itu, penulis i
sangat mengharapkan saran dan kritik yang dapat memperbaiki laporan ini. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi siapapun yang membacanya. Hormat kami penulis: Medan, Agustus 2015 Mahasiswa 1 Mahasiswa 2 ABDUL AFANDI TARIGAN HARSAN INGOT HASUDUNGAN NIM 1205021001 NIM 1205021035 ii
ABSTRAK Analisis Pile Cap AS B1 Pada Proyek Pembangunan Gedung Kuliah Wilmar Business Institute Medan Dengan Metode Konvensional dan Strut and Tie Pile cap merupakan salah satu elemen penting dari suatu struktur. Hal ini dikarenakan pile cap memiliki peranaan penting dalam pendistribusian beban struktur ketiang pancang untuk kemudian diteruskan kedalam tanah. Pada umumnya dalam mendesain pondasi dalam (deepfoundation) sering sekali pile cap kurang mendapat perhatian dalam penentuan dimensinya, sehingga pile cap yang dibuat dalam perencanaan menjadi boros dan terlalu besar. Oleh karena itu untuk kedepannya diharapkan dalam penentuan dimensi pile cap lebih diperhatikan dan direncanakan dengan baik. Ada dua metode dalam mendesain sebuah pile cap, metode tersebut adalah metode strut and tie dan metode konvensional. Metode strut and tie membag istruktur dalam dua daerah yakni, daerah Distrubed atau Discontinuty(D) dan daerah Bending atau Bernoulli (B). Dimana, daerah yang tidak lagi datar dan tegak lurus garis netral sebelum dan sesudah ada tambahan lentur yang dirincikan oleh regangan non linear. Dalam metode ini, kekuatan tekan diamsusikan akan didistribusikan melalui strut tekan tampa perkuatan ke daerah nodal pada masing-masing titik tiang pancang dan kekuatan tarik yang terjadi di antara tiang diberikan oleh tegangan tie yang dibentuk oleh penguat (tulangan). Sedangkan metode konvensional yaitu metode yang menentukan desain terhadap geser dan menentukan dimensi terhadap lentur suatu pile cap. Dari hasil analisa dan perhitungan yang telah dilakukan penulis, didapatkan perbedaan hasil yang cukup signifikan dari kedua metod eini. Dimana hasil perhitungan dengan metode strut and tie pada As B1 didapat luas tulangan sebesar 1701,17 mm 2, sedangkan dengan metode konvensional didapat luas tulangan sebesar 1393,69 mm 2. Dari hasil perhitungan dapat disimpulkan bahwa keuntungan yang diperoleh dengan menggunakan metode strut and tie adalah mempermudah dalam perhitungan gaya dan dapa tmenganalisa aliran gaya yang terjadi sehingga letak tulangan tepat ditempat yang dibutuhkan sehingga fungsi kerja tulangan menjadi lebih efektif. Dalam melakukan perencanaan dengan metode strut and tie, diharapkan dapat menguasai trussanalog atau anali sarang ke batang dengan benar. Kata kunci: pile cap, ACI building code, strut and tie model. v
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PERSETUJUAN... i LEMBAR PENGESAHAN... ii KATA PENGANTAR... iii ABSTRAK... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR TABEL... x DAFTAR GAMBAR... xi BAB I PENDAHULUAN A. LatarBelakang... 1 B. PerumusanMasalah... 2 C. PembatasanMasalah... 2 D. Tujuan Penulisan... 3 E.Manfaat Penulisan... 3 F. Metodeologi Penulisan... 3 G. JadwalPenulisan... 4 H. SistematikaLaporan... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Pile Cap... 7 B. FungsiPile Cap... 8 C. MetodedanTahapanPekerjaanPile Cap... 9 1. TahapanPekerjaanPile Cap... 9 2. MetodePelaksanaan... 10 D. Tinjauan Beban... 11 E. AnalogiKerangka (Truss Analogy)... 12 vi
