ANALISA DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG SECARA ANALITIS PADA PROYEK GBI BETHEL MEDAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas- tugas Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Oleh : CHRISTINA ROMAULI SIREGAR 080404145 BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan anugrah, berkat dan karunia-nya hingga terselesaikannya Tugas Akhir ini dengan judul Analisa Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang Secara Analitis Pada Proyek GBI Bethel Medan. Tugas akhir ini disusun untuk diajukan sebagai syarat dalam ujian sarjana teknik sipil bidang studi struktur pada fakultas teknik Medan. Penulis menyadari bahwa isi dari Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya. Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman penulis. Untuk penyempurnaannya, saran dan kritik dari bapak dan ibu dosen serta rekan mahasiswa sangatlah penulis harapkan. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua yang senantiasa penulis cintai yang dalam keadaan sulit telah memperjuangkan hingga penulis dapat menyelesaikan perkuliahan ini. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU serta selaku dosen pembanding yang telah memberikan kritikan dan nasehat yang membangun. 2. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU.
3. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT selaku dosen pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk memberikan bimbingan dan saran kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Prof.Dr.Ir.Roesyanto,MSCE selaku dosen pembanding dan penguji yang telah memberikan kritikan dan nasehat yang membangun. 5. Bapak DR.Ir.Sofian Asmirza,M.Sc selaku dosen pembanding dan penguji yang telah memberikan kritikan dan nasehat yang membangun. 6. Ibu Ika Puji Hastuti,ST,MT selaku dosen pembanding dan penguji yang telah memberikan kritikan dan nasehat yang membangun. 7. Bapak/Ibu Dosen Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil. 8. Kedua orang tua penulis, W.Siregar dan D.Silaen, adik-adik penulis, dan keluarga besar penulis yang turut mendukung segala kegiatan akademis penulis dan selalu memberikan semangat kepada penulis. 9. Terimakasih juga kepada Andry Peranginangin yang selalu mendoakan dan memberi semangat setiap saat sehingga saya dapat menyelesaikan pendidikan dengan baik. 10. Rekan-rekan mahasiswa yang telah memberikan masukan dan semangat kepada penulis, Bang Nuel Panggabean, Kak Reni, Stambuk 05, Kak Dian, Kak Hedy, Stambuk 07, Abang Monang, Stambuk 08, yang paling menginspirasi, Deyva,Evi, Putri, Silvia, Astri, Nurul, Ester, Rosiva,Triyana, Handiman dan teman teman lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu semuanya, serta senior-senior dan adik-adik yang memberikan dukungan serta info mengenai kegiatan sipil. 11. Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuan dan kemudahan dalam penyelesaian administrasi, Kak Lince, Bang Zul, dan lain lain.
Walaupun dalam menyusun Tugas akhir ini penulis telah berusaha untuk mengkaji dan menyampaikan materi secara sistematis dan terstruktur, tetapi tentunya Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Kritik dan saran yang membangun tentulah sangat penulis harapkan di kemudian hari. Medan, September 2012 Christina Romauli Siregar 08 0404 145
ABSTRAK Suatu perencanaan pondasi tiang harus dilakukan dengan teliti dan secermat mungkin. Setiap Pondasi harus mampu mendukung beban sampai batas keamanan yang telah ditentukan, termasuk mendukung beban maksimum yang mungkin terjadi. