121
ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI TIANG BOR (BORED PILE) DENGAN MENGGUNAKAN METODE ANALITIS DAN SOFTWARE PLAXIS V.8.6 (STUDI KASUS PROYEK JALAN LAYANG KERETA API MEDANBANDAR KHALIPAH KM 0+600) TUGAS AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Disusun oleh : 14 0404 083 MUHAMMAD FAHMI SIREGAR Disetujui Oleh: 19510629198411001 Prof.Dr.Ir.Roesyanto, MSCE BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2018 Universitas Sumatera Utara

ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

  • Upload
    others

  • View
    26

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI TIANG BOR (BORED PILE) DENGAN MENGGUNAKAN METODE

ANALITIS DAN SOFTWARE PLAXIS V.8.6 (STUDI KASUS PROYEK JALAN LAYANG KERETA API

MEDANBANDAR KHALIPAH KM 0+600)

TUGAS AKHIR

Diajukan sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

Disusun oleh :

14 0404 083 MUHAMMAD FAHMI SIREGAR

Disetujui Oleh:

19510629198411001 Prof.Dr.Ir.Roesyanto, MSCE

BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2018

Universitas Sumatera Utara

Page 2: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah

melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas

Akhir ini sebagai syarat utama dalam memperoleh gelar sarjana Teknik dari

Universitas Sumatera Utara dengan judul “Analisis Daya Dukung Pondasi

Bored Pile Dengan Menggunakan Metode Analitis dan Program

SoftwarePlaxis (Studi Kasus Jalan Layang Kereta Api Medan – Bandar

Khalipah KM 0+600)” ini dimaksudkan untuk melengkapi persyaratan dalam

menempuh ujian Serjana Teknik Sipil pada Fakultas Departemen Teknik Sipil

Universitas Sumatra Utara.

Saya 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 yang sebesar-besarnya

kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE, selaku Dosen Pembimbing yang

terlah sabar memberi bimbingan, arahan, dan saran kepada saya untuk

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Wakil Dekan 1 Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Medis Sejahtera Surbakti, ST, MT, Ph.D, selaku Ketua

Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Dr. Ridwan Anas, ST, MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik

Sipil Universitas Sumatera Utara

5. Bapak Dr. Ir. Sofyan A. Silalahi, MSc dan Ir. Rudi Iskandar, MT selaku

Dosen Pembanding dan Dosen Penguji Departemen Teknik Sipil

Universitas Sumatera Utara.

6. Bapak dan Ibu Dosen Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara.

7. Bapak dan Ibu pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara.

Universitas Sumatera Utara

Page 3: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

8. Pihak Kementerian Perhubungan Direktorat Jenderal Perkeretaapian

Balai Teknik Perkeretaapian Wilayah Sumatera Bagian Utara, Satuan

Kerja Kontraktor dan Konsultan pada Proyek Pembangunan Jalan

Layang Kereta Api Medan-Bandar Khalipah khususnya dipaket 10, pada

PT Dian Previta terutama Pak Yos dan Pak Bachtiar yang telah

membantu saya memberikan data-data yang saya butuhkan dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

9. Terutama kepada Orangtua saya, ayah saya Alm. H. Ir. Usman El Rasyid

Siregar dan ibu saya Ir. Yusra Chadijah yang selalu memberikan Doa,

Dukungan, dan Motivasi kepada saya sehingga bisa menyelesaikan

Tugas Akhir ini.

10. Kepada Abang saya, Abdul Hafidz Al Rasyid Siregar yang telah

memberikan dukungan dan motivasi kepada saya.

11. Kepada teman-teman akselerasi gen 9 SMA S Al-Azhar Medan yang

telah memberikan dukungan kepada saya. Khususnya sahabat saya

Syuhada Sipayung dan Raihan Fajar

12. Kepada teman-teman “DKC SQ”; Gemilang Riansyah, M Fajar

Hamonangan, Faiz Syarif Hutabarat, M Alfan Siddiqi Nasution,

Fachriansyah Ahmad, Alm. Fadzar Naufal Nadhil, Hazman A Siregar,

Rizky Febriandy Arifin, Mhd Aulia Pratama, Rizki Murtaza, M Hafidz

Yazid Arif, yang telah memberikan dukungan, solusi, motivasi dalam

penyelesaian Tugas Akhir maupun perkuliahan.

13. Kepada Mhd Zulfadli Batubara sebagai partner dalam menyelesaikan

Tugas Akhir ini

14. Kepada kawan-kawan; Arya Faktur Rachman, M Rizki Indrawan,

Dharma Teguh, Thariq Mustaqa, Ridho Ramadhan, Mahadhir M

Tanjung, Bella A Siregar, Karina Amalia Sukma, Citra Aditya Sarah,

Khoirotul Hudaya, dan Nabila Andini Siregar yang telah memberikan

dukungan dan hiburan kepada saya dalam penyelesaian Tugas Akhir

maupun Perkulihaan.

15. Kepada semua teman-teman saya Teknik Sipil 2014 yang tidak bisa

disebutkan satu-persatu.

Universitas Sumatera Utara

Page 4: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

16. Kepada teman-teman UKM Kendo USU yang memberikan dukungan

untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

17. Kepada adik-adik Teknik Sipil 2017 yang telah membantu perkuliahan

maupun tugas akhir ini.

18. Segenap pihak yang membantu dan mendukung yang belum ditulis satu

persatu atas jasa dan dukungan yang telah membantu dalam perkulihaan

dan tugas akhir ini.

Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini jauh dari

kesempurnaan karena keterbatasan pengetahuan dan kemampuan saya. Oleh

karena itu saya menerima semua kritik dan saran yang bersifat membangun

mengenai Tugas Akhir ini.

Akhir kata saya mengucapkan terimakasih dan saya berharap tugas akhir

ini juga memberi manfaat bagi kita semua.

Medan, Desember

2018

Muhammad Fahmi Siregar

Universitas Sumatera Utara

Page 5: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

ABSTRAK

Pondasi merupakan suatu pekerjaan yang sangat penting dalam

suatu pekerjaan teknik sipil, karena pondasi inilah yang memikul dan

menahan suatu beban yang bekerja diatasnya yaitu beban konstruksi atas.

Penggunaan pondasi bored pile pada Proyek Jalan Layang Kereta Api

oleh Direktorat Jenderal Perkeretaapian yang berada di tengah kota yang

padat merupakan pilihan tepat, karena dapat menyebabkan kerusakan

pada bangunan di sekitarnya jika menggunakan tiang pancang serta desain

diameter pile yang dibutuhkan relatif besar.

Penelitian ini bertujuan untuk mencari nilai daya dukung aksial

perencanaan pondasi bored pile berdasarkan data SPT, menggunakan

metode Reese and Wright, Metode Elemen Hingga dengan Software

Plaxis. Daya dukung lateral menggunakan metode Broms, serta dihitung

penurunan elastik bored pile yang terjadi. Metode pengumpulan data

adalah dengan melakukan observasi lapangan serta pengambilan data dari

Balai Teknik Perkeretaapian Wilayah Sumatera Bagian Utara.

Perhitungan daya dukung aksial tiang bor menggunakan data SPT

dengan metode Reese & Wright yaitu sebesar 1486,77 Ton pada

kedalaman 33 m. Dari hasil PDA test juga didapat daya dukung ultimit

pada kedalaman 33 m adalah 822,90 ton tidak jauh berbeda dengan hasil

perhitungan dengan software plaxis sebesar 852,63 ton pada kedalaman

33 m. Daya dukung lateral berdasarkan Metode Broms pada Bore Hole -

20 secara analitis sebesar 157,50 Ton dan secara grafis sebesar 128,53

Ton. Penurunan elastis tunggal yang dihasilkan sebesar 20,05 mm.

Penurunan dengan software plaxis adalah sebesar 5,36 mm.

Dari keseluruhan metode perhitungan daya dukung serta penurunan yang

terjadi akibat beban kerja, pondasi bored pile masih dalam kategori aman.

Kata Kunci : Kapasitas Daya Dukung, SPT, PDA, Plaxis, Penurunan Elastis

Universitas Sumatera Utara

Page 6: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR .................................................................................................................... i

ABSTRAK ...................................................................................................................................... iv

DAFTAR ISI ................................................................................................................................... v

DAFTAR TABEL ........................................................................................................................ viii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................................... x

DAFTAR NOTASI ...................................................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................................... xvi

BAB I PENDAHULUAN................................................................................... 1

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

1.2. Rumusan Masalah................................................................................... 2

1.3. Tujuan Penelitian…................................................................................ 2

1.4. Manfaat Penelitian................................................................................. 2

1.5. Metode Pengumpulan Data.................................................................... 3

1.6. Batasan Masalah...………..................................................................... 3

1.7.Sistematika Penulisan............................................................................. 4

BAB II TINJAUANPUSTAKA........................................................................ 5

2.1. Tinjauan Umum................................................................... 5

2.2. Tanah................................................................................... 6

2.3. Penyelidikan Tanah.............................................................. 7

2.3.1. Pengujian dengan Standard Penetration Test (SPT)........ 8

2.4. Klasifikasi Tanah........................................................................ ..... 9

2.4.1. Klasifikasi Tanah Berdasarkan AASHTO.............................. 10

2.4.2. Klasifikasi Tanah Sistem Unified…....................................... 12

2.5. Pondasi Dalam................................................................................. 14

2.5.1. Tipe dan Jenis Pondasi Dalam......................................... 15

2.5.2. Penggunaan Pondasi Bored Pile....................................... 16

Universitas Sumatera Utara

Page 7: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

2.5.3. Jenis Pondasi Tiang Bor (Bored pile).............................. 17

2.5.4. Pengaruh Pemasangan Bored Pile................................... 18

2.5.5. Metode Pelaksanaan Bored Pile....................................... 19

2.6. Pengeboran dengan Metode RCD (Reverse Circulation Drilling)....26

2.6.1. Prosedur Pengeboran Metode RCD................................... 27

2.7. Pile Driving Analyzer (PDA).................................................... 28

2.7.1. Prosedur Pengujian Dinamik PDA Test............................ 32

2.7.2. Software CAPWAP…………………............................. 35

2.8. Koefisien Kejut…………......................................................... 36

2.9. Kapasitas Daya Dukung Tiang Bor (Bored Pile) .................... 37

2.9.1. Daya Dukung Aksial Pondasi Tiang Bor / Bored Pile.... 37

2.9.1.1.Daya Dukung Berdasarkan Data Standard Penetration Test..... 37

2.9.2. Kapasitas Daya Dukung Lateral Bored Pile.................... 40

2.9.3. Tahanan Beban Lateral Ultimit........................................ 43

2.9.3.1.Metode Broms......................................................... 44

2.10. Perhitungan Menggunakan Bantuan Program Plaxis................ 53

2.11. Jarak antar Tiang dalam Kelompok............................................ 62

2.12. Kapasitas Kelompok dan Efisiensi Pondasi Bored Pile..............63

2.13. Faktor Keamanan........................................................................ 66

2.14. Penurunan Bored Pile................................................................. 68

2.14.1. Penurunan Elastis (Elastic Settlement) ............................ 68

2.15. Penelitian Terdahulu................................................................... 70

BAB III METODE PENELITIAN..........................................................72

3.1. Data Umum Proyek.............................................................. 72

3.2. Data Teknis Bored Pile......................................................... 72

3.3. Metode Pengumpulan Data................................................... 73

BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN.......................................... 75

4.1. Pendahuluan.......................................................................... 75

4.2. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Bored Pile.............. 77

4.2.1. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Bored Pile dari Data SPT… 77

Universitas Sumatera Utara

Page 8: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

4.2.2. Daya Dukung Bored Pile berdasarkan hasil Pile Driving Analyzer(PDA) test…………....................................................... 82

4.3. Menghitung Daya Dukung Lateral Pondasi Bored Pile................ 82

4.4. Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Aksial Kelompok Tiang....... 85

4.5. Analisa Daya Dukung Dengan Bantuan Software Plaxis................ 86

4.5.1. Daya Dukung dan Penurunan Bored Pile dengan Plaxis........ 86

4.5.2. Proses Pemodelan Pada Program Plaxis................................. 87

4.5.2.1.Daya Dukung Vertikal...........................................87

4.5.3.2. Daya Dukung Lateral...............................................89

4.6. Diskusi................................................................................................... 91

4.6.1. Evaluasi Hasil Perhitungan Daya Dukung Tiang Bor (Bored Pile)… 91

4.6.2. Penurunan yang Terjadi................................................................. 91

4.6.3. Perbandingan Antara Tekanan Air Pori Sebelum Konsolidasi dan

Setelah Konsolidasi dari Program Plaxis............................................ 93

