Analisis Daya Dukung dan Penurunan Tiang Pancang pada Bore Hole II dengan Metode Analitis dan Metode Elemen Hingga (Studi Kasus Proyek Skyview Apartment Medan)
ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN TIANG
PANCANG PADA BORE HOLE II DENGAN METODE
ANALITIS DAN METODE ELEMEN HINGGA
(STUDI KASUS PROYEK SKYVIEW APARTMENT MEDAN)
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat
penyelesaian pendidikan sarjana teknik sipil
Disusun Oleh :
BEBY HARDIANTY
12 0404 020
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN TIANG
PANCANG PADA BORE HOLE II DENGAN
METODE ANALITIS DAN METODE ELEMEN HINGGA
(STUDI KASUS PROYEK SKYVIEW APARTMENT MEDAN)
ABSTRAK
Setiap pondasi harus mampu mendukung beban sampai batas keamanan
yang telah ditentukan, termasuk mendukung beban maksimal yang mungkin
terjadi. Sehingga, pondasi suatu struktur bangunan harus diperhitungkan daya
dukung agar dapat menjamin kestabilan bangunan dalam menahan beban yang
bekerja dan juga harus diperhitungkan penurunan yang terjadi tidak melebihi
batas yang telah ditentukan, yaitu 1 inch.
Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah untuk menghitung nilai daya dukung
aksial berdasarkan data Sondir, SPT dan menggunakan bantuan program Plaxis.
Menghitung daya dukung lateral tiang dengan metode Broms. Efisiensi tiang
pancang kelompok menggunakan metode Converse-Labarre, metode Los Angeles
dan metode Feld. Dan penurunan tiang dengan metode Penurunan elastis dan
metode Poulus dan Davis pada proyek pembangunan Skyview Apartment
Setiabudi, Medan.
Berdasarkan hasil perhitungan data Sondir, nilai daya dukung ultimit
diameter 60 cm pada titik S-2 adalah 416,36 ton dan titik S-5 sebesar 440,86 ton.
Berdasarkan hasil data SPT nilai daya dukung tiang tunggal pada Bore Hole II
diameter 60 cm sebesar 275,20 ton. Daya dukung lateral pada Bore Hole II
dengan diameter 60 cm daya dukung lateralnya secara analitis 19,79 ton dan
secara grafis 20,11 ton. Nilai efisiensi tiang berdasarkan metode Converse-labarre
sebesar 0,88 maka daya dukung kelompok tiang 193,74 ton. Penurunan Poulus
dan Davis yang dihasilkan 13,79 mm sedangkan dengan penurunan elastis sebesar
11,50 mm. Hasil penurunan tiang kelompok sebesar 15,90 mm. Nilai daya dukung
dan penurunan berdasarkan program Metode Elemen Hingga sebesar 285,46 ton
dan 11,42 mm nilai ini tidak jauh berbeda dengan secara analitis.
Kata Kunci : Kapasitas Daya Dukung, Sondir, SPT, Efisiensi Tiang
Pancang, Penurunan Elastis, Metode Elemen Hingga
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga saya dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
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 Daya Dukung Dan Penurunan Tiang Pancang pada Bore
Hole II dengan Metode Analitis Dan Metode Elemen Hingga
(Studi Kasus Proyek Skyview Apartment 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 terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa
pihak yang berperan penting yaitu :
1.
Terutama kepada kedua orang tua saya, ayahanda Gundian, SH dan Ibunda
Dely Sarwaty serta kepada kedua kakak saya Suci Ikhwani Lestari, S.Kom
dan Ade Fatwa, S.Ab yang telah memberikan dukungan penuh serta
mendoakan saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2.
Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT sebagai Dosen Pembimbing yang telah dengan
sabar memberi bimbingan, saran, dan dukungan dalam bentuk waktu dan
pemikiran untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3.
Bapak Prof. Dr. Ir.Roesyanto, MSCE selaku koordinator Sub Jurusan
Geoteknik Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
ii
Universitas Sumatera Utara
4.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5.
Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT selaku dosen pembanding saya.
6.
Bapak Ir. Syahrizal, MT, sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
7.
Bapak dan Ibu staf pengajar dan seluruh pegawai Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
8.
Bapak Hendro yang bersedia memberikan data-data yang saya butuhkan
dalam mengerjakan Tugas Akhir ini, serta mendukung saya dalam
mengerjakan Tugas Akhir ini.
9.
Kepada partner skripsi saya Titi Hayati yang menjadi teman seperjuangan
dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
10. Teman-teman angkatan 2012, Giovanny R., Sri Wahyuni HTG, M. Iqbal
Abidin, Fadel Mhd, Nirwan Lubis, Hendra Witarsa, Mitra, Prasetyo
Ramadhan, Anshar R.A.Pohan, Ridwan Nst, Ade Indra Utama serta temanteman 2012 lainnya.
