Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang & Penurunan Konsolidasi Pada Proyek Pembangunan Jembatan Sei Deli - Belawan

ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG &
PENURUNAN KONSOLIDASI PADA PROYEK PEMBANGUNAN
JEMBATAN SEI DELI - BELAWAN

( Studi Kasus )

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas
Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh
Ujian Sarjana Teknik Sipil

Oleh:
SAHAT MAROLOP TUA MANULLANG
100424020

BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK USU
MEDAN
2015

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis sampaikan kehadirat Tuhan Yang MahaEsa yang telah
melimpahkan nikmat dan karunianya kepada penulis , sehingga dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Penyusunan Tugas Akhir ini dengan judul “ANALISIS DAYA
DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG & PENURUNAN KONSOLIDASI
PADA PROYEK PEMBANGUNAN JEMBATAN SEI DELI - BELAWAN”
ini disusun guna melengkapi syarat untuk menyelesaikan jenjang pendidikan
Program Strata satu (S-1) di Universitas Sumatera Utara.
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak memperoleh bantuan
dan saran dari berbagai pihak, maka dalam kesempatan ini penulis ingin
sampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Terimakasi yang teristimewa, penulis ucapkan kepada orangtua tercinta, yang
telah mengasuh, mendidik, dan membesarkan serta selalu memberikan
dukungan baik moral, materiil, maupun doa, sehingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Ucapan terimakasih juga penulis ucapkan kepada Istri tercinta yang telah setia
mendampingi penulis, yang dengan sabar memberikan dukungan kepada
penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini, juga buat anugerah yang begitu
indah seorang putri cantik. Semoga dengan selesainya Tugas Akhirini dapat
memberikan jalan hidup yang lebih baik buat keluarga kecil penulis, Amin.
3. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT, selaku dosen pembimbing utama yang telah
membimbing penulis dalam penulisan Tugas Akhir ini;

Universitas Sumatera Utara

4. BapakProf.Dr.Ir. Roesyanto,MSCE, sebagai pembanding dan penguji;
5. BapakIr. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc, sebagai pembanding dan penguji;
6. Bapak Ir. Syahrizal, MT, sebagai sekretaris Jurusan Teknik Sipil;
7. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Jurusan Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara;
8. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc selaku Koordinator Program
Pendidikan Ekstension;
9. Seluruh Dosen dan pegawai Universitas Sumatera Utara khususnya Jurusan
Teknik Sipil yang telah mendidik dan membina penulis sejak awal hingga
akhir perkuliahan;

10. Pimpinan dan seluruh Staff PT. BangunMitraAbadi, sebagai Pelaksana proyek
yang telah memberi bimbingan kepada penulis;
11. Terimakasih juga penulis ucapkan kepadarekan-rekan mahasiswaextensen ‟10
yang

memberikan dukungan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas

Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini kemungkinan belum sempurna,
untuk itu penulis dengan tulus dan terbuka menerima kritikan dan saran yang
bersifat membangun demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaa tbagi kita
semuanya.
Medan,

Juni 2015

Penulis,

SAHAT MAROLOP TUA MANULLANG

NIM :100424020

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Pondasi tiang merupakan salah satu jenis dari pondasi dalam yang umum
digunakan, yang berfungsi untuk menyalurkan beban struktur kelapisan tanah
keras yang mempunyai kapasitas daya dukung tinggi yang letaknya cukup dalam
didalam tanah. Untuk menghitung kapasitas tiang, terdapat banyak rumus yang
digunakan. Hasil masing – masing rumus tersebut menghasilkan nilai kapasitas
yang berbeda – beda.
Tujuan dari Tugas Akhir ini untuk menghitung dan menganalisis daya
dukung tiang pancang pada proyek pembangunan jembatan sei deli – belawan
medan.Kapasitas daya dukung kelompok tiang dihitung berdasarkan nilai
effisiensi, dimana dihitung pula daya dukung tiang berdasarkan data lapangan
yaitu data SPT, data PDA, dan data kalendering. Serta menghitung gaya lateral
dan penurunan konsolidasi tiang.
Hasil perhitungan daya dukung pondasi terdapat perbedaan nilai, baik
dilihat dari penggunaan metode perhitungan Mayerhoff Qu= 161,160 ton pada
abutment 1, Qu = 183,80 ton pada abutment 2 dan Qu = 245,43 ton pada pier