4.6.4. Perbandingan antara Penurunan Sebelum Konsolidasi dan Sesudah

Konsolidasi dari Program Plaxis....................................................... 94

4.6.5. Evaluasi Diameter Pondasi Bored Pile............................................ 95

4.6.6. Evaluasi Luas Penulangan Pondasi Bored Pile............................... 96

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.................................................. 97

5.1. Kesimpulan.......................................................................................... 97

5.2. Saran.................................................................................................... 98

DAFTAR PUSTAKA........................................................................................... 99

LAMPIRAN....................................................................................................... xvii

Universitas Sumatera Utara

Page 9: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

DAFTAR TABEL

No. Judul Hal

2.1 Klasifikasi Tanah Menurut AASHTO 11

2.2 Sistem Klasifikasi Tanah Unified 13

2.3 Tabel Lanjutan Sistem Klasifikasi Tanah 14

2.4 Nilai koefisien Impact load terhadap bentang 36

2.5 Kriteria Pondasi Tiang Pendek dan Pondasi Tiang Panjang 42

2.6 Hubungan Modulus Sub grade (k1) dengan kuat Geser Undrained 42

untuk Lempung kaku Terkonsolidasi Berlebihan

(Overconsolidated clay)

2.7 Nilai-nilai nh untuk Tanah Granular (c=0) 43

2.8 Nilai-nilai nh untuk Tanah Kohesif 43

2.9 Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah 58

2.10 Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Pasir 58 (Schmertman, 1970)

2.11 Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah 59 Lempung (Randolph,1978)

2.12 Hubungan Jenis Tanah, Konsistensi dan Poisson’s Ratio 59

2.13 Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah 61

2.14 Faktor Keamanan untuk Pondasi Tiang 67

2.15 Nilai Koefisiean Empiris (Cp) 70

4.1 Perhitungan Daya Dukung Bored Pile pada Titik BH-20 81

4.2 Data Bored Pile 86

Universitas Sumatera Utara

Page 10: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

4.3 Perbandingan hasil nilai Qu 91

4.4 Perbandingan Nilai Tekanan Air Pori 93

4.5 Penurunan Tanah dengan Program Plaxis 94

Universitas Sumatera Utara

Page 11: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

DAFTAR GAMBAR

No. Judul Hal

2.1 Diagram Fase Tanah 7

2.2 Alat Percobaan Penetrasi Standard 8

2.3 Grafik Bagan Plastisitas 14

2.4 Pelaksanaan Pemasangan Tulangan ke Dalam Lubang Bor 17

2.5 Jenis-jenis Bored Pile 17

2.6 Proses Pekerjaan Metode Kering 19

2.7 Proses Pekerjaan Metode Basah 20

2.8 Proses Pekerjaan Metode Casing 21

2.9 Proses Pengeboran (Boring) 23

2.10 Mengukur Bored Length dengan Measuring Tape 24

2.11 Peralatan Pengujian Bentonite Slurry 26

2.12 Pengoperasian Dasar Metode RCD 28

2.13 Pelaksanaan Pondasi Bored Pile dengan Metode RCD 32

2.14 Sketsa PDA Test 34

2.15 Tampilan Program CAPWAP 36

2.16 Daya Dukung Ujung Bored Pile Pada Tanah Pasir (Reese and 38 Wright, 1977)

2.17 Tahanan Geser Selimut Bored Pile Pasiran (Reese and Wright, 39 1977)

2.18 Definisi Tiang Ujung Bebas dan Tiang Ujung Jepit 40

Universitas Sumatera Utara

Page 12: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

2.19 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiangdengan 45 KondisiKepala Tiang Bebas Akibat Beban Lateral pada Tanah Kohesif (a)Pondasi Tiang Pendek, (b) Pondasi Tiang Panjang (Hardiyatmo,2002)

2.20 Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Kohesif; (a) untuk Pondasi 47 Tiang Pendek, (b) untuk Pondasi Tiang Panjang

(Hardiyatmo,2002)

2.21 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan 48 Kondisi Kepala Tiang Terjepit Akibat Beban Lateral pada Tanah Kohesif; (a)Pondasi Tiang Pendek,(b) Pondasi Tiang Panjang(Hardiyatmo, 2002)

2.22 Grafik Tahanan Lateral Ultimit Tiang Pada Tanah Kohesif 49 (a) Tiang Pendek, (b) Tiang Panjang (Broms,1964)

2.23 Defleksi danMekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan 51 Kondisi Kepala Tiang Bebas Akibat Beban Lateral pada Tanah Granular;(a) Pondasi Tiang Pendek, (b) Pondasi Tiang Panjang(Hardiyatmo, 2002)

2.24 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan52 KondisiKepala Tiang Jepit Akibat Beban Lateral pada Tanah Granular;(a)Pondasi Tiang Pendek, (b) Pondasi Tiang Panjang(Hardiyatmo,2002)

2.25 Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Granular; 53 (a) Tiang Pendek, (b) Tiang Panjang

(Tomlinson, 1977)

2.26 Model Pondasi Tiang Bor ( Bored Pile ) 54

2.27 Jarak Antar Tiang Dalam Kelompok 62

2.28 Susunan Jarak Antar Tiang Dalam Kelompok (Bowles, 1999) 63

2.29 Tipe Keruntuhan Dalam Kelompok Tiang 63

2.30 Definisi Jarak s Dalam Hitungan Efisiensi Tiang 65

2.31 Variasi Jenis Bentuk Unit Tahanan Friksi (Kulit) Alami Terdistribusi 69 Sepanjang Tiang Tertanam ke Dalam Tanah

3.1 Lokasi proyek paket 10 72

Universitas Sumatera Utara

Page 13: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

3.3 Bagan Alir Penelitian 73

4.1 Menentukan Nilai Tahanan Selimut Pada Tanah Non-Kohesif 80

4.2. Plot Nilai Tahanan Lateral 84

4.3 Sketsa Konfigurasi Kelompok Bored Pile 85

4.4 Hasil Kalkulasi dan Besar Nilai MSF pada Phase2 88

4.5 Hasil Kalkulasi dan Besar Nilai MSF pada Phase4 89

4.6 Pemodelan untuk Beban Lateral pada Plaxis 90

4.7 Penurunan Pondasi Bored Pile Setelah Konsolidasi 93

4.8 Excess Pore Pressure Sebelum Konsolidasi 94

4.9 Excess Pore Pressure Setelah Konsolidasi 94

4.10 Penurunan Tanah Sebelum Konsolidasi 95

4.11 Penurunan Tanah Setelah Konsolidasi 95

Universitas Sumatera Utara

Page 14: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

DAFTAR NOTASI A = interval pembacaan sondir (setiap pembacaan 20 cm)

Ap = luas penampang tiang (m2)

B = lebar atau diameter tiang (m)

Bg = lebar kelompok tiang (cm)

Cp = koefisien empiris

Cs = konstanta Empiris

c = kohesi tanah (kg/cm²)

cu = kohesi undrained (kN/m2)

d = diameter tiang (m)

Dr = kerapatan relatif (%)

e = angka pori

e = jarak beban lateral dari permukaan tanah

Ep = modulus elastis tiang (kN/m2)

Es = modulus elastisitas tanah di sekitar tiang(kN/m2)

Eg = effisiensi kelompok tiang

f = jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m)

fs = gesekan selimut tiang per satua luas (Ton/m2)

Gs =specific gravity

g = jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang (m)

H = tebal lapisan (m)

Hu = Beban Lateral (kN)

I = momen inersia (cm4)

Ip = momen inersia tiang (cm4)

Universitas Sumatera Utara

Page 15: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

K = faktor kekakuan tiang

K = modulus tanah

k = koefisien permeabilitas

k1 = modulus reaksi subgrade dari Terzaghi

kh = koefisien permeabilitas arah horizontal

kv = koefisien permeabilitas arah vertikal

L = panjang tiang bored pile (m)

My = momen leleh (kN-m)

N-SPT = nilai N-SPT

m = jumlah baris tiang

n = jumlah tiang dalam kelompok

n = jumlah tiang dalam satu baris

nh = koefisien fariasi modulus

P = keliling tiang (m)

PF = probabilitas kegagalan

po = tekanan overburden efektif

Q = besar beban yang bekerja (kN)

Qa = beban maksimum tiang tunggal (Ton)

Qp = daya dukung ultimit ujung tiang (Ton)

Qs = daya dukung ultimit selimut tiang (Ton)

Qwp = daya dukung yang bekerja pada ujung tiang dikurangi

dayadukung friction (kN)

Qws = daya dukung friction (kN)

q = tekanan pada dasar pondasi

qp = tahanan ujung per satuan luas (Ton/m2)

Universitas Sumatera Utara

Page 16: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

qp = daya dukung ultimate tiang (kN)

S = penurunan untuk tiang tunggal (mm)

s = jarak pusat ke pusat antar tiang

Se(1) = penurunan elastis dari tiang (mm)

Se(2) = penurunan tiang yang disebabkan oleh beban di ujung tiang (mm)

Se(3) = penurunan tiang yang disebabkan oleh beban di sepanjang batang

tiang(mm)

S = besar penurunan yang terjadi (mm)

Sg = penurunan kelompok tiang (mm)

Wp = berat pile (Ton)

Wr = berat hammer(Ton)

α = koefisien adhesi antara tanah dan tiang

ϕ = sudut geser dalam

= berat isi tanah (kN/m3)

γdry = berat jenis tanah kering (kN/m3)

γsat = berat jenis tanah jenuh (kN/m3)

γw = berat isi air(kN/m3)

= koefisien dari skin friction

μ = poisson’s ratio

ψ = sudut dilantansi (o)

Universitas Sumatera Utara

Page 17: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran-1 = Data Bore Log

Lampiran-2 = Data Laporan Pengecoran

Lampiran-3 = Data PDA Test

Lampiran-4 = Shop Drawing

Universitas Sumatera Utara

Page 18: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pondasi merupakan suatu pekerjaan yang sangat penting dalam suatu

pekerjaan teknik sipil, karena pondasi inilah yang memikul dan menahan suatu

beban yang bekerja diatasnya yaitu beban konstruksi atas. Indonesia adalah

sebuah negara berkembang, pembangunan di Indonesia telah banyak dijalankan,

bukan hanya di kota-kota, tapi telah menyebar ke daerah-daerah, di seluruh

pelosok tanah air. Dalam pembangunan tersebut banyak bangunan besar seperti

gedung, jembatan, bendungan dan bangunan lain didirikan. Untuk menahan beban

bangunan yang berat tersebut tentunya diperlukan pondasi yang kokoh.

Apabila kondisi tanah di permukaan tidak mampu menahan bangunan

tersebut, maka beban bangunan harus diteruskan ke lapisan tanah keras di

bawahnya. Untuk itu sering dipakai konstruksi pondasi dalam berupa tiang

pancang. Pondasi tiang pancang sering dipakai pada lahan yang masih luas dan

kosong, dimana getaran yang ditimbulkan pada saat aktifitas pemancangan

berlangsung tidak mengganggu lingkungan sekitarnya. Namun jika bangunan

tersebut didirikan di lokasi yang telah padat penduduknya, maka getaran yang

ditimbulkan akan menimbulkan masalah karena sangat mengganggu dan dapat

merusak bangunan di sekitarnya. Dalam hal ini pemakaian pondasi bored pile

merupakan pilihan pondasi yang tepat. Pondasi bored pile adalah pondasi tiang

yang pemasangannya dilakukan dengan mengebor tanah pada awal

pengerjaannya, baru kemudian diisi dengan tulangan dan di cor dengan beton.

Apabila kekuatan tanah tidak mampu memikul beban pondasi, maka penurunan

yang berlebihan atau keruntuhan dari tanah akan terjadi, kedua hal tersebut

menyebabkan kerusakan konstruksi yang berada di atas pondasi tadi. Dalam

perencanaannya, sangatlah penting dilakukan analisis mengenai daya dukung

pondasi. Tujuan dari tugas akhir ini untuk menghitung daya dukung tiang dari

hasil standar penetrasi test (SPT), dari data PDA test, serta membandingkan hasil

daya dukung tiang dari beberapa penyelidikan yang dilakukan pada tiang

kelompok berdasarkan nilai efisiensi.