11. Kepada Gustara Iqbal, ST yang senantiasa memberikan arahan dan dukungan
dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
12. Abang dan kakak senior angkatan 2011 dan 2010 arahan, bantuan, serta
dukungan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
13. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas
dukungannya yang sangat baik.
iii
Universitas Sumatera Utara
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 terima kasih dan semoga tugas akhir ini
dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan,
Juni 2016
Penulis
( Beby Hardianty)
12 0404 020
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...................................................................................................
i
KATA PENGANTAR .................................................................................
ii
DAFTAR ISI ................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ........................................................................................
xii
DAFTAR NOTASI ......................................................................................
xv
BAB I PENDAHULUAN .............................................................................
1
1.1 Latar Belakang ...........................................................................
1
1.2 Tujuan dan Manfaat....................................................................
2
1.3 Pembatasan Masalah ..................................................................
4
1.4 Metode Penelitian.......................................................................
4
1.5 Sistematika Penulisan .................................................................
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................
6
2.1 Pendahuluan ..............................................................................
6
2.2 Tanah ...........................................................................................
6
2.2.1 Penyelidikan Tanah (Soil Investigation) ............................
7
2.2.2 Pengujian Penetrasi Kerucut Statis (Sondir) ......................
9
2.2.3 Pengujian Penetrasi Standar (SPT) ....................................
11
2.3 Pondasi .......................................................................................
13
2.3.1 Pondasi Tiang Pancang ......................................................
14
2.3.2 Penggolongan Pondasi Tiang Pancang ..............................
15
2.3.3 Alat Pemancangan Jack In Pile ..........................................
16
2.4 Kapasitas Daya Dukung Ultimate Tiang Pancang ....................
20
v
Universitas Sumatera Utara
2.4.1 Kapasitas Daya Dukung Aksial Tiang Pancang .................
20
2.4.2 Kapasitas Daya Dukung Lateral Tiang Pancang ................
25
2.5 Pile Cap .......................................................................................
37
2.5.1. Efisiensi dan Kapasitas Kelompok Tiang .........................
39
2.6 Penurunan Tiang Pancang ..........................................................
42
2.6.1 Penurunan Tiang Tunggal ..................................................
42
2.6.2 Penurunan Tiang Pancang Kelompok ................................
48
2.7 Faktor Keamanan .......................................................................
49
2.8 MEH (Metode Elemen Hingga) Bidang Geoteknik ...................
49
2.9 Plaxis ..........................................................................................
50
BAB III METODE PENELITIAN .............................................................
61
3.1 Data Umum Proyek ...................................................................
61
3.2 Karakteristik Tanah ....................................................................
62
3.3 Data Teknis Tiang Pancang........................................................
67
3.4 Metode Pengumpulan Data ........................................................
68
3.5 Tahap Penelitian .........................................................................
69
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN......................................................
71
4.1 Pendahuluan .................................................................................
71
4.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Aksial Pondasi Tiang
Pancang ........................................................................................
71
4.2.1. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Ultimate Tiang
Pancang Berdasarkan Data Sondir dengan Metode
Meyerhoff……………………………………………
71
vi
Universitas Sumatera Utara
4.2.2. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Ultimate Tiang
Pancang Berdasarkan Data SPT (Standart Penetration
Test)…………………………………………………..
74
4.3 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang
Pancang…………………………………………………..
78
4.4 Menghitung Kapasitas Kelompok Tiang Berdasarkan Efisiensi
80
4.5 Penurunan Elastis pada Tiang Tunggal dan Kelompok ..............
81
4.5.1 Penurunan pada Tiang Tunggal..........................................
81
4.5.2 Penurunan Kelompok Tiang...............................................
85
4.6 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Ultimate Tiang Pancang
Berdasarkan Metode Elemen Hingga ..........................................
85
4.6.1 Proses Pemodelan pada Program Plaxis.............................
89
4.7 Diskusi ..........................................................................................
96
4.7.1 Perbandingan antara tekanan air pori sebelum konsolidasi
dan setelah konsolidasi dari program Metode Elemen
Hingga. ...............................................................................
96
4.7.2 Perbandingan Daya Dukung Ultimit Sebelum Konsolidasi
dan Setelah Konsolidasi . ...................................................
97
4.7.3 Perbandingan Penurunan Setelah Konsolidasi dan Sebelum
Konsolidasi ........................................................................
98
4.7.4 Penurunan Perlapisan Tanah. .............................................
99
4.7.5 Perbandingan Nilai Daya Dukung Ultimit Aksial dan
Penurunan Secara Analitis dan Metode Elemen Hingga. ..
101
vii
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................
103
5.1 Kesimpulan .................................................................................
103
5.2 Saran ...........................................................................................
106
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................
107
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................
109
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
No.