untuk data SPT, Qu = 194,300 ton pada abutment 1, Qu = 163,600 ton pada
abutment 2, Qu = 205,700 ton pada pier untuk data PDA dan Qu = 202,404 ton
dan Qu = 190,623 ton pada abutment 1, Qu = 200,751 ton dan Qu = 195,167 ton
pada abutment 2, Qu = 215,739 ton dan Qu = 184,191 ton pada pier untuk data
kalendering. Gaya lateral ijin menurut metode Broms menurut rumus H = 43,59
kN dan menurut grafik H = 35,83 kN. Penurunan konsolidasi yang terjadi adalah
sebesar 16,83 cm = 0,1683 m. Dari hasil perhitungan daya dukung tiang pancang,
lebih aman memakai perhitungan dari hasil data SPT dan PDA karena lebih
actual.
Kata kunci : pondasi tiang, daya dukung tiang, SPT, PDA, Kalendering

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR .......................................................................................... i
ABSTRAK ............................................................................................................ iii
DAFTAR ISI .........................................................................................................iv
DAFTAR TABEL ................................................................................................ ix
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xi

DAFTAR NOTASI................................................................................................ xiii
BAB I. PENDAHULUAN ..................................................................................... 1
1.1.LatarBelakang ............................................................................................. 1
1.2.Tujuan ......................................................................................................... 3
1.3.Manfaat .......................................................................................................3
1.4.PembatasanMasalah .................................................................................... 4
1.5.MetodePengumpulan Data .......................................................................... 5
1.6.SistematikaPenulisan ..................................................................................5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 8
2.1.TinjauanUmum ...........................................................................................7
2.2.Penyelidikan Tanah (Soil Investigation) .....................................................9

Universitas Sumatera Utara

2.2.1. Standard Penetration Test (SPT) ............................................... 10
2.2.2. PenyelidikanLapangandenganBorMesin (Machine Boring) ...... 12
2.1.PondasiTiang............................................................................................... 12
2.2.KlasifikasiPondasiTiang ............................................................................. 13
2.3.PenggolonganPondasiTiangPancang .......................................................... 14
2.4.AlatTiangPancang ....................................................................................... 26

2.5.MetodePelaksanaanPondasiTiangPancang .................................................28
2.6.KapasitasDayaDukungTiangPancang ......................................................... 33
2.8.1. KapasitasDayaDukungTiangPancangdariHasil SPT ................. 33
2.8.2. Berdasarkan data Pile Driving Analizer (PDA) ..........................39
2.8.3. KapasitasDayaDukungTiangPancangdari
HasilKalendering .................................................................................. 44
2.9. TiangPancangKelompok (Pile Group) ....................................................... 46
2.9.1. Jarakantartiangdalamkelompok ..................................................49
2.10.Perhitunganpembagiantekananpadatiangpancangkelompok ...................... 51
2.10.1. Kelompoktiangpancang yang menerimabeban
normalsentris ......................................................................................... 51

Universitas Sumatera Utara

2.10.2. Kelompoktiangpancang yang menerimabeban
normaleksentris ..................................................................................... 52
2.10.3. Kelompoktiang yang menerimabeban normal sentriesdan
momen yang bekerjapadaduaarah ......................................................... 53
2.9. TiangMendukungBeban Lateral ................................................................. 54
2.11.1. Tiang Ujung Jepit dan Ujung Bebas ......................................... 54