Universitas Sumatera Utara

Page 19: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Dari uraian di atas maka permasalahan yang akan dibahas dalam skripsi ini

adalah bagaimana menentukan daya dukung pondasi bored pile di salah satu titik

di lokasi Jalan Layang Kereta Api Medan – Bandar Khalipah.

1.2.Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari penelitian ini ialah :

1. Bagaimana hasil evaluasi dan perbandingan besarnya daya dukung

pada pondasi dengan menggunakan metode elemen hingga, metode

analitik dan menggunakan data PDA dari hasil uji lapangan.

2. Bagaimana menentukan gaya lateral pada bored pile.

3. Bagaimana menentukan penurunan elastis pada tiang bored pile.

4. Bagaimana menentukan efisiensi pada kelompok tiang bored pile.

1.3. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini ialah :

1. Mengevaluasi dan membandingkan besarnya daya dukung pada

pondasi dengan menggunakan metode elemen hingga, metode analitik

dan menggunakandata PDA hasil uji lapangan.

2. Menentukan gaya lateral pada bored pile.

3. Menentukan penurunan elastis pada tiang bored pile.

4. Menentukan efisiensi pada kelompok tiang bored pile.

1.4. Manfaat Penelitian

Tugas Akhir ini diharapkan bermanfaat untuk:

1. Memberikan ilmu mengenai pondasi khususnya mengenai bored pile

dalam pencarian daya dukung menggunakan metode elemen hingga.

2. Mahasiswa ataupun pihak lain yang akan membahas tugas akhir yang

sama.

3. Pihak-pihak yang membutuhkan informasi dan mempelajari hal-hal

yang dibahas dalam laporan Tugas Akhir.

Universitas Sumatera Utara

Page 20: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

1.5Metode Pengumpulan Data

Metodologi penelitian yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah

studi kasus, dengan mendapatkan data dari lapangan dan instansi terkait dan

mengumpulkan keterangan dari buku atau jurnal serta masukan dari dosen

pembimbing.

Adapun teknik pembahasan yang dilakukan adalah:

- Studi literature yaitu mengumpulkan kajian literature yang

berhubungan dengan tugas akhir ini, yang bersumber dari buku serta

referensi jurnal sebagai pendekatan teori maupun sebagai

perbandingan untuk mengkaji penelitian ini.

- Pengumpulan data-data yang diperlukan untuk menunjang

penyelesaian tugas akhir ini yang terdiri dari :

- Data Primer :

Data hasil uji lapangan yang dilakukan oleh PT. Dian Previta yang

berupa data Standar Penetrasi Test (SPT), Pile Driving Analyzer

(PDA) test, gambar detail pondasi, dan struktur proyek

- Data Sekunder:

yang terdiri dari foto-foto yang berhubungan dalam Tugas Akhir

ini.

- Studi Bimbingan, yaitu melakukan bimbingan dan konsultasi dengan

dosen pembimbing yang turut berperan penting dalam penyelesaian

tugas akhir ini.

1.6. Batasan Masalah

Dalam pelaksanaan proyek pembangunan Jalan Layang Kereta Api

Medan hal yang dianalisa adalah daya dukung pondasi kelompok pilenya, maka

sangatlah perlu diadakan pembatasan masalah yang bertujuan menghindari

kerancuan serta penyimpangan dari tujuan semula. Pembatasan masalah dalam

laporan ini dibatasi pada:

a) Proyek pembangunan Jalan Layang Kereta Api Medan.

b) Tiang yang ditinjau adalah pondasi bore pile (P50).

c) Tidak melakukan analisis biaya.

Universitas Sumatera Utara

Page 21: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

d) Metode yang digunakan untuk menganalisa bored pile

menggunakan metode elemen hingga Plaxis.

e) Tidak meninjau akibat gaya horizontal (Gaya gempa).

1.7. Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah dalam melakukan analisis terhadap permasalahan

yang ada perlu dilakukan sistematika penulisan yang disusun dalam

beberapa bab sebagai berikut:

BABI. Pendahuluan

Bab ini menggambarkan informasi awal dari keseluruhan penelitian ini,

yang berisi tentang latar belakang, perumusan masalah, tujuan penelitian,

manfaat penelitian, batasan masalah, serta sistematika penulisan.

BAB II. Studi Pustaka

Berisi dasar teori, rumus, dan segala sesuatu yang digunakan untuk

menyelesaikan Tugas Akhir ini, yang diperoleh dari buku literatur, tulisan

ilmiah, website / search engine dan hasil penulisan sebelumnya.

Bab III. Metode Penelitian

Berisi metodologi penulisan Tugas Akhir berupa pengumpulan data dan

metode analisis.

BAB IV. Analisa dan Pembahasan

Berisi perhitungan daya dukung pondasi bored pile dengan mengolah data-

data yang diperoleh.

BABV. Kesimpulan dan Saran

Bab ini berisi pernyataan pernyataan singkat dan jelas yang disajikan dari

analisis dan pembahasan yang berkaitan erat dengan menjawab tujuan

penelitiaan serta saran yang dapat diberikan untuk melanjutkan penelitian

yang sudah dikerjakan.

Universitas Sumatera Utara

Page 22: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tinjauan Umum

Pondasi ialah bagian dari suatu sistem rekayasa yang meneruskan beban

yang ditopang oleh pondasi dan beratnya sendiri kepada dan ke dalam tanah

dan batuan yang terletak di bawahnya (Bowles, 1997). Suatu perencanaan

pondasi dikatakan benar apabila beban yang diteruskan oleh pondasi ke tanah

tidak melampaui kekuatan tanah yang bersangkutan (Das, 1995).

Dalam menentukan perencanaan pondasi suatu bangunan ada dua hal yang

harus diperhatikan pada tanah yang ada di bawah pondasi, yaitu:

1. Daya dukung pondasi yang direncanakan harus lebih besar daripada

beban yang bekerja pada pondasi tersebut baik beban statik maupun

beban dinamiknya.

2. Penurunan yang terjadi akibat pembebanan tidak boleh melebihi

penurunan yang diijinkan.

Banyak faktor dalam pemilihan jenis pondasi, faktor tersebut antara lain

beban yang direncanakan bekerja, jenis lapisan tanah dan faktor non-teknis

seperti biaya konstruksi, waktu konstruksi,. Pemilihan jenis pondasi yang

digunakan sangat berpengaruh kepada keamanan struktur yang berada di atas

pondasi tersebut. Jenis pondasi yang dipilih harus mampu menjamin

kedudukan struktur terhadap semua gaya yang bekerja. Selain itu, tanah

pendukungnya harus mempunyai kapasitas daya dukung uang cukup untuk

memikul beban yang bekerja sehingga tidak terjadi keruntuhan.

Pondasi dibedakan atas dua jenis, yaitu pondasi dangkal (shallow

foundation) dan pondasi dalam (deep foundation). Pondasi dangkal digunakan

apabila lapisan tanah keras terletak tidak jauh dari permukaan tanahnya.

Pondasi dangkal didesain dengan kedalaman lebih kecil atau sama dengan

lebar dari pondasi tersebut. Sedangkan pondasi dalam digunakan apabila

lapisan tanah kerasnya terletak jauh dari permukaan tanah. Pondasi dalam

Universitas Sumatera Utara

Page 23: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

didesain dengan kedalaman lebih besar atau sama dengan lebar dari pondasi

tersebut.

Di era perkembangan zaman yang semakin modern ini penggunaan

pondasi bored pile semakin banyak karena beberapa alasan. Oleh sebab itu

sangat menarik untuk meninjau perkembangan berbagai pemakaiannya dan

pelaksanaan konstruksi jenis pondasi dalam ini, namun demikian pengalaman

menunjukkan bahwa pada setiap pekerjaan pondasi bored pile muncul

masalah-masalah spesifik dengan kondisi yang berbeda menyangkut segi

pelaksanaan konstruksi maupun hal-hal yang menyangkut daya dukung tanah

di lokasi proyek. Dalam pemilihan pondasi sangat dibutuhkan pengetahuan

tentang jenis tanah, daya dukung dan penurunan yang akan ditimbulkan dalam

batas aman, pengendalian mutu menjadi salah satu kunci penting keberhasilan

pondasi bored pile.

2.2. Tanah

Tanah adalah materi utama yang menerima sepenuhnya penyaluran

beban yang ditimbulkan akibat konstruksi bangunan yang dibuat diatasnya.

Tanah yang ada di permukaan bumi mempunyai karakteristik dan sifat yang

berbeda-beda, sehingga hal ini merupakan suatu tantangan bagi perekayasa

konstruksi untuk memahami perilaku tanah yang dihadapi dalam perencanaan

konstruksi dengan jalan melakukan penyelidikan dan penelitian terhadap sifat-

sifat yang dimiliki tanah yang tentunya hasilnya tidak mutlak, tepat dan benar.

Akan tetapi paling tidak kita dapat melakukan pendekatan secara teknis yang

dapat dipertanggungjawabkan akurasinya dalam perencanaan konstruksi.

Tanah terdiri dari tiga komponen yaitu air, udara, dan bahan padat. Udara

dianggap tidak mempunyai pengaruh teknis sedangkan air sangat

mempengaruhi sifat – sifat teknis tanah. Ruang diantara butiran–butiran

sebagian atau seluruhnya dapat terisi oleh air atau udara. Bila rongga terisi oleh

air seluruhnya tanah dikatakan dalam kondisi jenuh. Sedangkan bila rongga

terisi air dan udara tanah pada kondisi jenuh sebagian (partially saturated).

Universitas Sumatera Utara

Page 24: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Komponen-komponen tanah tersebut akan diperjelas pada Gambar 2.1

berikut:

Gambar 2.1 Diagram fase tanah(Das, 1995)

2.3 Penyelidikan Tanah (Soil Investigation)

Penyelidikan tanah (Soil Investigation) adalah proses pengambilan

contoh (sample) tanah yang bertujuan untuk menyelidiki karakteristik tanah

tersebut. Dalam mendesain pondasi, penting bagi para engineer untuk

mengetahui sifat setiap lapisan tanah (seperti berat isi tanah, daya dukung,

ataupun daya rembes) dan juga ketinggian muka air tanah. Oleh sebab itu soil

investigationadalah pekerjaan awal yang harus dilakukan sebelum

memutuskan akan menggunakan jenis pondasi dangkal dan dalam.

Penyelidikan tanah (soil investigation) ada dua jenis yaitu :

1. Penyelidikan di lapangan (in situ test)

Jenis penyelidikan di lapangan seperti pengeboran (hand boring

ataupun machine boring), Cone Penetrometer Test (sondir), Standard

Penetration Test (SPT), Sand Cone Test dan Dynamic Cone

Penetrometer.

2. Penyelidikan di laboratorium (laboratory test)

Jenis penyelidikan di laboratorium terdiri dari uji index properties

tanah (Atterberg Limit, Water Content, Spesific Gravity, Shieve Analysis)

Universitas Sumatera Utara

Page 25: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

dan engineering properties tanah (direct shear test, triaxial test,

consolidation test, permeability test, compaction test, dan CBR).

Dari hasil penyelidikan tanah di lapangan diperoleh contoh tanah

(soil sampling) yang dapat dibedakan menjadi dua yaitu :

a. Contoh tanah tidak terganggu (undisturbed soil)

Suatu contoh tanah dikatakan tidak terganggu apabila contoh tanah

itu dianggap masih menunjukkan sifat-sifat asli tanah tersebut. Sifat asli

yang dimaksud adalah contoh tanah tersebut tidak mengalami perubahan

pada strukturnya, kadar air, atau susunan kimianya. Undisturbed soil

digunakan untuk percobaan engineering properties.

b. Contoh tanah terganggu ( disturbed soil )

Contoh tanah terganggu adalah contoh tanah yang diambil tanpa

adanya usaha–usaha tertentu untuk melindungi struktur asli tanah

tersebut. Disturbed soil digunakan untuk percobaan uji index properties

tanah.

2.3.1. Standard Penetration Test (SPT)

Standard Penetration Test (SPT) sering digunakan untuk mendapatkan

daya dukung tanah secara langsung di lokasi. Pengujian langsung dilapangan

dengan metode Standard Penetration Test (SPT) dilakukan dalam satu lubang

bor dengan memasukkan tabung sampel yang berdiameter 35 mm sedalam 305

mm, kedalam tanah pada dasar lubang bor dengan memakai suatu beban

penumbuk dengan berat 140 lb (63 kg) yang dijatuhkan dari ketinggian 30 in

(75 cm). Setelah memasuki kedalam tanah 6 in (15 cm) jumlah pukulan

ditentukan untuk memasukkannya kedalam sedalam 12 in (30cm) berikutnya.