Judul
Hal
2.1
Elemen-Elemen Tanah (Hardiyatmo,2011)
7
2.2
Kurva Percobaan Sondir (Soedarmo, 1993)
10
2.3
Nilai N-spt untuk Desain Tahanan Ujung Tanah Pasiran
23
2.4
Hubungan antara Kuat Geser (cu) dengan Faktor Adhesi
24
(α) (API,1λ87)
2.5
Mekanisme Keruntuhan Pondasi (a) Tiang Panjang dan (b)
30
Tiang Pendek pada Tiang Ujung Bebas Dalam Tanah
Kohesif (Hardiyatmo,2011)
2.6
Tahanan Lateral Ultimit Tiang Dalam Tanah Kohesif (a)
Pondasi
32
Tiang Pendek, (b) Pondasi Tiang Panjang
(Hardiyatmo,2011)
2.7
Mekanisme Keruntuhan Pondasi (a) Tiang Pendek dan (b)
33
Tiang Panjang pada Tiang Ujung Jepit Dalam Tanah
Kohesif (Hardiyatmo,2011)
2.8
Mekanisme Keruntuhan Tiang Ujung Jepit (a) Tiang
35
Pendek (b) Tiang Panjang pada Tanah Non-Kohesif
2.9
Tahanan Lateral Ultimit Tiang Dalam Tanah Granular (a)
36
Tiang Pendek (b) Tiang Panjang (Hardiatmo,2011)
ix
Universitas Sumatera Utara
2.10
Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang Ujung Bebas (a)
37
TiangPendek (b) Tiang Panjang (Hardiatmo,2011)
2.11
Tiang Pancang Kelompok
39
2.12
Pola Susunan Tiang Pancang (s = Minimum Pile Spacing)
41
(sumber : Teng, Wayne C., Foundation Design)
2.13
Faktor Penurunan Io (Poulus dan Davis,1980)
46
2.14
Faktor Penurunan Rµ (Poulus dan Davis, 1980)
46
2.15
Faktor Penurunan Rk (Poulus dan Davis, 1980)
47
2.16
Faktor Penurunan Rh (Poulus dan Davis, 1980)
47
2.17
Faktor Penurunan Rb (Poulus dan Davis, 1980)
48
2.18
Variasi Jenis Bentuk Unit Tahanan Friksi (Kulit) Alami 50
Terdistribusi Sepanjang Tiang Tertanam ke Dalam Tanah
(Bowles, 1993)
2.19
Titik Nodal dan Titik Tegangan
55
3.1
Lokasi Proyek Skyview Apartment Setiabudi
66
3.2
Sket Situasi Letak Titik Pengujian Sondir dan Bor Mesin
72
3.3
Bagan Alir Penelitian
74
4.1
Pile Cap
84
4.2
Parameter Tanah (Kohesi dan Sudut Geser) dari Allpile
90
4.3
Lembar General Setting pada Plaxis
93
4.4
Input Data Material Set (a) Data lapisan Tanah (b) Data 94
Tiang Pancang
4.5
Generate Mesh
95
4.6
Initial Water Pressure pada Program Plaxis
96
x
Universitas Sumatera Utara
4.7
Pemodelan Fase Sebelum Konsolidasi dan Setelahnya
97
4.8
Hasil Kalkulasi dan Besar ΣMsf pada Fase 3
97
4.9
Hasil Kalkulasi dan Besar Σ Msf pada fase 4
98
4.10
Besar Nilai Penurunan yang Terjadi Setelah Hasil 99
Perhitungan
4.11
Excess Pore Pressure Sebelum Konsolidasi
100
4.12
Excess Pore Pressure Setelah Konsolidasi
101
4.13
Penurunan Tanah Sebelum Konsolidasi
102
4.14
Penurunan Tanah Setelah Konsolidasi
103
4.15
Titik Peninjauan Penurunan Lapisan Tanah
103
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
No
2.1
Judul
Hal
Hubungan antara Angka Penetrasi Standar dengan Sudut Geser
25
Dalam dan Kepadatan Relatif pada Tanah Pasir
2.2
Hubungan antara N dengan Berat Isi Tanah
25
2.3
Hubungan Modulus Subgrade (k1) dengan Kuat Geser Undrained
28
untuk
Lempung
Kaku
Terkonsolidasi
Berlebihan
(Overconsolidation)
2.4
Nilai-Nilai nh untuk Tanah Granular (c = 0)
29
2.5
Nilai-Nilai nh untuk Tanah Kohesif
29
2.6
Kriteria Pondasi Tiang Pendek dan Pondasi Tiang Panjang
29
2.7
Klasifikasi Tiang Pancang Bulat Berongga (Sumber : PT WIKA
38
Beton)
2.8
Nilai Koefisien Empiris (Cp)
51
2.9
Faktor Aman yang Disarankan oleh Reese dan O’Neill
52
2.10
Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah
59
2.11
Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Lempung
60
2.12
Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Pasir
60
2.13
Hubungan Jenis Tanah, Konsistensi dan Poisson’s Ratio ( )
61
2.14
Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah
63
3.1
Deskripsi Tanah Bore Hole I
67
xii
Universitas Sumatera Utara
3.2
Deskripsi Tanah Bore Hole II
68
4.1
Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Tiang
77
Pancang pada Titik Sondir S-2 diameter 60 cm dengan Metode
Meyerhoff
4.2
Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Tiang
Pancang pada Titik Sondir S-5 Diameter 60 cm dengan Metode
77
Meyerhoff
4.3
Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Tiang
Pancang pada Bore Hole II diameter 60 cm dengan Metode
80
Meyerhoff
4.4
Hasil Perhitungan Penurunan Elastis Tiang Pancang
87
Tunggal Diameter 0,6 m.
