ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG DIAMETER 0,6 METER DENGAN MENGGUNAKAN METODE ANALITIS DAN METODE ELEMEN HINGGA PADA INTERCHANGE BINJAI DARIPROYEK JALAN TOL MEDAN - BINJAI TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh : WELMAN F.F. TAMBUNAN 100404147 BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas berkat dan karunia-nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Adapun tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian sarjana Teknik Sipil pada fakultas Teknik Departemen teknik Sipil Universitas Sumatera utara. 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 member bimbingan dan saran kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johanes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Bapak Ir. Syahrizal, MT, sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT. dan Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 5. Bapak dan Ibu Staf pengajar dan seluruh pegawai Departemen teknik Sipil 6. Pihak Satuan Kerja, Kontraktor, Konsultan pada Proyek Pembangunan Jalan Tol Medan-Binjai, terutama Pak Berlin Tampubolon, Bang Rikky, Bang Hans, Bang Boy, yang telah membantu saya memberikan data-data yang saya butuhkan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 7. Kedua orang tua tercinta, atas kasih sayang, dukungan dan doa yang selalu menyertai penulis. 8. Kepada adik-adik saya yang selalu mendukung dan mendoakan saya serta membatu saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini Yosly A. Tambunan, Yanlando Tambunan dan Feby Ana Tambunan. i
9. Kepada Tulang saya Armanton Simanjuntak, Kasrun Simanjuntak, Genial Simanjuntak yang menemani dan memberi dukungan dalam penulisan Tugas Akhir ini. 10. Kepada teman-teman saya Uke Parhusip, Haposan B, Bhoris Panjaitan, Mangasitua Sinaga,Wihardi, terkhusus kepada partner skripsi penulis, Rano WN yang menjadi teman seperjuangan dalam mengerjakan skripsi ini bersama-sama serta seluruh teman-teman seperjuangan angkatan 2010. 11. Abang dan kakak stambuk serta adik-adik stambuk yang telah memberikan motivasi dan segala kekerabatan serta kerja sama selama pendidikan di Fakultas Teknik. 12. Kepada sahabat-sahabat saya Goikon Sihombing, Endra Sihombing, Poltak Sihombing dan Yusuf Hutauruk serta ka Ellen Siahaan yang telah memberikan motivasi. 13. Segenap pihak yang belum penulis sebut satu-persatu atas jasa dan dukungannya membantu penulissehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. 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. Medan, Mei 2016 Welman F.F. Tambunan 10 0404 147 ii
ABSTRAK Pondasi merupakan salah satu struktur bangunan yang terletak pada bagian paling bawah bangunan.pondasi tiang pancang merupakan salah satu jenis dari pondasi dalam yang umum digunakan.untuk menghitung kapasitas tiang, terdapat banyak rumus yang dapat digunakan. Hasil masing- masing rumus tersebut menghasilkan nilai kapasitas yang berbeda beda. Tujuan studi ini untuk menghitung dan menganalisis daya dukung tiang pancang dari hasil Standard Penetration Test (SPT), dan Kalendering kemudian membandingkan hasil perhitungan tersebut dengan hasil perhitungan dengan Metode Elemen Hingga dengan bantuan program Plaxis. Hasil perhitungan daya dukung ultimit (Q u ) tiang pada kedalaman yang sama yaitu 22 m, untuk SPT dengan metode Mayerhoff diperoleh 779,34 