Jumlah pukulan ini disebut nilai N (N value) atau Number of blows. Seperti

Universitas Sumatera Utara

Page 26: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

terlihat pada Gambar 2.3

Gambar 2.2 Standard penetration test

Pengamatan dan perhitungan SPT dilakukan sebagai berikut :

a. Mula-mula tabung SPT dipukul ke dalam tanah sedalam 45 cm yaitu

kedalaman yang diperkirakan akan terganggu oleh pengeboran.

b. Kemudian untuk setiap kedalaman 15 cm dicatat jumlah pukulan

yang dibutuhkan untuk memasukkannya.

c. Jumlah pukulan untuk memasukkan split spoon 15 cm pertama

dicatat sebagai N1. Jumlah pukulan untuk memasukkan 15 cm kedua

adalah N2 dan jumlah pukulan untuk memasukkan 15 cm ketiga

adalah N3 . Jadi total kedalaman setelah pengujian SPT adalah 45 cm

dan menghasilkan N1, N2, dan N3.

d. Angka SPT ditetapkan dengan menjumlahkan 2 angka pukulan

terakhir (N2+N3) pada setiap interval pengujian dan dicatat pada

lembaran Drilling Log.

e. Setelah selesai pengujian, tabung SPT diangkat dari lubang bor ke

permukaan tanah untuk diambil contoh tanahnya dan dimasukkan ke

dalam kantong plastik untuk diamati di laboratorium.

Kemudian hasil dari pekerjaan bor dan SPT dituangkan dalam lembaran

drilling log.Uji SPT dapat dihentikan jika jumlah pukulan melebihi 50 kali

sebelum penetrasi 30 cm tercapai. Tujuan percobaan SPT yaitu :

a. Untuk menentukan kepadatan relatif dan sudut geser (ϕ) lapisan tanah

tersebut dari pengambilan contoh tanah dengan tabung.

b. Dapat diketahui jenis tanah dan ketebalan dari setiap lapisan tanah.

c. Untuk memperoleh data yang kumulatif pada perlawanan penetrasi

tanah dan menetapkan kepadatan dari tanah yang tidak berkohesi

yang biasanya sulit diambil sampelnya.

2.4 Klasifikasi Tanah

Klasifikasi tanah sangat diperlukan untuk memberikan gambaran

sepintas mengenai sifat-sifat tanah di dalam perencanaan dan pelaksanaan

suatu konstruksi. Dalam mekanika tanah telah banyak dibuat metode

Universitas Sumatera Utara

Page 27: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

pengklasifikasian sesuai dengan dasar yang dipakai untuk mendasari metode

yang dibuat. Walaupun terdapat berbagai sistem pengklasifikasian tanah, tetapi

tidak satupun dari sistem-sistem tersebut yang memberikan penjelasan yang

tegas mengenai segala kemungkinan pemakaiannya. Hal ini disebabkan karena

tanah memiliki sifat-sifat yang bervariasi. Adapun beberapa metode klasifikasi

tanah yang ada antara lain:

1. Klasifikasi Tanah Sistem AASHTO

2. Klasifikasi Tanah Sistem UNIFIED

2.4.1. Klasifikasi tanah berdasarkan AASHTO

Sistem klasifikasi tanah sistem AASHTO pada mulanya dikembangkan

pada tahun 1929 sebagai Public Road Administration Classification System.

Guna mengklasifikasikan tanah untuk pemakaian lapisan dasar jalan raya.

Sistem ini pada mengklasifikasikan tanah kedalam delapan kelompok, A-1

sampai A-7. Kelompok A-1 dianggap yang paling baik yang sesuai untuk

lapisan dasar jalan raya. Setelah diadakan beberapa kali perbaikan, sistem ini

dipakai oleh The American Association of State Highway Officials (AASHTO)

dalam tahun 1945. Bagan pengklasifikasian sistem ini dapat dilihat seperti pada

Tabel 2.1. di bawah. Khusus untuk tanah-tanah yang mengandung bahan butir

halus diidentifikasikan lebih lanjut dengan indeks kelompoknya. Indeks

kelompok didefinisikan dengan persamaan di bawah.

Indeks kelompok dapat dihitung dengan persamaan :

GI = (F- 350) [0,2 + 0,005 (LL – 40)] + 0,01 (F – 15) (PI – 10)

……………(2.1)

Keterangan:

GI = indeks kelompok

F = batas butir yang lolos ayakan No.200

PI = indeks plastisitas

LL = batas cair

Universitas Sumatera Utara

Page 28: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

(F – 35) [0,2 + 0,005 (LL – 40)] merupakan bagian indeks kelompok

tetap batas cair. Bagian kedua, dalam hal ini 0,01 (F – 15) (PI – 10)

merupakan bagian indeks kelompok tetap indeks plastisitas.

Berikut ini ketentuan-ketentuan untuk menentukan indeks kelompok :

a. Jika menghasilkan harga GI negatif, maka diambil = 0.

b. Indeks kelompok yang dihitung dibulatkan ke bilangan bulat yang

terdekat, misalnya : GI = 3,40 dibulatkan menjadi = 3 dan GI = 3,50

dibulatkan menjadi = 4 dan ditempatkan dalam tanda kurung

dibelakang kelompok dan sub kelompok tanah misalnya : A-2-6 (3).

Pada umumnya makin besar nilai indeks kelompoknya, makin

kurang baik tanah tersebut untuk dipakai dalam pembangunan jalan

raya, untuk tanah-tanah di dalam sub kelompok tersebut.

c. Dalam hal ini tidak ada batas lebih tinggi untuk indeks kelompok.

d. Indeks kelompok tanah digolongkan ke dalam kelompok-kelompok

A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-5 dan A-3 akan selalu nol.

Pada umumnya, kualitas tanah yang digunakan untuk bahan tanah dasar dapat

dinyatakan sebagai kebalikan dari harga indeks group.

Tabel 2.1 klasifikasi tanah menurut AASHTO

Universitas Sumatera Utara

Page 29: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

2.4.2. Klasifikasi tanah sistem Unified

Sistem klasifikasi tanah yang paling terkenal di kalangan para ahli teknik

tanah dan pondasi adalah klasifikasi sistem Unified. Sistem ini pertama kali

diperkenalkan oleh Cassagrande dalam tahun 1942 untuk dipergunakan pada

pekerjaan pembuatan lapangan terbang yang dilaksanakan oleh The Army

Corps Engineers. Sistem ini telah dipakai dengan sedikit modifikasi oleh U.S.

Bureau of Reclamation dan U.S Corps of Engineers dalam tahun 1952. Dan

pada tahun 1969 American Society for Testing and Material telah menjadikan

sistem ini sebagai prosedur standar guna mengklasifikasikan tanah untuk

tujuan rekayasa.

Sistem Unified membagi tanah ke dalam dua kelompok utama:

1. Tanah berbutir kasar → ada lah tanah yang lebih dan 50% bahannya

tertahan pada ayakan No. 200. Tanah butir kasar terbagi atas kerikil

dengan simbol G (gravel), dan pasir dengan simbol S (sand).

Universitas Sumatera Utara

Page 30: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

2. Tanah butir halus → adalah tanah yang lebih dan 50% bahannya

lewat pada saringan No. 200. Tanah butir halus terbagi atas lanau

dengan simbol M (silt), lempung dengan simbol C (clay), serta lanau

dan lempung organik dengan simbol O, bergantung pada tanah itu

terletak pada grafik plastisitas. Tanda L untuk plastisitas rendah dan

tanda H untuk plastisitas tinggi. Adapun simbol simbol lain yang

digunakan dalam klasifikasi tanah ini adalah :

W = well graded (tanah dengan gradasi baik).

P = poorly graded (tanah dengan gradasi buruk)

L = low plasticity (plastisitas rendah) (LL < 50)

H = high plasticity (plastisitas tinggi) (LL > 50)

Tabel 2.2 Sistem klasifikasi tanah Unified

DIVISI UTAMA Simbol Kelompok Nama Umum

Tana

h B

erbu

tir K

asar

Le

bih

dari

50%

but

iran

terta

han

pada

ay

akan

no.

200

Pasir lebih dari 50% fraksi kasar lolos

ayakan no.4

Kerikil Bersih (hanya kerikil)

GW

Kerikil bergradasi baik dan campuran kerikil-pasir, sedikit atau

sama sekali tidak mengandung butiran halus

GP

Kerikil bergradasi buruk dan campuran kerikil-pasir, sedikit atau

sama sekali tidak mengandung butiran halus

Kerikil dengan butiran halus

GM Kerikil berlanau, campuran kerikil-pasir-lanau

GC Kerikil berlempung, campuran kerikil-pasir-lempung

kerikil 50%

Pasir Bersih SW Pasir bergradasi baik, pasir

berkerikil, sedikit atau sama sekali

Universitas Sumatera Utara

Page 31: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

atau lebih dari

fraksi kasar

tertahan pada

ayakan no.4

(hanya pasir)

tidak mengandung butiran halus

SP Pasir bergradasi buruk dan pasir

berkerikil, sedikit atau sama sekali tidak mengandung butiran halus

Pasir dengan butiran halus

SM Pasir berlanau, campuran pasir lanau

SC Pasir berlempung, campuran pasir lempung

Tana

h B

erbu

tir K

asar

Le

bih

dari

50%

but

iran

terta

han

pada

aya

kan

no.2

00

Lanau dan lempung Batas Cair 50% atau

kurang

ML Lanau anorganik, pasir halus sekali, serbuk batuan, pasir halus berlanau

atau berlempung

CL

Lempung anorganik dengan plastisitas rendah sampai sedang,

lempung berkerikil, lempung berpasir, lempung berlanau, lempung

"kurus"

OL Lanau organik dan lempung berlanau organik dengan plastisitas rendah

Lanau dan lempung Batas Cair lebih dari

50%

MH Lanau anorganik atau pasir halus diatome atau lanau diatome, lanau

yang elastis

CH lempung anorganik dengan plastisitas tinggi, lempung "gemuk"

OH Lempung anorganik dengan plastisitas sedang sampai tinggi

Tanah-tanah dengan kandungan organik tinggi PT Peat(gambut), muck, dan tanah lain

dengan kandungan organik tinggi Tabel 2.3Lanjutan sistem klasifikasi tanah

Universitas Sumatera Utara

Page 32: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 2.3 Grafik bagan plastisitas

2.5 Pondasi Dalam (Deep Foundation)

Merupakan pondasi yang dipergunakan untuk meneruskan beban ke

lapisan tanah yang mampu memikulnya dan letaknya cukup dalam. Menurut

“Bowles (1997)”, sebuah pondasi harus mampu memenuhi beberapa

persyaratan stabilitas dan deformasi, seperti :

Universitas Sumatera Utara

Page 33: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

a) Kedalaman harus memadai untuk menghindarkan pergerakan tanah lateral

dari bawah pondasi khusus untuk pondasi tapak dan pondasi rakit.

b) Kedalaman harus berada di bawah daerah perubahan volume musiman

yang disebabkan oleh pembekuan, pencairan dan pertumbuhan tanaman.

c) Sistem harus aman terhadap penggulingan, rotasi, penggelinciran atau

pergeseran tanah.

d) Sistem harus aman terhadap korosi atau kerusakan yang disebabkan oleh

bahan berbahaya yang terdapat di dalam tanah.

e) Sistem harus cukup mampu beradaptasi terhadap beberapa perubahan

geometri konstruksi atau lapangan selama proses pelaksanaan dan mudah

dimodifikasi seandainya perubahan perlu dilakukan.

f) Metode pemasangan pondasi harus seekonomis mungkin.

g) Pergerakan tanah keseluruhan (umumnya penurunan) dan pergerakan

diferensial harus dapat ditolerir oleh elemen pondasi dan elemen bangunan

atas.

h) Pondasi dan konstruksinya harus memenuhi syarat standar untuk

perlindungan lingkungan.

2.5.1. Tipe dan jenis pondasi dalam

Pondasi dalam sering juga di sebut dengan pondasi tiang, dari segi

pelaksanaannya dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu:

a. Pondasi tiang pancang beton bertulang pracetak (precast reinforced

concrete pile).

b. Pondasi tiang cor di tempat (cast in place), sering disebut dengan

tiang bored pile.