4.18
Data Tiang Pancang
104
4.19
Input Parameter Tanah untuk Program Metode Elemen Hingga
106
Lokasi Bore Hole II
4.20
Daya Dukung dengan Program Plaxis
116
4.21
Penurunan yang Terjadi Pada Setiap Lapisan Tanah
119
4.22
Pengecekan Displacement
120
5.1
Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Menggunakan Data
121
Sondir dengan Diameter 0,6m
5.2
Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Menggunakan Data
122
Sondir dengan Diameter 0,3m
5.3
Hasil Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin dari Data SPT
122
xiii
Universitas Sumatera Utara
5.4
Hasil Perhitungan Nilai Daya Dukung Ultimit Lateral Tiang
123
Pancang
5.5
Hasil Penurunan Tiang
123
5.6
Hasil Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Penurunan Tiang
124
Pancang dengan Program Metode Elemen Hingga
xiv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
Ap
= Luas penampang tiang (m2)
B
= Lebar atau diameter tiang (m)
Cp
= Koefisien empiris
Cs
= Konstanta Empiris
c
= Kohesi tanah (kg/cm²)
cu
= Kohesi undrained (kN/m2)
d
= Diameter tiang (m)
Dr
= Kerapatan relatif (%)
Eb
= Modulus elastisitas tanah di dasar tiang (kN/m2)
Eg
= Efisiensi kelompok tiang
Ep
= Modulus elastis tiang (kN/m2)
Es
= Modulus elastisitas tanah di sekitar tiang (kN/m2)
e
= Angka pori
ef
= Efisiensi hammer (%)
f
= Jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m)
Gs
= Specific gravity [[
g
= Jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang (m)
H
= Tebal lapisan (m)
Hu
= Beban lateral (kN)
I
= Momen inersia tiang (cm4)
I0
= Faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat
JP
= Jumlah perlawanan (perlawanan ujung konus + selimut)
xv
Universitas Sumatera Utara
JHL
= Jumlah hambatan lekat (kg/cm)
K
= Faktor kekakuan tiang
Kp
= Koefisien tanah pasif
k
= Koefisien permeabilitas
ki
= Modulus reaksi subgrade dari Terzaghi
kh
= Koefisien permeabilitas arah horizontal
kv
= Koefisien permeabilitas arah vertikal
L
= Panjang tiang pancang (m)
Lb
= Panjang lapisan tanah (m)
Li
= Tebal lapisan tanah, pengujian SPT dilakukan setiap
interval kedalaman pemboran (m)
m
= Jumlah baris tiang
My
= Momen ultimit (kN-m)
N-SPT
= nilai SPT
N1
= Nilai SPT pada kedalaman 10D pada ujung tiang ke atas
N2
= Nilai SPT pada kedalaman 4D pada ujung tiang ke bawah
n
= Jumlah tiang dalam satu baris
nh
= Koefisien fariasi modulus
P
= Keliling tiang (m)
PK
= Perlawanan penetrari konus, qc (Kg/cm )
pu
= Tahanan tanah ultimit
2
= Kekuatan yang diijinkan pada tiang (kg)
Q
= Besar beban yang bekerja (kN)
xvi
Universitas Sumatera Utara
Qg
= Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan
keruntuhan
Qa
= Beban maksimum tiang tunggal
Qb
= Tahanan ujung ultimit tiang (kg)
Qult
= Kapasitas daya dukung ultimit tiang pancang tunggal (kg)
Qijin
= Kapasitas daya dukung ijin tiang (kg)
Qp
= Tahanan Ujung Ultimate (kN)
Qs
= Tahanan gesek ultimit dinding tiang (kg/cm2)
qc
= Tahanan ujung sondir (kg/cm2)
Rb
= Faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung
Rh
= Faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada
tanah keras
Rk
= Faktor koreksi kemudah mampatan tiang
R
= Faktor koreksi angka poisson
S
= Penurunan untuk tiang tunggal
Sg
= Penurunan Kelompok tiang
Se(1)
= Penurunan elastis dari tiang
Se(2)
= Penurunan tiang yang disebabkan oleh beban di ujung tiang
Se(3)
=Penurunan tiang yang disebabkan oleh beban di sepanjang
batang tiang
s
= Jarak pusat ke pusat tiang
Tult
= Daya dukung terhadap kekuatan tanah untuk tiang tarik (kg)
α
= Koefisien adhesi antara tanah dan tiang
= Efisiensi grup tiang
xvii
Universitas Sumatera Utara
Ø
= Sudut geser dalam
�
= Berat isi tanah (kN/m3)
γdry
= Berat jenis tanah kering (kN/m3)
γsat
= Berat jenis tanah jenuh (kN/m3)
γw
= Berat isi air (kN/m3)
ξ
= Koefisien dari skin friction
= P oisson’s ratio
ψ
= Sudut dilantansi (o)
�
= Tegangan tekan ijin bahan tiang (kg/cm 2)
�
= Phi lingkaran
xviii
Universitas Sumatera Utara
PANCANG PADA BORE HOLE II DENGAN METODE
ANALITIS DAN METODE ELEMEN HINGGA
(STUDI KASUS PROYEK SKYVIEW APARTMENT MEDAN)
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat
penyelesaian pendidikan sarjana teknik sipil
Disusun Oleh :
BEBY HARDIANTY
12 0404 020
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN TIANG
PANCANG PADA BORE HOLE II DENGAN
METODE ANALITIS DAN METODE ELEMEN HINGGA
(STUDI KASUS PROYEK SKYVIEW APARTMENT MEDAN)
ABSTRAK
Setiap pondasi harus mampu mendukung beban sampai batas keamanan
yang telah ditentukan, termasuk mendukung beban maksimal yang mungkin
terjadi. Sehingga, pondasi suatu struktur bangunan harus diperhitungkan daya
dukung agar dapat menjamin kestabilan bangunan dalam menahan beban yang
bekerja dan juga harus diperhitungkan penurunan yang terjadi tidak melebihi
batas yang telah ditentukan, yaitu 1 inch.
Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah untuk menghitung nilai daya dukung
aksial berdasarkan data Sondir, SPT dan menggunakan bantuan program Plaxis.
Menghitung daya dukung lateral tiang dengan metode Broms. Efisiensi tiang
pancang kelompok menggunakan metode Converse-Labarre, metode Los Angeles
dan metode Feld. Dan penurunan tiang dengan metode Penurunan elastis dan
metode Poulus dan Davis pada proyek pembangunan Skyview Apartment
Setiabudi, Medan.
Berdasarkan hasil perhitungan data Sondir, nilai daya dukung ultimit
diameter 60 cm pada titik S-2 adalah 416,36 ton dan titik S-5 sebesar 440,86 ton.
Berdasarkan hasil data SPT nilai daya dukung tiang tunggal pada Bore Hole II
diameter 60 cm sebesar 275,20 ton. Daya dukung lateral pada Bore Hole II
dengan diameter 60 cm daya dukung lateralnya secara analitis 19,79 ton dan
secara grafis 20,11 ton. Nilai efisiensi tiang berdasarkan metode Converse-labarre
sebesar 0,88 maka daya dukung kelompok tiang 193,74 ton. Penurunan Poulus
dan Davis yang dihasilkan 13,79 mm sedangkan dengan penurunan elastis sebesar
11,50 mm. Hasil penurunan tiang kelompok sebesar 15,90 mm. Nilai daya dukung
dan penurunan berdasarkan program Metode Elemen Hingga sebesar 285,46 ton
dan 11,42 mm nilai ini tidak jauh berbeda dengan secara analitis.
Kata Kunci : Kapasitas Daya Dukung, Sondir, SPT, Efisiensi Tiang
Pancang, Penurunan Elastis, Metode Elemen Hingga
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga saya dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
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 Daya Dukung Dan Penurunan Tiang Pancang pada Bore
Hole II dengan Metode Analitis Dan Metode Elemen Hingga
(Studi Kasus Proyek Skyview Apartment 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 terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa
pihak yang berperan penting yaitu :
1.
Terutama kepada kedua orang tua saya, ayahanda Gundian, SH dan Ibunda
Dely Sarwaty serta kepada kedua kakak saya Suci Ikhwani Lestari, S.Kom
dan Ade Fatwa, S.Ab yang telah memberikan dukungan penuh serta
mendoakan saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2.
Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT sebagai Dosen Pembimbing yang telah dengan
sabar memberi bimbingan, saran, dan dukungan dalam bentuk waktu dan
pemikiran untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3.
Bapak Prof. Dr. Ir.Roesyanto, MSCE selaku koordinator Sub Jurusan
Geoteknik Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
ii
Universitas Sumatera Utara
4.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5.
Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT selaku dosen pembanding saya.
6.
Bapak Ir. Syahrizal, MT, sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
7.
Bapak dan Ibu staf pengajar dan seluruh pegawai Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
8.
Bapak Hendro yang bersedia memberikan data-data yang saya butuhkan
dalam mengerjakan Tugas Akhir ini, serta mendukung saya dalam
mengerjakan Tugas Akhir ini.
9.
Kepada partner skripsi saya Titi Hayati yang menjadi teman seperjuangan
dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
10. Teman-teman angkatan 2012, Giovanny R., Sri Wahyuni HTG, M. Iqbal
Abidin, Fadel Mhd, Nirwan Lubis, Hendra Witarsa, Mitra, Prasetyo
Ramadhan, Anshar R.A.Pohan, Ridwan Nst, Ade Indra Utama serta temanteman 2012 lainnya.
