ANALISIS PERHITUNGAN DAYA DUKUNG AKSIAL PONDASI TIANG BOR TUNGGAL DIAMETER 0,6 METER MENGGUNAKAN DATA SONDIR, SPT, UJI BEBAN STATIK, DAN PDA PADA PROYEK PEMBANGUNAN HOTEL SAPADIA MEDAN
ANALISIS PERHITUNGAN DAYA DUKUNG AKSIAL PONDASI TIANG BOR TUNGGAL DIAMETER 0,6 METER MENGGUNAKAN DATA SONDIR, SPT, UJI BEBAN STATIK, DAN PDA PADA PROYEK PEMBANGUNAN HOTEL SAPADIA MEDAN
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Sipil
Oleh:
TASLIM 100404004 BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
LEMBAR PENGESAHAN ANALISIS PERHITUNGAN DAYA DUKUNG AKSIAL PONDASI TIANG BOR TUNGGAL DIAMETER 0,6 METER MENGGUNAKAN DATA SONDIR, SPT, UJI BEBAN STATIK, PDA DAN METODE ELEMEN HINGGA 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 : TASLIM 100404004 Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE NIP. 19510629 198411 1 001 Mengesahkan : Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Prof. Dr.Ing. Johannes Tarigan NIP : 19561224 198103 1 002 BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2015 Penguji I Ir. Rudi Iskandar, MT NIP. 19650325 199103 1 006 Penguji II Ika Puji Hastuty, ST, MT NIP. 19770807 200812 2 002
ABSTRAK
Pondasi adalah bagian tak terpisahkan dari suatu konstrruksi yang berfungsi untuk meneruskan gaya-gaya maupun beban dari konstruksi ke lapisan tanah yang berada dibawah pondasi. tiang bor (bored pile) merupakan salah satu tipe pondasi yang dipergunakan untuk bangunan, apabila tanahnya tidak memiliki daya dukung untuk memikul berat bangunan. Tiang bor dipasang ke dalam tanah dengan cara mengebor tanah terlebih dahulu, baru kemudian diisi tulangan dan dicor beton.
Adapun tujuan akhir dari studi ini adalah menghitung dan membandingkan daya dukung pondasi tiang bor (bored pile) dari data hasil sondir, spt,dan hasil uji pembebanan (loading test) dan PDA (Pile Driving Analyzer). Menghitung penurunan yang terjadi pada tiang bor (bored pile) tunggal diamater 0,6 m dengan metode
elastic
analitis dan metode elemen hingga menggunakan bantuan program Plaxis.Tahapan metode penelitian dengan cara studi literatur, pengumpulan data dalam hal ini diperoleh dari perusahaan jasa pemancangan dan melukakan analisa data. Hasil perhitungan daya dukung aksial yang dilakukan memiliki banyak perbedaan. Baik dilihat dari metode perhitungan maupun titik yang ditinjau. Berdasarkan perhitungan daya dukung aksial tiang bor (bored pile) tunggal diameter 0,6 m menggunakan data SPT pada Titik BH-2 sebesar 458,56 ton. Untuk data Loading Test pada Titik
3BP 60-6A metode Chin 164,96 ton, metode Davisson 379,37 ton. Untuk data PDA pada Titik BP-H2 sebesar 299,31 ton. Penurunan elastis tiang bor (bored ) tunggal diameter 0,6 m mengunakan data loading test (3BP60-6A) 18,33 mm <
pile
25 mm (Aman) cara analitis sebesar 13,01 mm < 25 mm (Aman) menggunakan menggunakan metode elemen hingga dengan bantuan program Plaxis 17,00 mm < 25 mm (Aman).
