ANALISA DAYA DUKUNG PONDASI BORED PILE DENGAN METODE ELEMEN HINGGA PADA PROYEK FLY OVER JAMIN GINTING MEDAN
ANALISA DAYA DUKUNG PONDASI BORED PILE DENGAN METODE ELEMEN HINGGA PADA PROYEK
FLY OVER JAMIN GINTING MEDAN TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas – Tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian
Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh Essy Santaria Ginting 100404063
BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
LEMBAR PENGESAHAN ANALISA DAYA DUKUNG PONDASI BORED PILE DENGAN METODE ELEMEN HINGGA PADA PROYEK FLY OVER JAMIN GINTING MEDAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat dalam menempuh Colloqium Doctum/ Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh : ESSY SANTARIA GINTING 100404063 Pembimbing : Ir. Rudi Iskandar, MT NIP. 19650325 199103 1 006 Mengesahkan : Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Prof. Dr.Ing. Johannes Tarigan NIP : 19561224 198103 1 002 BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014 Penguji I Ika Puji Hastuty S.T,M.T NIP. 19770807 200812 2 002 Penguji II Prof. Dr.Ing. Johannes Tarigan NIP : 19561224 198103 1 002
ANALISA DAYA DUKUNG PONDASI BORED PILE
DENGAN METODE ELEMEN HINGGA PADA PROYEK
FLY OVER JAMIN GINTING MEDANABSTRAK
Pondasi, merupakan bagian dari struktur bawah (sub structure), mempunyai peranan penting dalam memikul beban struktur atas sebagai akibat dari adanya gaya- gaya yang terjadi pada struktur atas (upper structure) seperti gaya angin, gaya gempa maupun berat struktur itu sendiri. Berdasarkan The British Standart Code of Practice
, tiang dibagi menjadi 3 (tiga kategori) yaitu tiang perpindahan besar
for Foundation
(large displacement piles ), Tiang perpindahan kecil (small displacement piles) dan
tiang tanpa perpindahan (nondisplacement piles). Untuk pondasi non displacement, konstruksi tiang bor langsung dilakukan di lokasi proyek dan pada umumnya disebut dengan pondasi bored pile.
Perhitungan daya dukung aksial Bored Pile dengan Metode Elemen Hingga pada titik Bore Hole 4 adalah 509,495 ton dan pada titik Bore Hole 5 adalah 689,15 ton masing masing pada kedalaman 15 m. Nilai ini tidak berbeda jauh dari hasil Pile
Driving Analyzer (PDA) yaitu sebesar 696,7 ton pada P4.7 dan 679,9 ton pada titik
P5.2. Tahanan lateral ultimit berdasarkan Metode Broms pada Bore Hole P4 adalah sebesar 90,403 ton dan untuk Bore HoleP5 sebesar 86,064 sedangkan penurunan elastis yang dihasilkan berdasarkan metode elemen hingga dengan bantuan program adalah sebesar 1,479 cm pada Bore Hole P4 dan 1,742 cm pada Bore
Plaxis V8.2 , akibat beban rencana sebesar 350 ton. Hole P5 Kata Kunci : Plaxis , PDA, Kapasitas Daya Dukung, Penurunan Elastis
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur atas anugerah Tuhan Yang Maha Esa sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini sebagai syarat utama dalam memperoleh gelar sarjana Teknik dari Universitas Sumatera Utara dengan judul “Analisa Daya Dukung
Pondasi Bore pile dengan Metode Elemen Hinggapada Proyek Fly Over Jamin
. Ginting Medan”Dengan menyadari sepenuhnya bahwa penyelesaian Tugas Akhir ini tidak
lepas dari bimbingan, bantuan dan dukungan dari banyak pihak, maka pada
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada:
1. Bapak Ir. Rudi Iskandar,MT. sebagai Dosen Pembimbing yang telah dengan
sabar memberi bimbingan dan saran kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. Syahrizal, MT, sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.4. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto,M.Sc selaku koordinator Sub Jurusan Geoteknik Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan dan Ibu Ika Puji Hastuty S.T,M.T, 5. selaku dosen pembanding saya.
