Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang Menggunakan Metode Sondir, SPT, Metode Elemen Hingga pada Proyek Pembangunan Hotel Medan-Siantar, Sinaksak, Pematang Siantar
ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG
MENGGUNAKAN METODE SONDIR, SPT, DAN
METODE ELEMEN HINGGA PADA PROYEK
PEMBANGUNAN HOTEL MEDAN-SIANTAR,
SINAKSAK, PEMATANG SIANTAR
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas – Tugas dan
Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian
Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh
AHMAD RIVALDI NOVRIL
11 0404 023
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pondasi merupakan bangunan bawah (sub structure) yang berfungsi untuk
meneruskan beban maupun gaya yang disebabkan oleh bangunan atas (upper
structure) ke lapisan tanah yang akan memikul beban dan gaya tersebut. Pondasi
dalam biasanya digunakan untuk mendapatkan daya dukung tanah yang cukup
besar dan apabila kedalaman tanah keras terletak jauh di bawah muka tanah.
Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk menganalisis daya dukung
ultimate pondasi tiang pancang dengan menggunakan data sondir, data Standard
Penetration Test (SPT), serta metode elemen hingga menggunakan program
Plaxis. Adapun metode yang dilakukan pada tugas akhir ini adalah dengan cara
studi literatur, lalu mengumpulkan data-data yang diperlukan, dan setelah itu
dilakukan analisis perhitungan dengan metode-metode yang ada.
Dari hasil perhitungan yang dilakukan, diperoleh hasil yang berbeda-beda.
Dimana untuk data sondir pada titik S4 diperoleh Qult = 400,769 ton; pada titik S5
diperoleh Qult = 407,785 ton; pada titik S6 diperoleh Qult = 315,454 ton.
Sedangkan berdasarkan data SPT pada titik BH-2, didapat Qult = 355,44 ton, dan
dengan menggunakan program Plaxis dihasilkan Qult = 462,875 ton.
Kata Kunci : daya dukung ultimate, sondir, SPT, Plaxis,
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah S.W.T. yang telah
memberikan rahmat dan karunia-Nya kepada penulis, sehingga penulisdapat
menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.
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 Pondasi Tiang
Pancang Menggunakan Metode Sondir, SPT, Metode Elemen Hingga pada
Proyek Pembangunan Hotel Medan-Siantar, Sinaksak, Pematang Siantar”.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian tugas akhir ini tidak terlepas
dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu,
penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada
beberapa pihak yang berperan penting yaitu :
1.
Kepada kedua orang tua yang sangat penulis sayangi, Ir. M. Nursol, M.Sc dan
drg. Yendriwati, M.Kes yang telah memberikan dukungan dengan sepenuh
hati baik moril maupun materil kepada penulis.
2.
Kakak drg. Atika Resti Fitri, yang sedang menempuh pendidikan di negeri
orang, terima kasih atas segala dukungan dan motivasinya sehingga memacu
penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
3.
IbuIka Puji Hastuty, S.T., M.T., selaku dosen pembimbingyang telah
meluangkan waktu, tenaga, dan pikirandalam membantu penulisdalam
menyelesaikan tugas akhir ini.
4.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
5.
Bapak Ir. Syahrizal, M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6.
Bapak Ir. Rudi Iskandar, M.T. dan Bapak Dr. Ir. Sofian Asmirza S. M.Sc,
sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
7.
Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
8.
Kepada abangda Denny, S.T. yang telah memberikan data-data yang
diperlukan penulis pada tugas akhir ini.
9.
Teman-teman seperjuangan : Ridho, Rahmat, Fahmi, Gumit, Tomi, Dika,
Taufik, Imfim, Reja, Arep, Yandi, Aldo, Adel, Sylda, Mimah, Siti, Anggi,
Wilda, Dwi, Tere, Nurul, dan teman-teman Teknik Sipil USU 2011 lainnya
yang tidak dapat disebutkan satu – persatu.
10. Seluruh rekan-rekan yang tidak bisa dituliskan semuanya atas bantuannyabaik
secara langsung maupun tidak langsung terhadap penulis.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh
dari kata sempurna. Oleh karena itu penulisdengan senang hati menerima kritik
dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini
dapat berguna dan bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Desember 2015
Penulis
( Ahmad Rivaldi Novril)
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ......................................................................................................
i
KATA PENGANTAR ...................................................................................
ii
DAFTAR ISI ..................................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR.....................................................................................
iv
DAFTAR TABEL .........................................................................................
v
DAFTAR NOTASI ........................................................................................
vi
BAB I PENDAHULUAN ..............................................................................
1
I.1. Latar Belakang ...........................................................................................
