STUDI PERBANDINGAN DAYA DUKUNG TIANG PANCANG BERDASARKAN DATA SPT, UJI PEMBEBANAN STATIK DAN PDA PADA PROYEK PEMBANGUNAN APARTEMENT BIRD’S PARK – CEMARA ASRI
STUDI PERBANDINGAN DAYA DUKUNG TIANG PANCANG BERDASARKAN DATA SPT, UJI PEMBEBANAN STATIK DAN PDA PADA PROYEK PEMBANGUNAN APARTEMENT BIRD’S PARK – CEMARA ASRI
Diajukan untuk Melengkapi Tugas - Tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh : 070404114 SAMUEL B C PASARIBU BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014
STUDI PERBANDINGAN DAYA DUKUNG TIANG PANCANG BERDASARKAN DATA SPT, UJI PEMBEBANAN STATIK DAN PDA PADA PROYEK PEMBANGUNAN APARTEMENT BIRD’S PARK – CEMARA ASRI
TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas – Tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh : 070404114 SAMUEL B C PASARIBU Pembimbing : 19510629 198411 1 001 Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014 Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas berkat dan karunia-Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Adapun tugas akhir yang saya susun ini berjudul “Studi Perbandingan Daya
Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Metode Konvensional, Uji Pembebanan
Statik dan PDA pada Proyek Pembangunan Apartement Bird’s Park – Cemara
Asri”. Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk melengkapi persyaratan dalam
menempuh ujian sarjana Teknik Sipil pada fakultas Teknik Departemen teknik Sipil Universitas Sumatera utara.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis menghadapi berbagai kendala, tetapi karena bantuan dari berbagai pihak penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE, sebagai Dosen Pembimbing yang telah dengan sabar member bimbingan dan saran kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johanes 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.
Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak dan Ibu Staf pengajar dan seluruh pegawai Departemen teknik Sipil
6. Kedua orang tua saya yang penuh dengan kasih sayang dan kesabaran yang tulus menjaga dan mendidik saya serta senantiasa menemani saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
7. Kepada kakak dan adik saya yang selalu mendukung dan mendoakan saya serta membatu saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini Josephine Bintang Pasaribu, Johanna Pasaribu dan Putri Ivana Pasaribu.
8. Kepada Amg.Tua dan Amg.Uda saya Ir.Leonard Siahaan dan Ir.Lamsihar Pasaribu yang selalu menemani, mendukung dan membantu saya dalam penulisan Tugas Akhir ini.
9. Kepada seluruh sahabat saya alumni Teknik Sipil stambuk 2006 ; Alexander Siringoringo, Dionisius Rajagukguk, Erick Purba, Gom Gom Manalu, Guntur Purba, Hendra Sihombing, Marni K Sagala, Samuel Hutasoit, Samuel K Silaen, Sinar Jadi Simarmata .
11. Rekan-rekan mahasiswa dan adik-adik stambuk yang telah memberikan motivasi dan segala kekerabatan serta kerja sama selama pendidikan di Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari
Tugas Akhir ini.
Akhir kata, penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar – besarnya bagi kita semua.
Medan, Maret 2014 Samuel B C Pasarbu. 07 0404 114 Pondasi dalam atau pondasi tiang dipergunakan sebagai penopang bangunan tinggi memiliki beban berat (high rise building). Untuk itu, pondasi bangunan harus direncanakan secara cermat dan teliti agar dapat menjamin kestabilan bangunan terhadap berat sendiri, beban-beban yang bekerja, gaya-gaya luar seperti tekanan angin, gempa bumi, dan lain-lain dan tidak boleh terjadi penurunan melebihi batas yang diijinkan. Pondasi tiang pancang merupakan salah satu jenis dari pondasi dalam yang umum digunakan. Untuk menghitung kapasitas tiang, terdapat banyak rumus yang dapat digunakan. Hasil masing- masing rumus tersebut menghasilkan nilai kapasitas yang berbeda beda.