6. Bapak dan Ibu staf pengajar dan seluruh pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Secara khusus, penulis juga ingin menyampaikan terima kasih yang tulus dan
sedalam-dalamnya kepada:1. Kedua orang tua tercinta, R.Ginting dan J. Tarigan, atas kasih sayang, dukungan dan doa yang selalu menyertai penulis.
2. Kepada kakak-kakak saya Sri Ulina, Nurdiana, Sari, Seri riawaty, Lista, Etty,
dan kedua adik saya yang sangat saya sayangi Prihatin dan Sri Rezekina.
3. Kepada abang saya Wasriel Tarigan yang telah memberikan dukungan dan perhatian.
4. Para sahabat saya, Prisquilla, Jernih, Elfridani, Zefanya, Rebeka, Fany, Yanti, Mardi, Alfian, Leo, Elwis, Sintong, Hopnagel, Badia, Bobby, Edin, Taslim, Hardi, Welman, Fredy, Yahya, Darwin dan seluruh teman seperjuangan angkatan 2010 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya.
5. Kakak dan abang stambuk 2009, kak Elisa, bang Agriva, terkhusus kak Manna Grace Sihotang yang telah memberikan data-data yang saya butuhkan dalam mengerjakan Tugas Akhir ini 6. Rekan-rekan mahasiswi dan adik-adik stambuk 2013 yang telah memberikan motivasi dan segala kekerabatan serta kerja sama selama pendidikan di
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
7. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa membantu penulis, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna, karena
keterbatasan pengetahuan dan kemampuan penulis, untuk itu penulis akan terbuka
terhadap semua saran dan kritik mengenai Tugas Akhir ini, dengan ini penulis
berharap Tugas Akhir ini juga memberi manfaat bagi kita semua.Medan, Oktober 2014
Essy Santaria Ginting
DAFTAR ISI
2.2.1 Definisi Tanah…………………………………………………………
10 2.3.4.1 Penetrometer Statis (Static Penetrometer)…………………………..
9 2.3.4 PercobaanPenetrasi………………………………………………….
9 2.3.3 PengambilanContoh Tanah………………………………………....
2.3.1 Pemboran……………………………………………………………..... 8 2.3.2 SumurPercobaan……………………………………………..............
7
7 2.3 PenyelidikandanPemeriksaan Tanah di Lapangan…………………....
6 2.2.2 Karakteristik Tanah…………................................................................
5
Abstrak………………………………………………………………… i Kata Pengantar........................................................................................ ii Daftar Isi ................................................................................................ iii Daftar Gambar......................................................................................... iv Daftar Tabel............................................................................................ v Daftar Notasi.......................................................................................... vi BAB I Pendahuluan…………………………………………………………...
5 2.2 Tanah………………………………………………………………......
5 2.1 Umum……………………….................................................................
3 BAB II TinjauanPustaka……………………………………………………....
3 1.5 Sistematika Penulisan............................................................................
1.3 Tujuan Dan Manfaat............................................................................... 2 1.4 Pembatasan Masalah..............................................................................
1
1 1.2 Identifikasi Masalah.............................................................................
1 1.1 LatarBelakang ………...........................................................................
11
2.3.4.2 Penetrometer Dinamis (Dynamic Penetrometer)/SPT……………….
14 2.4 Pondasi……………………………………………………………….
17
2.4.1 PondasiTiang…………………………………………………………
19 2.4.1.1 PenggolonganPondasiTiang…………………...................................
20
2.5 PondasiTiangBor (Bored Pile)………………………………………
22
2.6 Metode Pelaksanaan Bored Pile…………………………………….... 26
2.7 Pengeboran dengan metode RCD…………………………………...... 27 2.8 KapasitasDayaDukungAksialBored Pile…………….…………….
36 2.8.1 KapasitasdayadukungdarihasilSondir……………………………..
