TUGAS AKHIR - Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang dengan Sistem Hidrolis pada Proyek Pembangunan Gedung Perpustakaan Universitas Negeri Medan

ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG DENGAN SISTEM HIDROLIS PADA PROYEK PEMBANGUNAN GEDUNG PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

  Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh

  Ujian Sarjana Teknik Sipil Oleh :

ANDRI SAPORA GINTING 09 0424 009 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

KATA PENGANTAR

  Puji syukur penulis sampaikan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan nikmat dan karunia-Nya kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  Penyusunan Tugas Akhir ini dengan judul “ANALISIS DAYA

  DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG DENGAN SISTEM HIDROLIS PADA PROYEK PEMBANGUNAN GEDUNG PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS NEGERI MEDAN” 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 mengucapkan terimakasih kepada:

  1. Terimakasih yang teristimewa, penulis ucapkan kepada orangtua tercinta, yang telah mengasuh, mendidik, dan membesarkan serta selalu memberikan dukungan baik moral, material, maupun doa, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  2. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT, selaku dosen pembimbing utama yang telah membimbing penulis dalam penulisan Tugas Akhir ini;

  3. Bapak, Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE, sebagai pembanding dan penguji.

  4. Bapak Ir. Besman Surbakti, MT, sebagai pembanding dan penguji.

  5. Ibu Ika Puji Hastuty, ST, MT, sebagai pembanding dan penguji

  6. Bapak Prof. Dr. Ing.- Johannes Tarigan, sebagai Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara;

  7. Bapak Ir. Zulkarnain A.Muis, M.Eng.Sc, selaku Koordinator Program Pendidikan Ekstension;

  8. Seluruh Dosen dan pegawai Universitas Sumatera Utara khususnya Jurusan Teknik Sipil yang telah mendidik dan membina penulis sejak awal hingga akhir perkuliahan;

  9. Pimpinan dan seluruh Staff PT. Bina Karya, sebagai Konsultan proyek yang telah memberi bimbingan kepada penulis;

  10. Terimakasih juga penulis ucapkan kepada rekan-rekan mahasiswa dan teman- teman yang memberikan dukungan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya, oleh karena itu saran dan kritik yang bersifat membangun sangat diharapkan demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.

  Akhir kata, penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semuanya.

  Medan , Desember 2012 Penulis,

ANDRI SAPORA GINTING NIM: 09 0424 009

  ABSTRAK

  Pondasi tiang merupakan salah satu jenis dari pondasi dalam yang umum digunakan, yang berfungsi untuk menyalurkan beban struktur kelapisan tanah keras yang mempunyai kapasitas daya dukung tinggi yang letaknya cukup dalam di dalam tanah. Untuk menghitung kapasitas tiang, terdapat banyak rumus yang dapat digunakan. Hasil masing–masing rumus tersebut menghasilkan nilai kapasitas yang berbeda–beda.

  Tujuan dari Tugas Akhir ini untuk menghitung daya dukung tiang dari hasil sondir, standar penetrasi test (SPT), pile driving analizer (PDA) dan bacaan manometer pada alat hydroulic jack system, serta membandingkan hasil daya dukung tiang dari beberapa metode penyelidikan yang terjadi pada tiang tunggal.

  Hasil perhitungan daya dukung pondasi terdapat perbedaan nilai, baik dilihat dari penggunaan metode perhitungan Aoki dan DeAlencar, serta metode Mayerhoff. Dimana dari data sondir Aoki dan De Alencar Q = 182,017 ton, dari

  u

  data sondir Mayerhoff Q = 274,258 ton, dari data SPT Q = 190,74 ton dan dari

  u u

  data bacaan alat hydraulic jack Q = 203,152 ton serta dari data PDA titik P127

  u

  Q = 143,7 ton, titik P184 Q = 155 ton dan titik P289 Q = 122 ton. Dari hasil

  u u u

  perhitungan daya dukung tiang, lebih aman memakai perhitungan dari hasil data manometer pada alat hydroulic jack karena lebih aktual.