1
I.2. Identifikasi Masalah ………........................................................................
2
I.3. Tujuan dan Manfaat ..................................................................................... 4
I.4. Pembatasan Masalah....................................................................................
5
I.5. Sistematika Penulisan ................................................................................... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................
7
II.1 Pendahuluan ……………….......................................................................
7
II.2.Macam – Macam Tiang Pancang ..............................................................
9
II.3. Penyelidikan Tanah (Soil Investigation) ..................................................
26
II.3.1. Cone Penetrometer Test (Sondering Test)…..............................
29
II.3.2. Standard Penetration Test (SPT) …..............................…..........
32
II.3.3. Penyelidikan Tanah di Laboratorium .........................................
35
II.4. Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang ........................................
36
II.4.1. Analisis Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil Sondir ..........
36
Universitas Sumatera Utara
II.4.1.1. Metode Aoki dan De Alencar ....................................... 37
II.4.1.2.Metode Langsung (Mayerhoff) ..................................... 38
II.4.2. Analisis Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil SPT ............. 40
II.4.2.1. Daya Dukung Tiang pada Tanah Non-Kohesif ............. 40
II.4.2.2. Daya Dukung Tiang pada Tanah Kohesif ..................... 41
II.4.3. Analisis Daya Dukung dari Penyelidikan Laboratorium .......... 41
II.4.3.1. Berdasarkan Parameter Kuat Geser Tanah ................... 41
II.4.3.2. Tahanan Ujung Ultimate .............................................. 44
II.4.3.3. Tahanan Kulit (Skin Resistance) .................................. 46
II.4.4. Analisis Daya Dukung Tiang Pancang dengan Menggunakan
Metode Elemen Hingga (Program Plaxis) ............................
49
II.4.4.1. Pendahuluan ................................................................ 49
II.4.4.2. Fungsi Perpindahan (Shape Function) .......................
52
II.4.4.3. Matriks Kekakuan ......................................................
53
II.4.4.4. Pemodelan pada Program Plaxis ................................
53
II.4.4.5. Parameter yang Digunakan pada program Plaxis ......
57
II.4.5. Kapasitas Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang Pancang…… 62
II.4.5.1. Hitungan Tahanan Daya Dukung Lateral Ultimit ......
65
II.4.5.2. Kapasitas Lateral Ultimit Tiang Pancang
dengan Metode Broms............................................ 66
II.4.6. Kapasitas Daya Dukung dan Efisiensi Tiang Pancang
Kelompok ................................................................................ 73
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................
79
III.1. Data Umum Proyek .............................................................................
79
III.2. Data Teknik Tiang Pancang .................................................................
80
III.3. Metode Pengumpulan Data .................................................................. 81
III.4. Bagan Alir Penelitian ...........................................................................
83
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................
84
IV.1. Pendahuluan ......................................................................................... 84
IV.2. Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang secara Analitis .................. 84
IV.2.1. Dari data Sondir dengan metode Aoki dan De Alencar ....... 84
IV.2.2. Dari data Sondir dengan metode Meyerhoff ........................ 91
IV.2.3. Dari data Standard Penetration Test (SPT) ......................... 99
IV.3. Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang dengan Metode Elemen
Hingga menggunakan program Plaxis ................................................ 103
IV.3.1. Proses Pemodelan pada Program Plaxis ................................. 106
IV.3.2. Daya Dukung Tiang Pancang dengan menggunakan bantuan
program Plaxis ......................................................................
113
IV.4. Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang Pancang ..................................
114
IV.4.1. Metode Analitis ...................................................................... 114
IV.4.2. Metode Grafik ........................................................................ 116
Universitas Sumatera Utara
IV.5. Efisiensi Tiang Pancang Kelompok ................................................... 117
IV.5.1. MetodeConverse-Labarre Formula ......................................
118
IV.5.2. Metode Los Angeles Group ................................................... 119
IV.6. Hasil dan Pembahasan ....................................................................... 120
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................... 122
V.1. Kesimpulan .......................................................................................... 122
V.1.1. Daya Dukung Tiang Pancang berdasarkan data Sondir ................... 122
V.1.2. Daya Dukung Tiang Pancang berdasarkan data SPT ....................... 122
V.1.3.Daya Dukung Tiang Pancang dengan Metode Elemen Hingga
menggunakan program Plaxis .................................................................... 122
V.2. Saran ..................................................................................................... 123
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 124
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
No.