Tujuan studi ini untuk menghitung dan menganalisis daya dukung tiang pancang dari hasil Standard Penetration Test (SPT), dan loading test kemudian membandingkan hasil perhitungan tersebut dengan hasil dari test Pile Driving
Analizer (PDA)
Hasil perhitungan daya dukung ultimit (Q u ) tiang pada kedalaman yang sama yaitu 16,5 m, untuk SPT diperoleh (Q ) 264,11 ton, data loading test (Q ) 292,21
u u
ton, dan data PDA (Q u ) 216 ton. Hasil perhitungan gaya lateral pada tiang pondasi dengan menggunakan metode Brooms diperoleh gaya lateral izin (H izin ) sebesar 12,27 ton dan defleksi lateral yang terjadi sebesar 0,89cm. Untuk kapasitas kelompok tiang menggunakan metode Converse-Labarre diperoleh efisiensi grup (Eg) sebesar 0,87 dan kapasitas izin kelompok tiang (Q ) pada kedalaman 16,5 m untuk SPT (Q )
g g
2058,46 ton, loading test (Q g ) 2277,48 ton, PDA (Q g ) 1683,50 ton. Dengan metode Los Angeles Group diperoleh efisiensi grup (Eg) 0,79 dan kapasitas izin kelompok tiang (Q g ) pada kedalaman 16,5 m untuk SPT (Q g ) 1882,52 ton, loading test (Q g ) 2082,87 ton, PDA (Q g ) 1593,65 ton. Dengan metode Soiler – Keeney diperoleh efisiensi grup (Eg) ) 0,83 dan kapasitas izin kelompok tiang (Q ) pada kedalaman
g
16,5 m untuk SPT (Q g ) 1972,89 ton, loading test (Q g ) 2182,81 ton, PDA (Q g ) 1613,52 ton..
Terdapat perbedaan daya dukung dari tujuh titik SPT, loading test dan berdasarkan hasil test PDA. Perbedaan hasil tersebut dapat disebabkan oleh perbedaan jenis tanah yang terdekat sekalipun, kedalaman tanah yang ditinjau, dan cara pelaksanaan pengujian yang bergantung pada ketelitian operator.
Kata Kunci : kapasitas daya dukung aksial, SPT, loading test, PDA,daya dukung lateral .
KATA PENGANTAR ................................................................................. i ABSTRAK ................................................................................................... iv DAFTAR ISI ................................................................................................ v DAFTAR GAMBAR ................................................................................... viii DAFTAR TABEL ....................................................................................... xi DAFTAR NOTASI ...................................................................................... xii BAB 1. PENDAHULUAN .........................................................................
1 1.1 Latar Belakang ........................................................................
1 1.2 Tujuan Penelitian ...................................................................
2 1.3 Manfaat Penelitian .................................................................
2 1.7 Pembatasan Masalah .............................................................
3 1.8 Sistematika Penulisan ............................................................
3 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................
5 2.1 Umum ....................................................................................
5 2.2 Penyelidikan Tanah ...............................................................
6 2.2.1 Standart Penetration Test (SPT) ....................................
8 2.3 Penyelidikan Tiang .................................................................
10 2.3.1 Pile Driving Analyzer ....................................................
10
2.3.1.1 Case Method
.................................................. 12 2.3.1.2 CAPWAP ........................................................
13 2.4 Pondasi ...................................................................................
15 2.4.1 Perencanaan Pondasi Tiang ..........................................
15
2.5.1 Daya Dukung Aksial Tiang Tunggal .............................
17
2.5.1.1 Berdasarkan Hasil Standard Penetration Test (SPT) ....................................................
17 2.5.1.2 Berdasarkan Hasil Loading Test ....................
21
2.5.1.3 Berdasarkan Hasil Uji Pile Driving Analizer .........................................................
27 2.5.2 Daya Dukung Aksial Grup Tiang ..................................
29 2.5.2.1 Jarak antar tiang dalam kelompok ...................
30
2.5.2.2 Kapasitas kelompok dan efisiensi tiang Pancang ...........................................................
32 2.5.3 Daya Dukung lateral Tiang .........................................
36
2.5.3.1 Penentuan kriteria tiang pendek atau panjang .............................................................
36
2.5.3.2 Metode Broms ................................................... 39 2.5.3.2.(a) Metode Broms untuk kondisi tiang pendek ...........................................................