F. Strut-and-Tie Model... 16 1. Penentuan Daerah D dan B Strut and Tie Model... 19 2. AsumsiPerancanganStrut and Tie Model... 25 G. AnalisaPenyebaranTegangan... 26 H. MetodePerambahanBeban (Load-Path Method)... 30 I. ElemendariStrut and Tie Model... 32 1. ElemenTekan (Strut)... 32 2. ElemenTarik (Tie)... 36 3. ElemenNodel... 38 J. Kriteria Keruntuhan Pada Beton... 40 K. PembuatanModel Strut and Tie... 40 L. ProsedurUntukPemodelanStrut and Tie... 41 1. Keputusan Penting dalam Mengembangkan Model Strut and Tie... 42 2. Susunan Geometri Strut and Tie Model... 42 3. Faktor Reduksi Φ dan Penyebaran Tegangan dalam Strut and Tie... 43 4. Penunjang (Strut)... 44 a. Desain Strut... 44 b. PemilihanKuatEfektifBeton (f cu ) UntukStrut... 45 5. NodedanNodal Zone... 46 a. KlasifikasiNodedanNodal Zone... 46 b. HubunganAntaraDimensiZona Noda... 47 c. KuatTekanEfektifNodal Zone... 47 6. Pengikat (tie)... 48 M. Kriteria dan Jenis PemakaianPile CapMetodeKonvensional... 49 N. Pondasi tiang pancang menurut pemakaian bahan dan karakteristik strukturnya... 50 1. Tiang Pancang Kayu... 50 vii
2. Keuntungan Pemakaian PileCapKayuKonvensional... 54 3. KerugianPemakaian Pile CapKayuKonvensional... 55 O. ProsedurPemodelanPile CapKonvensional... 55 1. PemilihanDimensiPile Cap... 55 2. DesainterhadapGeser... 56 3. DesainTerhadapLentur... 57 BAB III DATA PERANCANAAN A. TinjauanUmum... 58 1. Data Primer... 58 2. Data Sekunder... 59 B.ProsedurKerjaTugasAkhir... 61 BAB IV PERHITUNGAN A. Analisa Pembebanan... 62 1. Berat SendiriKolom... 62 2. Perhitungan Beban Mati dan Beban Hidup... 63 3. Beban Bangunan (Kolom AS B1)... 68 B. Daya Dukung Pondasi... 68 C. DesainPile CapDenganMetodeStrut and TiePadaAs B1... 69 1. Menentukan Dimensi Pile Cap... 69 2. Membangun Model Strut and Tie... 72 3. Menghitung Gaya-Gaya Yang BekerjaPadaStrut and Tie... 75 4. Pemilihan Tulangan Pada Tie... 77 5. PemeriksaanKekuatanStrut... 78 D. DesainPile CapdenganMetodeKonvensionalPadaAs B1... 83 1. Menentukan Dimensi Pile Cap... 83 viii
2. DesainterhadapGeser... 85 3. DesainterhadapLentur... 88 BAB V PENUTUP A. Kesimpulan... 93 B. Saran... 94 DAFTARPUSTAKA... x LAMPIRAN ix
DAFTAR TABEL Tabel 1.1JadwalPersiapan, PelaksanaandanPenulisanLaporanTugasAkhir... 4 Tabel2.1BebanMatipadaStruktur...... 11 Tabel2.2 BebanHiduppadaStruktur... 12 Tabel4.1HasilPembebananMetodeStrut and Tie... 92 x
DAFTAR GAMBAR Gambar2.1Polaretakpadabalokakibatbeban P(momendangayalintang)... 13 Gambar2.2AnalogikerangkauntukbalokbetonbertulangmenurutMörsch... 14 Gambar2.3 a.modelkerangkadengansambungansendiyangsederhana... 16 Gambar2.3 b. Analogikerangkadistribusigayapadabaloktinggi... 16 Gambar2.3 c. Model kerangkadarielemenbetonbertulang... 16 Gambar 2.4Elemen-elemendalamStrut-and-Tie Model... 17 Gambar2.5PrinsipSt. Venant(Brownetal.2006)... 19 Gambar2.6Daerah D dimanadistribusiregangan nonlineardisebabkan olehdiskontinuitasgeometri... 22 Gambar2.7Gambarmenunjukkanprosedurpenentuanpenentuandaerah D dan B padakolomdenganbebanterpusat... 23 Gambar2.8Gambarmenunjukkanprosedurpenentuanpenentuandaerah D dan B padabalokyangmengalamidiskontinuitasgeometri... 24 Gambar2.9Gambarmenunjukkanprosedurpenentuanpenentuandaerah D dan B padabalokyangditumpulangsungpada duatumpuanterpusat... 24 Gambar2.10 TrayektoriteganganutamapadadaerahBdandaerahD... 28 Gambar2.11 Distribusiteganganutamadanstrut and tiemodel... 29 Gambar2.12 Distribusiteganganelastisakibatbebanterpusatdengan lokasibebandanlandasanyangbesarnyaberbeda... 29 Gambar2.13 Trayektoriteganganutamatigadimensi... 30 Gambar2.14 Aliranload-path denganduabebanreaksi... 31 Gambar2.15 Strut-and-tiemodel denganbebanterpusat... 32 Gambar2.16 Variasibentukgeometrisstrut... 35 Gambar2.17 a Menunjukkantitikpertemuanantarastrut dantie... 37 xi