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat ALLAH SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik dan tepat waktu.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang studi geoteknik Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul: “ANALISIS PERHITUNGAN DAYA DUKUNG AKSIAL PONDASI TIANG BOR TUNGGAL DIAMETER O,6 METER MENGGUNAKAN DATA SONDIR, SPT, UJI BEBAN STATIK, PDA PADA PROYEK PEMBANGUNAN HOTEL SAPADIA MEDAN”
Saya menyadari bahwa dalam penyelesaian tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu:
1. Terutama kepada kedua orang tua saya, Ayahanda Rojali Lubis dan Ibunda
Nursyam Siagian dan Unde Nurhana Siagian yang telah membesarkan dan menyayangi saya sepenuh hati serta memberikan dukungan yang besar baik moral maupun material.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE. Selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT. dan Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT., sabagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ir. Syahrizal, MT, sebagai Seketaris Departeman Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6. Bapak dan Ibu pengajar dan seluruh staf pegawai Departeman Teknik Fakultas Teknik Universitas Sumetera Utara.
7. Buat Abangda Syariban Lubis, SH. yang telah memotivasi saya untuk terus semangat menyelesaikan tugas akhir ini.
8. Bapak Ir. Subur Panjaitan, MT, yang telah menganjurkan saya untuk masuk jurusan teknik sipil.
9. Bang Joseph Admika Ginting, S.T dan Bang Ir. Koresj Sirait yang memberikan bantuan dan ide dalam pengerjaan tugas akhir saya ini.
10. Sahabat terdekat saya Muhammad Wihardi, Muhammad Arif Nugraha, Kaka Riad Chofif, Derry Wiliyanda Nasution, Harianti Wira Pratama, Prisquilla, Essy Santaria Ginting, Yudha, Andry Febriansyah Siregar, Luthfi Pratama, Fildia Usma Yusuf, Maulana Rizqi, Dwi Puspa Mora Hutabarat, Cut Dara Daskirah, Naurah Nazifa, Mudrikah, Trikumalasari Evi Sumantri dan seluruh teman seperjuangan angkatan 2010 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya.
Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu saya menerima kritik dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini.
Akhir kata saya mengucapkan terimakasih dan semoga tugas akhir ini Medan, Juni 2015
Penulis (Taslim)
DAFTAR ISI
Abstrak ............................................................................................................... i Kata Pengantar................................................................................................... ii Daftar Isi ............................................................................................................ v Daftar Gambar ................................................................................................... ix Daftar Tabel ....................................................................................................... xii Daftar Notasi ...................................................................................................... xiv BAB 1 PENDAHULUAN ........................................................................
1 1.1. Latar Belakang .............................................................................
1 1.2. Tujuan Penelitian .........................................................................
2 1.3. Manfaat Penelitian .......................................................................
2 1.4. Perumusan Masalah .....................................................................
2 1.5. Batasan Masalah ..........................................................................
3 1.6. Metode Pengumpulan Data .........................................................
3 1.7. Sistematika Penulisan ..................................................................
4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA..............................................................
5 2.1.Pengertian Umum .........................................................................
5 2.2. Penetrometer Statis (Static Penetrometer) .................................
8 2.3. Penetrometer dinamis (Dynamic penetrometer) ........................
13 2.4. Tiang Bor (Bored Pile) atau Pilar yang Dibor ...........................
18
2.4.1. Metode Konstruksi Mutakhir ...................................................
19 2.4.2. Pemakaian Pilar/Tiang yang DiBor .........................................
25 2.4.3. Proses Pembuatan Pondasi Tiang Bor (Bored Pile) ...............
26 2.5. Daya Dukung Aksial Tiang Bor (Bored Pile) ............................
32 2.5.2. Daya Dukung Tiang Bor (Bored Pile) dari Hasil SPT ...........
34 2.5.3. Uji Pembebanan (Loading Test) Statik....................................
36 2.5.4. Metode Pembebanan.................................................................
41 2.5.5. Interpretasi Hasil Uji Pembebanan Statik ...............................
44
2.5.6. Pengujian Tiang dengan Metode Pile Dynamic Analyzer (PDA).........................................................................................
47 2.6. Metode Elemen Hingga ...............................................................
51 2.7. Plaxis.............................................................................................
51 2.8. Teori Mohr Coulumb ...................................................................
58 2.8.1.Persamaan Lingkaran Mohr ..............................................
59 2.9. Parameter Tanah ..........................................................................