39 2.5.3.2 (b) Metode Broms untuk kondisi tiang panjang ..........................................................
47 BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN ................................................
54
3.1 Data Umum ........................................................................... 54 3.2 Data Teknis Proyek ................................................................
54
3.3 Metode Pengumpulan Data………………………………….. 55
BAB 4. ANALISIS DATA ..........................................................................
58 4.1 Pendahuluan ...........................................................................
58 4.2 Pembahasan ............................................................................
58
4.2.1 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang ......................................................................
58
4.2.1.1 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Data SPT ...............................
58
4.2.1.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Bor dari Data Loading Test dengan Metode Chin .................................................
66
4.2.1.3 Kapasitas daya dukung aksial tiang hasil ...................... PDA ( Pile Driving Analizer )
69
4.2.1.4 Perhitungan kapasitas daya dukung aksial kelompok tiang ..............................................
70
4.2.2 Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Lateral Tiang ........................................................................
75 BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN .....................................................
76 5.1 Kesimpulan ............................................................................
76 5.2 Saran ......................................................................................
76 DAFTAR PUSTAKA
Gambar 2.1 Tampilan Program CAPWAPGambar 2.2 Beban yang Bekerja pada Kepala TiangGambar 2.3 Beban yang Bekerja pada Tubuh TiangGambar 2.4 Uji Pembebanan dengan Sistem KentledgeGambar 2.5 Uji Pembebanan dengan System Reaction Pile (Anchor System)Gambar 2.6 Kurva interpretasi metode Chin (1970)®
Gambar 2.7 Grafik PDA hasil analisis CAPWAP, (CAPWAP , 2008 )Gambar 2.8 Pola-pola kelompok tiang pancang khusus : (a) untuk kaki tunggal, (b) untuk dinding pondasi (Bowles, J.E., 1991)Gambar 2.9 Jarak antar tiangGambar 2.10 Tipe keruntuhan dalam kelompok tiang : (a) Tiang tunggal,(b) Kelompok tiang
Gambar 2.11 Daerah friksi pada kelompok tiang dari tampak sampingGambar 2.12 Daerah friksi pada kelompok tiang dari tampak atasGambar 2.13 (a). Pola keruntuhan tiang pendek kepala tiang bebas(Broms, 1964)
Gambar 2.13 (b). Reksi tanah dan momen lentur tiang pendek kepala tiang bebas pada tanah non-kohesif (Broms, 1964)Gambar 2.13 (c). Reaksi tanah dan momen lentur tiang pendek kepala tiang bebas pada tanah kohesif. (Broms, 1964)Gambar 2.14 (a). Kapasitas lateral ultimit untuk tiang pendek pada tanah non-kohesif (Broms, 1964)(Broms, 1964)
Gambar 2.14 (c). Pola keruntuhan tiang pendek dengan kepala tiang terjepit(Broms, 1964)
Gambar 2.15 (a). Pola keruntuhan tiang pendek dengan kepala tiang terjepit(Sumber : Broms, 1964)
Gambar 2.15 (b). Reaksi tanah dan momen lentur pada tiang pendek dengan kepala tiang terjepit pada tanah non-kohesif.(Broms, 1964)
Gambar 2.15 (c). Reaksi tanah dan momen lentur pada tiang pendek dengan kepala tiang terjepit pada tanah kohesif. (Sumber : Broms, 1964)Gambar.2.16 Reaksi tanah dan momen yang terjadi pada tiang pendek akibat beban horizontal pada jenis tanah granuler (cohesionless soil). Gambar.2.17 Grafik hubungan H/K