Gambar2.17 b Tiedigeserkebawah(truss node element)... 37 Gambar2.18 Jenis-jenis nodepadastrut and tiemodel... 39 Gambar2.19Sepatutiangpancangkayu... 52 Gambar2.20Sambungantiangpancangkayu... 54 Gambar 3.1BaganprosedurkerjaTugasAkhir... 61 Gambar 4.1 Beban ekivalen pertama... 63 Gambar 4.2 Beban ekivalen kedua... 63 Gambar 4.3 Rencana Pile Cap... 71 Gambar 4.4 Permodelan Sturt and Tie... 72 Gambar 4.5 Pembagian Penampang Kolom... 73 Gambar 4.6Letak Titik Berat Pada Kolom... 75 Gambar 4.7 Letak Garis ec... 76 Gambar 4.8 Serat terluar beton pada node bawah dan atas... 78 Gambar 4.9Strut diagonal berbentuk persegi... 80 Gambar 4.10Sketsa potongan penulanganpile cap metode strut and tie... 81 Gambar 4.11 Sketsa penulangan pile cap metode strut and tie... 82 Gambar 4.12Jarak Seketsa Penulangan Metode strut and tie... 82 Gambar 4.13Rencana Pile Cap... 84 Gambar 4.14Jarak bidang kritis dari permukaan kolom... 86 Gambar 4.15Permukaan Bidang Pons... 87 Gambar 4.16 Bidang Kritis Terhadap Lentur... 89 Gambar 4.17 Sketsa Potongan penulangan pile cap metode konvensional... 90 Gambar 4.18Sketsa penulanganpile cap metode konvensional... 91 Gambar 4.19Jarak seksa penulangan metode konvensional... 91 xii
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Salah satu tujuan Pendidikan Program Diploma III Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan adalah menciptakan Ahli Madya terampil yang propesional dan berkompeten dibidang keteknisipilan seperti bangunan struktur, pengairan dan jalan raya. Tugas Akhir ini merencanakan dan Menganalisa Pile CapAS B1 pada Proyek Pembangunan Gedung Wilmar Business Institute Medan Dengan Metode Konvensional dan Strut and Tie. Pile cap merupakan konstruksi penggabung antara tiang-tiang pancang sehingga menjadi tiang kelompok (pile group) dan penghubung antara tiang pancang dengan kolom. Pile cap mempunyai fungsi untuk menyebarkan beban ke pile group. Penyusunan Tugas Akhir ini bertujuan untuk mengetahui proses pelaksanaan pekerjaan penggalian tanah, pembongkaran ujung tiang pancang dan pekerjaan lantai kerja, mengetahui dan memahami proses pelaksanaan pekerjaan pile cap, serta memahami proses pembuatan, pemasangan dan pembongkaran bekisting pile cap. Setelah pekerjaan pile yang meliputi pengeboran dan pemotongan pile yang tersisa dipermukaan tanah, maka dilakukan penulangan untuk membuat pile cap. Pile cap tersusun atas tulangan baja yang membentuk suatu bidang dengan ketebalan dan lebar yang berbeda-beda tergantung dari beban dan jumlah tiang yang tertanam.pada struktur bangunan gedung bertingkat tinggi kita pasti akan mengerjakan pekerjaan pile cap yang merupakan bagian dari pondasi bangunan. struktur ini terbuat dari beton bertulang dengan ukuran dan jumlah besi tulangan menyesuaikan hasil perhitungan. Pile cap di gunakan sebagai pondasi untuk mengikat tiang pancang yang sudah terpasang dengan struktur di atasnya. B. Perumusan Masalah 1
Dalam setiap perencanaan struktur beton bertulang, diperlukan suatu kepastian tentang keamanan struktur terhadap keruntuhan yang mungkin terjadi selama umur bangunan.keruntuhan yang paling fatal dalam suatu konstruksi adalah kegagalan padastruktur pondasi, dimana pondasi tersebut tidak sanggup memikul beban struktur yang berada di antaranya.salah satu kegagalan yang terjadi pada struktur pondasi yaitu pada bagian tapak pondasi (pile cap). Pada umumnya keruntuhan yang terjadi pada pile cap adalah keruntuhan geser. Jika pile cap tersebut tidak mempunyai jumlah tulangan yang cukup serta didetail dengan benar, retakan-retakan dapat terjadi lebih awal akan berakibat terjadi keruntuhan yang tiba-tiba pada bangunan (gagal prematur). Jadi yang sangat perlu untuk diperhatikan dalam merencanakan maupun menganalisa suatu struktur beton bertulang adalah kegagalan geser pada unit-unit struktur, karena kegagalan geser adalah keruntuhan geser yang berakibat fatal. Ada beberapa cara yang digunakan untuk mendisain pile cap. Salah satu cara baru yang mulai dikembangkan yaitu model penunjang dan pengikat (strut and tie model). Metode ini sudah mulai dipakai dalam beberapa peraturan di berbagai negara, sehingga metode ini perlu dipelajari lebih lanjut. C. Pembatasan Masalah Dalam Tugas Akhir ini pembatasan masalah meliputi: 1. Analisa perhitungan pile capas B1 dilakukan berdasarkan data pekerjaan lapangan yang diperoleh dari proyek pembangunan gedung Wilmar Business Institute Medan. 2. Perhitungan pile caphanya dilakukan pada bangunan (AS B1 ). 3. Perumusan dan perhitungan dilakukan dengan metode konvensional danstrut and tie. 4. Struktur yang ditinjau adalah Pile cap berbentuk persegi dengan 4 pile. 2
