ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG PADA PROYEK PEMBANGUNAN SWITCHYARD DI KAWASAN PLTU PANGKALAN SUSU – SUMATERA UTARA
ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG PADA PROYEK PEMBANGUNAN SWITCHYARD DI KAWASAN PLTU PANGKALAN SUSU – SUMATERA UTARA
Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil oleh: SULTAN ANSYARI UTAMA 080424020 PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSION 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.
Penyusunan Tugas Akhir ini dengan judul “Analisis daya dukung pondasi tiang pancang pada proyek pembangunan Switchyard di kawasan PLTU Pangkalan Susu – Sumatera Utara” 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.
Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE selaku dosen pembimbing utama yang telah membimbing penulis dalam penulisan Tugas Akhir ini;
2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara; 3. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc selaku Koordinator Program Pendidikan
Ekstension dan selaku salah satu Dosen Penguji / Pembanding; 4. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT dan Bapak Dr. Ir. Sofian Asmirza, M.Sc selaku Dosen
Penguji / Pembanding Yang telah memberi masukan dan arahan dalam penyusunan tugas akhir ini;
5. Seluruh Dosen dan pegawai Universitas Sumatera Utara khususnya Jurusan Teknik Sipil yang telah mendidik dan membina penulis sejak awal hingga akhir perkuliahan;
6. Pimpinan dan seluruh Pegawai PT. PLN (Persero), selaku owner proyek yang telah memberi bimbingan kepada penulis;
7. Terimakasih yang ter-istimewa kepada kedua orangtua tercinta, yang telah mengasuh, mendidik dan selalu memberikan dukungan baik moral, materil, maupun doa. Begitu juga kepada keluarga yang telah medukungan tiada henti.
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, sekali lagi penulis sampaikan terimakasih kepada pihak yang telah banyak membantu dan semoga atas bimbingan serta bantuan moral dan material yang penulis terima mendapat imbalan dari Allah SWT.
Medan, April 2013 Penyusun,
SULTAN ANSYARI UTAMA NIM 080424020
ABSTRAK
Pondasi tiang merupakan salah satu jenis dari pondasi dalam yang berfungsi untuk
menyalurkan beban struktur ke lapisan tanah keras yang mempunyai kapasitas daya dukung
tinggi yang letaknya cukup dalam di dalam tanah. Untuk menghitung kapasitas tiang, terdapat
banyak rumus yang dapat digunakan dan menghasilkan nilai kapasitas yang berbeda-beda.
Tujuan penelitian ini untuk meghitung daya dukung tiang dari hasil Sondir, Standart Penetration
Test (SPT), Kalendering dan Loading Test, serta membandingkan hasil daya dukung tiang dari
beberapa metode peyelidikan yang terjadi pada tiang tunggal. Hasil perhitungan daya dukung
pondasi terdapat perbedaan nilai baik dilihat dari penggunaan metode perhitungan Aoki dan De
Alencar, serta metode Meyerhof. Dimana dari data sondir Aoki dan De Alencar Q =115,640
uton, dari data sondir metode Meyerhof Q u = 280,339 ton, dari data SPT metode Meyerhof Q u =
198,287 ton, dari data kalendering metode Danish Formula Q u = 123,337 ton, dari data
kalendering metode Modifield New ENR Q u =133,131ton, dari bacaan loading test metode
Davisson Q u = 124,0 ton dan dari data loading test metode Mazurkiewicz Q u = 216,0 ton Dari
hasil perhitungan daya dukung tiang, lebih aman memakai perhitungan dari hasil data loading
test karena lebih aktual. Kata kunci: pondasi tiang, daya dukung tiang, loading testDAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR ........................................................................................ .. i ABSTRAK .......................................................................................................... .. iii DAFTAR ISI ........................................................................................................ .. iv DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ ... vii DAFTAR NOTASI ......... .................................................................................... ...x
2.5 Podasi Tiang Pancang .................................................................. 11
2.11 Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil Loading Test ............................................................................... 33
2.10 Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil Kalendering ............................................................................. 29
2.9 Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil SPT ......... 24
2.8 Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil Sondir....... 21
2.7 Metode Pelaksanaan Pondasi Tiang Pancang . ........................... 16
2.6 Alat Pancang Tiang ...................................................................... 14
2.5.2 Pondasi Tiang Pancang Menurut Pemasangannya ........ 13
2.5.1 Pondasi Tiang Pancang Beton ......................................... 11
2.4 Pondasi Dalam ............................................................................. 10
BAB I. PENDAHULUAN
2.3 Switchyard .................................................................................... 8
