ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI BORED PILE DIAMETER 0.8 METER MENGGUNAKAN METODE ANALITIS DAN METODE ELEMEN HINGGA PADA PROYEK PEMBANGUNAN HOTEL SAPADIA MEDAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Sipil Oleh: MUHAMMAD WIHARDI 10 0404 005 BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
LEMBAR PENGESAHAN ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI BORED PILE DIAMETER 0.8 METER MENGGUNAKAN METODE EMPIRIS DAN UJI BEBAN STATIK DAN DINAMIK PADA PROYEK PEMBANGUNAN HOTEL SAPADIA MEDAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat dalam menempuh Colloqium Doctum/ Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh : MUHAMMAD WIHARDI 100404005 Pembimbing : Penguji I Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE NIP. 19510629 198411 1 001 Penguji II Ir. Rudi Iskandar, MT NIP. 19650325 199103 1 006 Ika Puji Hastuty, ST, MT NIP. 19770807 200812 2 002 Mengesahkan : Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, Prof. Dr.Ing. Johannes Tarigan NIP : 19561224 198103 1 002 BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2015
ABSTRAK Pondasi berfungsi menyalurkan tegangan tegangan yang terjadi akibat beban struktur atas ke dalam lapisan tanah keras yang dapat memikul beban konstruksi tersebut. Untuk itu, pondasi bangunan harus diperhitungkan agar dapat menjamin kestabilan bangunan terhadap beban sendiri, beban-beban yang bekerja, gayagaya luar seperti angin, gempa bumi dan lain-lain dan tidak boleh terjadi penurunan melebihi batas yang diijinkan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menghitung dan membandingkan kapasitas daya dukung tiang bor diameter 0,8 m dengan menggunakan data sondir, SPT, dan uji pembebanan serta membandingkan penurunan yang terjadi dari hasil loading test dengan perhitungan analitis dan program Plaxis. Pada penelitian ini, diperoleh daya dukung ultimit berdasarkan data loading test metode Chin 476,19 ton dan metode Davisson 856,17 ton. Berdasarkan data SPT dan PDA didapat 785,80 ton dan 586,99 ton. Daya dukung ultimit metode Chin lebih mendekati kebeban pengujian sebesar 500 ton. Sedangkan penurunan elastis yang dihasilkan dari metode elemen hingga sebesar 13,96 mm. Nilai ini tidak jauh berbeda dengan hasil loading test 8,53 mm dan perhitungan analitis 10,5 mm. Hasil perhitungan daya dukung pondasi dan penurunan terdapat perbedaan. Perbedaan tersebut dapat disebabkan oleh perbedaan jenis tanah, cara pelaksanaan pengujian yang bergantung pada ketelitian operator dan perbedaan yang digunakan dalam perhitungan.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat ALLAH SWT karena atas rahmat dan karunia-nya saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penyusunan Tugas Akhir ini dengan judul Analisis Daya Dukung Pondasi Bored Pile Diameter 0,8 meter menggunakan Metode Analitis dan Metode Elemen Hingga pada Proyek Pembangunan Hotel Sapadia Medan ini disusun guna melengkapi syarat untuk menyelesaikan jenjang pendidikan Program Starata Satu (S-1) di. Dengan menyadari sepenuhnya bahwa penyelesaian Tugas Akhir ini tidak lepas dari bimbingan, bantuan dan dukungan dari banyak pihak, maka pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 2. Bapak Ir. Syahrizal, MT, sebagai Seketaris Departeman Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE. sebagai dosen pembimbing yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 4. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT. dan Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT., sabagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 5. Bapak dan Ibu pengajar dan seluruh staf pegawai Departeman Teknik Fakultas Teknik Universitas Sumetera Utara.