5. Beban yang bekerja adalah beban vertical (kombinasi beban mati dan beban hidup) disesuaikan dengan tabel SNI 1983. 6. Gaya lateral tanah diabaikan. D. Tujuan Penulisan Adapun tujuan-tujuan yang diharapkan dari perencanaan struktur gedung ini, antara lain adalah: 1. Untuk menghitung kebutuhan tulangan pile cap dengan dua metode yaitu dengan strut and tie model dan metode konvensional. 2. Mempelajari langkah-langkah analisa metode strut and tiedan metode konvensional pada desain tulangan pada pile cap. 3. Membandingkan hasil perencanaan pile cap dengan metode strut and tie yang mengacu pada peraturan ACI 318-02 dengan metode konvensional. E. Manfaat Penulisan Manfaat laporan tugas akhir ini: 1. Dapat menerapkan metode strut and tiedan konvensional dalam perhitungan penulangan pile cap. 2. Menambah pengetahuan dalam merencanakan perhitungan pile cap. 3. Membantu pembaca dalam menerapkan metode perencanaan pile cap. F. Metodeologi Penulisan 1. Teknik Pengumpulan Data Data-data yang diperoleh: a. Dari gambar kerja pembangunan gedung wilmar Business Institute. 2. Teknik Pengolahan Data a. Pengelolahan data dengan metode Strut and Tie serta Metode konvensional. 3
G. Jadwal Penulisan Adapun jadwal yang direncanakan penulis untuk membantu pengarahan waktu agar sesuai dan tepat penyelesaiannya mulai dari persiapan dan pengumpulan data hingga penyusunan Tugas Akhir mulai April sampai Agustus 2015. Tabel 1.1 Jadwal Persiapan, Pelaksanaan dan Penulisan Laporan Tugas Akhir NO KEGIATAN BULAN 4 5 6 7 8 A.Persiapan 1 Survei perencanaan objek Tugas Akhirdan mendapatkan judul TA 2 Mendapatkan Dosen Pembimbing TA 3 Bimbingan untuk pelaksanaan TA dari Dosen Pembimbing B. Pelaksanaan 1 Bimbingan untuk pengumpulan data 2 Pengumpulan data 3 Bimbingan dan pengolahan data 4 Pengolahan data C. Pelaporan 1 Bimbingan untuk penulisan BAB I 2 Penulisan BAB I (Pendahuluan) 3 Bimbingan untuk penulisan BAB II 4 Penulisan BAB II (Tinjauan Pustaka) 4
5 Bimbingan untuk penulisan BAB III Penulisan BAB III (Data 6 Perencanaan) 7 Bimbingan untuk penulisan BAB IV 8 Penulisan BAB IV (Perhitungan) 9 Bimbingan untuk penulisan BAB V Penulisan BAB V (Simpulan dan 10 Saran) Bimbingan tahap akhir 11 (Penyempurnaanlaporan Tugas Akhir) 12 Penyempurnaan laporan Tugas Akhir H. Sistematika laporan Untuk mempermudah dalam pembahasan dan uraian lebih terperinci, maka laporan disusun dengan sistematika penulisa berikut: BAB I : PENDAHULUAN Menjelaskan latar belakang, rumusan masalah, pembatasan masalah, tujuan tugas akhir, manfaat, teknik pengumpulan dan pengolahaan data, jadwal persiapan dan penyusunan laporan tugas akhir, dan sistematika penyusunan. BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Menguraikan teori dari beberapa sumber yang berhubungan dengan permasalahaan dan tujuan pembahasan guna menjadikan sebagai referensi dalam analisis. BAB III : DATA PERENCANAAN Berisikan metode dan aturan perhitungan yang akan digunakan untuk melakukan perhitungan pembebanan, analisa perhitungan dimensi dan penulangan pile cap. 5
BAB IV BAB V : PERHITUNGAN Membuat perhitungan-perhitungan yang disajikan dalam berbagai bentuk. Darihasil perhitungan akan disajikan sebagai dasar bagi analisis penentuan alternatif yang lebih efesien dalam aplikasinya untuk menghitung dimensi dan penulangan pile cap. : SIMPULAN DAN SARAN Dari hasil analisis akan didapat kesimpulan dan saran yang diharapkan sesuai dengan maksud dan tujuan yang diharapkan. 6