Pondasi tiang dapat dibagi menjadi tiga kategori antara lain.

a. Tiang perpindahan besar (large displacement)

Tiang perpindahan besar yaitu tiang pejal atau berlubang dengan ujung

tertutup yang dipancang ke dalam tanah sehingga terjadi perubahan volume

tanah yang relatif besar. Termasuk dalam tiang perpindahan besar adalah tiang

Universitas Sumatera Utara

Page 34: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

kayu, tiang beton pejal, tiang beton prategang, tiang baja bulat, (tertutup pada

ujungnya).

b. Tiang perpindahan kecil (small displacement)

Tiang perpindahan kecil adalah sama seperti tiang kategori pertama hanya

volume tanah yang dipindahkan saat pemancangan relatif kecil, contohnya

tiang beton berlubang dengan ujung terbuka, tiang beton prategang berlubang

dengan ujung terbuka, tiang baja H, tiang baja bulat ujung terbuka, tiang ulir.

c. Tiang tanpa perpindahan (non displacement)

Tiang tanpa perpindahan, terdiri dari tiang yang dipasang ke dalam tanah

dengan cara menggali atau mengebor tanah. Termasuk dalam tiang

tanpaperpindahan adalah bored pile, yaitu tiang beton yang pengecorannya

langsung di dalam lubang hasil pengeboran tanah (pipa baja diletakkan di

dalam lubang dan dicor beton).

2.5.2 Penggunaan pondasi Bored Pile

Pondasi bored pile adalah merupakan salah satu jenis pondasi tiang yang

biasa digunakan pada konstruksi bangunan tinggi. Pemakaian pondasi bored

pile adalah merupakan alternatif lain, bilamana dalam pelaksanaan

pembangunan berada pada suatu lokasi yang sangat sulit atau beresiko tinggi

apabila mempergunakan pondasi tiang pancang. Dari sisi teknologi, pemakaian

pondasi bored pile ini memiliki beberapa keunggulan, antara lain mobilisasi

yang mudah, karena pondasi dicetak di tempat dan hanya membutuhkan alat

boring serta perakitan tulangan, tidak mengganggu lingkungan atau bangunan

di sekitarnya karena tidak menghasilkan getaran yang dapat merusak bangunan

lain di sekitarnya. Hal ini merupakan salah satu pertimbangan penggunaan

pondasi bored pile pada proyek Jalan Layang Kereta Api yang dibangun di

pinggir jalan dan di sekitar proyek telah terdapat bangunan-bangunan

pertokoan maupun perumahan masyarakat, seperti terlihat pada Gambar 2.4

Universitas Sumatera Utara

Page 35: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 2.4 Pelaksanaan pemasangan tulangan ke dalam lubang bor (proyek jalan layang kereta api)

2.5.3. Jenis Pondasi Tiang Bor (Bored Pile)

Pondasi tiang bor (bored pile) diklasifikasikan sesuai dengan rancangan

untuk meneruskan beban struktur ke lapisan tanah keras. Jenis-jenis pondasi

bored pile dilihat Gambar 2.5 ini.

a. Bored pile lurus untuk tanah keras.

b. Bored pile yang ujungnya diperbesar berbentuk bel.

c. Bored pile yang ujungnya diperbesar berbentuk trapezium.

d. Bored pile lurus untuk tanah berbatu-batuan

Gambar 2.5 Jenis-jenis bored pile (Das, 1995)

Pada proyek Jalan Layang Kereta Api yang menjadi lokasi penelitian

mempergunakan pondasi bored pile dengan kondisi seperti terlihat pada

Gambar 2.5 (a) namun karena di beberapa titik terdapat batu cadas di bawah

lapisan pasir, sehingga bisa terjadi kondisi seperti Gambar 2.5 (d).

Universitas Sumatera Utara

Page 36: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

2.5.4 Pengaruh pemasangan Bored Pile

a. Bored Pile dalam Tanah Granuler

Pada waktu pengeboran, biasanya dibutuhkan tabung luar (casing)

sebagai pelindung terhadap longsoran dinding galian. Gangguan kepadatan

tanah terjadi pada saat tabung pelindung ditarik keatas saat pengecoran .

Karena itu dalam hitungan bored pile di dalam tanah pasir, Tomlinson (1975)

menyarankan untuk menggunakan sudut geser dalam (ϕ) ultimit dari contoh

tanah terganggu, kecuali jika tiang diletakkan pada kerikil padat dimana

dinding lubang yang bergelombang tidak terjadi Jika pemadatan yang

seksama diberikan pada beton yang berada di atas tiang, maka gangguan

kepadatan tanah dieliminasi sehingga sudut geser dalam (ϕ) pada kondisi padat

dapat digunakan, akan tetapi pemadatan tersebut sulit dilaksanakan karena

terhalang tulangan beton.

b. Bored Pile dalam Tanah Kohesif

Penelitian pengaruh pekerjaan pemasangan bore pile pada adhesi antara

dinding tiang dan tanah sekitarnya, menunjukkan bahwa nilai adhesi lebih kecil

dari pada nilai kohesi tak terdrainase (undrained cohesion) tanah sebelum

pemasangan tiang. Hal ini, adalah akibat dari pelunakan lempung di sekitar

dinding lubang. Pelunakan tersebut adalah pengaruh dari bertambahnya kadar

air lempung oleh pengaruh – pengaruh air pada pengecoran beton, pengaliran

air tanah ke zona yang bertekanan yang lebih rendah di sekitar lubang bor, dan

air yang dipakai untuk pelaksanaan pembuatan lubang bor. Pelunakan pada

tanh lempung dapat dikurangi jika pengeboran dan pengecoran dilaksanakan

dalam waktu 1 atau 2 jam (Palmer and Holland, 1966).

Pelaksanaan pengeboran juga mempengaruhi kondisi dasar lubang yang

dibuat. Hal ini mengakibatkan pelunakan dan gangguan tanah lempung di dasar

lubang, yang berakibat menambah besarnya penurunan. Pengaruh gangguan ini

sangat besar terutama bila diameter ujung tiang diperbesar, dimana tahanan

ujungnya sebagian ditumpu oleh ujung tiang. Karena itu, penting untuk

membersihkan dasar lubang. Gangguan yang lain dapat pula terjadi akibat

pemasangan tiang yang tidak baik, seperti : pengeboran yang melengkung,

Universitas Sumatera Utara

Page 37: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

pemisahan campuran beton saat pengecoran dan pelengkungan tulangan beton

saat pemasangan. Hal – hal tersebut perlu diperhatikan saat pemasangan.

2.5.5 Metode pelaksanaan Bored Pile

Pada saat ini ada tiga metode dasar pengeboran (variabel-variabel tempat

proyek mungkin juga memerlukan perpaduan beberapa metode), yaitu :

a. Metode Kering (Dry Hole Method)

Cara ini sesuai dengan jenis tanah kohesif dan pada tanah dengan muka

air tanah yang berada pada kedalaman di bawah dasar lubang bor atau jika

permeabilitas tanahnya sangat kecil, sehingga pengecoran beton dapat

dilakukan sebelum pengaruh air terjadi.

Pada metode kering yang pertama dilakukan adalah sumuran digali (dan

dasarnya dibentuk lonceng jika perlu). Kemudian sumuran diisi sebagian

denganbeton dan kerangka tulangan dipasang dan setelah itu sumuran telah

selesai dikerjakan. Kerangka tulangan tidak boleh dimasukkan sampai

mencapai dasar sumuran karena diperlukan pelindung beton minimum, tetapi

kerangka tulangan boleh diperpanjang sampai akhir mendekati kedalaman

penuh dari pada hanya mencapai kira – kira setengahnya saja. Metode ini

membutuhkan tanah tempat proyek yang tak berlekuk (kohesif) dan permukaan

air di bawah dasar sumuran atau jika permeabilitasnya cukup rendah, sumuran

bisa digali (mungkin juga dipompa) dan dibeton sebelum sumuran terisi air

cukup banyak sehingga bisa mempengaruhi kekuatan beton. Rangkaian

pelaksanaan dapat dilihat seperti pada Gambar 2.6.

Universitas Sumatera Utara

Page 38: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 2.6 Proses pekerjaan metode kering

b. Metode Basah (Wash Boring Method)

Metode basah umumnya dilakukan bila pengeboran melewati muka air

tanah, sehingga lubang bor biasanya longsor bila dindingnya tidak ditahan.

Agar lubang tidak longsor, di dalam lubang bor diisi dengan larutan tanah

lempung atau larutan polimer, jadi pengeboran dilakukan dalam larutan. Jika

kedalaman yang diinginkan telah tercapai, lubang bor dibersihkan dan tulangan

yang telah dirangkai dimasukkan ke dalam lubang bor yang masih berisi cairan

bentonite (polymer). Adukan beton dimasukkan ke dalam lubang bor dengan

pipa tremie, larutan bentonite akan terdesak dan terangkut ke atas oleh adukan

beton. Larutan yang keluar dari lubang bor, ditampung dan dapat digunakan

lagi untuk pengeboran di lokasi selanjutnya.

Gambar 2.7 Proses pekerjaan metode basah

c. Metode Casing

Casing diperlukan karena runtuhan tanah (caving) atau deformasi lateral

dalam lubang bor dapat terjadi. Perlu dicatat bahwa slurry perlu

dipertahankansebelum casing masuk. Dalam kondisi tertentu, casing harus

dimasukkan dengan menggunakan alat penggetar (vibrator).

Penggunaan casing harus cukup panjang dan mencakup seluruh bagian

tanah yang dapat runtuh akibat penggalian dan juga diperlukan bila terdapat

Universitas Sumatera Utara

Page 39: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

tekanan artesis. Casing juga dibutuhkan pada pengecoran di atas tanah atau di

tengah-tengah air, misalnya pada pondasi untuk dermaga atau jembatan.

Pada metode ini, casing dipakai pada proyek yang mungkin terjadi

lekukan atau deformasi lateral yang belebihan terhadap rongga sumur (sharf

cavity). Perlu kita ingat bahwa sebelum casing dimasukkan, suatu adonan spesi

encer (slurry) digunakan untuk mempertahankan lubang. Setelah casing

dipasang, adonan dikeluarkan dan sumur diperdalam hingga pada kedalaman

yang diperlukan dalam keadaan kering. Bergantung pada kebutuhan site dan

proyek, sumuran di bawah casing akan dikurangi paling tidak sampai ID

casing kadangkadang 25 sampai 50 mm kurangnya untuk jarak ruang bor tanah

(auger) yang lebih baik.

Casing bisa saja ditinggalkan dalam sumuran atau bisa juga dikeluarkan

jika dikeluarkan, maka ruangan melingkar antara casing dan tanah (yang diisi

dengan adonan atau lumpur hasil pengeboran) diganti dengan adukan encer

(grout) maka adonan akan dipindahkan keatas puncak sehingga rongga tersebut

diisi dengan adukan encer. Rangkaian pelaksanaan dapat dilihat seperti pada

Gambar 2.8

Gambar 2.8 Proses pekerjaan metode casing

Dalam pelaksanaan pekerjaan bored pile sangat diperlukan ketelitian dan

pengawasan akan mutu pekerjaan. Dari beberapa metode kerja pelaksanaan

Universitas Sumatera Utara

Page 40: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

bored pile, metode kerja dari bored piling work (wet hole method) lebih sering

dipergunakan, berikut ini metode pelaksanaan bored pile yaitu:

a. Urutan Pelaksanaan:

Prosedur urutan pekerjaan bored pile adalah sebagai berikut:

1. Marking posisi pile oleh surveyor.

2. Instal casing sementara (temporary casing).

3. Mulai melakukan pengeboran (boring).

4. Jika Lubang bor tidak stabil, boring harus dilakukan dengan bentonite.

5. Setelah pengeboran sudah mencapai toe level, lakukan inspeksi

lapangan untuk konfirmasi toe level.

6. Lowering steelcage ke dalam lubang bor.

7. Casting bored pile dengan pipa tremi.

8. Cabut (extract) casing.

b. Metodologi

1. Setting Out

Kontraktor pelaksana harus menyediakan license surveyor dalam

membuat setting out point/titik bored pile yang akan dibor.

Kemudian 4 poin sebagai referensi yang dipasang (offset) tidak

kurang dari 1 m dari titik posisi pile.

2. Temporary Casing

Cara pemasangan casing sementara yaitu dengan menggunakan

Vibrator (Vibro-hammer) yang di pukul ke dalam tanah. Verticality

dicek dengan menggunakan 2 plum yang diletakkan secara ortogonal

jika casing kurang dari 4 m.