11. Kepada Gustara Iqbal, ST yang senantiasa memberikan arahan dan dukungan
dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
12. Abang dan kakak senior angkatan 2011 dan 2010 arahan, bantuan, serta
dukungan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
13. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas
dukungannya yang sangat baik.
iii
Universitas Sumatera Utara
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 terima kasih dan semoga tugas akhir ini
dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan,
Juni 2016
Penulis
( Beby Hardianty)
12 0404 020
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...................................................................................................
i
KATA PENGANTAR .................................................................................
ii
DAFTAR ISI ................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ........................................................................................
xii
DAFTAR NOTASI ......................................................................................
xv
BAB I PENDAHULUAN .............................................................................
1
1.1 Latar Belakang ...........................................................................
1
1.2 Tujuan dan Manfaat....................................................................
2
1.3 Pembatasan Masalah ..................................................................
4
1.4 Metode Penelitian.......................................................................
4
1.5 Sistematika Penulisan .................................................................
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................
6
2.1 Pendahuluan ..............................................................................
6
2.2 Tanah ...........................................................................................
6
2.2.1 Penyelidikan Tanah (Soil Investigation) ............................
7
2.2.2 Pengujian Penetrasi Kerucut Statis (Sondir) ......................
9
2.2.3 Pengujian Penetrasi Standar (SPT) ....................................
11
2.3 Pondasi .......................................................................................
13
2.3.1 Pondasi Tiang Pancang ......................................................
14
2.3.2 Penggolongan Pondasi Tiang Pancang ..............................
15
2.3.3 Alat Pemancangan Jack In Pile ..........................................
16
2.4 Kapasitas Daya Dukung Ultimate Tiang Pancang ....................
20
v
Universitas Sumatera Utara
2.4.1 Kapasitas Daya Dukung Aksial Tiang Pancang .................
20
2.4.2 Kapasitas Daya Dukung Lateral Tiang Pancang ................
25
2.5 Pile Cap .......................................................................................
37
2.5.1. Efisiensi dan Kapasitas Kelompok Tiang .........................
39
2.6 Penurunan Tiang Pancang ..........................................................
42
2.6.1 Penurunan Tiang Tunggal ..................................................
42
2.6.2 Penurunan Tiang Pancang Kelompok ................................
48
2.7 Faktor Keamanan .......................................................................
49
2.8 MEH (Metode Elemen Hingga) Bidang Geoteknik ...................
49
2.9 Plaxis ..........................................................................................
50
BAB III METODE PENELITIAN .............................................................
61
3.1 Data Umum Proyek ...................................................................
61
3.2 Karakteristik Tanah ....................................................................
62
3.3 Data Teknis Tiang Pancang........................................................
67
3.4 Metode Pengumpulan Data ........................................................
68
3.5 Tahap Penelitian .........................................................................
69
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN......................................................
71
4.1 Pendahuluan .................................................................................
71
4.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Aksial Pondasi Tiang
Pancang ........................................................................................
71
4.2.1. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Ultimate Tiang
Pancang Berdasarkan Data Sondir dengan Metode
Meyerhoff……………………………………………
71
vi
Universitas Sumatera Utara
4.2.2. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Ultimate Tiang
Pancang Berdasarkan Data SPT (Standart Penetration
Test)…………………………………………………..
74
4.3 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang
Pancang…………………………………………………..
78
4.4 Menghitung Kapasitas Kelompok Tiang Berdasarkan Efisiensi
80
4.5 Penurunan Elastis pada Tiang Tunggal dan Kelompok ..............
81
4.5.1 Penurunan pada Tiang Tunggal..........................................
81
4.5.2 Penurunan Kelompok Tiang...............................................
85
4.6 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Ultimate Tiang Pancang
Berdasarkan Metode Elemen Hingga ..........................................
85
4.6.1 Proses Pemodelan pada Program Plaxis.............................
89
4.7 Diskusi ..........................................................................................
96
4.7.1 Perbandingan antara tekanan air pori sebelum konsolidasi
dan setelah konsolidasi dari program Metode Elemen
Hingga. ...............................................................................
96
4.7.2 Perbandingan Daya Dukung Ultimit Sebelum Konsolidasi
dan Setelah Konsolidasi . ...................................................
97
4.7.3 Perbandingan Penurunan Setelah Konsolidasi dan Sebelum
Konsolidasi ........................................................................
98
4.7.4 Penurunan Perlapisan Tanah. .............................................
99
4.7.5 Perbandingan Nilai Daya Dukung Ultimit Aksial dan
Penurunan Secara Analitis dan Metode Elemen Hingga. ..
101
vii
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................
103
5.1 Kesimpulan .................................................................................
103
5.2 Saran ...........................................................................................
106
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................
107
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................
109
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
No.