p
B ³ϒ dan L/B
Gambar 2.18 Perlawanan tanah dan momen lentur pada tiang panjang dengan kepala tiang bebas (a) pada tanah non-kohesif dan (b) padatanah kohesif (Broms, 1964)
Gambar 2.19 (a) Kapasitas lateral ultimit untuk tiang panjang pada tanah non-kohesif (Broms, 1964)Gambar 2.19 (b) Kapasitas lateral ultimit untuk tiang panjang pada tanah kohesif (Broms, 1964)Gambar 2.20 Perlawanan tanah dan momen lentur tiang panjang dengan kohesif (Broms, 1964) Gambar. 2.21 Reaksi tanah dan momen akibat gaya horizontal pada tiang panjang di lapisan tanah granuler Gambar. 2.22 Grafik hubungan Mu
/B
4
ϒK
p
dan H
u
/ B 3 ϒK
p
Gambar 3.1 Diagram Alir PenelitianGambar 4.1 Penurunan elastis akibat pembebananGambar 4.2 Grafik Chin hubungan antara penurunan dengan pembebananGambar 4.2 Kelompok TiangTabel 2.1. Hubungan D ,ϕ dan N dari pasir (Peck, Meyerhoff)
Tabel 2.2. Hubungan antara Angka Penetrasi Standard dengan Sudut GeserDalam dan Kepadatan Relatif pada Tanah Pasir
Tabel 2.3. Hubungan antara N dengan Berat Isi TanahTabel 2.4. hubungan antara k dan c1 u
Tabel 2.5 Kriteria Jenis Perilaku TiangTabel 2.6. Nilai- untuk tanah granuler (c = 0)h
nilai η
Tabel 4.1 Data BH-1Tabel 4.2 Data BH-2Tabel 4.3 Data BH-3Tabel 4.4 Data BH-4Tabel 4.5 Data BH-5Tabel 4.6 Data BH-6Tabel 4.7 Data BH-7Tabel 4.8 Load displacement data, Axial load testTabel 4.9 Data pembuatan grafik Chin’s plotTabel 4.10 Hasil Analisis Program CAPWAPTabel 4.11 Perbandingan Perhitungan Daya Dukung Kelompok Tiang Converse-Labore
Tabel 4.12 Perbandingan Perhitungan Daya Dukung Kelompok Tiang Los AngelesTabel 4.13 Perbandingan Perhitungan Daya Dukung Kelompok Tiang Soiler – KeeneA = Interval pembacaan (setiap kedalaman 20 cm) A = Total luas efektif penampang piston (cm
) D = Diameter tiang E g = Efisiensi kelompok tiang E
min
) i = Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau (m) i
4
= Momen inersia tiang (m
p
I
) h = Tinggi jatuh H = Gaya Horizontal yang bekerja (ton) H u = Gaya lateral ultimit I = Momen Inersia
2
= Tahanan gesek dinding tiang (Kg/cm
s
) FK = Faktor Keamanan f
2
= modulus elastisitas tiang (ton/m
p
2
2
) A
) A = Luas penampang kolom/tiang (cm
2
) A
p
= Luas penampang ujung tiang (cm
2
s
= Kohesi Undrained (kN/m
= Luas penampang selimut tiang (cm
2
) B = Diameter atau sisi tiang (m) c = Kohesi tanah (Kg/cm
2
) c
u
= Jari-jari inersia batang/tiang k
s
P = Keliling tiang (m) Q = Daya dukung tiang pada saat pemancangan ( Ton) Q
ult
) Q
2
= Tahanan gesek ultimit dinding tiang (Kg/cm
s
= Tahanan Ujung Ultimate (kN) Q
p
= Kapasitas daya dukung ijin tiang (kg) Q
ijin
= Beban maksimum tiang tunggal Q b = Tahanan ujung ultimit tiang (kg) Q g = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan keruntuhan Q
a
1 = Beban yang diterima satu tiang pancang (ton)
= modulus subgrade tanah dalam arah horizontal (ton/m
) P
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 M u = Momen ultimit dari penampang tiang N
k
= Panjang lapisan tanah (m) l
i
) L = Panjang batang/tiang L
3
= Kapasitas daya dukung maksimal/akhir (kg) S
u
2
= konstanta modulus subgrade tanah θ = Arc tg d/s (
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
) τ
= Sudut geser tanah (Kg/cm
= 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 vertical (ton) Σx
= Koefisien Adhesi antara Tanah dan Tiang ф
) α
2
) q c = Tahanan konus pada ujung tiang (Kg/cm
2
= Jumlah kuadrat tiang pancang arah y (m
2
) Σy
2
= Jumlah kuadrat tiang pancang arah x (m
2
)