3. Boring

Soil auger dan soil bucket dipakai untuk pengeboran tanah yang

halus (soft), pasir (sand) sampai tanah keras (hard layer). Apabila

dalam pengeboran ditemukan batu (rock) bisa dipakai rock auger

atau core barrel. Chisel tidak diijinkan dalam pengeboran jika tidak

disetujui oleh pengawas lapangan. Proses pengeboran dilihat pada

Gambar 2.9

Universitas Sumatera Utara

Page 41: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 2.9 Proses pengeboran (boring)

Verticality kelly bar mesin bor dapat dicheck dengan menggunakan 2

benang yang diposisikan sebagai plum line secara tegak lurus sebelum

pengeboran di mulai. Verticality dari lubang bor dapat dicheck dengan melihat

posisi dari kelly bar terhadap casing. Lubang bor dalam posisi vertical jikakelly

bar di tengah (centre) casing. Selama proses pengeboran, akan dipakai adukan

bentonite untuk menjaga agar lubang bor tidak runtuh (collapse). Di sini

bentonite berperan untuk menstabilkan lubang bor dengan memastikan tekanan

di dalam bore hole lebih besar daripada tekanan horizontal dari tanah dan air

tanah. Parameter dari bentonite akan dicek dan ditessetiap pile setelah proses

de-sanding selesai dilakukan dengan mengambil sampel dari pile. Properti dari

cairan bentonite akan dicek sebelum proses casting dimulai. Sampel tanah

diambil setiap 5 m dan akan disimpan di dalam plastik dan ditulis (marking)

untuk referensijika dibutuhkan. Setelah mencapai design level alat bor akan

diganti dengan dasar yang flat cleaning bucket). Cleaning bucket berfungsi

untuk membersikan dasar lubang bor. Pengukuran kedalaman lubang bor

dilakukan dengan menurukan measuring tape sampai ke dasar lubang bor. Di

ujung measuring tape dipasang plum dengan berat yang cukup agar

memastikan measuring tape sampai ke dasar bore holeseperti terlihat pada

Gambar 2.10.

Universitas Sumatera Utara

Page 42: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 2.10 Mengukur bored length dengan measuring tape

4. Bentonite loss

Jika terjadi kehilangan bentonite secara tiba-tiba, langkah yang perlu diambil:

a. Adukan bentonite ditambah ke lubang bor untuk menjaga bentonite tetap

di ketinggian level yang cukup. Jika hanya minor loss proses boring tetap

dilanjutkan dengan memperhatikan bentonite level apakah masih

mengalami penurunan atau tidak.

b. Lubang bor akan diurug (backfill) dengan tanah untuk mencegah

kehilangan bentonite, kemudian dipadatkan (compact) dengan chisel (alat

bor dengan mata bor serong).

c. Setelah kehilangan bentonite (bentonite loss) dapat dikontrol, baru boring

dapat dilanjutkan. Dalam kasus kehilangan bentonite ini apabila tidak

dapat diatasi dengan usaha diatas maka bore hole dapat di backfill kembali

dan masalah ini lebih baik didiskusikan dan di review dengan konsultan

dan kontraktor.

5. Reinforcement (steel cage)

Steel cage akan dipabrikasi di tempat fabrication yard. Lokasi pabrikasi

ini sudah ditentukan di dalam logistic plan kontraktor. Helical link akan dilas

pada tulangan utama (main reinforcement), demikian juga laping akan dilas

secukupnya jika steel lebih dari 12 m sehingga memungkinkan steel cage akan

Universitas Sumatera Utara

Page 43: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

dibagi menjadi 2 section. Hal ini untukmenjaga agar main reinforcement tetap

tersambung bila steel cage akan dipindahkan.

6. Casting

Metode casting adalah dengan menggunakan pipa tremi. Ready mix

dituang melalui bucket yang berbentuk pipa corong. Panjang pipa tremi 2m,

3m, dan 1m yang disambung. Sebelum ready mix dituang terlebih dahulu

sterofom dituang ke dalam corong untuk melancarkan aliran ready mix dalam

pipa tremi. Casting akan dihentikan jika concrete sudah mencapai minimum

300 mm diatas cut off level. Over cast dilakukan untuk menghindari concrete

yang bercampur dengan tanah (unsound concrete) sewaktu pencabutan casing.

Pipa tremi akan dibuka secara kontinu, tetapi tetap dijaga agar pipa tremi

minimal 2 m tertanam di bawah concrete level. Selama casting, bored log

danconcrete record harus dipersiapkan yang berisi data delivery time,

volumeconcrete, concrete level (diukur tiap satu lori concrete selesai dituang).

Satu sampel kubus atau silinder diambil setiap 30 m3atau sesuai dengan

spesifikasi teknis dari konsultan.

Casting harus dicabut 2 jam setelah proses casting selesai. Jika ada plunge

column (I-beam) yang akan dipasang ke dalam bored pile, setelah casting

selesai dilakukan, casting terlebih dahulu dicabut sampai toe level casting

sedikit diatas concrete level. Dan casting dicabut seutuhnya setelah 24 jam.

Setelah casting selesai, lubang juga harus ditutup (backfill) kembali dengan

pasir atau tanah setidaknya 4 jam setelah casting.

7. Bentonite

Bubuk bentonite dicampur dengan air dalam digestor dengan kapasitas 2 m per

satu kali batching. Adukan bentonite (bentonite slurry) disimpan di dalam silo

pada bentonite plant dengan total kapasitas 2,5 x volume total bore hole yang

ukurannya terbesar. Adukan (slurry) didaur ulang dengan menggunakan mesin

de-sanding.

8. Properti Bentonite Slurry

Pada dasarnya, adukan tediri dari campuran yang seragam dalam air.

Tempat pengujian bentonite slurry (laboratorium) harus disediakan di lapangan

dan pengujian bentonite slurry dilakukan bila proses castingbored pile akan

Universitas Sumatera Utara

Page 44: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

dimulai. Proses pencatatan laporan lab hasil pengujian bentoniteslurry

disimpan dan kemudian dilampirkan dengan bored log.

Peralatan Pengujian bentonite slurry seperti pada Gambar 2.11 yang terdiri

dari:

a. 1 mud balance (density test).

b. PH paper (mengukur PH).

c. 1 sand screen set (sand content test).

d. 1 march cone (viscocity test).

Gambar 2.11 Peralatan pengujian bentonite slurry

Semua pengujian wajib dilakukan sesuai dengan spesifikasi serta

disaksikan oleh pengawas lapangan. Hasil pengujian harus ditandatangani dan

diapprove oleh pengawas lapangan.

2.6. Pengeboran dengan Metode RCD (Reverse Circulation Drilling)

RCD (Reverse Circulation Drilling) adalah sebuah metode dengan biaya

yang efisien dan cepat untuk mendapatkan sampel dengan kualitas tinggi dari

eksplorasi dan pertambangan. Sistem telah berkembang secara kontinu sejak

awalnya di Australia pada awal 1970-an. Dan sekarang sebagai metode yang

lebih dipilih pada awal eksplorasi, pengolahan biji besi, dan kualitas kontrol

lubang masuk. Yang sekarang telah digunakan untuk proses penggalian lubang

bor untuk konstruksi gedung.

Universitas Sumatera Utara

Page 45: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Metode RCD merupakan metode dengan pengeboran sedikit berputar

untuk melepaskan tanah yang dibor dan air melalui borde pile. Dengan

memperluas pengeboran pile membuat pengeboran terus menerus berjalan, hal

ini efektif dilakukan sehingga tidak perlu untuk mengangkat bucket seperti

metode lain. Ketinggian air harus dijaga 2m lebih tinggi daripada tingkat air

bawah tanah untuk mencegah runtuhnya lubang dibor. Jika ketinggian muka air

di dalam lubang yang berisi material halus dari air tanah yang dibor sudah

cukup penuh, salurkan hingga habis ke kolam pengendapan dan endapkan, hal

ini untuk mencegah runtuhnya dinding berongga pada bored pile. Proses

sirkulasi air seperti mengirim air ke luar melalui pipa dari lubang yang dibor,

aliran air dengan mudah mengalir, sehingga dinding berongga yang lebih

stabil, dan air yang mengalir di dalam pipa mengalir dengan cepat, yang

membuat tanah dibor habis dengan mudah. Dalammetode RCD, casing

diperlukan untuk mencegah runtuhnya dinding berlubang dan untuk

mengamankan tingkat air di dalam lubang.

2.6.1 Prosedur Pengeboran Metode RCD

Ada beberapa tahapan yang harus dilaksanakan dalam metode RCD

yaitu:

1. Setting Mesin RCD (RCD Machine Instalation)

Setelah stand pipe terpasang, mata bor sesuai dengan diameter yang

ditentukan dimasukkan terlebih dahulu ke dalam stand pipe, kemudian

beberapa buah pelat dipasang untuk memperkuat tanah dasar dudukan mesin

RCD (dapat dilihat pada Gambar 2.12), kemudian mesin RCD diposisikan

dengan ketentuan sebagai berikut :

a. Mata bor disambung dengan stang pemutar, kemudian mata bor diperiksa

apakah sudah tepat berada pada pusat/as stand pipe (titik pondasi).

b. Pondasi mesin RCD harus tegak lurus terhadap lubang yang akan dibor

(yang sudah terpasang stand tube).

Dalam metode RCD, pengeboran sedikit berputar untuk melepaskan

tanah yang dibor dan air melalui bored pile. Dengan memperluas pengeboran

Universitas Sumatera Utara

Page 46: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

pile membuat pengeboran terus menerus berjalan, hal ini efektif dilakukan

sehingga tidak perlu untuk mengangkat bucket seperti metode lain.

Gambar 2.12 Pengoperasian dasar metode RCD

Ketinggian air harus dijaga 2 m lebih tinggi daripada tingkat air bawah

tanah untuk mencegah runtuhnya lubang dibor . Jika ketinggian muka air di

dalam lubang yang berisi material halus dari air tanah yang dibor sudah cukup

penuh, salurkan hingga habis ke kolam pengendapan dan endapkan , hal ini

untuk mencegah runtuhnya dinding berongga pada bored pile. Proses sirkulasi

air seperti mengirim air ke luar dari pipa dibor, aliran air dengan mudah

mengalir, sehingga dinding berongga yang lebih stabil, dan air yang mengalir

di dalam pipa menalir dengan cepat, yang membuat tanah dibor habis dengan

mudah. Dalam metode RCD,casing, diperlukan untuk mencegah runtuhnya

dinding berlubang dan untuk mengamankan tingkat air di dalam lubang.

2. Proses Pengeboran (Drilling Work)

Setelah letak/posisi mesin RCD sudah benar – benar tegak lurus, maka

proses pengeboran dapat dimulai dengan ketentuan sebagai berikut :

1. Pengeboran dilakukan dengan memutar mata bor kearah kanan, dan

sesekali diputar ke arah kiri untuk memastikan bahwa lubang pengeboran

benar–benar mulus, sekaligus untuk menghancurkan tanah hasil

pengeboran supaya larut dalam air agar lebih mudah dihisap.

Universitas Sumatera Utara

Page 47: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

2. Proses pengeboran dilakukan secara bersamaan dengan proses

penghisapan lumpur hasil pengeboran, oleh karena itu air yang

ditampung pada kolam air harus dapat memenuhi sirkulasi air yang

diperlukan untuk pengeboran.

3. Setiap kedalaman pengeboran + 3 meter, dilakukan peyambungan stang

bor sampai kedalaman yang diinginkan tercapai.

4. Jika kedalaman yang diinginkan hampir tercapai (+ 1 meter lagi), maka

proses penghisapan dihentikan (mesin pompa hisap tidak diaktifkan),

sementara pengeboran terus dilakukan sampai kedalaman yang

diinginkan (dapat diperkirakan dari stang bor yang sudah masuk),

selanjutnya stang bor dinaikkan sekitar 0,5 – 1 meter, lalu proses

penghisapan dilakukan terus sampai air yang keluar dari selang buang

kelihatan lebih bersih (+ 15 menit).

5. Kedalaman pengeboran diukur dengan meteran pengukur, jika

kedalaman yang diinginkan belum tercapai maka proses pada langkah ke

4 dilakukan kembali. Jika kedalaman yang diinginkan sudah tercapai

maka stang bor boleh diangkat dan dibuka.