59 2.9.1. Modulus Young (E) ..........................................................
59
2.9.2. Poisson’s Ratio (μ') ........................................................... 61 2.9.3. Berat Jenis Tanah Kering ) ......................................
62
dry
(γ 2.9.4. Berat Jenis Tanah Jenuh ) ..........................................
62
sat
(γ 2.9.5. Sudut Geser Dalam (ø) .....................................................
62 2.9.6. Kohesi (c) ..........................................................................
62
2.9.7. Sudut Dilatancy ( Ѱ) ......................................................... 62
2.9.8. Permeabiltas (K) ...............................................................
73
4.7. Perhitungan dengan Metode Elemen Hingga Menggunakan Program Plaxis ............................................................................
85
84 4.6. Penurunan Elastis pada Tiang Bor (Bored Pile) Tunggal .........
4.5.Daya Dukung Aksial Tiang Bor (Bored Pile) dari Hasil PDA (Pile Driving Analyzer) ......................................................
79
4.4. Menghitung Daya Dukung Aksial Tiang Bor (Bored Pile) dari Data Loading Test ..............................................................
76
4.3. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Bor (Bored Pile) Berdasarkan Data SPT ..........................................
4.2. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Bor (Bored Pile) Berdasarkan Data Sondir.............................................................
63 2.10. Parameter Tiang Bor (Bored Pile) ............................................
73
73 4.1. Pendahuluan .................................................................................
70 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................
70 3.4. Tahap Penelitian ...........................................................................
70 3.3. Metode Pengumpulan Data .........................................................
69 3.2. Data Teknis Tiang Bor (Bored Pile) ...........................................
64 3.1. Data Umum Proyek .....................................................................
64 2.11. Penurunan Tiang Tunggal .........................................................
89
4.8. Proses Pemodelan pada Program Plaxis .....................................
91 4.9. Diskusi ..........................................................................................
95
4.9.1.Evaluasi Hasil Perhitungan Daya Dukung Tiang Bor (Bored Pile) .................................................................................
95 (Bored Pile) Tunggal Diameter 0,6 m ...............................................
96 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..........................................................
97 5.1. Kesimpulan ......................................................................................
97 5.2. Saran ................................................................................................
99 Daftar Pustaka.................................................................................................... 100 Lampiran ............................................................................................................ 101
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Hal2.2 Alat sondir dengan konus biasa (Soedarmo, 1993).
12 2.3 Alat sondir dengan bikonus (Soedarmo, 1993).
13 2.4 Alat percobaan penetrasi standar (Soedarmo, 1993).
14 2.5 Konfigurasi pilar bor biasa (Bowles, 1998).
19
20 2.7 Metode kering konstruksi pilar yang dibor (Bowles, 1998).
2.6 Metode – metode awal konstruksi Kaison (Bowles, 1998).
22 2.8 Metode acuan pilar yang dibor (Bowles, 1998).
23 2.9 Metode adonan untuk konstruksi pilar yang dibor (Bowles, 1998).
24 2.10 Mata bor. 27 2.11 Pemasangan casing. 27 2.12 Pengecekan tanah manual. 28 2.13 Pemasangan tulangan. 28 2.14 Penyambungan tulangan jika perlu.
29 2.15 Tulangan setelah dipasang. 29 2.16 Penempatan pipa tremie. 30 2.17 Corong.
30
2.18 Ready Mix .
31 2.19 Pengangkatan pipa tremie.
31
2.20 Proses pengecoran.
2.31 Kontrol halaman (page control) dan lembar tab (tab sheet) (Manual Plaxis).
k (Poulus dan Davis, 1980).
2.39 Faktor Penurunan R
66
µ (Poulus dan Davis, 1980).
2.38 Faktor penurunan R
66
59 2.37 Faktor penurunan I (Poulus dan Davis, 1980).
58 2.36 Grafik lingkaran Mohr (Manual Plaxis).
2.35 Toollbar (Manual Plaxis).
56
56 2.34 Jendela utama dari program masukan (Manual Plaxis).