2.2 Defenisi Tanah ............................................................................... 7
2.1 Umum .............................................................................................. 6
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
1.5 Metode Pengumpulan Data ......................................................... 4
1.4 Pembatasan Masalah .................................................................... 4
1.3 Manfaat ........................................................................................ 3
1.2 Tujuan ........................................................................................... 3
1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1
2.12 Tiang Pancang Kelompok (pile group).................................. 43
2.12.1 Analisa gaya yang bekerja pada tiang pancang ........... 46
2.12.2 Kelompok Tiang Pancang Menerima Beban Sentris .. 46
2.12.3 Kelompok tiang menerima beban normal sentris dan momen yg bekerja pada dua arah ................................ 47
2.13 Tiang Mendukung Beban Lateral Dengan Metode Broms ..... 48
2.14 Kapasitas Kelompok dan Effisiensi Tiang Pancang .................. 55
2.15 Faktor Keamanan ......................................................................... 57
3.1 Data Umum.................................................................................... 60
3.2 Data Teknis Tiang Pancang ....................................................... 61
3.3 Metode Pengumpulan Data ....................................................... 62
3.4 Metode Analisi ............................................................................... 62
3.5 Lokasi Titik Sondir, SPT, Kalendering dan Loading Test ...... 64
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Data sondir ......................................................................................65
4.1.1 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dengan Metode Aoki dan De Alencar ...................... .........65
4.1.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dengan Metode Meyerhof ...................................................68
4.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Data SPT........................................................................................ 73
4.3 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Data Kalendering ........ ..........................................................77
4.3.1 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dengan Metode Danish Formula .......................................77
4.3.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dengan Metode Modified New ENR .................................80
4.4 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Data Loading Test ................................................................. 82
4.4.1 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dari Data Loading Test Dengan Metode Davisson ...... 84
4.4.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dari Dara Loading Test Dengan Metode Mazurkiewicz ...... 86
4.5 Analisa Gaya Yang Bekerja Pada Tiang ............................. 88
4.6 Perhitungan Gaya Lateral Ijin .................................................. 90
4.7 Menghitung Kapasitas kelompok Tiang berdasarkan Efisiensi ......................................................................................... 93
4.8 Hasil Perhitungan Daya Dukung................................................. 98 Diskusi Hasil Perhitungan ........................................................ 101
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ..............................................................................104
5.2 Saran ........................................................................................ 107 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN-LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman
2.1 Macam-macam tipe pondasi dalam........................................................ 10
2.2 Tiang pancang beton precast concrete pile ........................................... 11
2.3 Tiang pancang Precast Prestressed Concrete Pile ................................ 11
2.4 Skema pemukul tiang ............................................................................. 14
2.5 Pengangkatan tiang dengan dua tumpuan .............................................. 18
2.6 Pengangkatan tiang dengan satu tumpuan ............................................. 18
2.7 Urutan pemancangan ............................................................................ 19
2.8 Variasi harga α berdasarkan kohesi tanah .............................................. 24
2.9 Susunan sistem pembebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ............ 27
2.10 Sistem pembebanan dengan dongkrak ditahan penahan tiang diatas ... 30
2.11 Sistem pembebanan dengan dongkrak ditahan tiang angker ................. 31
2.12 Arloji pengukur ..................................................................................... 35
