ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI DAN PENURUNAN TIANG PANCANG PADA PROYEK PENGEMBANGAN GEDUNG PENDIDIKAN DAN PRASARANA SERTA SARANA PENDUKUNG POLITEKNIK NEGERI MEDAN
ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI DAN PENURUNAN TIANG PANCANG PADA PROYEK PENGEMBANGAN GEDUNG PENDIDIKAN
DAN PRASARANA SERTA SARANA PENDUKUNG
POLITEKNIK NEGERI MEDAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas Dan Memenuhi Syarat untuk MenempuhUjian Sarjana Teknik Sipil Dikerjakan Oleh:
INDRA PARDAMEAN PARINDURI 080424018 BIDANG STUDI GEOTEKNIK PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puja dan puji syukur penulis sampaikan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahnya kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat serta salam kepada pemilik pribadi mulia Rasulullah Muhammad SAW beserta keluarga dan sahabatnya, yang membawa kita dari zaman jahiliyah kepada zaman yang penuh dengan ilmu pengetahuan.
Adapun judul yang diajukan adalah
“Analisis Daya Dukung Pondasi dan Penurunan Tiang Pancang Pada Proyek Pengembangan Gedung Pendidikan dan Prasarana Serta Sarana Pendukung Politeknik Negeri Medan ”.
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.
Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT, selaku dosen pembimbing utama yang telah membimbing penulis dalam penulisan Tugas Akhir ini;
2. Bapak Prof.Dr.Ir. Roesyanto,MSCE, sebagai pembanding dan penguji; 3.
Bapak Dr.Ir.M. Sofyan Asmirza, M.Sc, sebagai pembanding dan penguji; 4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Jurusan Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara; 5. Bapak Ir. Syahrizal, MT; selaku seketaris Jurusan Teknik Sipil Universitas
Sumatera Utara; 6. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc selaku Koordinator Program
Pendidikan Ekstension;
7. Seluruh Dosen dan pegawai Universitas Sumatera Utara khususnya Jurusan Teknik Sipil yang telah mendidik dan membina penulis sejak awal hingga akhir perkuliahan;
8. Pimpinan dan seluruh Staff PT. PP, sebagai Pelaksana proyek yang telah memberi bimbingan kepada penulis;
9. Teristimewa, penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Ayahanda Drs. H. Hasanuddin Parinduri dan Ibunda Hj.Maryani Daulay, Spdi atas seluruh bantuan, dukungan, do’a dan pengorbanan yang tidak terhingga kepenulis selama ini. Begitu juga abang, kakak serta adik yang telah memberi seni kehidupan dan dukungan yang tiada henti-hentinya kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini; 10. Terimakasih juga penulis ucapkan kepada rekan-rekan mahasiswa extensen’08 pada Kelis, Husin, Zul, Dedi, Edo,
Fahdi,extensen’09,extensen’10,dan teman- teman lainnya yang tidak dapat disebut satu persatu yang telah 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 bermanfaat bagi kita semuanya.
Medan, 21 Agustus 2013 Penulis,
INDRA PARDAMEAN PARINDURI 080424018
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 gedung pendidikan dan prasarana serta sarana pendukung politeknik negeri medan. Dimana menghitung daya dukung tiang berdasarkan data lapangan yaitu data sondir, data SPT, dan data manometer. Menghitung gaya lateral ijin. Menghitung daya dukung kelompok tiang berdasarkan nilai effisiensi, Serta menghitung penurunan tiang.
Hasil perhitungan daya dukung pondasi terdapat perbedaan nilai, baik dilihat dari penggunaan metode perhitungan Mayerhof Q u = 408,64 ton, metode Aoki De Alencer Q = 201,56 ton untuk data sondir, metode Mayerhoff Q =
u u
201,09 ton untuk data SPT dan manometer Q = 209,50 ton, pada alat hydraulic
u jack . Dari hasil perhitungan daya dukung tiang pancang, lebih aman memakai
perhitungan dari hasil data manometer pada alat hydraulic jack karena lebih aktual.