2.11.2. Metode Broms .......................................................................... 54
2.10.KapasitasKelompokdanEffisiensiTiangPancang ........................................ 65
2.11.PembebananJembatan ................................................................................. 70
2.13.1. Beban Primer ............................................................................ 70
2.13.1.1BebanMati ................................................................................ 70
2.13.1.2BebanMatiTambahan ............................................................... 70
2.13.1.3BebanPejalan Kaki ................................................................... 70
2.13.1.4BebanLaluLintas ......................................................................71
2.13.1.4.1 Beban “D” ........................................................................... 72
2.13.1.4.β Beban “T” ........................................................................... 75
2.13.2. BebanSekunder ......................................................................... 76

Universitas Sumatera Utara

2.13.2.1. BebanAkibat Gaya REM ...................................................... 76
2.13.2.2. BebanAkibatPengaruhTemperatur ......................................... 77
2.13.2.3. BebanAngin ........................................................................... 78
2.13.2.4. BebanGempa .......................................................................... 79
2.13.3. BebanKhusus ............................................................................ 82
2.13.3.1. Gaya Sentrifugal .................................................................... 82

2.13.3.2. GesekanPadaPerletakan ......................................................... 83
2.13.3.3. PengaruhGetaran .................................................................... 83
2.13.4. KombinasiBeban ....................................................................... 83
2.9. PenurunanKonsolidasiPondasiTiang (settlement) ...................................... 85
2.14.1.Konsolidasi Tanah ....................................................................... 86
2.14.2. Konsolidasi 1-D Terzaghi .......................................................... 87
2.14.3. NilaiIndeksKompressi (CC) ...................................................... 88
2.14.4. PenurunanPondasi ...................................................................... 90
2.14.5. PenurunanKelompokTiang ......................................................... 92
2.10.FaktorKeamanan ......................................................................................... 94
BAB III. DATA PROYEK .................................................................................. 96
3.1. Data Umum ................................................................................................. 96

Universitas Sumatera Utara

3.2. PenjelasanProyek......................................................................................... 96
3.3. Data TeknisTiangPancang ........................................................................... 97
3.4. MetodePengumpulan Data .......................................................................... 98
3.5. MetodeAnalisis ............................................................................................ 98
3.6. LokasiTitik SPT, PDA, danKalendering ..................................................... 99

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................. 90
4.1. MenghitungKapasitasDayaDukungTiangPancangdari Data SPT ............... 101
4.2. Menghitungkapasitasdayadukungtiangpancangdari PDA Test ................... 107
4.3. Menghitungkapasitasdayadukungtiangpancang
dari data Kalendering ......................................................................................... 110
4.4. Menghitung kapasitas kelompok tiang berdasarkan effisiensi .................... 117
4.4.1. Metode Converse – Labarre ........................................................ 117
4.4.2. Metode Los Angeles Group ........................................................ 119
4.5. Menghitung Beban yang Bekerja Pada Abutment 1&2 ............................. 122
4.6. Mengitung Distribusi Beban pada Tiang Pancang ..................................... 139
4.7. Perhitungan Gaya Lateral Ijin .................................................................... 146
4.8. Perhitungan Penurunan Konsolidasi .......................................................... 149

Universitas Sumatera Utara

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 152
5.1. Kesimpulan .................................................................................................. 152
5.2. Saran ........................................................................................................... 154
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN-LAMPIRAN

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel
II.1.

Halaman
Hubungan N dengan kepadatan relatif pada tanah pasir
(Terzaghi dan peck 1948)..................................................................... 37

II.2.

Effisiensi jenis alat pancang ................................................................. 45

II.3.

Karakteristik alat pancang diesel hammer ........................................... 45

II.4.

Kecepatan angin rencana, Vw ............................................................... 78

II.5.

Koefisien seret, Cw ............................................................................... 78

II.6.

Faktor Kepentingan .............................................................................. 81

II.7.

Faktor Tipe Bangunan .......................................................................... 81

II.8.