  Kata kunci: pondasi tiang, daya dukung tiang

  DAFTAR ISI

  Halaman

  KATA PENGANTAR ......................................................................................... i ABSTRAK ......................................................................................................... iii DAFTAR ISI ..................................................................................................... iv DAFTAR TABEL ........................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... x DAFTAR NOTASI .......................................................................................... xii BAB I. PENDAHULUAN

  1.1. Latar Belakang ................................................................................ 1

  1.2. Tujuan ............................................................................................. 3

  1.3. Manfaat ........................................................................................... 3

  1.4. Pembatasan Masalah ........................................................................ 3

  1.5. Metode Pengumpulan Data ............................................................. 4

  1.6. Sistematika Penulisan ...................................................................... 4

  BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

  2.1. Tinjauan Umum ............................................................................... 6

  2.2. Penyelidikan Tanah (Soil Investigation) ........................................... 6

  2.2.1. Sondering test/cone penetration test (CPT) ............................ 7

  2.2.2. Standard penetration test (SPT) ........................................... 11

  2.3.Pondasi Tiang ................................................................................. 12

  2.4. Klasifikasi Pondasi Tiang .............................................................. 13

  2.5. Penggolongan Pondasi Tiang Pancang ........................................... 14

  2.5.1. Pondasi tiang pancang menurut pemakaian bahan dan karakteristik strukturnya ............................................... 14

  2.5.2. Pondasi tiang pancang menurut pemasangannya .................. 20

  2.6. Peralatan Pemancangan (Driving Equipment) ................................ 22

  2.7. Hirdrolik Sistem ............................................................................ 23

  2.8. Kapasitas Daya Dukung ................................................................. 27

  2.8.1. Kapasitas daya dukung tiang dari data sondir ....................... 27

  2.8.2. Kapasitas daya dukung tiang dari data SPT.......................... 31

  2.8.3. Berdasarkan bacaan manometer alat hydraulic jack............. 35

  2.8.4. Berdasarkan data Pile Driving Analizer (PDA)................36

  2.9. Tiang Pancang Kelompok (Pile Group) ......................................... 41

  2.9.1. Jarak antar tiang dalam kelompok ........................................ 43

  2.9.2. Perhitungan pembagian tekanan pada tiang pancang kelompok .................................................... 44

  2.9.2.1. Kelompok tiang yang menerima beban normal sentris....................................................... 44

  2.9.2.2. Kelompok tiang yang menerima beban normal eksentris................................................... 45

  2.9.2.3. Kelompok tiang yang menerima beban normal sentris dan momen yang bekerja pada dua arah....46

  2.10. Tiang Mendukung Beban Lateral ................................................. 47

  2.10.1 Metode Broms (Tiang dalam Tanah Granuler) ......... 48

  2.11.Kapasitas Kelompok dan Effisiensi Tiang Pancang ....................... 56

  2.12. Faktor Keamanan ......................................................................... 60

  4.2. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang dari Data SPT ........... 71

  4.7.2. Metode Los Angeles Group ................................................ 89

  4.7.1. Metode Converse-Labarre ................................................... 87

  4.7. Menghitung Kapasitas Kelompok Tiang Berdasarkan Effisiensi ................................................................... 87

  4.6. Gaya Lateral Ijin ........................................................................... 84

  4.5. Analisa Gaya yang Bekerja pada Tiang ......................................... 82

  4.4. Menghitung kapasitas daya dukung tiang pancang dari PDA Test ..76

  4.3. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Berdasarkan Bacaan Manometer dari alat hydraulic jack ............... 74

  4.1.2. Menghitung kapasitas daya dukung tiang dari data sondir dengan metode Mayerhof .......................... 70

   BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

  4.1.1. Menghitung kapasitas daya dukung tiang dari data sondir metode Aoki dan De Alencar .................... 67

  4.1.Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang dari Data Sondir ......... 67

  BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

  3.5. Lokasi Titik Sondir dan Bore Hole ................................................ 66

  3.4. Metode Analisis ............................................................................ 64

  3.3. Metode Pengumpulan Data ........................................................... 63

  3.2. Data Teknis Tiang Pancang ........................................................... 62

  3.1. Data Umum ................................................................................... 62

  4.7. Hasil Perhitungan Daya Dukung .................................................... 90

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1.Kesimpulan .................................................................................... 94

  5.2.Saran .............................................................................................. 96

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN-LAMPIRAN

  DAFTAR TABEL

  Tabel Halaman

  II.1 Faktor empirik F dan F ........................................................................... 29

  b s

  II.2 Nilai faktor empirik untuk tipe tanah yang berbeda................................... 30

  II.3 Hal-hal yang Perlu Dipertimbangkan untuk Penentuan Harga N.............. 32

  II.4 Hubungan antara angka penetrasi standard dengan sudut geser dalam dan kepadatan relatif pada tanah pasir............................................. 33

  II.5 Hubungan antara N dengan Berat Isi Tanah .............................................. 33

  IV.1 Perhitungan daya dukung ultimate dan ijin pondasi tiang ( CPT-5 ) .......... 71

  IV.2 Perhitungan daya dukung tiang berdasarkan data SPT (BH-2).................... 72 IV.3 Perhitungan daya dukung tiang berdasarkan bacaan manometer.....................

  75 IV.4 Perhitungan daya dukung tiang pada saat pemancangan berdasarkan data (daily piling record).............................................................

  75

  1V.5 Hasil pengujian PDA untuk tiang P127....................................................... 76

  IV.6 Hasil pengujian PDA untuk tiang P184........................................................ 77

  IV.7 Hasil pengujian PDA untuk tiang P289........................................................ 78

  1V.8 Perhitungan beban tiang maksimum............................................................ 83

  IV.9 Kapasitas daya dukung ijin tiang tunggal dengan faktor keamanan (Q )... 91

  a

  IV.10Metode Converse Labbare diperoleh kapasitas kelompok ijin tiang........... 91

  IV.11 Metode Los Angeles Group diperoleh kapasitas kelompok ijin tiang........ 92

  IV.12 Kapasitas daya dukung ijin tiang tunggal berdasarkan data PDA test dan data Manometer dengan faktor keamanan (FS) sebesar 2,5 ........ .... 92

  IV.13 Metode Converse Labbare diperoleh kapasitas kelompok ijin tiang berdasarkan data PDA test dan data Manometer ................................. .... 92

  IV.14 Metode Los Angeles Group diperoleh kapasitas kelompok ijin tiang berdasarkan data PDA test dan data Manometer ................................. .... 93