Judul
Hal
2.1
Elemen-Elemen Tanah (Hardiyatmo,2011)
7
2.2
Kurva Percobaan Sondir (Soedarmo, 1993)
10
2.3
Nilai N-spt untuk Desain Tahanan Ujung Tanah Pasiran
23
2.4
Hubungan antara Kuat Geser (cu) dengan Faktor Adhesi
24
(α) (API,1λ87)
2.5
Mekanisme Keruntuhan Pondasi (a) Tiang Panjang dan (b)
30
Tiang Pendek pada Tiang Ujung Bebas Dalam Tanah
Kohesif (Hardiyatmo,2011)
2.6
Tahanan Lateral Ultimit Tiang Dalam Tanah Kohesif (a)
Pondasi
32
Tiang Pendek, (b) Pondasi Tiang Panjang
(Hardiyatmo,2011)
2.7
Mekanisme Keruntuhan Pondasi (a) Tiang Pendek dan (b)
33
Tiang Panjang pada Tiang Ujung Jepit Dalam Tanah
Kohesif (Hardiyatmo,2011)
2.8
Mekanisme Keruntuhan Tiang Ujung Jepit (a) Tiang
35
Pendek (b) Tiang Panjang pada Tanah Non-Kohesif
2.9
Tahanan Lateral Ultimit Tiang Dalam Tanah Granular (a)
36
Tiang Pendek (b) Tiang Panjang (Hardiatmo,2011)
ix
Universitas Sumatera Utara
2.10
Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang Ujung Bebas (a)
37
TiangPendek (b) Tiang Panjang (Hardiatmo,2011)
2.11
Tiang Pancang Kelompok
39
2.12
Pola Susunan Tiang Pancang (s = Minimum Pile Spacing)
41
(sumber : Teng, Wayne C., Foundation Design)
2.13
Faktor Penurunan Io (Poulus dan Davis,1980)
46
2.14
Faktor Penurunan Rµ (Poulus dan Davis, 1980)
46
2.15
Faktor Penurunan Rk (Poulus dan Davis, 1980)
47
2.16
Faktor Penurunan Rh (Poulus dan Davis, 1980)
47
2.17
Faktor Penurunan Rb (Poulus dan Davis, 1980)
48
2.18
Variasi Jenis Bentuk Unit Tahanan Friksi (Kulit) Alami 50
Terdistribusi Sepanjang Tiang Tertanam ke Dalam Tanah
(Bowles, 1993)
2.19
Titik Nodal dan Titik Tegangan
55
3.1
Lokasi Proyek Skyview Apartment Setiabudi
66
3.2
Sket Situasi Letak Titik Pengujian Sondir dan Bor Mesin
72
3.3
Bagan Alir Penelitian
74
4.1
Pile Cap
84
4.2
Parameter Tanah (Kohesi dan Sudut Geser) dari Allpile
90
4.3
Lembar General Setting pada Plaxis
93
4.4
Input Data Material Set (a) Data lapisan Tanah (b) Data 94
Tiang Pancang
4.5
Generate Mesh
95
4.6
Initial Water Pressure pada Program Plaxis
96
x
Universitas Sumatera Utara
4.7
Pemodelan Fase Sebelum Konsolidasi dan Setelahnya
97
4.8
Hasil Kalkulasi dan Besar ΣMsf pada Fase 3
97
4.9
Hasil Kalkulasi dan Besar Σ Msf pada fase 4
98
4.10
Besar Nilai Penurunan yang Terjadi Setelah Hasil 99
Perhitungan
4.11
Excess Pore Pressure Sebelum Konsolidasi
100
4.12
Excess Pore Pressure Setelah Konsolidasi
101
4.13
Penurunan Tanah Sebelum Konsolidasi
102
4.14
Penurunan Tanah Setelah Konsolidasi
103
4.15
Titik Peninjauan Penurunan Lapisan Tanah
103
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
No
2.1
Judul
Hal
Hubungan antara Angka Penetrasi Standar dengan Sudut Geser
25
Dalam dan Kepadatan Relatif pada Tanah Pasir
2.2
Hubungan antara N dengan Berat Isi Tanah
25
2.3
Hubungan Modulus Subgrade (k1) dengan Kuat Geser Undrained
28
untuk
Lempung
Kaku
Terkonsolidasi
Berlebihan
(Overconsolidation)
2.4
Nilai-Nilai nh untuk Tanah Granular (c = 0)
29
2.5
Nilai-Nilai nh untuk Tanah Kohesif
29
2.6
Kriteria Pondasi Tiang Pendek dan Pondasi Tiang Panjang
29
2.7
Klasifikasi Tiang Pancang Bulat Berongga (Sumber : PT WIKA
38
Beton)
2.8
Nilai Koefisien Empiris (Cp)
51
2.9
Faktor Aman yang Disarankan oleh Reese dan O’Neill
52
2.10
Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah
59
2.11
Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Lempung
60
2.12
Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Pasir
60
2.13
Hubungan Jenis Tanah, Konsistensi dan Poisson’s Ratio ( )
61
2.14
Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah
63
3.1
Deskripsi Tanah Bore Hole I
67
xii
Universitas Sumatera Utara
3.2
Deskripsi Tanah Bore Hole II
68
4.1
Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Tiang
77
Pancang pada Titik Sondir S-2 diameter 60 cm dengan Metode
Meyerhoff
4.2
Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Tiang
Pancang pada Titik Sondir S-5 Diameter 60 cm dengan Metode
77
Meyerhoff
4.3
Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Tiang
Pancang pada Bore Hole II diameter 60 cm dengan Metode
80
Meyerhoff
4.4
Hasil Perhitungan Penurunan Elastis Tiang Pancang
87
Tunggal Diameter 0,6 m.