Persentase tegangan kerja yang diijinkan ............................................ 84

II.9

Nilai Cc untuk bermacam-macam jenis tanah ..................................... 89

IV.1. Deskripsi jenis tanah dengan bor mesin pada titik (BH-01) ................ 102
IV.2. Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik (BH-01) ............... 102
IV.3. Deskripsi jenis tanah dengan bor mesin pada titik (BH-02) ................ 104
IV.4. Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik (BH-02) ............... 104
IV.5. Deskripsi jenis tanah dengan bor mesin pada titik (BH-03) ................ 106
IV.6. Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik (BH-03) ............... 106
IV.7. Hasil pengujian PDA untuk tiang : P4B .............................................. 108
IV.8. Hasil pengujian PDA untuk tiang : P3B .............................................. 109
IV.9. Hasil pengujian PDA untuk tiang : P4B .............................................. 110
IV.10. Perhitungan beban tiang maksimum pada abutment 1&2.................... 140
IV.11. Perhitungan beban tiang maksimum pada pier .................................... 144

Universitas Sumatera Utara

V.1.

Hasil perhitungan daya dukung tiang pancang (Qu) ............................ 152

V.2.

Hasil perhitungan daya dukung tiang pancang (Qa) setelah dibagi
dengan faktor keamanan ...................................................................... 152

V.3.

Kapasitas ijin berdasarkan Metode Converse – Labarre ...................... 153

V.4.

Kapasitas ijin berdasarkan Metode Los Angeles Group ...................... 153

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar

Halaman

2.1. Tiang pancang beton precast concrete pile(Bowles, J. E., 1991) ........... 16
2.2. Tiang pancang Precast Prestressed Concrete Pile
(Bowles, J. E., 1991) .............................................................................. 16
2.3. TiangpancangCast in place pile (Sardjono, 1991) .................................. 17
2.4. Tiangpancangbaja (Sardjono, 1991) ....................................................... 19
2.5. Skema pemukul tiang (Hardiyatmo, H. C., 2002) .................................. 27
2.6. Pengangkatan tiang dengan dua tumpu ................................................... 30
2.7. Pengangkatan tiang dengan satu tumpu .................................................. 31
2.8. Penetrasi dengan SPT .............................................................................. 35
2.9. Skema urutan uji penetrasi standar (SPT) ............................................... 36
2.10. Pola-pola kelompok tiang pancang khusus : (a) Untuk kaki tunggal,
(b)Untuk dinding pondasi ( Bowles, J. E., 1991) ................................... 48
2.11. Jarak antar tiang dalam kelompok (Bowles, J. E., 1991) ........................ 49
2.12. Pengaruh tiang akibat pemancangan (Sardjono, H. S., 1988) ................. 50
2.13.Beban mormal sentris pada kelompok tiang pancang
Sumber : Sardjono Hs, 1988 ................................................................... 51
2.14.Beban normal eksentris pada kelompok tiang pancang
Sumber : Sardjono Hs, 1988 ................................................................... 52
2.15.Beban sentris dan momen kelompok tiang arah x dan y
Sumber : Sardjono Hs, 1988 .................................................................. 53
2.16. Mekanisme keruntuhan tiang pendek dan tiang panjang ........................ 56
2.17. Tahanan lateral ultimit tiang dalam tanah kohesif .................................. 57