Kata kunci : pondasi tiang, daya dukung tiang
DARTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR
…………………………………………………………….i
ABSTRAK
……………………………………………………………………….iii
DAFTAR ISI
……………………………………………………………………..iv
DAFTAR TABEL
……………………………………………………………….ix
DAFTAR GAMBAR
……………………………………………………………..x
DAFTAR NOTASI
……………………………………………………………...xii
BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang……………………………………………………1 1.2. Tujuan…………………………………………………………….4 1.3. Maanfaat…………………………………………………………..4 1.4. Pembatasan Masalah……………………………………………...5 1.5. Metode Pengumpulan Data……………………………………….5 1.6. Sistematika Penulisan……………………………………………..6 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Umum………………………………………………………8
2.2. Penyelidikan Tanah (Soil Investigation )…………………………….10
2.2.1. Sondering test/cone penetration test (CPT)……………….10
2.2.2. Standard Penetration Test (SPT)………………………….14
2.3. Macam- macam Pondasi……………………………………………..15
2.4. Penggolongan Pondasi Tiang Pancang……………………………...17
2.4.1. Po ndasi t ia ng panca ng me nurut pemaka ia n baha n dan karak teristik strukturnya……………………………..18
2.4.2. Pondasi tiang pancang menurut pemasangannya………….28
2.5. Alat Tiang Pancang………………………………………………….29
2.11.2. Kelompok tiang pancang yang menerima beban normal eksentris ………………………………………………….56
2.14.1. P enurunan pondasi tiang tunggal………………………...71
2.14. Penurunan Pondasi Tiang (settlement) ……………………………..69
2.12.2. MetodeBrinch Hansen……………………………………63
2.12.1. Metode Broms……………………………………………58
2.12. Tiang Mendukun g Beban Lateral………………………………….58
2.11.3. Kelompok tiang yang menerima beban normal sentris dan momen yang bekerja pada dua arah ……………………..57
2.11.1. Kelompok tiang pancang yang menerima beban normal sentris ……………………………………………………55
2.6. Hidrolik Sistem……………………………………………………...32
2.11. Perhitungan pembagian tekanan pada tiang pancang kelompok …...55
2.10. Tiang Pancang Kelompok (Pile Group )…………………………...52
2.9.3. Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dari Hasil Bacan Jack Manometer…………………………………………..51
2.9.2. Kapasitas daya dukung tiang pancang dari hasil SPT……..46
2.9.1. Kapasitas daya dukung tiang pancang dari hasil sondir…..43
2.9. Kapasitas Daya Dukung……………………………………………..43
2.8. T iang Dukung Ujung dan Tiang Gesek……………………………..42
2.7. Metode Pelaksanaan Pondasi Tiang Pancang……………………….34
2.13. Kapasitas Kelompok dan Effisiensi Tiang Pancang……………….65
2.14.2. Penurunan pondasi tiang kelompok……………………...74
2.14.3. Penurunan diijinkan……………………………………...75
2.15. Faktor Keamanan…………………………………………………..76
BAB III. DATA PROYEK
3.1. Data Umum………………………………………………………….78
3.2. Data Teknis Tiang Pancang…………………………………………79
3.3. Metode Pengumpulan Data………………………………………….80
3.4. Metode Analisis……………………………………………………..80
3.5. Lokasi Titik Sondir,SPT dan Jack Manometer……………………...82
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4 . 1 . M e n g h i t u n g K a p a s it a s D a y a D u k u n g T i a n g P a n c a n g dari Data Sondir ……………………………………………………..84 4 . 1.1 . P er hit u ng a n k a p a sit a s d a ya d u k u ng t ia ng p a nc a n g dengan met ode Aoki dan De Alencar………………………..84
4 . 1.2 . P er hit u ng a n k a p a sit a s d a ya d u k u ng t ia ng p a nc a n g dengan Metode Meyerhof.
………………………………….87 4 . 2 . M e n g h i t u n g K a p a s i t a s D a y a D u k u n g T i a n g P a n c a n g dari Data SPT
……………………………………………………….89
4.3. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pada Saat Penekanan Berdasarkan Bacaan Manometer dari Alat hydraulic jack
…………..91 4.4. Menghitung analisa gaya yang bekerja pada kelompok tiang...
…….93
4.5. Perhitungan Gaya Lateral Ijin ………………………………………95
4.6. Menghitung kapasitas kelompok tiang berdasarkan effisiensi …......105
4.6.1. Metode Converse – Labarre……………………………..105 4.6.2.
Metode Los Angeles Group……………………………..107 4.7. Menghitung Penurunan Tiang Tunggal (single pile), Penurunan
Kelompok Kiang (pile group) dan Penurunan ijin ……………........109 4.7.1.