4.18
Data Tiang Pancang
104
4.19
Input Parameter Tanah untuk Program Metode Elemen Hingga
106
Lokasi Bore Hole II
4.20
Daya Dukung dengan Program Plaxis
116
4.21
Penurunan yang Terjadi Pada Setiap Lapisan Tanah
119
4.22
Pengecekan Displacement
120
5.1
Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Menggunakan Data
121
Sondir dengan Diameter 0,6m
5.2
Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Menggunakan Data
122
Sondir dengan Diameter 0,3m
5.3
Hasil Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin dari Data SPT
122
xiii
Universitas Sumatera Utara
5.4
Hasil Perhitungan Nilai Daya Dukung Ultimit Lateral Tiang
123
Pancang
5.5
Hasil Penurunan Tiang
123
5.6
Hasil Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Penurunan Tiang
124
Pancang dengan Program Metode Elemen Hingga
xiv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
Ap
= Luas penampang tiang (m2)
B
= Lebar atau diameter tiang (m)
Cp
= Koefisien empiris
Cs
= Konstanta Empiris
c
= Kohesi tanah (kg/cm²)
cu
= Kohesi undrained (kN/m2)
d
= Diameter tiang (m)
Dr
= Kerapatan relatif (%)
Eb
= Modulus elastisitas tanah di dasar tiang (kN/m2)
Eg
= Efisiensi kelompok tiang
Ep
= Modulus elastis tiang (kN/m2)
Es
= Modulus elastisitas tanah di sekitar tiang (kN/m2)
e
= Angka pori
ef
= Efisiensi hammer (%)
f
= Jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m)
Gs
= Specific gravity [[
g
= Jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang (m)
H
= Tebal lapisan (m)
Hu
= Beban lateral (kN)
I
= Momen inersia tiang (cm4)
I0
= Faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat
JP
= Jumlah perlawanan (perlawanan ujung konus + selimut)
xv
Universitas Sumatera Utara
JHL
= Jumlah hambatan lekat (kg/cm)
K
= Faktor kekakuan tiang
Kp
= Koefisien tanah pasif
k
= Koefisien permeabilitas
ki
= Modulus reaksi subgrade dari Terzaghi
kh
= Koefisien permeabilitas arah horizontal
kv
= Koefisien permeabilitas arah vertikal
L
= Panjang tiang pancang (m)
Lb
= Panjang lapisan tanah (m)
Li
= Tebal lapisan tanah, pengujian SPT dilakukan setiap
interval kedalaman pemboran (m)
m
= Jumlah baris tiang
My
= Momen ultimit (kN-m)
N-SPT
= nilai SPT
N1
= Nilai SPT pada kedalaman 10D pada ujung tiang ke atas
N2
= Nilai SPT pada kedalaman 4D pada ujung tiang ke bawah
n
= Jumlah tiang dalam satu baris
nh
= Koefisien fariasi modulus
P
= Keliling tiang (m)
PK
= Perlawanan penetrari konus, qc (Kg/cm )
pu
= Tahanan tanah ultimit
2
= Kekuatan yang diijinkan pada tiang (kg)
Q
= Besar beban yang bekerja (kN)
xvi
Universitas Sumatera Utara
Qg
= Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan
keruntuhan
Qa
= Beban maksimum tiang tunggal
Qb
= Tahanan ujung ultimit tiang (kg)
Qult
= Kapasitas daya dukung ultimit tiang pancang tunggal (kg)
Qijin
= Kapasitas daya dukung ijin tiang (kg)
Qp
= Tahanan Ujung Ultimate (kN)
Qs
= Tahanan gesek ultimit dinding tiang (kg/cm2)
qc
= Tahanan ujung sondir (kg/cm2)
Rb
= Faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung
Rh
= Faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada
tanah keras
Rk
= Faktor koreksi kemudah mampatan tiang
R
= Faktor koreksi angka poisson
S
= Penurunan untuk tiang tunggal
Sg
= Penurunan Kelompok tiang
Se(1)
= Penurunan elastis dari tiang
Se(2)
= Penurunan tiang yang disebabkan oleh beban di ujung tiang
Se(3)
=Penurunan tiang yang disebabkan oleh beban di sepanjang
batang tiang
s
= Jarak pusat ke pusat tiang
Tult
= Daya dukung terhadap kekuatan tanah untuk tiang tarik (kg)
α
= Koefisien adhesi antara tanah dan tiang
= Efisiensi grup tiang
xvii
Universitas Sumatera Utara
Ø
= Sudut geser dalam
�
= Berat isi tanah (kN/m3)
γdry
= Berat jenis tanah kering (kN/m3)
γsat
= Berat jenis tanah jenuh (kN/m3)
γw
= Berat isi air (kN/m3)
ξ
= Koefisien dari skin friction
= P oisson’s ratio
ψ
= Sudut dilantansi (o)
�
= Tegangan tekan ijin bahan tiang (kg/cm 2)
�
= Phi lingkaran
xviii
Universitas Sumatera Utara