3. Instalasi Tulangan dan Pipa Tremic (Steel Cage and Tremic Pipe

Instalation)

Tulangan yang digunakan sudah harus tersedia lebih dahulu sebelum

pengeboran dilakukan, sehingga proses pengeboran selesai, langsung dilakukan

instalasi tulangan, hal ini dilakukan untuk menghindari terjadinya kelongsoran

dinding lubang yang sudah selesai dibor. Tulangan harus dirakit rapi dan ikatan

tulangan spiral dengan tulanganutama harus benar–benar kuat sehingga pada

waktu pengangkatan tulangan oleh crane tidak terjadi kerusakan pada tulangan.

Proses instalasi tulangan dilakukan sebagai berikut :

a. Posisi crane harus benar–benar diperhatikan, sehingga tulangan yang

akan dimasukkan benar–benar tegak lurus terhadap lubang bor, dan juga

pada waktu pengecoran tidak menghalangi jalan masuk truck mixer.

b. Pada tulangan diikatkan dua buah sling (kabel hook crane), satu buah

pada ujung atas tulangan dan satu buah lagi pada bagian sisi memanjang

tulangan. Pada bagian dimana sling diikat, ikatan tulangan spiral dengan

Universitas Sumatera Utara

Page 48: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

tulangan utama diperkuat (bila perlu dilas), sehingga pada waktu

tulangan diangkat, tulangan tidak rusak (ikatan spiral dengan tulangan

utama tidak lepas). Pada setiap sambungan (bagian overlap) sebaiknya

dilas, karena pada proses pengecoran, sewaktu pipa tremie dinaikkan dan

diturunkan kemungkinan dapat mengenai sisi tulangan yang dapat

menyebabkan sambungan tulangan terangkat ke atas.

c. Tulangan diangkat dengan menggunakan dua hook crane, satu pada sling

bagian ujung atas dan satu lagi pada bagian sisi memanjang,

pengangkatan dilakukan dengan menarik hook secara bergantian

sehingga tulangan tepat lurus, dan setelah tulangan terangkat dan sudah

tegak lurus dengan lubang bor, kemudian dimasukkan secara perlahan ke

dalam lubang, posisi tulangan terus dijaga supaya tidakmenyentuh

dinding lubang bor dan posisinya harus benar–benar di tengah/di pusat

bor.

d. Jika level yang diinginkan berada di bawah permukaan tanah, maka

digunakan besi penggantung.

e. Setelah tulangan dimasukkan, kemudian pipa tremie dimasukkan. Pipa

tremie disambung–sambung untuk memudahkan proses instalasi dan juga

untuk memudahkan pemotongan tremie pada waktu pengecoran. Ujung

pipa tremie berjarak 25 – 50 cm dari dasar lubang pondasi. Jika jaraknya

kurang dari 25 cm maka pada saat pengecoran beton lambat keluar dari

tremie, sedangkan jika jaraknya lebih dari 50 cm, maka saat pertama kali

beton keluar dari tremie akan terjadi pengenceran karena bercampur

dengan air pondasi (penting untuk diperhatikan). Pada bagian ujung atas

pipa tremie disambung dengan corong pengecoran.

4. Pengecoran dengan Ready Mix Concrete

Proses pengecoran harus segera dilakukan setelah instalasi tulangan dan

pipa tremie selesai, guna menghindari kemungkinan terjadinya kelongsoran

pada dinding lubang bor. Oleh karena itu pemesanan ready mix concrete harus

dapat diperkirakan waktunya dengan waktu pengecoran. Proses pengecoran

dilakukan dengan ketentuan sebagai berikut :

Universitas Sumatera Utara

Page 49: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

a. Pipa tremie dinaikkan setinggi 25 -50 cm diatas dasar lubang bor, air

dalam pipa tremie dibiarkan dulu stabil, kemudian dimasukkan bola karet

atau mangkok karet yang diameternya sama dengan diameter dalam pipa

tremie, yang berfungsi untuk menekan air yang bercampur lumpur ke

dasar lubang sewaktu beton dituang pertama sekali, sehingga beton tidak

bercampur dengan lumpur.

b. Pada awal pengecoran, penuangan dilakukan lebih cepat, hali ini

dilakukan supaya bola karet dapat benar–benar menekan air campuran

lumpur di dalam pipa tremie, setelah itu penuangan distabilkan sehingga

beton tidak tumpah dari corong.

c. Jika beton dalam corong penuh, pipa tremie dapat digerakkan naik turun

dengan syarat pipa tremie yang tertanam dalam beton minimal 1 meter

pada saat pipa tremie dinaikkan. Jika pipa tremie yang tertanam dalam

beton terlalu panjang, hal ini dapat memperlambat proses pengecoran,

sehingga perlu dilakukan pemotongan pipa tremie dengan

memperhatikan syarat bahwa pipa tremie yang masih tertanam dalam

beton minimal 1 meter.

d. Proses pengecoran dilakukan dengan mengandalkan gaya gravitasi bumi

(gerak jatuh bebas), posisi pipa tremie harus berada pada pusat lubang

bor, sehingga tidak merusak tulangan atau tidak menyebabkan tulangan

terangkat pada saat pipa tremie digerakkan naik turun.

e. Pengecoran dihentikan 0,5–1 meter diatas batas beton bersih, sehingga

kualitas beton pada batas bersih benar–benar terjamin (bebas dari

lumpur).

f. Setelah pengecoran selesai dilakukan, pipa tremie diangkat dan dibuka,

serta dibersihkan. Batas pengecoran diukur dengan meteran kedalaman.

5. Penutupan Kembali (Back Filling)

Lubang pondasi yang telah selesai di cor ditutup kembali dengan tanah

setelah beton mengeras dan stand pipe dicabut, kemudian tanah tersebut

dipadatkan, sehingga dapat dilewati truck dan alat–alat berat lainnya.

6. Drainase dan Pagar Sementara Selama Pelaksanaan Pekerjaan Bored Pile

Universitas Sumatera Utara

Page 50: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Untuk menampung air dan lumpur buangan dari lubang bored pile,

dibuat proteksi sementara menggunakan karung yang diisi pasir Pagar

sementara dibuat dan dipasang untuk melindungi lokasi pekerjaan dari

masyarakat umum, gangguan lalulintas, dll. Pelaksanaan Pondasi bored

pile secara keseluruhanterlihat pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13 Pelaksanaan pondasi

bored pile dengan Metode RCD

2.7 Pile Driving Analyzer (PDA)

Uji pembebanan dinamis yang mulai berkembang adalah uji Pile Driving

Analyzer (PDA) yang dikembangkan di Case Institute of Technology, Ohio

(Goble, 1970). PDA adalah suatu sistem yang terdiri dari suatu perangkat

elektronik komputer dan dilengkapi dengan sensor accelerometer dan strain

transducer.

PDA didasarkan pada analisis data hasil rekaman getaran gelombang

yang terjadi pada waktu tiang dipukul dengan palu pancang. Regangan dan

percepatan gelombang akibat pengaruh alat pancang diukur dengan

menggunakan strain transducer dan accelerometer. Uji pembebanan untuk

mencari daya dukung menggunakan beban dinamik dengan sebuah sistem

komputerisasi yang dilengkapi dengan strain transducer dan accelerator untuk

menentukan gaya dan kecepatan dalam bentuk grafik, pada saat pondasi tiang

yang diuji dipikul dengan hammer. Untuk melakukan tes ini diperlukan beban

Universitas Sumatera Utara

Page 51: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

dinamik berupa tumbukan pada tiang. Pada tiang pancang, biasanya tes PDA

dilakukan dengan menggunakan hammer pancang yang ada. Tumbukan yang

terjadi akan menghasilkan gelombang, pembacaan gaya dan kecepatan

gelombang adalah dasar untuk menghitung daya dukung pondasi. Hasil dari uji

PDA kemudian dianalisa lebih jauh menggunakan Case Pile Wave Analysis

Program (CAPWAP). Analisis menggunakan CAPWAP akan menghasilkan :

Daya dukung (Ru); Gaya ujung (Rb); Gaya gesek (Rs); Displacement (DMX).

Alat dan Perlengkapan pengujian Pile Driving Analyzer yang digunakan

antara lain :

1. PDA-Model PAX.

2. Dua (2) strain transducer dengan kabel.

3. Dua (2) accelerometer dengan kabel.

4. Alat bantu, seperti bor beton, baut fischer, kabel penghubung dan

perlengkapan keamanan.

Persiapan Pengujian yang dilakukan sebelum pelaksanaan pengujian

adalah sebagai berikut :

a. Kepala tiang harus tegak, lurus dengan permukaan yang rata.

b. Siapkan hammer dan cushion tiang pada kepala tiang.

c. Strain transducer dan accelerometer dipasang pada 2 sisi tiang yang

saling berseberangan dengan jarak minimal 50 cm dari ujung kepala

tiang. Keempat pasang sensor tersebut dipasang vertikal atau sejajar as

tiang. Periksa hubungan antara seluruh instrumen dengan PDA.

Lakukan Kalibrasi strain transducer dan accelerometer.

d. Masukkan seluruh data tiang, hammer dan instrumen lain sebagai data

masukan (input) PDA model PAX.

e. Lakukan pemeriksaan kembali terhadap data masukan yang diperoleh

sehingga pengujian dapat terlaksana dengan baik.

Setelah tahap persiapan selesai dilakukan, pengujian dilakukan dengan

pemukulan hammer untuk mendapatkan energi yang cukup dan tegangan yang

terjadi pada kepala tiang tidak menyebabkan kerusakan tiang. Selama

Universitas Sumatera Utara

Page 52: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

pemukulan hammer, variabel-variabel yang diperoleh dari pengujian di

monitor dan dievaluasi.

Monitor PDA memberikan keluaran yang berasal dari strain transducers

dan accelerometers pondasi tiang pancang, dan data tersebut dievaluasi sebagai

berikut:

1. Data strain dikombinasi dengan modulus elastisitas dan luas penampang

tiang, memberikan tekanan vertikal pada tiang.

2. Data acceleration diintegrasikan dengan waktu hasil partikel percepatan

perjalanan gelombang melalui tiang,

3. Data acceleration diintegrasikan dengan waktu hasil perpindahan

pondasi selama pemukulan hammer.

Setiap impact atau tumbukan yang diberikan pada ujung atas tiang akan

menghasilkan gelombang tegangan (stress wave) yang bergerak ke bawah

sepanjang tiang dengan kecepatan suara di media materialnya, maka PDA

dengan alat sensornya yang ditempatkan pada tiang bagian atas akan dapat

menganalisa gelombang tersebut dan menghitung daya dukung tiang dengan

metode Case.

Dalam analisa persamaan gelombang (wave equation) impact yang

diberikan pada kepala tiang adalah simulasinya, maka dengan PDA ini impact

tersebut adalah benar terjadi.

Suatu massa hammer ditumbukkan pada kepala tiang untuk

menghasilkan gelombang tegangan keseluruh panjang tiang. Dengan

menempatkan sepasang sensor yaitu transducer di bagian atas tiang pada sisi

yang berlawanan untuk mencegah pengaruh lentur tiang, maka pengukuran

kecepatan partikel (particle velocity) sebagai hasil integrasi terhadap besaran

percepatan terukur dari accelerometer, serta pengukuran gaya (force) sebagai

hasil perkalian besaran regangan terukur dari transduser regangan (strain

transducer) dapat dilakukan. Dimana hasil pengukuran inilah yang menjadi

dasar dalam perhitungan daya dukung pondasi tiang dengan metode Case.

Universitas Sumatera Utara

Page 53: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 2.14 sketsa PDA test

2.7.1. Prosedur Pengujian Dinamik PDA Test

Metode pengujian dinamik pada tiang pancang mengacu pada ASTM-

D4945. Proses pengujian diringkas adalah sebagai berikut:

a. Menyiapkan benda uji, yaitu tiang pancang beton bertulang yang

sudah cukup umur untuk menahan pukulan hammer. Permukaan

benda uji harus bersih dan rata untuk menjaga kualitas hasil

pengujian.

b. Memasang sensor (Strain transducer dan accelerometer) pada jarak

minimal 2kali diameter tiang pancang dari tepi atas tiang pancang.

c. Memasukan data-data umum proyek penelitian tiang,dan instrumen

pengujian pada alat PAX

d. Memukul tiang dengan cara menjatuhkan hammer yang beratnya

dianggap dapat memobilisasi daya dukung ultimit tiang. Dengan

tinggi jatuh sekitar 1 meter, berat palu umunya diambil 1-2% dari

daya dukung ultimit tiang. Untuk kasus ini digunakan hammer

seberat

2.7.2. Software CAPWAP

Case pile Wave Analysis Program (CAPWAP) adalah program aplikasi

untuk menganalisa gelombang gaya (F) dan kecepatan (V) yang diukur oleh

PDA. Program CAPWAP digunakan untuk memperkirakan distribusi dan

besarnya gaya perlawanan tanah sepanjang tiang berdasarkan modelisasi yang

dibuat dan memisahkannya menjadi bagian dinamis dan bagian statis.