Judul
Hal
2.1
Tiang Pancang Kayu
12
2.2
Tiang Pancang Kayu
13
2.3
Precast Reinforced Concrete Pile
14
2.4
Proses pembuatan Franki Pile
17
2.5
Proses pembuatan Simplex Concrete Pile
19
2.6
Proses pembuatanBase Driven Pile
20
2.7
Pondasi Tiang Baja
21
2.8
Konus Sondir dalam Keadaan Tertekan dan Terbentang
30
2.9
Cara Pelaporan Hasil Uji Sondir
32
2.10
Alat Percobaan Penetrasi Standard
33
2.11
Grafik Hubungan antara ϕ dan Nq*
43
2.12
Grafik daya dukung tanah menurut Meyerhof
45
2.13
Variasi harga α berdasarkan kohesi tanah
47
2.14
Grafik hubungan harga λ dengan kedalaman
48
2.15
Jenis-Jenis Elemen
51
2.16
Titik Nodal dan Integrasi
52
2.17
Jenis Fungsi Perpindahan
52
2.18
Pemodelan Pondasi Tiang Pancang pada Program Plaxis
54
Universitas Sumatera Utara
2.19
Tiang Panjang Dikenai Beban Lateral
63
2.20
Mekanisme Keruntuhan pada Tiang Ujung Bebas pada
67
Tanah Kohesif menurut Broms
2.21
Tiang Ujung Jepit pada Tanah Kohesif
68
2.22
Grafik Tahanan Lateral Ultimit TiangPada Tanah Kohesif
69
2.23
Tiang Ujung Bebas pada Tanah Granuler menurut Broms
71
2.24
Tiang Ujung Jepit dalam Tanah Granuler menurut Broms
72
2.25
Grafik Tahanan Lateral Ultimit Tiang pada Tanah
72
Granuler
73
2.26
Tiang Pancang Kelompok
75
2.27
Pola Susunan Tiang Pancang Kelompok
3.1
Lokasi Proyek Pembangunan Hotel Medan Siantar,
80
Sinaksak, Pematang Siantar
3.2
Lokasi Titik Sondir dan Bore Hole
81
4.1
Perkiraan nilai qca (base) pada titik S4
85
4.2
Nilai qc (side) pada titik S4
86
4.3
Perkiraan nilai qca (base) pada titik S5
87
4.4
Nilai qc (side) pada titik S5
88
4.5
Perkiraan nilai qca (base) pada titik S6
89
4.6
Nilai qc (side) pada titik S6
90
4.7
Parameter tanah (kohesi, sudut geser dalam, dan berat 104
jenis tanah saturated) yang di peroleh dari program Allpile.
4.8
Kotak dialog Pengaturan Global (general settings) pada
106
Plaxis
Universitas Sumatera Utara
4.9
Pemasukan data tanah dan tiang pancang pada material
108
sets
4.10
Pemodelan tiang pancang dan lapisan tanah pada titik
108
BH-2
4.11
Generated mesh tanah pada program Plaxis
109
4.12
Initial water pressurepada program Plaxis
109
4.13
Active pore pressures dan Effective stresses
110
4.14
Kotak dialog untuk Calculations pada program Plaxis
111
4.15
Pemilihan titik nodal
112
4.16
Proses perhitungan pada program Plaxis.
112
4.17
Nilai Phi Reductionpada program Plaxis
113
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
No.
Judul
hal
2.1
Nilai – nilai tipikal beban ijin tiang beton pracetak
15
2.2
Harga – harga Empiris ϕ dan Dr Pasir dan Lumpur Kasar
32
Berdasarkan Sondir
2.3
Hubungan antara angka penetrasi standar dengan sudut 34
geser dalam dan kepadatan relatif pada tanah pasir
2.4
Hubungan antara N dengan Berat Isi Tanah
34
2.5
Faktor empirik Fb dan Fs
38
2.6
Nilai faktor empirik untuk tipe tanah
38
2.7
Faktor daya dukung Meyerhof
45
2.8
Nilai Ks untuk tiang pada pasir
47
2.9
Korelasi N-SPT dengan modulus elastisitas pada tanah pasir
58
2.10
Korelasi N-SPT dengan modulus elastisitas pada tanah
58
lempung
2.11
Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah
59
2.12
Hubungan Jenis Tanah, konsistensi dan Poisson’s Ratio (μ)
59
Universitas Sumatera Utara
2.13
Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah
62
2.14
Nilai-nilai nhuntuk Tanah Granuler
64
2.15
Nilai-nilai nhuntuk Tanah Kohesif
64
2.16
Kriteria Tiang Kaku dan Tiang Tidak Kaku
65
4.1
Perhitungan daya dukung tiang pancang data sondir pada
93
titik S4
4.2
Perhitungan daya dukung tiang pancang data sondir pada 95
titik S5
4.3
Perhitungan daya dukung tiang pancang data sondir pada 98
titik S6
4.4
Perhitungan daya dukung tiang pancang berdasarkan data 102
Standard Penetration Test (SPT) pada titik BH-2
4.5
Input Parameter Tanah untuk Program Plaxis pada lokasi
105
BH-2
4.6
Data Tiang Pancang pada titik BH-2
106
4.7
Daya Dukung Tiang Kelompok menurut Converse-Laberre
119
4.8
Daya Dukung Tiang Kelompok menurut Los-Angeles Group