2.13 Interpretasi uji pembebanan Metode Davisson ...................................... 37
2.14 Interpretasi uji pembebanan Metode Mazurkiewicz .............................. 38
2.15 Pola-pola kelompok tiang pancang khusus ............................................ 39
2.16 Jarak antar tiang dalam kelompok ........................................................ 39
2.17 Pengaruh tiang akibat pemancangan ..................................................... 40
2.18 Beban normal sentris pada kelompok tiang pancang ............................ 41
2.19 Beban normal eksentris pada kelompok tiang pancang ......................... 41
2.20 Beban sentris dan momen kelompo tiang arah x dan y ......................... 42
2.21 Tiang ujung bebas pada tanah granuler ................................................. 45
2.22 Tahanan laeral ultimit tiang dalam tanah granuler ................................ 46
2.23 Tiang ujung epit dalam tanah granuler ................................................. 49
2.24 Definisi jarak s dalam hitungan efisiensi tiang .................................... 52
3.1 Peta kesampaian lokasi proyek ............................................................. 56
3.2 Bagan alir penulisan .............................................................................. 58
3.3 Lokasi area switchyard pada proyek PLTU Pangkalan Susu ................ 59
3.4 Lokasi titik-titik penyelidikan .............................................................. 60
4.1 Perkiraan nilai q (base) ........................................................................ 61
ca
4.2 Nilai q (side) pada titik sondir 1 (J-06) ................................................ 62
c
4.3 Grafik beban dan penurunan yang terjadi ............................................. 80
4.4 Perhitungan grafik dengan metode Davisson ........................................ 82
4.5 Perhitungan grafik dengan metode Mazurkiewicz ................................ 83
DAFTAR TABEL Tabel Halaman
2.11 Koefisien restitusi n ............................................................................... 30
g
4.9 Daya dukung kapaitas ijin kelompok tiang (Q
) dengan Metode Converse – Labarre .............................................................................. 97
g
4.8 Daya dukung kapaitas ijin kelompok tiang (Q
4.7 Kapasitas daya dukung ijin tiang tuggal (Q a ) ...................................... 96
4.6 Kapasitas daya dukung tiang tunggal (Q ult ) .......................................... 96
4.5 Perhitungan beban tiang maksumum ..................................................... 85
4.4 Penurunan rata-rata tiang pancang ........................................................ 79
4.3 Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik 2 (BH-05) .............. 72
4.2 Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik 1 (BH-04) .............. 70
4.1 Perhitungan daya dukung ultimate dan ijin tiang pancang (J-06) .......... 65
2.12 Spesifikasi spun Pile Wika Beton ......................................................... 47
.................................................................................... 30
2.1 Faktor empirik F
h
2.10 Nilai effisiensi e
1 ........................................................................................ 30
2.9 Nilai – nilai k
2.8 Karakteristik alat pancang diesel hammer ............................................. 29
2.6 Effisiensi jenis alat pancang ................................................................... 29
2.4 SPT Hammer efficiencies ...................................................................... 26
2.3 Hubungan antara N dengan berat isi tanah ........................................... 24
2.2 Nilai faktor empirik untuk tipe tanah yang berbeda ............................. 22
........................................................................ 21
s
dan F
b
) dengan Metode Los Angeles Group .................................................................................................... 97
DAFTAR NOTASI Q
Koreksi sampler C
E m
= Hammer eficiency
C B
=
Koreksi diameter bor C
S =
R =
Faktor empirik yang tergantung pada tipe tanah N
Koreksi panjang tali N = Harga SPT lapangan N
’
60 =
Nilai SPT terkoreksi cara pengujian dan regangan overburden σ
' v =
Tegangan overburden efektif σ
60 = Nilai koreksi SPT terhadap cara pengujian
b =
u
Kapasitas daya dukung di ujung tiang persatuan luas A
= Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang pancang Q
b
= Kapasitas tahanan di ujung tiang Q
s =
Kapasitas tahanan kulit q
b =
b =
Faktor empirik yang tergantung pada tipe tanah F
Luas di ujung tiang f = Satuan tahanan kulit persatuan luas A
s = Luas kulit tiang pancang
q
c =
Perlawanan konus F
s =
r = Reference stress B = Lebar/diameter pondasi L b = Panjang penanaman pondasi A p
=
Luas penampang pile P u
=
Kapasitas daya dukung ujung tiang f
s =
Tahanan satuan skin friction A s = Luas selimut tiang η
= Effisiensi alat pancang
E
=
Energi alat pancang yang digunakan S
=
Banyaknya penetrasi pukulan diambil dari kalendering dilapangan E
p =
Modulus elastis tiang E g = Efisiensi kelompok tiang