6. Kedua orang tua saya, Ayahanda Naharuddin dan Ibunda Khamsiati yang telah memberikan dukungan yang besar baik moral maupun material. 7. Buat Abangda Dody Afandy dan Kakanda Wirda Hardiaty yang telah memotivasi saya untuk terus semangat menyelesaikan tugas akhir ini. 8. Teristimewa buat Tika Ermita Wulandari sebagai orang terkasih yang telah memberikan doa, dukungan dan semangat kepada saya. 9. Buat saudara/i seperjuangan: Taslim, Yanti, Prisquilla, Essy, Arip, Kaka, Andry, Derry, Lutphi, Yudha, Ihsan dan semua mahasiswa Teknik Sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 10. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik..penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna, karena keterbatasan pengetahuan dan kemampuan penulis, untuk itu penulis akan terbuka terhadap semua saran dan kritik mengenai Tugas Akhir ini, dengan ini penulis berharap Tugas Akhir ini juga memberi manfaat bagi kita semua. Medan, Juni 2015 Penulis (Muhammad Wihardi)
DAFTAR ISI Kata Pengantar... Daftar Isi... Daftar Gambar... Daftar Tabel... Daftar Notasi... i iii vi viii x BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Tujuan Penelitian... 2 1.3. Manfaat Penelitian... 2 1.4. Perumusan Masalah... 3 1.5. Batasan Masalah... 3 1.6. Metode Pengumpulan Data... 3 1.7. Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5 2.1. Umum... 5 2.2. Cone Penetrometer Test (Sonderign Test)... 6 2.3. Standard Penetration Test (SPT)... 10 2.4. Pondasi Tiang Bor (Bored Pile)... 13 2.5. Proses Pelaksanaan Pondasi Tiang Bor... 19 2.5.1. Penggalian Lubang... 19 2.5.2. Pembersihan Dasar Lubang... 20 2.5.3. Pemasangan Tulangan... 21
2.5.4. Pengecoran Beton... 21 2.6. Kapasitas Daya Dukung Aksial Bored Pile... 22 2.6.1. Kapasitas Daya Dukung Bored Pile dari Hasil Sondir... 22 2.6.2. Kapasitas Daya Dukung Bored Pile dari Hasil SPT... 23 2.7. Uji Pembebanan (Loading Test)... 25 2.7.1. Pemakaian Uji Pembebanan... 26 2.7.2. Jenis-Jenis Loading Test... 26 2.7.3. Tujuan Uji Pembebanan Statik (Loading Test)... 27 2.8. Metode Pembebanan... 31 2.8.1. Interpretasi Hasil Uji Pembebanan Statik... 34 2.9. Uji Beban Dinamis (Dynamic Loading Test)... 37 2.10. Penurunan Elastis Tiang Tunggal... 39 2.11. Metode Elemen Hingga... 44 2.12. Plaxis... 44 2.12.1 Teori Mohr Coulumb... 45 2.12.2 Pemodelan Program Plaxis... 46 2.13 Parameter Tanah... 47 2.14 Parameter Tiang Bor (Bored Pile)... 52 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 53 3.1. Data Umum Proyek... 53 3.2. Data Teknis Bored Pile... 53 3.3. Metode Pengumpulan Data... 54 3.4. Tahap Penelitian... 54
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 57 4.1. Pendahuluan... 57 4.2. Kapasitas Daya Dukung Bored Pile... 57 4.2.1. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Bored Pile Berdasarkan Data Sondir... 57 4.2.2. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Bored Pile Berdasarkan Data SPT... 60 4.2.3. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Bored Pile Berdasarkan Data Loading Test... 62 4.2.4. Kapasitas Daya Dukung Aksial Tiang Hasil PDA... 67 4.3. Penurunan Elastis Tiang Bor Tunggal... 68 4.4. Perhitungan dengan Metode Elemen Hingga Menggunakan Program Plaxis... 72 4.4.1. Proses Pemodelan pada Program Plaxis... 74 4.5. Diskusi... 78 4.5.1. Evaluasi Hasil Perhitungan Daya Dukung Bored Pile... 78 4.5.2. Evaluasi Hasil Perhitungan Penurunan Elastis pada Bored Pile... 79 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 80 5.1. Kesimpulan... 80 5.2. Saran... 81 DAFTAR PUSTAKA... 82 LAMPIRAN... 83
DAFTAR GAMBAR No. Judul Hal 2.1 Konus Sondir dalam Keadaan Tertekan dan Terbentang (Sosrodarsono,2000) 7 2.2 Cara Pelaporan Hasil Uji Sondir (Soemarno, 1993) 8 2.3 Prosedur Penyelidikan Tanah dengan Alat Uji Sondir (Sosrodarsono, 2000) 9 2.4 Alat Percobaan Penetrasi Standar (Sosrodarsono, 2005) 11 2.5 Bored Pile dengan Dry Method (Asiyanto, 2009) 15 2.6 Bored Pile dengan Casing Method (Asiyanto, 2009) 16 2.7 Bored Pile dengan Slurry Method (Asiyanto, 2009) 17 2.8 Mata Bor 19 2.9 Pembersihan Dasar Lubang 20 2.10 Pemasangan Tulangan 21 2.11 Pengecoran pada Tiang Bor 21 2.12 Daya Dukung Ujung Batas Tiang Bor pada Tanah Pasiran (Reese & Wright, 1977) 24 2.13 Tahanan Geser Selimut Tiang Bor pada Tanah Pasiran (Reese & Wright, 1977) 25 2.14 Pengujian dengan Kentledge System (Coduto,2001) 30 2.15 Pengujian dengan Tiang Jangkar (Tomlinson, 1980) 30 2.16 Contoh Hasil Uji Pembebanan Statik Aksial Tekan (Tomlinson,2001) 33