55 2.33 Pengaturan global lembar tab dimensi. (Manual Plaxis).
54 2.32 Pengaturan global lembar tab proyek (Manual Plaxis).
53
32
50 2.30 Titik nodal dan titik tegangan (Manual Plaxis).
49 2.29 Pemasangan Strain Transducer dan Accelerometer.
47 2.28 PDA instrumen dan aksesoris pendukung.
45 2.27 Interpretasi daya dukung ultimit dengan metode Davisson.
43 2.26 Grafik hubungan beban dengan penurunan menurut metode Chin.
2.25 Contoh hasil uji pembebanan statik aksial tekan (Tomlinson, 2001)
41
2.24 Pengujian dengan tiang jangkar (Tomlinson,1980)
40
36 2.23 Pengujian dengan sistem kentledge (Coduto,2001).
2.22 Tahanan selimut selimut tiang bor pada tanah pasiran (Reese & Wright, 1997)
35
2.21 Daya dukung ujung batas tiang bor pada tanah pasiran (Reese & Wright, 1997).
67
2.40 Faktor Penurunan R
h (Poulus dan Davis, 1980).
67
2.41 Faktor Penurunan R
b (Poulus dan Davis, 1980).
68
3.1 Bagan alir penelitian
72
4.1 Grafik hubungan antara beban dan penurunan pada tiang bor 4.2 Grafik Interpretasi metode Chin FK.
84 4.3 Grafik Interpretasi metode Davisson.
94
4.4 Hasil Output
- – harga Empiris ϕ dan Dr Pasir dan Lumpur Kasar Berdasarkan Sondir.
2.8 Korelasi N-SPT dengan modulus elastisitas pada tanah pasir
81 4.4 Tabel data-data yang diperlukan dalam pembuatan Grafik Chin.
78 4.3 Load Displacement Data, Axial Load Test.
4.2 Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Tiang Bor pada Titik Sondir S-2 dengan Metode Meyerhof.
75
4.1 Perhitungan Daya Dukung Tiang Bor (Bored Pile) Menggunakan Data SPT (BH-2).
64
61 2.10 Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah.
2.9 Hubungan Jenis Tanah, konsistensi dan P oisson ratio (μ).
61
60
DAFTAR TABEL
No. Judul Hal2.7 Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada tanah lempung (Randolph,1978).
18
17 2.6 Hubungan antara N dengan berat isi tanah.
2.5 Hubungan antara angka penetrasi standar dengan sudut geser dalam dan kepadatan relatif pada tanah pasir.
16
15 2.4 Hal-hal yang perlu dipertimbangkan untuk penentuan harga N.
2.3 Hubungan Dr, ϕ dan N dari pasir (Terzaghi).
15
2.2 Hubungan Dr, ϕ dan N dari pasir (Peck, Meyerhoff).
13
82
4.5 Hasil Analisis Program CAPWAP.
95
97 5.2 Penurunan Tiang Bor Tunggal (Bored Pile) Diameter 0,6 m.
96 5.1 Daya Dukung Ultimit Menggunakan Data Sondir.