120
4.9
Daya dukung tiang pancang dari Data Sondir
120
4.10
Daya dukung tiang pancang dari Data SPT
120
Universitas Sumatera Utara
4.11
Daya dukung tiang pancang dengan Metode Elemen Hingga
120
Menggunakan program Plaxis
4.12
Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang Pancang pada titik
121
BH-2
4.13
Efisiensi Tiang Pancang Kelompok
121
5.1
Daya dukung tiang pancang dari hasil Sondir
122
5.2
Daya dukung tiang pancang dari hasil SPT dan Metode Elemen
Hingga dengan Plaxis pada kedalaman 18 m Daya dukung tiang
pancang dari hasil SPT
122
5.3
Gaya Lateral Pondasi Tiang menurut Broms
123
5.4
Efisiensi Kelompok Tiang Pancang menurut beberapa metode 123
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
A
= Interval pembacaan (setiap kedalaman 20 cm)
Ab
= Luas penampang ujung tiang pancang (cm )
Ap
= Luas penampang ujung tiang pancang (cm )
As
= Luas kulit tiang pancang (cm )
B
= Luas konus / luas torak
[B]
= Matriks interpolasi regangan
c
= Kohesi tanah (kN/m )
cu
= Kohesi Undrained (kN/m )
D
= Diameter tiang
Dr
= Relative Density
Es
= modulus young tanah (kN/m2)
e
= Angka pori
Fb
= Faktor empirik tahanan ujung tiang
Fs
= Faktor empirik tahanan kulit tiang
FS
= Factor Safety
fs
= Tahanan gesek dinding tiang (kg/cm )
G
= Shear Modulus Range (kN/m2)
Gs
= Nilai dari spesific gravity
H
= Tebal lapisan
HL
= Hambatan Lekat (kg/m)
i
= Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau (m)
2
2
2
2
2
2
Universitas Sumatera Utara
JHL
= Jumlah hambatan lekat sepanjang tiang (kg/m)
JP
= Jumlah perlawanan, perlawanan ujung konus + selimut (kg/cm )
K
= Keliling tiang (cm)
K0
= Koefisien tekanan tanah keadaan diam
kx
= Koefisien permeabilitas tanah arah sumbu x
ky
= Koefisien permeabilitas tanah arah sumbu y
[k]
= Matriks kekakuan (stifness matrix)
L
= Panjang tiang pancang (m)
Li
= Panjang lapisan tanah (m)
Lb
= Kedalaman penyelidikan tanah di lapangan (m)
Nc*
= Faktor daya dukung tanah
Nq*
= Faktor daya dukung tanah
P
= Keliling tiang (m)
PK
= Perlawanan penetrari konus, qc (kg/cm )
Ppu
= Tahanan ujung ultimate tiang pancang (kg/cm2)
Pps
= Kapasitas ultimate tahanan kulit (kg/cm2)
Qa
= Beban maksimum tiang tunggal (ton)
Qb
= Tahanan ujung ultimit tiang (ton)
Qijin
= Kapasitas daya dukung ijin tiang (ton)
Qp
= Tahanan Ujung Ultimate (ton)
Qs
= Tahanan gesek ultimit dinding tiang (ton)
Qu
= Kapasitas daya dukung maksimal/akhir (ton)
qb
= Kapasitas dukung ujung per satuan luas (kg/cm2)
2
2
Universitas Sumatera Utara
qca
= Perlawanan konus 1,5D di atas ujung tiang, 1,5D di bawah ujung tiang
(kg/cm2)
2
qc
= Tahanan konus pada ujung tiang (kg/cm )
q’
= Tekanan vertikal efektif tanah (ton/m2)
α
= Koefisien adhesi antara tanah dan tiang
αs
= Faktor empirik untuk tipe tanah
ϕ
= Sudut geser tanah
Ψ
= Sudut dilatasi
μ
= Poisson ratio
δ
= Sudut geser efektif diantara tanah dan tiang
τ
= Kekuatan geser tanah (kg/cm )
σ
= Tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm )
2
2
σbeton = Tegangan beton (kg/cm2)
γdry
= Berat isi kering tanah (kN/m3)
γw
= Berat isi air (kN/m2)
γwet
= Berat isi basah tanah (kN/m2)
Universitas Sumatera Utara
MENGGUNAKAN METODE SONDIR, SPT, DAN
METODE ELEMEN HINGGA PADA PROYEK
PEMBANGUNAN HOTEL MEDAN-SIANTAR,
SINAKSAK, PEMATANG SIANTAR
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas – Tugas dan
Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian
Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh
AHMAD RIVALDI NOVRIL
11 0404 023
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pondasi merupakan bangunan bawah (sub structure) yang berfungsi untuk
meneruskan beban maupun gaya yang disebabkan oleh bangunan atas (upper
structure) ke lapisan tanah yang akan memikul beban dan gaya tersebut. Pondasi
dalam biasanya digunakan untuk mendapatkan daya dukung tanah yang cukup
besar dan apabila kedalaman tanah keras terletak jauh di bawah muka tanah.
Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk menganalisis daya dukung
ultimate pondasi tiang pancang dengan menggunakan data sondir, data Standard
Penetration Test (SPT), serta metode elemen hingga menggunakan program
Plaxis. Adapun metode yang dilakukan pada tugas akhir ini adalah dengan cara
studi literatur, lalu mengumpulkan data-data yang diperlukan, dan setelah itu
dilakukan analisis perhitungan dengan metode-metode yang ada.
Dari hasil perhitungan yang dilakukan, diperoleh hasil yang berbeda-beda.
Dimana untuk data sondir pada titik S4 diperoleh Qult = 400,769 ton; pada titik S5
diperoleh Qult = 407,785 ton; pada titik S6 diperoleh Qult = 315,454 ton.
Sedangkan berdasarkan data SPT pada titik BH-2, didapat Qult = 355,44 ton, dan
dengan menggunakan program Plaxis dihasilkan Qult = 462,875 ton.
Kata Kunci : daya dukung ultimate, sondir, SPT, Plaxis,
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah S.W.T. yang telah
memberikan rahmat dan karunia-Nya kepada penulis, sehingga penulisdapat
menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.
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 Pondasi Tiang
Pancang Menggunakan Metode Sondir, SPT, Metode Elemen Hingga pada
Proyek Pembangunan Hotel Medan-Siantar, Sinaksak, Pematang Siantar”.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian tugas akhir ini tidak terlepas
dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu,
penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada
beberapa pihak yang berperan penting yaitu :
1.
Kepada kedua orang tua yang sangat penulis sayangi, Ir. M. Nursol, M.Sc dan
drg. Yendriwati, M.Kes yang telah memberikan dukungan dengan sepenuh
hati baik moril maupun materil kepada penulis.
2.
Kakak drg. Atika Resti Fitri, yang sedang menempuh pendidikan di negeri
orang, terima kasih atas segala dukungan dan motivasinya sehingga memacu
penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
3.
IbuIka Puji Hastuty, S.T., M.T., selaku dosen pembimbingyang telah
meluangkan waktu, tenaga, dan pikirandalam membantu penulisdalam
menyelesaikan tugas akhir ini.
4.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
5.
Bapak Ir. Syahrizal, M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6.
Bapak Ir. Rudi Iskandar, M.T. dan Bapak Dr. Ir. Sofian Asmirza S. M.Sc,
sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
7.
Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
8.
Kepada abangda Denny, S.T. yang telah memberikan data-data yang
diperlukan penulis pada tugas akhir ini.
9.
Teman-teman seperjuangan : Ridho, Rahmat, Fahmi, Gumit, Tomi, Dika,
Taufik, Imfim, Reja, Arep, Yandi, Aldo, Adel, Sylda, Mimah, Siti, Anggi,
Wilda, Dwi, Tere, Nurul, dan teman-teman Teknik Sipil USU 2011 lainnya
yang tidak dapat disebutkan satu – persatu.
10. Seluruh rekan-rekan yang tidak bisa dituliskan semuanya atas bantuannyabaik
secara langsung maupun tidak langsung terhadap penulis.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh
dari kata sempurna. Oleh karena itu penulisdengan senang hati menerima kritik
dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini
dapat berguna dan bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Desember 2015
Penulis
( Ahmad Rivaldi Novril)
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ......................................................................................................
i
KATA PENGANTAR ...................................................................................
ii
DAFTAR ISI ..................................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR.....................................................................................
iv
DAFTAR TABEL .........................................................................................
v
DAFTAR NOTASI ........................................................................................
vi
BAB I PENDAHULUAN ..............................................................................
1
I.1. Latar Belakang ...........................................................................................
1
I.2. Identifikasi Masalah ………........................................................................
2
I.3. Tujuan dan Manfaat ..................................................................................... 4
I.4. Pembatasan Masalah....................................................................................