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui kapasitas daya dukung dan penurunan pondasi tiang pancang pada Proyek GBI Bethel Medan. Analisis dilakukan dengan metode statis dan dinamis untuk mengetahui kapasitas daya dukung tiang pancang dan penurunan yang terjadi. Kapasitas dukung tiang pancang dengan metode statis dihitung berdasarkan data- data lapangan (SPT), sedangkan metode dinamis dihitung berdasarkan data lapangan yaitu data kalendering dan PDA yang diperoleh saat pemancangan. Berdasarkan metode statis untuk data lapangan (SPT) diperoleh kapasitas daya dukung ultimit tiang tunggal Qu= 270,298 ton,sedangkan daya dukung ultimit tiang kelompok berdasarkan efisiensi Converse-Labbare diperoleh Qu= 700,612 ton. Berdasarkan metode dinamis untuk data kalendering (Metode Modified New ENR) diperoleh kapasitas daya dukung ultimit tiang tunggal Qu= 333,884 ton,sedangkan daya dukung ultimit tiang kelompok berdasarkan efisiensi Converse-Labbare diperoleh Qu= 865,427 ton. Kapasitas daya dukung ultimit tiang kelompok lebih besar dari beban bekerja pada tiang sehingga kapasitas dukung tiang pancang aman mendukung beban struktur. Sedangkan daya dukung ultimit tiang tunggal yang diperoleh dari tes PDA diperoleh (Qu) = 116,1 ton. Untuk penurunan elastis tiang kelompok menurut Meyerhoff diperoleh 21,41 mm < 25 mm. Penurunan elastis tiang kelompok memenuhi syarat yang diijinkan. Kata kunci : Kapasitas daya dukung, SPT, Kalendering, PDA, Penurunan elastis
DAFTAR ISI Lembar Pengesahan Kata Pengantar Abstrak Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Notasi ii iii vi vii xi xii xiv BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Tujuan 3 1.3 Manfaat 3 1.4 Pembatasan Masalah 3 1.5 Metode Pengumpulan Data 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5 2.1 Tinjauan Umum 5 2.2 Definisi Tanah 5 2.3 Penyelidikan Tanah 6 2.4 Macam-macam pondasi 7 2.4.1 Pondasi Dangkal 7 2.4.2 Pondasi Dalam 9 2.5 Pondasi Tiang Pancang 11 2.6 Penggolongan Pondasi Tiang Pancang 12 2.6.1 Pondasi Tiang Menurut Bahan yang Dipakai 12 2.6.2 Pondasi Tiang Menurut Cara Pemasangannya 24
2.7 Tiang dukung ujung dan tiang gesek 26 2.7.1 Tiang dukung ujung 27 2.7.2 Tiang gesek 27 2.8 Peralatan pemancangan 28 2.9 Kapasitas daya dukung tiang pancang dari hasil SPT 33 2.9.1 Persiapan pengujian SPT 34 2.9.2 Prosedur pengujian SPT 35 2.9.3 Rumus perhitungan daya dukung SPT 40 2.10 Tiang pancang kelompok 42 2.11 Kapasitas kelompok dan efisiensi tiang 46 2.12 Distribusi beban dalam kelompok tiang 50 2.12.1 Kelompok tiang pancang yang menerima beban normal sentris 50 2.12.2 Kelompok tiang pancang yang menerima beban normal eksentris 51 2.12.3 Kelompok tiang pancang yang menerima beban normal sentris dan momen bekerja pada 2 arah 52 2.13 Faktor keamanan 53 2.14 Data kalendering 55 2.14.1 Modified New ENR 57 2.14.2 Danish Formula 57 2.14.3 Metode WIKA 58 2.15 Penurunan kelompok tiang 60 2.16 Kapasitas daya dukung horisontal 61 2.16.1 Tahanan beban lateral ultimit 62 2.16.2 Tiang ujung jepit dan ujung bebas 65
2.16.3 Tiang panjang dan tiang pendek untuk tanah non kohesif 66 2.17 Kapasitas daya dukung tiang pancang dari data Pile Driving Analizer (PDA) 69 2.17.1 Instrumentasi PDA 70 2.17.2 Pemasangan instrumen PDA 71 2.17.3 Pekerjaan persiapan 71 2.17.4 Pelaksanaan pengujian PDA 71 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 72 3.1 Data umum proyek 72 3.2 Data teknis proyek 73 3.3 Metode pengumpulan data 73 3.4 Metode analisis 76 3.5 Lokasi titik sondir dan kalendering 76 BAB IV PEMBAHASAN 79 4.1 Pendahuluan 79 4.2 Hasil dan pembahasan 79 4.2.1 Menghitung kapasitas daya dukung tiang pancang 79 4.2.1.1 Menghitung kapasitas daya dukung tiang pancang dari data SPT 79 4.2.1.2 Menghitung kapasitas daya dukung tiang pancang dari data kalendering 84 4.2.1.3 Menghitung kapasitas daya dukung tiang pancang dengan efisiensi tiang kelompok 88 4.2.1.4 Daya dukung tiang pancang berdasarkan Tes PDA 91 4.2.2 Menghitung distribusi beban pada tiang pancang 92