Mehingtung penurunan tiang tunggal (single pile)…….. .109 4.7.2. Menghitung Penurunan yang diijinkan (S
ijin )
…………...112 4.7.3. Menghitung Penurunan kelompok tiang (S
g
) …………...112
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan…………………………………………………………114
5.2. Saran………………………………………………………………..116
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN-LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1. Faktor empirik F dan F
b s
…………………………………………………….44
2.2. Nilai faktor empirik untuk tipe tanah yang berbeda ………………………...45
2.3. Hubungan Dr, Ф dan N dari pasir…………………………………………..46
2.4. SPT hammer efficiencies ……………………………………………………48
2.5. Borehole, Sampler and Rod correction factors ……………………………...48
2.6. Nilai koefisien C
p
…………………………………………………………...72
2.7. Modulus Elastis ……………………………………………………………..73
2.8. Angka Poisson ……………………………………………………………...73
4.1. Perhitungan daya dukung ultimate dan ijin tiang pancang ( S- 1 )…………88
4.2. Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik (BH-II) ……………….90
4.3. Perhitungan daya dukung tiang berdasarkan bacaan manometer ………….92
4.4.Perhitungan daya dukung tiang pada saat pemancangan berdasarkan data (daily piling record )……………………………………………………92
4.5. P erhitungan beban tiang maksimum……………………………………….95
4.6. Spesifikasi spun pile (WIKA Beton)……………………………..99
4.7. Perhitungan pada masing
- – masing lapisan………………………………101
4.8. Perkiraan penurunan tiang tunggal ……………………………………….111
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1. Dimensi Alat Sondir Mekanis ……………………………………………….12
2.2. Macam-macam tipe pondasi ………………………………………………...17
2.3. Tiang pancang beton precast concrete pile ………………………………..19
2.4. Tiang pancang Precast Prestressed Concrete Pile
………………………………20
2.5. Tiang pancang Cast in place pile ………………………………………….21
2.6. Tiang pancang baja ………………………………………………………..23
2.7. Skema pemukul tiang ………………………………………………………..31
2.8. Pengangkatan Tiang Dengan Dua tumpuan …………………………………37
2.10. Pengangkatan Tiang Dengan Satu Tumpuan …………………………….40
2.11. Urutan pemancangan ……………………………………………………..41
2.12. Tiang ditinjau dari cara mendukung bebannya …………………………………….42
2.13. Grafik Variasi harga α berdasarkan kohesi tanah…………………………49
2.14. Pola-pola kelompok tiang pancang khusus...................................................53
2.15. Jarak antar tiang dalam kelompok………………………………………….54
2.16. Pengaruh tiang akibat pemancangan.............................................................55
2.17. Beban mormal sentris pada kelompok tiang pancang...................................56
2.18. Beban normal eksentris pada kelompok tiang pancang ……………………56
2.19. Beban sentris dan momen kelompok tiang arah x dan y …………………...57
2.20. Tahanan lateral ultimit tiang dalam tanah kohesif…………………………59
2.21. Tiang ujung jepit dalam tanah kohesif……...……..……………………….60
2.22. Defleksi lateral tiang di atas permukaan tanah…………………………….62
2.23. Metode Brinch Hansen …………………………………………………..63
2.24. Koefisien tahanan lateral …………………………………………………..64 2.
25. Tiang menonjol mengalami beban lateral…………………………………65
2.26. Tipe keruntuhan dalam kelompok tiang ……………………………………66
2.27. Daerah friksion pada kelompok tiang dari tampak samping ……………….66
2.28. Daerah friksion pada ke lompok tiang dari tampak atas……………….67
2.29. Definisi jarak s dalam hitungan efisiensi tiang …………………………….69
2.30. Contoh kerusakan bangunan akibat penurunan …………………………….70
3.1. Peta Kesampaian Lokasi…………………………………………………….79
3.2. Bagan alir penelitian ………………………………………………………81
3.3. Lokasi titik
- – titik penyelidikan………………………………………...…82
3.4. Denah tiang pancang ………………………………………………………83
4.1. Perkiraan nilai q ca (base) …………………………………………………..84
4.2. Nilai q (side) pada titik sondir 1 (S-1)
c
……………………………………..85 4.3. Gaya yang bekerja pada tiang……………………………………………….93
4.4. Nilai-nilai tahanan tanah c u K c …………………………………………..….102
4.5. Tiang kelompok……………………………………………………………105
4.6. Nilai q c (side) pada titik sondir ……………………………………………..109
DAFTAR NOTASI
JP = Jumlah perlawanan, perlawanan ujung konus + selimut (kg/cm²) PPK = Perlawanan penetrasi konus, q c (kg/cm²) A = Interval pembacaan (setiap kedalaman 20 cm) B = Faktor alat = luas konus/luas torak = 10 cm I = Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau (m) S = Jarak masing-masing tiang dalam kelompok (spacing) D = Diameter tiang.