ton, untuk Kalendering dengan metode Danish 439,82 ton dan metode ENR 488,90 ton, dan dengan Metode Elemen Hingga diproleh 255,55 ton. Dayadukunglateral ultimit tiangpancangtunggal dengan metode Broms secara analitis bernilai 24,47 Tondan secara grafisbernilai28,60 Ton. Penurunan yang terjadi untuk tiang apung atau friksi diperoleh sebesar 2,44 mm untuk tiang dukung ujung sebesar 2,56 mm penurunan elastis tiang tunggal sebesar 12,20 mm.untuk kapasitas kelompok tiang menggunakan metode Converse-Labore diperoleh efisiensi grup tiang pancang sebesar 0,66 dan metode Los Angeles diperoleh efisiensi sebesar 0,74. Terdapat perbedaan daya dukung dari titik SPT, Kalendering dan hasil Metode Elemen Hingga. Perbedaan hasil tersebut dapat disebabkan oleh kedalaman tanah yang ditinjau, dan cara pelaksanaan pengujian yang bergantung pada ketelitian operator. Keywords: Tiang Pancang, SPT, Kalendering, Daya Dukung, Plaxis iii
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... vii DAFTAR NOTASI... ix BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan... 2 1.4 Pembatasan Masalah... 3 1.5 Metode Pengumpulan Data... 3 1.6 Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5 2.1 Umum... 5 2.2 Penyelidikan Tanah ( Soil Investigation)... 6 2.3 Pondasi... 11 2.3.1 Pondasi Tiang... 12 2.3.2 Alat Pancang Tiang... 20 2.3.3 Metode Pelaksanaan Pemancangan Tiang Pancang... 24 2.3.4 Kalendering... 28 2.4 Kapasitas Daya Dukung Aksial Pemancangan... 30 2.4.1 Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil SPT... 30 iv
2.4.2 Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Data Kalendering... 36 2.5 Kapasitas Daya Dukung LateralPemancangan... 37 2.5.1 Kapasitas Ultimit Tiang Pancang Dengan Metode Brooms... 42 2.5.2 Faktor Keamanan... 47 2.6 PenurunanTiang... 47 2.7 PenurunanTiangElastis... 52 2.8 Efisiensi Tiang Pancang... 54 2.9 Metode Elemen Hingga... 57 2.9.1 Plaxis... 59 2.9.2 Parameter Tanah... 62 BAB III METODE PENELITIAN... 68 3.1 Data Umum... 68 3.2 Metode Pengumpulan Data... 69 3.3 Tahap Penelitian... 69 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 73 4.1 Pendahuluan... 73 4.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Aksial... 73 4.2.1 Menghitung kapasitas daya dukung tiang pancang berdasarkandata SPT... 73 4.2.2 Menghitung kapasitas daya dukung tiang pancang berdasarkandata Kalendering... 76 4.3 Kapasitas Daya Dukung Lateral Pemancangan... 78 v
4.4 PenurunanTiang... 81 4.5 Efisiensi Tiang Pancang... 83 4.6 Perhitungan dengan menggunakan Metode Elemen Hingga... 85 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 92 5.1 Kesimpulan... 92 5.2 Saran... 93 DAFTAR PUSTAKA... 94 LAMPIRAN... 96 LAMPIRAN 1 LAY OUT DENAH ABUTMENT DAN PRECAST PILE... 97 LAMPIRAN 2 DRILLING LOG... 98 LAMPIRAN 3 FOTO DOKUMENTASI... 99 vi
DAFTAR TABEL No. Judul hal 2.1 Hal-Hal yang Perlu Dipertimbangkan Untuk Penentuan Harga N 2.2 Hubungan antara Harga N-SPT, Sudut Geser Dalam, dan 31 32 Kepadatan Relatif 2.3 Hubungan antara Angka Penetrasi Standard dengan Sudut Geser 32 Dalam dan kepadatan Relatif Pada Tanah Pasir 2.4 Hubungan antara Harga N-SPT dan Berat Isi Tanah 33 2.5 Effisiensi Jenis Alat Pancang 36 2.6 Nilai Effisiensi Hammer 37 2.7 Klasifikasi Tiang Pancang Bulat Berongga 38 2.8 Koefisien Restitusi 39 2.9 Nilai-nilai n h untuk Tanah Granuler (c = 0) 40 2.10 Nilai-nilai n h untuk Tanah Kohesif 40 2.11 Kriteria Tiang Kaku dan Tiang Tidak Kaku 42 2.12 Faktor Keamanan yang Disarankan 47 2.13 Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah 63 2.14 Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah 64 Lempung vii