Universitas Sumatera Utara

2.18. Tiang ujung jepit dalam tanah kohesif (Broms, 1964a) ......................... 58
2.19. Tiang ujung bebas pada tanah granuler .................................................. 61
2.20. Tahanan Lateral ultimit tiang dalam tanah granuler .............................. 62
2.21. Tiang ujung jepit dalam tanah granuler ................................................. 64
2.22. Tipe keruntuhan dalam kelompok tiang .................................................. 66
2.23. Daerah friksionpadakelompoktiangdaritampaksamping ......................... 67
2.24. Daerah friksionpadakelompoktiangdaritampakatas ................................ 67
2.25. Definisi jarak s dalam hitungan efisiensi tiang ....................................... 69
2.26. Pembebanan untuk pejalan kaki. ............................................................. 71
2.27. Beban Lajur “D” . ................................................................................... 72
2.28. Besar intensitas beban berdasarkan panjang bentang yang dibebani ...... 73
2.29. Penyebaran beban “D” pada arah melintang jembatan. . ........................ 74
2.30. Pembebanan Truk “T” ............................................................................ 75
2.31. Faktor Beban Dinamis (FBD) untuk BGT, pembebanan lajur “D”. . . ... 76
2.32. Gaya rem per lajur 2,75 meter keadaan batas ultimate (KBU). . . .......... 77
2.33. Koefisien geser dasar (C) plastis untuk analisis statis . . ........................ 80
2.34. Wilayah gempa Indonesia untuk perioda ulang 500 tahun . . ................. 81
2.35. Gaya sentrifugal. . . ................................................................................. 82
2.36. Contoh kerusakan bangunan akibat penurunan . .................................... 85
2.37. Grafik e – log P . . ................................................................................... 88
2.38. Penurunan tanah sebesar “S” . . .............................................................. 90
3.1. PetaKesampaianLokasi ........................................................................... 96
3.2. Bagan alir penelitian ............................................................................... 99
3.3. Site Plan Jembatan .................................................................................. 100

Universitas Sumatera Utara

4.1. Denahtiangpancangabutmen 1 & 2 ......................................................... 139
4.2. Denahtiangpancang pier .......................................................................... 142

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI
Qp

= Dayadukungujungtiangpondasi SPT

Qs

= Dayadukungtahanangeserselimut SPT

N-SPT = Harga SPT Lapangan
Li

= Panjanglapisantanah( m )

D

= Diameter tiangpancang

p

= Kelilingtiangpancang

Cu

= KohesiUndrained (kN/m2)

α

= Koefisienadhesiantartanahdalamtiang

Pu

= Kapasitasdayadukung ultimate kalendering

Pa

= Kapasitasdayadukungijinkalendering

Ab

= Luastiangpancang
= Efisiensialatpancang

E

= Energialatpancang

V

=Resultant gaya-gaya normal yang bekerja secara sentris.

Qi

=Beban aksial pada tiang ke-i.

V

=Jumlah beban vertikal yang bekerja pada pusat kelompok tiang.

My

=Momen terhadap sumbu y.

∑x2

=Jumlah kuadrat jarak tiang-tiang ke pusat berat kelompok tiang.

P1

= Beban yang diterima satu tiang pancang (ton)
= Jumlah beban vertikal (ton)

N

= Jumlah tiang pancang

Mx

= Momen yang bekerja pada kelompok tiang searah sumbu x (tm)

My

= Momen yang bekerja pada kelompok tiang searah sumbu y (tm)

Universitas Sumatera Utara

Xi

= Jarak tiang pancang terhadap titik berat tiang kelompok pada arah X (m)

Yi

= Jarak tiang pancang terhadap titik berat tiang kelompok pada arah Y (m)
= Jumlah kuadrat tiang pancang pada arah x (m2)
= Jumlah kuadrat tiang pancang pada arah y (m2)

Eg

= Efisiensikelompoktiang

m

= Jumlahbaristiang

n‟

= Jumlahtiangdalamsatubaris
= Arc tg d/s, dalamderajat

s

= Jarakpusatkepusattiang( m )
n

=

Kh

=

Ep

= Modulus elastisitaspondasi (kg/cm2)

Ip

= Momeninersiatampangpondasi( cm4)

My

= Momenmaksimumpondasitiang

nh

= Koefisienvariasi modulus Terzaghi ( tanahlempungterkonsolidasilunak =
3518kN/m3)

Cc

= Indekskompressi

Eo

= Angkaporimula-mula

σ‟0

= Tekananefektiflapanganmula-muladitinjauditengah-tengahlapisan.

Δσ‟1

= Tambahantekananefektifkarenabebanpondasi.

Universitas Sumatera Utara