4.2.3 Menghitung penurunan tiang kelompok 93 4.2.4 Menghitung daya dukung horisontal dengan Metode Broms 94 4.3 Diskusi 98 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 101 5.1 Kesimpulan 101 5.2 Saran 102 Daftar pustaka Lampiran xvi xviii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Hal-hal yang perlu dipertimbangkan untuk penentuan harga N 37 Tabel 2.2 Hubungan antara angka penetrasi standar dengan sudut geser dalam dan kepadatan tanah relatif pada tanah pasir 39 Tabel 2.3 Hubungan antara N dengan Berat Isi Tanah 39 Tabel 2.4 Harga efisiensi hammer 59 Tabel 2.5 Koefisien restitusi 59 Tabel 2.6 Karakteristik alat pancang diesel hammer 59 Tabel 2.7 Hubungan modulus subgrade (k1) dengan kuat geser undrained lempung (Terzaghi, 1955) 64 Tabel 2.8 Nilai-nilai n h untuk tanah granuler (c=0) 64 Tabel 2.9 Nilai-nilai n h untuk tanah kohesif (Poulus dan Davis, 1980) 65 Tabel 4.1 Perhitungan daya dukung tiang berdasarkan data SPT (BH1) 81 Tabel 4.2 Perhitungan daya dukung tiang berdasarkan data SPT (BH2) 83 Tabel 4.3 Hasil Tes PDA 91 Tabel 4.4 Perhitungan beban tiang maksimum 93
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Pondasi telapak... 8 Gambar 2.2 Pondasi rakit... 8 Gambar 2.3 Pondasi memanjang... 9 Gambar 2.4 Pondasi tiang... 10 Gambar 2.5 Pondasi sumuran... 10 Gambar 2.6 Tiang pancang kayu... 14 Gambar 2.7 Tiang pancang precast prestressed concrete pile... 15 Gambar 2.8 Tiang pancang precast reinforced concrete pile... 16 Gambar 2.9 Tiang pancang cast in pile... 17 Gambar 2.10 Tiang pancang baja... 18 Gambar 2.11 Tiang ditinjau dari cara mendukung bebannya... 27 Gambar 2.12 Pemukul aksi tunggal... 29 Gambar 2.13 Pemukul aksi dobel... 30 Gambar 2.14 Pemukul tenaga diesel... 30 Gambar 2.15 Pemukul dengan vibrator... 31 Gambar 2.16 Alat pancang tiang... 33 Gambar 2.17 Penetrasi dengan SPT... 35 Gambar 2.18 Skema urutan uji penetrasi standar (SPT)... 36 Gambar 2.19 Korelasi nilai α dan koefisien undrained... 42 Gambar 2.20 Kelompok tiang... 43 Gambar 2.21 Jarak antar tiang... 44 Gambar 2.22 Pola susunan tiang pancang kelompok... 46 Gambar 2.23 Tipe keruntuhan dalam kelompok tiang... 48
Gambar 2.24 Beban normal sentris pada kelompok tiang pancang... 50 Gambar 2.25 Beban normal eksentris pada kelompok tiang pancang... 51 Gambar 2.26 Beban sentris dan momen kelompok tiang arah x dan y... 52 Gambar 2.27 Skema pemancangan pondasi tiang... 56 Gambar 2.28 Skema deformasi tiang akibat beban lateral... 62 Gambar 2.29 Tiang pendek dalam tanah non-kohesif... 66 Gambar 2.30 Tahanan lateral ultimit dalam tanah non-kohesif... 67 Gambar 2.31 Tiang panjang (tidak kaku) dalam tanah non-kohesif... 68 Gambar 2.32 Tahanan lateral ultimit dalam tanah non-kohesif... 69 Gambar 3.1 Tahapan pelaksanaan penelitian... 75 Gambar 3.2 Peta lokasi SPT... 77 Gambar 3.3 Peta lokasi Proyek GBI Bethel Medan... 78 Gambar 4.1 Kelompok tiang pada pile cap... 88
DAFTAR NOTASI Ap = Luas penampang ujung tiang (m 2 ) As = Luas selimut tiang (m 2 ) Bg c cu d e Eg = Lebar blok (m) = Kohesi tanah = Kohesi tanah undrained = Diameter tiang (m) = Koefisien restitusi = Efisiensi kelompok tiang Ep = Modulus elastisitas tiang (kg/cm 2 ) Es = Modulus elastisitas tanah (kg/cm 2 ) H Hu I K L Li Lg m = Tebal lapisan tanah yang ditinjau (m) = Kapasitas daya dukung horisontal (ton) = Faktor pengaruh = Koefisien tekanan tanah = Panjang tiang (m) = Panjang segmen tiang lapis ke i (m) = Panjang blok (m) = Jumlah baris tiang Mx = Momen yang bekerja pada bidang yang tegak lurus sumbu x. My = Momen yang bekerja pada bidang yang tegak lurus sumbu y. n n h = Jumlah tiang dalam satu baris = Koefisien variasi modulus Ncorr = Harga rata rata N SPT pada kedalaman 10D dan 4D
P p Qa Qg Qi Qp Qs Qu = Beban yang bekerja (ton) = Keliling tiang (m) = Kapasitas dukung ijin tiang (ton) = Beban maksimum kelompok tiang (ton) = Beban aksial pada tiang ke-i. = Kapasitas dukung ujung tiang (ton) = Kapasitas dukung selimut tiang (ton) = Kapasitas dukung ultimit tiang (ton) q = Tekanan pada dasar pondasi (t/m 2 ) s S T V Wp Wr xi,yi Ø α θ η = Jarak pusat ke pusat tiang (m) = Penetrasi pukulan per cm (cm) = Faktor kekakuan untuk modulus tanah granuler = Jumlah beban vertikal yang bekerja pada pusat kelompok tiang. = Berat tiang (ton) = Berat hammer = Absis atau jarak tiang ke pusat berat kelompok tiang ke tiang nomor-i. = Sudut gesek dalam tanah (derajat) = Konstanta (faktor adhesi) = arc tg d/s (derajat) = Efisiensi tiang pancang