36
2.8.2 Kapasitas daya dukung dari hasil N-SPT…………………………….. 38
2.8.3 Uji Beban Dinamis (PDA)……………………………………………. 42
2.9 Kapasitas Daya Dukung Lateral Bored Pile………………………….. 44
2.9.1 Hitungan Tahanan Beban Lateral Ultimit…………………………….. 45
2.9.1.1 Tahanan Lateral Ultimit Tiang Dalam Tanah Granular………………. 47
2.10 Penurunan Elastis Tiang Tunggal…………………………………….. 50
2.11 Metode Elemen Hingga………………………………………………. 55
2.12 Plaxis…………………………………………………………………. 63
2.12.1 Model Tanah Mohr Coloumb…………………………………………
64
2.12.2 Pemodelan Pada Plaxis……………………………………………….. 65 2.13 Parameter Tanah.................................................................................
65 2.14 Parameter Tiang Bor...........................................................................
71 BAB III Metodologi Penelitian.........................................................................
73
3.1 Data Umum Proyek............................................................................. 73 3.2 Data Teknis Bored Pile.......................................................................
74
3.3 Tahap Penelitian.................................................................................. 75
BAB IV Analisa Dan Perhitungan..................................................................... 80
4.1 Pendahuluan ........................................................................................ 80
4.2 Input Parameter Pada Program Plaxis………..................................... 80
4.3 Proses Masukan Data pada Program Plaxis…………….................... 85 4.4 HasilPerhitunganDayaDukungAksial……………………..............
91
4.5 Hasil Perhitungan Daya Dukung Lateral……………………………
96 4.5.1 Metode Analitis……………………………………………………..
96 4.5.2 Metode Grafis……………………………………………………….
99
4.6 Perhitungan Penurunan…………………………………………….. 101
4.6.1 Penurunan Berdasarkan Program Plaxis…………………………… 101
4.6.2 Penurunan Elastis Tiang Tunggal…………………………………… 105
Bab V Kesimpulan Dan Saran……………………………………………… 112
5.1 Kesimpulan…………………………………………………………. 112
5.2 Saran……………………………………………………………….. 113 DaftarPustaka……………………………………………………………………. 114
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Hal40
35
2.12 Daya Dukug Ujung Batas Bore Pile pada Tanah Pasiran
(Reese & Wright, 1977)
39
2.13 Tahanan Geser Selimut Bored pile pada tanah pasiran
(Reese & Wright, 1977)
2.14 PDA instrumen dan aksesoris pendukung
29
43
2.15 Tiang Ujung Bebas pada Tanah Granuler menurut Broms (a) Tiang Pendek (b) Tiang Panjang
49
2.16 Tiang Ujung Jepit dalam Tanah Granular menurut Broms (a) Tiang pendek (b) Tiang panjang
50
2.17 Grafik Tahanan Lateral Ultimit Tiang pada Tanah Granuler
2.11 Pelaksanaan Pondasi Bor pile dengan Metode RCD
2.10 Pengoprasian Dasar Metode RCD
2.1 Elemen-Elemen Tanah (Braja M.Das, 1995)
12
6
2.2 Jenis-Jenis Bor Tangan(Djatmiko & Edy, 1997)
8
2.3 Alat Sondir Dengan Pipa Ganda Penetrasi
12
2.4 Konus Sondir Dalam Keadaan Tertekan Dan Terbentang
2.5 Alat percobaan Penetrasi Standard
22
14 2.6 Bagan alir uji penetrasi lapangan dengan NSPT.