N = Beban yang diterima oleh tiap-tiap tiang pancang. 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. P1 = Beban yang diterima satu tiang pancang (ton)
= Jumlah beban vertikal (ton) M x = Momen yang bekerja pada kelompok tiang searah sumbu x (tm) M y = Momen yang bekerja pada kelompok tiang searah sumbu y (tm) x i = Jarak tiang pancang terhadap titik berat tiang kelompok pada arah X (m) y i = Jarak tiang pancang terhadap titik berat tiang kelompok pada arah Y (m)
= Jumlah kuadrat tiang pancang pada arah x (m
2
) = Jumlah kuadrat tiang pancang pada arah y (m
2
) n = Jumlah tiang dalam kelompok.
p o ’ = Tekanan overburden efektif. K p = (1 + sin φ”)/(1 – sin φ’) = tg
2
(45°+φ/2) φ’
= Sudut gesek dalam efektif
p o = Tekanan overburden vertical c = Kohesi K o K q = Faktor yang merupakan fungsi φ dan z/d
z = Kedalaman dari permukaan tanah(m)
z f = 1/3 dari panjang tiang yang tertanam k 1 = Modulus subgade Q g = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan keruntuhan.
E g = Efisiensi kelompok tiang. Q
a = Beban maksimum tiang tunggal.
m = Jumlah baris tiang. n' = Jumlah tiang dalam satu baris. θ = Arc tg d/s, dalam derajat. s = Jarak pusat ke pusat tiang d = Diameter tiang. q c = Tahanan ujung sondir. A p = Luas penampang tiang. JHL = Jumlah hambatan lekat. K 11 = Keliling tiang. Q
ijin = Kapasitas daya dukung ijin pondasi.
Q ult = Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang pancang. Q b = Kapasitas tahanan di ujung tiang. Q
s = Kapasitas tahanan kulit.
q b = Kapasitas daya dukung di ujung tiang persatuan luas. A
b = Luas di ujung tiang. f = Satuan tahanan kulit persatuan luas. A s = Luas kulit tiang pancang. q c (side) = Perlawanan konus rata-rata pada masing lapisan sepanjang tiang. F = Faktor empirik yang tergantung pada tipe tanah.
s F b = Faktor empirik yang tergantung pada tipe tanah.
N-SPT = Harga SPT lapangan.
= Koefisien adhesi antara tanah dan tiang α C u = Kohesi Undrained p = Keliling tiang Li = Panjang lapisan tanah
2 f s = Tahanan satuan skin friction, kN/m .
A s = Luas selimut tiang. Q = Daya dukung tiang pada saat pemancangan (Ton)
2 P = Bacaan manometer (Kg/cm )
2 A = Total luas efektif penampang piston (cm )
S p = Penurunan dari ujung tiang S ps = Penurunan tiang akibat beban yang diahlikan sepanjang tiang.
Q = Kapasitas dukung ujung tiang (ton)
p
Q s = Kapasitas dukung selimut tiang (ton) L = Panjang tiang (m )
2 A = Luaas penampang tiang (m ) p
Q p = Kapasitas dukung ujung tiang qp = Daya dukung batas diujung tiang
C p = Koefisien empiris E p = Modulus elastisitas tiang α
= Koefisien yang tergantung pada distribusi gesekan selimut sepanjang tiang.
E s = Modulus Elastisitas tanah V s = Poisson Ratio tanah Pt/pL = Gesekan rata-rata yang bekerja sepanjang tiang S = Penurunan fondasi tiang tunggal S
g
= Penurunan fondasi kelompok tiang d = Diameter tiang tunggal q = Tekanan pada dasar pondasi B g = Lebar kelompok tiang Q c = Nilai konus pada rata
g
- – rata kedalaman B