5
I.5. Sistematika Penulisan ................................................................................... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................
7
II.1 Pendahuluan ……………….......................................................................
7
II.2.Macam – Macam Tiang Pancang ..............................................................
9
II.3. Penyelidikan Tanah (Soil Investigation) ..................................................
26
II.3.1. Cone Penetrometer Test (Sondering Test)…..............................
29
II.3.2. Standard Penetration Test (SPT) …..............................…..........
32
II.3.3. Penyelidikan Tanah di Laboratorium .........................................
35
II.4. Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang ........................................
36
II.4.1. Analisis Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil Sondir ..........
36
Universitas Sumatera Utara
II.4.1.1. Metode Aoki dan De Alencar ....................................... 37
II.4.1.2.Metode Langsung (Mayerhoff) ..................................... 38
II.4.2. Analisis Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil SPT ............. 40
II.4.2.1. Daya Dukung Tiang pada Tanah Non-Kohesif ............. 40
II.4.2.2. Daya Dukung Tiang pada Tanah Kohesif ..................... 41
II.4.3. Analisis Daya Dukung dari Penyelidikan Laboratorium .......... 41
II.4.3.1. Berdasarkan Parameter Kuat Geser Tanah ................... 41
II.4.3.2. Tahanan Ujung Ultimate .............................................. 44
II.4.3.3. Tahanan Kulit (Skin Resistance) .................................. 46
II.4.4. Analisis Daya Dukung Tiang Pancang dengan Menggunakan
Metode Elemen Hingga (Program Plaxis) ............................
49
II.4.4.1. Pendahuluan ................................................................ 49
II.4.4.2. Fungsi Perpindahan (Shape Function) .......................
52
II.4.4.3. Matriks Kekakuan ......................................................
53
II.4.4.4. Pemodelan pada Program Plaxis ................................
53
II.4.4.5. Parameter yang Digunakan pada program Plaxis ......
57
II.4.5. Kapasitas Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang Pancang…… 62
II.4.5.1. Hitungan Tahanan Daya Dukung Lateral Ultimit ......
65
II.4.5.2. Kapasitas Lateral Ultimit Tiang Pancang
dengan Metode Broms............................................ 66
II.4.6. Kapasitas Daya Dukung dan Efisiensi Tiang Pancang
Kelompok ................................................................................ 73
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................
79
III.1. Data Umum Proyek .............................................................................
79
III.2. Data Teknik Tiang Pancang .................................................................
80
III.3. Metode Pengumpulan Data .................................................................. 81
III.4. Bagan Alir Penelitian ...........................................................................
83
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................
84
IV.1. Pendahuluan ......................................................................................... 84
IV.2. Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang secara Analitis .................. 84
IV.2.1. Dari data Sondir dengan metode Aoki dan De Alencar ....... 84
IV.2.2. Dari data Sondir dengan metode Meyerhoff ........................ 91
IV.2.3. Dari data Standard Penetration Test (SPT) ......................... 99
IV.3. Perhitungan Daya Dukung Tiang Pancang dengan Metode Elemen
Hingga menggunakan program Plaxis ................................................ 103
IV.3.1. Proses Pemodelan pada Program Plaxis ................................. 106
IV.3.2. Daya Dukung Tiang Pancang dengan menggunakan bantuan
program Plaxis ......................................................................
113
IV.4. Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang Pancang ..................................
114
IV.4.1. Metode Analitis ...................................................................... 114
IV.4.2. Metode Grafik ........................................................................ 116
Universitas Sumatera Utara
IV.5. Efisiensi Tiang Pancang Kelompok ................................................... 117
IV.5.1. MetodeConverse-Labarre Formula ......................................
118
IV.5.2. Metode Los Angeles Group ................................................... 119
IV.6. Hasil dan Pembahasan ....................................................................... 120
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................... 122
V.1. Kesimpulan .......................................................................................... 122
V.1.1. Daya Dukung Tiang Pancang berdasarkan data Sondir ................... 122
V.1.2. Daya Dukung Tiang Pancang berdasarkan data SPT ....................... 122
V.1.3.Daya Dukung Tiang Pancang dengan Metode Elemen Hingga
menggunakan program Plaxis .................................................................... 122
V.2. Saran ..................................................................................................... 123
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 124
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
No.