16
2.7 Pegelompokan Pondasi
17
2.8 Panjang Dan Beban Maksimum Untuk berbagai Macam Tiang yang umum dipakai menurut Carzon
21
2.9 Jenis-Jenis Tiang Bor (Braja M Das, 1941)
51
2.18 Faktor penurunan I (Poulus dan Davis, 1980)
88 4.6 kondisi active pore pressure pada bore hole 4
79
4.1 Tampilan Soil Properties Pada software Allpile
81
4.2 Lembar Tab Proyek Dari Jendela Pengaturan Global
85
4.3 Pemodelan Plaxis Pada Titik Bore Hole 4
86
4.4 Pemodelan Bored hole 4 pada blaxis setelah pendefinisian material
87
4.5 Generated Mesh pada bore hole 4
88
75
4.7 Kondisi effective stresses pada bore hole 4
4.8 Pemilihan titik nodal pada bore hole 4
89
4.9 Proses pendefinisian beban rencana Point loadpada bore hole 90
44.10 Proses perhitungan (calculation) pada bore hole 4
91
4.11 Nilai Phi Reduction Titik Bore Hole 4 pada fase 2 (sebelum konsolidasi)
91
4.12 Nilai Phi Reduction Titik Bore Hole 4 pada Fase 4 (Setelah konsolidasi)
92
4.13 Nilai phi Reduction Titik Bore Hole 5 fase 2 (sebelum konsolidasi)
3.3 Layout SPT dan PDA
3.2 Detail Bored Pile
53
(Poulus dan Davis, 1980)
2.19 Faktor penurunan R
µ
(Poulus dan Davis, 1980)
54
2.20 Faktor Penurunan R
k
(Poulus dan Davis, 1980)
54
2.21 Faktor Penurunan R
h
54
74
2.22 Faktor Penurunan R
b
(Poulus dan Davis, 1980)
55
2.23 Jenis Jenis Elemen
56
2.24 Titik Nodal Dan Titik Integrasi
57
2.25 Model Pondasi Tiang Bore
66
3.1 Denah Lokasi Proyek Fly Over Simpang Pos Medan
93
4.14 Nilai phi Reduction Titik Bore Hole 5 fase 4 (setelah konsolidasi)
94 4.15 perhitungan tahanan lateral ultimit secara grafis Bore hole 4
99
4.16 Titik nodal yang di tinjau pada proses penurunan. 101
4.17 Deformed Mesh pada Bore Hole 4 102
4.18 Deformed mesh pada bore hole 4 ketika Qu bekerja 102
4.19 Cross Section A-A*total displacement pada bore hole 4 103
pada Bore hole 5 ketika beban ijin bekerja
103
4.20 Deformed mesh
4.21 Deformed mesh pada bore hole 5 ketika beban ultimit bekerja 104
4.22 Horizontal displacement (Ux) Bore Hole 5 104
DAFTAR TABEL No. Judul hal
2.7 Hubungan Jenis Tanah, Konsistensi dan poison Ratio (Hardiyatmo, 1994)
4.5 Hasil Penurunan yang Dihasilkan Program Plaxis V8.2 105
4.4 Perbandingan Qu Dari SPT dengan Qu dari Program Plaxis V8.2 95
85
4.3 Input Parameter Bored Pile
83
4.2 Input Parameter tanah pada program Plaxis pada titik BH-P5
82
4.1 Input Parameter tanah pada program Plaxis pada titik BH-P4
72
2.8 Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah (Braja, 1995)
69
68
2.1 Jarak Pemboran (Djatmiko & Edy, 1997)
2.6 Korelasi NSPT dengan modulus Elastisitas pada Tanah Pasir (Schmertman, 1970)
67
2.5 Korelasi NSPT dengan Modulus Elastisitas Pada Tanah lempung (Randolph,1978)
60
2.4 Pemilihan Fungsi Perpindahan
47
untuk Tanah Granuler
h
2.3 Nilai-nilai n
38
2.2 Faktor Empiric Fs
9
4.6 Penurunan Elastis Tiang Tunggal 111
DAFTAR NOTASI
= koefisien empiris c = Kohesi tanah (kg/cm
) h = Tinggi jatuh H = Gaya Horizontal yang bekerja (ton) HL = Hambatan Lekat
2
= Tahanan gesek dinding tiang (Kg/cm