2.17 Grafik Hubungan Beban dengan Penurunan Menurut Metode Chin 35 2.18 Interpretasi Daya Dukung Ultimit dengan Metode Davisson 37 2.19 PDA Instrumen dan Aksesoris Pendukung 38 2.20 Faktor Penurunan I 0 (Poulus dan Davis, 1980) 41 2.21 Faktor Penurunan R µ (Poulus dan Davis, 1980) 41 2.22 Faktor Penurunan R k (Poulus dan Davis, 1980) 42 2.23 Faktor Penurunan R h (Poulus dan Davis, 1980) 42 2.24 Faktor Penurunan R b (Poulus dan Davis, 1980) 43 2.25 Model Pondasi Bored Pile 46 3.1 Bagan Alir 56 4.1 Grafik Hubungan Antara Beban dan Penurunan pada Tiang Bor 65 4.2 Grafik Interpretasi Metode Chin FK 66 4.3 Grafik Interpretasi Metode Davisson 67 4.12 Hasil Output 76
DAFTAR TABEL No. Judul Hal 2.1 Harga-harga Empiris ϕ dan Dr Pasir dan Lumpur Kasar Berdasarkan Sondir (Soedarmo, 1993) 10 2.2 Hubungan D ϒ, ϕ, dan N Tanah Pasir (Sosrodarsono, 2000) 12 2.3 Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada tanah Lempung (Randolph, 1978) 48 2.4 Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Pasir (Schmertman, 1970) 48 2.5 Hubungan Jenis Tanah, Konsistensi dan Poisson Ratio (Das, 1995) 49 2.6 Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah (Das, 1995) 51 4.1 Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Bored Pile pada Titik Sondir S-1 dengan Metode Meyerhof 59 4.2 Perhitungan Daya Dukung Tiang Bor Menggunakan Data SPT (BH-1) 62 4.3 Load Displacement, Axial Load Test 64 4.4 Tabel Data-data yang Diperlukan dalam Pembuatan Grafik Chin 65 4.5 Hasil Analisis Program CAPWAP 67 4.6 Hasil Perhitungan Penurunan Elastis Bored Pile Tunggal Diameter 0,8 m. 71 4.7 Input Parameter Tanah untuk Program Plaxis pada Lokasi BH-1 73
4.8 Data Tiang Bor pada Bore Hole 1 74 4.9 Penurunan Tiang Bor Menggunakan Program Plaxis pada Bore Hole 1 77 4.10 Daya Dukung Ultimit Menggunakan Data Sondir 82 4.11 Daya Dukung Ultimit Menggunakan Data SPT 82 4.12 Daya Dukung Berdasarkan Hasil Data Loading Test 82 4.13 Daya Dukung Berdasarkan Hasil PDA (Pile Driving Analizer) 82 4.14 Penurunan Elastis yang Terjadi pada Tiang Bor Tunggal Diameter 0,8 m 83 5.1 Daya Dukung Ultimit Berdasarkan Data Sondir 84 5.2 Daya Dukung Ultimit Tiang Bor dengan Data Loading Test, PDA, SPT 84 5.3 Penurunan Tiang Bor Tunggal Diameter 0,8 m 85
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 C p = Diameter atau sisi tiang (m) = Koefisien empiris 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 ) E s FK = Modulus Young tanah = 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
I = Momen Inersia Ip = Momen inersia tiang (m 4 ) I wp I ws i i min = Faktor pengaruh = Faktor pengaruh = 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 N 1 = Momen yang bekerja di kepala tiang = Jumlah baris tiang = Momen ultimit dari penampang tiang = 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) 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) q wp R S s 1 s 2 s 3 s s e Su T w x Xi yi z = Beban titik persatuan luas ujung tiang = Faktor kekakuan = Penurunan total = Penurunan batang tiang = Penurunan tiang akibat beban titik ujung tiang = Penurunan tiang akibat beban yang tersalur sepanjang batang = Jarak masing- masing antar tiang = Penurunan elastik tiang tunggal = Kuat geser tak terdrainase dari tanah kohesif = Faktor kekakuan = Berat palu = Kedalaman yang ditinjau (m) = Jarak tiang pancang terhadap titik berat kelompok arah x (m) = Jarak tiang pancang terhadap titik berat kelompok arah y (m) = Kedalaman titik yang ditinjau
ΣV = Jumlah beban vertikal (ton) Σx 2 = Jumlah kuadrat tiang pancang arah x (m 2 ) Σy 2 = Jumlah kuadrat tiang pancang arah y (m 2 ) qc = Tahanan konus pada ujung tiang (kg/cm 2 ) α = Koefisien Adhesi antara Tanah dan Tiang Ø = Sudut geser tanah (kg/cm 2 ) μ s ξ = Nisbah Poisson tanah = Koefisien dari skin friction τ = Kekuatan geser tanah (kg/cm 2 ) σ = Tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm 2 ) σ ω λ η h = Tegangan dasar = Faktor tekuk (tergantung pada kelangsingan (λ)) = Angka kelangsingan = Konstanta modulus subgrade tanah