Judul
Hal
2.1
Tiang Pancang Kayu
12
2.2
Tiang Pancang Kayu
13
2.3
Precast Reinforced Concrete Pile
14
2.4
Proses pembuatan Franki Pile
17
2.5
Proses pembuatan Simplex Concrete Pile
19
2.6
Proses pembuatanBase Driven Pile
20
2.7
Pondasi Tiang Baja
21
2.8
Konus Sondir dalam Keadaan Tertekan dan Terbentang
30
2.9
Cara Pelaporan Hasil Uji Sondir
32
2.10
Alat Percobaan Penetrasi Standard
33
2.11
Grafik Hubungan antara ϕ dan Nq*
43
2.12
Grafik daya dukung tanah menurut Meyerhof
45
2.13
Variasi harga α berdasarkan kohesi tanah
47
2.14
Grafik hubungan harga λ dengan kedalaman
48
2.15
Jenis-Jenis Elemen
51
2.16
Titik Nodal dan Integrasi
52
2.17
Jenis Fungsi Perpindahan
52
2.18
Pemodelan Pondasi Tiang Pancang pada Program Plaxis
54
Universitas Sumatera Utara
2.19
Tiang Panjang Dikenai Beban Lateral
63
2.20
Mekanisme Keruntuhan pada Tiang Ujung Bebas pada
67
Tanah Kohesif menurut Broms
2.21
Tiang Ujung Jepit pada Tanah Kohesif
68
2.22
Grafik Tahanan Lateral Ultimit TiangPada Tanah Kohesif
69
2.23
Tiang Ujung Bebas pada Tanah Granuler menurut Broms
71
2.24
Tiang Ujung Jepit dalam Tanah Granuler menurut Broms
72
2.25
Grafik Tahanan Lateral Ultimit Tiang pada Tanah
72
Granuler
73
2.26
Tiang Pancang Kelompok
75
2.27
Pola Susunan Tiang Pancang Kelompok
3.1
Lokasi Proyek Pembangunan Hotel Medan Siantar,
80
Sinaksak, Pematang Siantar
3.2
Lokasi Titik Sondir dan Bore Hole
81
4.1
Perkiraan nilai qca (base) pada titik S4
85
4.2
Nilai qc (side) pada titik S4
86
4.3
Perkiraan nilai qca (base) pada titik S5
87
4.4
Nilai qc (side) pada titik S5
88
4.5
Perkiraan nilai qca (base) pada titik S6
89
4.6
Nilai qc (side) pada titik S6
90
4.7
Parameter tanah (kohesi, sudut geser dalam, dan berat 104
jenis tanah saturated) yang di peroleh dari program Allpile.
4.8
Kotak dialog Pengaturan Global (general settings) pada
106
Plaxis
Universitas Sumatera Utara
4.9
Pemasukan data tanah dan tiang pancang pada material
108
sets
4.10
Pemodelan tiang pancang dan lapisan tanah pada titik
108
BH-2
4.11
Generated mesh tanah pada program Plaxis
109
4.12
Initial water pressurepada program Plaxis
109
4.13
Active pore pressures dan Effective stresses
110
4.14
Kotak dialog untuk Calculations pada program Plaxis
111
4.15
Pemilihan titik nodal
112
4.16
Proses perhitungan pada program Plaxis.
112
4.17
Nilai Phi Reductionpada program Plaxis
113
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
No.
Judul
hal
2.1
Nilai – nilai tipikal beban ijin tiang beton pracetak
15
2.2
Harga – harga Empiris ϕ dan Dr Pasir dan Lumpur Kasar
32
Berdasarkan Sondir
2.3
Hubungan antara angka penetrasi standar dengan sudut 34
geser dalam dan kepadatan relatif pada tanah pasir
2.4
Hubungan antara N dengan Berat Isi Tanah
34
2.5
Faktor empirik Fb dan Fs
38
2.6
Nilai faktor empirik untuk tipe tanah
38
2.7
Faktor daya dukung Meyerhof
45
2.8
Nilai Ks untuk tiang pada pasir
47
2.9
Korelasi N-SPT dengan modulus elastisitas pada tanah pasir
58
2.10
Korelasi N-SPT dengan modulus elastisitas pada tanah
58
lempung
2.11
Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah
59
2.12
Hubungan Jenis Tanah, konsistensi dan Poisson’s Ratio (μ)
59
Universitas Sumatera Utara
2.13
Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah
62
2.14
Nilai-nilai nhuntuk Tanah Granuler
64
2.15
Nilai-nilai nhuntuk Tanah Kohesif
64
2.16
Kriteria Tiang Kaku dan Tiang Tidak Kaku
65
4.1
Perhitungan daya dukung tiang pancang data sondir pada
93
titik S4
4.2
Perhitungan daya dukung tiang pancang data sondir pada 95
titik S5
4.3