s
= modulus young tanah FK = Faktor Keamanan f
s
) E
2
) D = Diameter tiang Eg = Efisiensi kelompok tiang Ep = modulus elastisitas tiang (ton/m
2
= Kohesi Undrained (kN/m
u
) c
2
A = Interval pembacaan (setiap kedalaman 20 cm) A = Total luas efektif penampang piston (cm
2
) A
) A = Luas penampang kolom/tiang (cm
2
) A
b
= Luas penampang ujung tiang (cm
2
p
) B = Diameter atau sisi tiang (m) C
= Luas penampang ujung tiang (cm
2
) A
s
= Luas penampang selimut tiang (cm
2
p Hu = Gaya lateral ultimit I = Momen Inersia Ip = Momen inersia tiang (m
4
3
2
= Harga Rata-rata dari Dasar ke 4D ke bawah n = Jumlah tiang pancang n’ = Jumlah tiang dalam satu baris P = Bacaan manometer (Kg/cm
2
= Harga Rata-rata dari Dasar ke 10D ke atas N
1
= Panjang tekuk (panjang batang/tiang yang mengalami perlengkungan) M = Momen yang bekerja di kepala tiang m = Jumlah baris tiang Mu = Momen ultimit dari penampang tiang N
k
= Panjang lapisan tanah (m) l
i
) L = Panjang batang/tiang L
= modulus subgrade tanah dalam arah horizontal (ton/m
)
s
) K = Keliling tiang (cm) k
2
= Jari-jari inersia batang/tiang JHL = Tahanan geser total sepanjang tiang (Kg/m) JP = Jumlah perlawanan, perlawanan ujung konus + selimut (kg/cm
min
= faktor pengaruh i = Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau (m) i
ws
I
= faktor pengaruh
wp
I
) P
1
= beban titik persatuan luas ujung tiang R = Faktor kekakuan
e
= Penurunan tiang akibat beban yang tersalur sepanjang batang s = Jarak masing- masing antar tiang s
3
s
= Penurunan tiang akibat beban titik ujung tiang
2
s 1 = Penurunan batang tiang s
= Penurunan total
S
wp
= Beban yang diterima satu tiang pancang (ton) PK = Perlawanan penetrari konus, qc (Kg/cm
= Kapasitas daya dukung maksimal/akhir (kg) q
ult
) Q
2
= Tahanan Ujung Ultimate (kN) Qs = Tahanan gesek ultimit dinding tiang (kg/cm
p
= Kapasitas daya dukung ijin tiang (kg) Q
ijin
) P = Keliling tiang (m) Q = Daya dukung tiang pada saat pemancangan ( ton) Qa = Beban maksimum tiang tunggal Qb = Tahanan ujung ultimit tiang (kg) Qg = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan keruntuhan Q
2
= penurunan elastik tiang tunggal Su = kuat geser tak terdrainase dari tanah kohesif T = Faktor kekakuan w = Berat palu x = Kedalaman yang ditinjau (m) Xi = Jarak tiang pancang terhadap titik berat kelompok arah x (m) yi = Jarak tiang pancang terhadap titik berat kelompok arah y (m) z = kedalaman titik yang ditinjau ΣV = Jumlah beban vertikal (ton) Σx
2
= nisbah Poisson tanah
h
= Angka kelangsingan η
= Tegangan dasar ω = Faktor tekuk (tergantung pada kelangsingan (λ)) λ
) σ
2
= Tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm
) σ
2
= Kekuatan geser tanah (kg/cm
= Koefisien dari skin friction τ
ξ
s
= Jumlah kuadrat tiang pancang arah x (m
) μ
2
= Koefisien Adhesi antara Tanah dan Tiang Ø = Sudut geser tanah (kg/cm
) α
2
) qc = Tahanan konus pada ujung tiang (kg/cm
2
= Jumlah kuadrat tiang pancang arah y (m
2
) Σy
2
= konstanta modulus subgrade tanah