  DAFTAR GAMBAR

  Gambar Halaman

  2.1 Dimensi Alat Sondir Mekanis…………………………………………… 10

  2.2 Tiang pancang kayu ................................................................................. 15

  2.3 Tiang pancang beton precast concrete pile ............................................... 16

  2.4 Tiang pancang Precast Prestressed Concrete Pile .................................... 17

  2.5 Tiang pancang Cast in place pile .............................................................. 18

  2.6 Tiang pancang baja .................................................................................. 20

  2.7 Pola-pola kelompok tiang pancang khusus ............................................... 42

  2.8 Pengaruh tiang akibat pemancangan ......................................................... 44

  2.9 Beban normal sentris pada kelompok tiang pancang ................................. 45

  2.10 Beban normal eksentris pada kelompok tiang pancang ............................. 45

  2.11 Beban sentris dan momen kelompok tiang arah x dan y............................. 46

  2.12 Tiang ujung bebas pada tanah granuler ..................................................... 50

  2.13 Tahanan Lateral ultimit tiang dalam tanah granuler .................................. 52

  2.14 Tiang ujung jepit dalam tanah granuler ..................................................... 54

  2.15 Tipe keruntuhan dalam kelompok tiang....................................................... 57

  2.16 Daerah friksion pada kelompok tiang dari tampak samping........................ 57

  2.17 Daerah friksion pada kelompok tiang dari tampak atas............................... 58

  3.1 Peta kesampaian lokasi ............................................................................. 63

  3.2 Bagan alir penelitian................................................................................. 65

  3.3 Lokasi Titik Sondir dan Bore Hole ........................................................... 66

  4.1 Perkiraan nilai q (base) .......................................................................... 67

  ca

  4.2 Nilai q (side) pada titik sondir 1 (CPT-5)................................................. 68

  c

  4.3. Hasil analisa tekan CAPWAP untuk tiang P127 .......................................... 79

  4.4. Hasil analisa tekan CAPWAP untuk tiang P184 .......................................... 80

  4.5. Hasil analisa tekan CAPWAP untuk tiang P289 .......................................... 81

  DAFTAR NOTASI

  2 JP = Jumlah perlawanan, perlawanan ujung konus + selimut (kg/cm )

  2 PK = Perlawanan penetrasi konus, qc (kg/cm )

  JHL = Jumlah hambatan lekat (kg/cm) Q = Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang pancang (ton)

  u

  Q = Kapasitas tahanan di ujung tiang (ton)

  b

  Q = Kapasitas tahanan kulit (ton)

  s

  2

  q = Kapasitas daya dukung di ujung tiang persatuan luas (kg/cm )

  b

  2 A = Luas di ujung tiang (cm ) b

  2

  f = Satuan tahanan kulit persatuan luas (kg/cm )

  2 A = Luas kulit tiang pancang (cm ) s

  2

  q = Perlawanan konus (kg/cm )

  c

  Q = Kapasitas daya dukung ijin pondasi (ton)

  ijin

  α = Koefisien adhesi antara tanah dam tiang L = Panjang lapisan tanah (m)

  i

  Q = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan keruntuhan (ton)

  g

  F = Faktor empirik tahanan kulit yang tergantung pada tipe tiang

  s

  F = Faktor empirik tahanan ujung tiang yang tergantung pada tipe tiang

  b

  N = Harga SPT lapangan τ = Kekuatan geser tanah (kg/cm²) c = Kohesi tanah (kg/cm²) σ = Tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm²)

  = Sudut geser tanah (º)

  φ p = Keliling tiang (m) A = Luas Penampang Tiang (m²)

  p

  c = Kohesi Undrained (kN/m²)

  u

  D = Diameter tiang. (cm) N = Beban yang diterima oleh tiap-tiap tiang pancang. (ton) V = Resultant gaya-gaya normal yang bekerja secara sentris. (ton) Qi = Beban aksial pada tiang ke-i. (ton) V = Jumlah beban vertikal yang bekerja pada pusat kelompok tiang. (ton) M = Momen yang bekerja pada bidang yang tegak lurus sumbu x. (tm)

  x

  M = Momen yang bekerja pada bidang yang tegak lurus sumbu y. (tm)

  y n = Banyaknya tiang pancang dalam kelompok tiang pancang (pile group). x ,y = Absis atau jarak tiang ke pusat berat kelompok tiang ke tiang nomor-i. i i

  2 ∑x = Jumlah kuadrat absis-absis tiang pancang.

  2 ∑y = Jumlah kuadrat ordinat-ordinat tiang pancang. p = tekanan overburden efektif o

  φ’ = sudut gesek dalam efektif (º) y = defleksi tiang akibat beban lateral (m)

  o

  n = koefisien variasi modulus Terzaghi (tanah granuler pasir lembab atau

  h

  3

  kering = 2425 kN/m )

  

2

E = modulus elastisitas pondasi (kg/cm ) p

  

4 I = momen inersia tampang pondasi (cm ) p p = tekanan overburden vertical o c = kohesi K K = faktor yang merupakan fungsi φ dan z/d o q E

  g

  = Efisiensi kelompok tiang m = Jumlah baris tiang n’ = Jumlah tiang dalam satu baris θ = Arc tg d/s, dalam derajat s = Jarak pusat ke pusat tiang (m) .