Perhitungan daya dukung tiang pancang data sondir pada 98
titik S6
4.4
Perhitungan daya dukung tiang pancang berdasarkan data 102
Standard Penetration Test (SPT) pada titik BH-2
4.5
Input Parameter Tanah untuk Program Plaxis pada lokasi
105
BH-2
4.6
Data Tiang Pancang pada titik BH-2
106
4.7
Daya Dukung Tiang Kelompok menurut Converse-Laberre
119
4.8
Daya Dukung Tiang Kelompok menurut Los-Angeles Group
120
4.9
Daya dukung tiang pancang dari Data Sondir
120
4.10
Daya dukung tiang pancang dari Data SPT
120
Universitas Sumatera Utara
4.11
Daya dukung tiang pancang dengan Metode Elemen Hingga
120
Menggunakan program Plaxis
4.12
Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang Pancang pada titik
121
BH-2
4.13
Efisiensi Tiang Pancang Kelompok
121
5.1
Daya dukung tiang pancang dari hasil Sondir
122
5.2
Daya dukung tiang pancang dari hasil SPT dan Metode Elemen
Hingga dengan Plaxis pada kedalaman 18 m Daya dukung tiang
pancang dari hasil SPT
122
5.3
Gaya Lateral Pondasi Tiang menurut Broms
123
5.4
Efisiensi Kelompok Tiang Pancang menurut beberapa metode 123
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
A
= Interval pembacaan (setiap kedalaman 20 cm)
Ab
= Luas penampang ujung tiang pancang (cm )
Ap
= Luas penampang ujung tiang pancang (cm )
As
= Luas kulit tiang pancang (cm )
B
= Luas konus / luas torak
[B]
= Matriks interpolasi regangan
c
= Kohesi tanah (kN/m )
cu
= Kohesi Undrained (kN/m )
D
= Diameter tiang
Dr
= Relative Density
Es
= modulus young tanah (kN/m2)
e
= Angka pori
Fb
= Faktor empirik tahanan ujung tiang
Fs
= Faktor empirik tahanan kulit tiang
FS
= Factor Safety
fs
= Tahanan gesek dinding tiang (kg/cm )
G
= Shear Modulus Range (kN/m2)
Gs
= Nilai dari spesific gravity
H
= Tebal lapisan
HL
= Hambatan Lekat (kg/m)
i
= Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau (m)
2
2
2
2
2
2
Universitas Sumatera Utara
JHL
= Jumlah hambatan lekat sepanjang tiang (kg/m)
JP
= Jumlah perlawanan, perlawanan ujung konus + selimut (kg/cm )
K
= Keliling tiang (cm)
K0
= Koefisien tekanan tanah keadaan diam
kx
= Koefisien permeabilitas tanah arah sumbu x
ky
= Koefisien permeabilitas tanah arah sumbu y
[k]
= Matriks kekakuan (stifness matrix)
L
= Panjang tiang pancang (m)
Li
= Panjang lapisan tanah (m)
Lb
= Kedalaman penyelidikan tanah di lapangan (m)
Nc*
= Faktor daya dukung tanah
Nq*
= Faktor daya dukung tanah
P
= Keliling tiang (m)
PK
= Perlawanan penetrari konus, qc (kg/cm )
Ppu
= Tahanan ujung ultimate tiang pancang (kg/cm2)
Pps
= Kapasitas ultimate tahanan kulit (kg/cm2)
Qa
= Beban maksimum tiang tunggal (ton)
Qb
= Tahanan ujung ultimit tiang (ton)
Qijin
= Kapasitas daya dukung ijin tiang (ton)
Qp
= Tahanan Ujung Ultimate (ton)
Qs
= Tahanan gesek ultimit dinding tiang (ton)
Qu
= Kapasitas daya dukung maksimal/akhir (ton)
qb
= Kapasitas dukung ujung per satuan luas (kg/cm2)
2
2
Universitas Sumatera Utara
qca
= Perlawanan konus 1,5D di atas ujung tiang, 1,5D di bawah ujung tiang
(kg/cm2)
2
qc
= Tahanan konus pada ujung tiang (kg/cm )
q’
= Tekanan vertikal efektif tanah (ton/m2)
α
= Koefisien adhesi antara tanah dan tiang
αs
= Faktor empirik untuk tipe tanah
ϕ
= Sudut geser tanah
Ψ
= Sudut dilatasi
μ
= Poisson ratio
δ
= Sudut geser efektif diantara tanah dan tiang
τ
= Kekuatan geser tanah (kg/cm )
σ
= Tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm )
2
2
σbeton = Tegangan beton (kg/cm2)
γdry
= Berat isi kering tanah (kN/m3)
γw
= Berat isi air (kN/m2)
γwet
= Berat isi basah tanah (kN/m2)
Universitas Sumatera Utara