2.15 Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Pasir 2.16 Hubungan Jenis Tanah, Konsistensi dan Poisson s Ratio (μ) 2.17 Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah 4.1 Stratifikasi Lapisan Tanah di Lokasi Proyek Bore Hole 1 4.2 Perhitungan Daya Dukung Tiang Berdasarkan 65 65 67 74 77 Data SPT Bore Hole 1 4.3 Penurunan Elastis tiang tunggal 4.4 Tabel Daya dukung ultimit tiang pancang Metode Converse 83 84 Labore Formula 4.5 Tabel Daya dukung ultimit tiang pancang dengan Metode Los 84 Angeles 4.6 Data Tiang Pancang 4.7 Input Parameter untuk Program Metode Elemen Hingga Lokasi 87 88 Bore Hole 1 viii
DAFTAR NOTASI A p = luas penampang tiang (m 2 ) B BN BPM = lebar atau diameter tiang (m) = jumlah pukulan = jumlah pukulan permenit BTA = integritas tiang/keutuhan tiang (%) CSX Cp Cs c = tegangan tekan maksimum pada posisi sensor (Mpa) = koefisien empiris = konstanta Empiris = kohesi tanah (kg/cm²) c u = kohesi undrained (kn/m 2 ) D = diameter tiang (m) Dr = kerapatan relatif (%) E EMX = energi alat pancang (kg-cm) = energi maksimum yangditransfer (ton-m) E b = modulus elastisitas tanah di dasar tiang (kn/m 2 ) E p = modulus elastis tiang (kn/m 2 ) E s = modulus elastisitas tanah di sekitar tiang (kn/m 2 ) Es = modulus elastisitas bahan tiang (kn/m 2 ) e = angka pori ef = effisiensi hammer (%) f Gs = jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m) = specific gravity ix
g H h =jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang (m) = tebal lapisan (m) = tinggi jatuh hammer (m) I = momen inersia tiang (cm 4 ) ID I 0 = diameter dalam (m) = faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat (Incompressible) dalam massa semi tak terhingga K k k i k h k v L L b L i = faktor kekakuan tiang = koefisien permeabilitas = modulus reaksi subgrade dari Terzaghi = koefisien permeabilitas arah horizontal = koefisien permeabilitas arah vertikal = panjang tiang pancang (m) = panjang lapisan tanah (m) =tebal lapisan tanah, pengujian SPT dilakukan setiapinterval kedalaman pemboran (m) M y = momen leleh (kn-m) N- SPT = nilai N-SPT n n h P p o p u Q = koefisien restitusi = koefisien fariasi modulus = keliling tiang (m) = tekanan overburden efektif = tahanan tanah ultimit = besar beban yang bekerja (kn) x
Q wp = daya dukung yang bekerja pada ujung tiang dikurangi daya dukungfriction (kn) Q ws = daya dukung friction (kn) R b = faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung R h = faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada tanah keras R k = faktor koreksi kemudahmampatan tiang R μ S Se S Wp Wr α ŋ = faktor koreksi angka poisson = penetrasi pukulan per cm (cm) = penurunan elastis dari tiang (mm) = besar penurunan yang terjadi (mm) = berat pile (Ton) = berat hammer (Ton) = koefisien adhesi antara tanah dan tiang = effisiensi alat pancang Ø = sudut geser dalam γγ = berat isi tanah (kn/m 3 ) γ dry = berat jenis tanah kering (kn/m 3 ) γ sat = berat jenis tanah jenuh (kn/m 3 ) γ w = berat isi air (kn/m 3 ) ξ μ = koefisien dari skin friction =poisson s ratio ψ = sudut dilantansi ( o ) xi