4.14 Penurunan Elastis yang Terjadi Pada Tiang Bor (Bored Pile) Tunggal Diameter 0,6 m.
95
4.13 Daya Dukung Berdasarkan Hasil PDA (Pile Driving Analizer)
95
4.11 Daya Dukung Menurut Metode Meyerhof Menggunakan Data SPT. 95 4.12 Daya Dukung Berdasarkan Hasil data Loading Test.
4.10 Daya Dukung Menurut Metode Meyerhof Menggunakan Data Sondir.
84
94
2
Bore Hole
4.9 Penurunan Tiang Bor Menggunakan Program Plaxis pada
89
4.7 Input Parameter Tanah untuk Program Plaxis pada Lokasi BH-2
88
4.6 Hasil perhitungan penurunan elastis tiang bor (bored pile) tunggal diameter 0,6 m.
98
DAFTAR NOTASI
A = Interval pembacaan (setiap kedalaman 20 cm)
2 A = Total luas efektif penampang piston (cm )
2
A = Luas penampang kolom/tiang (cm )
2
A = Luas penampang ujung tiang (cm ) b
2
A = Luas penampang ujung tiang (cm ) p
2
A = Luas penampang selimut tiang (cm ) sB = Diameter atau sisi tiang (m) C = Koefisien empiris
p
2
c = Kohesi tanah (kg/cm )
2
c = Kohesi Undrained (kN/m )
u
D = Diameter tiang Eg = Efisiensi kelompok tiang
2 Ep = Modulus elastisitas tiang (ton/m )
E = Modulus Young tanah
s
FK = Faktor Keamanan
2
f = Tahanan gesek dinding tiang (Kg/cm )
s
h = Tinggi jatuh H = Gaya Horizontal yang bekerja (ton) HL = Hambatan Lekat
Hu = Gaya lateral ultimit I = Momen Inersia
4 Ip = Momen inersia tiang (m )
I = Faktor pengaruh
wp ws
i = Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau (m) i = Jari-jari inersia batang/tiang
min
JHL = Tahanan geser total sepanjang tiang (Kg/m)
2 JP = Jumlah perlawanan, perlawanan ujung konus + selimut (kg/cm )
K = Keliling tiang (cm)
3
k = Modulus subgrade tanah dalam arah horizontal (ton/m )
s
L = Panjang batang/tiang L = Panjang lapisan tanah (m)
i
l = Panjang tekuk (panjang batang/tiang yang mengalami perlengkungan)
k
M = Momen yang bekerja di kepala tiang m = Jumlah baris tiang Mu = Momen ultimit dari penampang tiang N = Harga Rata-rata dari Dasar ke 10D ke atas
1 N = Harga Rata-rata dari Dasar ke 4D ke bawah
2
n = Jumlah tiang pancang = Jumlah tiang dalam satu baris n’
2 P = Bacaan manometer (Kg/cm )
P = Beban yang diterima satu tiang pancang (ton)
1
2 PK = Perlawanan penetrari konus, qc (Kg/cm )
P = Keliling tiang (m) Q = Daya dukung tiang pada saat pemancangan ( ton) Qa = Beban maksimum tiang tunggal Qb = Tahanan ujung ultimit tiang (kg) Qg = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan keruntuhan Q = Kapasitas daya dukung ijin tiang (kg)
ijin
Q = Tahanan Ujung Ultimate (kN)
p
2 Qs = Tahanan gesek ultimit dinding tiang (kg/cm )
Q = Kapasitas daya dukung maksimal/akhir (kg)
ult
q = Beban titik persatuan luas ujung tiang
wp
R = Faktor kekakuan = Penurunan total
S s 1 = Penurunan batang tiang
= Penurunan tiang akibat beban titik ujung tiang
s
2 s = Penurunan tiang akibat beban yang tersalur sepanjang batang
3
s = Jarak masing- masing antar tiang s = Penurunan elastik tiang tunggal
e
Su = Kuat geser tak terdrainase dari tanah kohesif T = Faktor kekakuan w = Berat palu x = Kedalaman yang ditinjau (m) Xi = Jarak tiang pancang terhadap titik berat kelompok arah x (m) yi = Jarak tiang pancang terhadap titik berat kelompok arah y (m) z = Kedalaman titik yang ditinjau ΣV = Jumlah beban vertikal (ton)
2
2
= Jumlah kuadrat tiang pancang arah x (m ) Σx
2
2
= Jumlah kuadrat tiang pancang arah y (m ) Σy
2
qc = Tahanan konus pada ujung tiang (kg/cm ) = Koefisien Adhesi antara Tanah dan Tiang
α
2
Ø = Sudut geser tanah (kg/cm ) = Nisbah Poisson tanah
s
μ = Koefisien dari skin friction
ξ
2
= Kekuatan geser tanah (kg/cm ) τ
2
= Tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm ) σ
= Tegangan dasar σ ω = Faktor tekuk (tergantung pada kelangsingan (λ))
= Angka kelangsingan λ
= Konstanta modulus subgrade tanah η
h