Program CAPWAP menggunakan model matematis sistem tiang tanah

dengan element diskrit massa dan pegas seperti pada analisa persamaan

gelombang (wave equation), namun hanya merupakan fungsi dari pergerakan

tiang saja, sedang tanah sendiri adalah pasif. Sehingga parameter tanah yang

perlu diketahui adalah tahanan batas (Ru), perpindahan elastis dari tahanan

statis (quake), faktor redaman tanah (Jc).

Analisa CAPWAP dilakukan dengan mencocokkan kurva (F dan V)

simulasi yang karakteristiknya diketahui, dengan kurva hasil redaman PDA

Universitas Sumatera Utara

Page 54: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

secara iterasi (trial and error). Jika belum mendapatkan suatu kecocokan,

dapat diiterasi lagi dengan mengubah parameter tanahnya. Jika sudah cocok,

artinya model tanah yang dicari sudah selesai, maka perlawanan tanah (Ru)

dapat dipisah menjadi bagian dinamis dan statis sehingga karakteristik bagian

statisnya dapat didefenisikan.

Termasuk hasil dari CAPWAP adalah dengan model tanah sudah dapat

disimulasikan untuk setiap elemen tiang yaitu fungsi kedalaman, maka dapat

disimulasikan perilaku sistem tiang tanah di bawah pembebanan yaitu kurva

hubungan beban dengan penurunan kepala tiang (load-settlement curve).

Kemudian dengan pengetahuan karakteristik hubungan beban dan

penurunan dalam setiap elemen, maka daya dukung batas tiang dapat diketahui

berdasarkan penurunan izin vertikal mencapai 2,5 mm/blows.

Gambar 2.15. Tampilan program CAPWAP

2.8. Koefisien Kejut

a. Rangka baja dengan bantalan

I = 0,1 + 22,5 / (L +

50)……………………………………………………….(2.2)

b. Rangka baja tanpa bantalan

I = 0,3 + 27,5 / (L + 50)

………………………………………………………(2.3)

L = Panjang bentang (m)

c. Beton bertulang

Tabel 2.4 Nilai koefisien impact load terhadap bentang

Universitas Sumatera Utara

Page 55: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

2.9 Kapasitas Daya Dukung Tiang Bor (Bored Pile)

Yang dimaksud dengan kapasitas dukung tiang adalah kemampuan atau

kapasitas tiang dalam mendukung beban. Jika satuan yang digunakan dalam

kapasitas dukung pondasi dangkal adalah satuan tekanan (kPa), maka dalam

kapasitas dukung tiang satuannya adalah satuan gaya (kN). Dalam beberapa

literatur digunakan istilah pile capacity atau pile carrying capacity.

2.9.1 Daya Dukung Aksial Pondasi Tiang Bor / Bored Pile

Daya dukung ultimate pondasi tiang bor (bored pile) dapat dihitung

berdasarkan data hasil uji lapangan maupun berdasarkan data parameter tanah

hasil pengujian di laboratorium dengan mengikuti rumus umum yang diperoleh

dari penjumlahan tahanan ujung dan tahanan selimut tiang yaitu:

2.9.1.1 Daya Dukung Berdasarkan Data Standard Penetration Test

Daya dukung pondasi tiang bor dapat dihitung dengan berbagai metode

tergantung dengan data-data yang tersedia pada proyek tersebut. Perhitungan

sebaiknya dilakukan dengan menguji sampel di laboratorium untuk

mendapatkan nilai parameter tanah secara akurat sehingga perhitungan juga

akan mendekati hasil yang sebenarnya. Namun jika data yang di dapat terbatas,

perhitungan juga dapat dilakukan hanya dengan menggunakan salah satu data

uji lapangan saja, misalnya data SPT saja jika hanya itu data yang tersedia.

Kita lakukan pendekatan secara empiris untuk mengetahui nilai-nilai parameter

lainnya, di antara beberapa metode untuk menghitung daya dukung

berdasarkan data SPT adalah sebagai berikut:

Metode Reese and Wright (1977)

a. Daya dukung ujung pondasi bored pile (end bearing)

Span (m) 0 5 10 20 30 40 50 70 100

K 6 , 0 , 48 0 0 , 43 37 0 , , 34 0 0 32 , , 27 0 24 , 0

Universitas Sumatera Utara

Page 56: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Qp = qp.Ap

…….…………………………………………………..(2.4)

dimana:

Qp = Daya dukung ultimate ujung tiang (Ton).

qp = Tahanan ujung per satuan luas (Ton/m2).

Ap = Luas penampang pondasi tiang bor (m2).

Untuk tanah Kohesif

qp = 9 .

Cu…………………………………………………………..(2.5)

dimana:

Cu = Kohesi tanah, (Ton/m2)

=23

. Nspt . 10 …………………………………………………...(2.6)

Untuk tanah non Kohesif

Reese and Wright (1977) mengusulkan korelasi antara qp dan N-SPT

seperti terlihat pada Gambar 2.16.

Gambar 2.16 Daya dukung ujung bored pilepada tanah pasir

(Reese and Wright, 1977)

untuk N < 60 makaqp = 7 N (Ton/m2) < 400 (Ton/m2).

Universitas Sumatera Utara

Page 57: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

untuk N > 60 maka qp = 400 (Ton/m2). N = Nilai rata-rata SPT.

b. Daya dukung selimut Bored Pile (skin friction)

Qs = fs.L.P……………………………………………………...(2.7)

Qs = Daya dukung ultimate selimut tiang (Ton).

fs = Gesekan selimut tiang per satuan luas (α x Cu). (Ton/m2).

L = Panjang tiang (m).

P = Keliling penampang tiang (m).

Bila bored pile terletak pada tanah yang berlapis, maka formula tersebut

dapat dimodifikasi sebagai berikut :

Qs = ∑𝑓𝑓𝑠𝑠 . 𝐿𝐿.𝑝𝑝……………………………………………………(2.8)

Dimana:

Qs = Daya dukung ultimate selimut tiang (Ton).

fs = Gesekan selimut tiang per satuan luas (α x Cu). (Ton/m2).

L = Tebal lapisan tanah yang bergesekan (m).

P = Keliling penampang tiang (m).

Gesekan selimut tiang per satuan luas dipengaruhi oleh jenis tanah dan

parameter kuat geser tanah. Untuk tanah kohesif dan non kohesif dapat

dihitung dengan formula:

Untuk Tanah Kohesif

fs = α.Cu…………………………………………………………..(2.9)

Dimana:

α= Faktor adhesi.

Berdasarkan penelitian Reese and Wright (1977) α = 0,55

Cu= Kohesi tanah (ton/m2).

Untuk Tanah non Kohesif

Dimana untuk N < 53 maka fs = 0,32 N-SPT (Ton/m2).

Untuk 53 < N < 100 maka fs diperoleh dari korelasi langsung dengan NSPT

(Reese dan Wright, 1977) mengenai tahanan geser seperti pada Gambar

(2.17)

Universitas Sumatera Utara

Page 58: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 2.17 Tahanan geser selimut bored pilepasiran (Reese dan Wright, 1977)

2.9.2 Kapasitas Daya Dukung Lateral Tiang Bored Pile

Pondasi tiang terkadang harus menahan beban lateral (horizontal),

seperti beban gempa dan beban lainnya. Beban-beban tersebut akan bekerja

pada ujung atas (kepala tiang). Hal ini akan menyebabkan kepala tiang

terdeformasi ke arah lateral dan akan menimbulkan gaya geser pada tiang dan

tiang akan melentur sehingga timbul momen lentur. Gaya geser yang dipikul

tiang harus mampu didukung oleh tampang tiang sesuai dengan bahan yang

dipakai. Besarnya gaya geser dapat dianggap terbagi rata ke seluruh tiang.

Selain kapasitas dukung tiang perlu juga ditinjau terhadap kapasitas dukung

tanah di sekitarnya. Keruntuhan yang mungkin terjadi karena keruntuhan tiang,

dan dapat pula karena keruntuhan tanah di sekitarnya. Jika tanah cukup keras

maka keruntuhan akan terjadi pada tiang karena kapasitas lentur tiang

terlampaui. Sedangkan jika tiang cukup kaku (pendek) maka keruntuhan yang

akan terjadi akibat terlampauinya kapasitas dukung tanah.

Dalam analisis gaya lateral, tiang-tiang perlu dibedakan menurut model

ikatannya dengan pelat penutup tiang. Model ikatan tersebut sangat

mempengaruhi kelakuan tiang dalam mendukung beban lateral. Tiang-tiang

dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu:

1. Tiang ujung jepit (fixed end pile)

Universitas Sumatera Utara

Page 59: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Definisi tiang ujung jepit (fixed end pile) menurut McNulty adalah

tiang yang ujung atasnya terjepit (tertanam) dalam pelat penutup

kepala tiang paling sedikit sedalam 60 cm (24 inch)

2. Tiang ujung bebas (free end pile)

Tiang ujung bebas adalah tiang yang bagian atasnya tidak terjepit

atau terjepit kedalam pelat penutup kepala tiang tetapi kurang dari

60

cm

Gambar 2.18 Definisi tiang ujung bebas dan tiang ujung jepit

Untuk menentukan tiang termasuk tiang panjang atau tiang pendek perlu

diketahui faktor kekakuan tiang. Faktor kekakuan tiang dapat diketahui dengan

menghitung factor faktor kekakuan R dan T. Faktor-faktor tersebut dipengaruhi

oleh kekakuan tiang (EI) dan kompresibilitas tanah yang dinyatakan dalam

modulus tanah (K) yang tidak konstan untuk sembarang tanah, tapi tergantung

pada lebar dan kedalaman tanah yang dibebani. Faktor kekakuan untuk modulus

tanah lempung (R) dinyatakan oleh Persamaan berikut :

𝑅𝑅 = �𝐸𝐸𝐼𝐼𝐾𝐾

4 ……………………………………………………………(2.10)

Dimana :

K= kh . d = k1/1,5 = Modulus tanah

k1 = Modulus reaksi subgrade dari Terzaghi

Ep =Modulus elastis tiang

Ip = Momen inersia tiang ( cm4)

d =Lebar atau diameter tiang(cm)

Nilai-nilai k1 yang disarankan oleh Terzaghi (1955), ditunjukkan

dalamTabel2.6.Pada kebanyakan lempung terkonsolidasi normal

(normallyconsolidated) dan tanah granular,modulus tanah dapat dianggap

Universitas Sumatera Utara

Page 60: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

bertambah secara linier dengan kedalamannya. Faktor kekakuan untuk modulus

tanah granular dinyatakan oleh Persamaan :

𝑇𝑇 = �𝐸𝐸𝐼𝐼𝑛𝑛ℎ

5 …………………………………………………………………….(2.11)

Dengan modulus tanah : k = nhz

Dan modulus reaksi sub gradehorizontal : kh = nh (z/d)

Koefisien variasi modulus (nh) diperoleh Terzhagi secara langsung uji beban

tiang dalam tanah pasir yang terendam air. Nilai-nilai nh yang disarankan oleh

Terzaghi dan Reese dkk (1956) ditunjukkan dalam Tabel 2.7. Nilai-nilai nh yang

lain, ditunjukkan dalam Tabel 2.8.

Dari nilai-nilai faktor kekakuan R dan T yang telah dihitung, Tomlinson (1977),

mengusulkan kriteria tiang kaku atau disebut tiang pendek dan tiang panjang

(tiang tidak kaku / elastik) yang dikaitkan dengan panjang tiang yang tertanam

dalam tanah (L), seperti yang ditunjukkan dalam Tabel 2.5. Batasan ini

digunakan untuk menghitung defleksi tiang akibat gaya horizontal.

Tabel 2.5 Kriteria pondasi tiang pendek dan pondasi tiang Panjang (Tomlinson,

1977)

Tipe Tiang Modulus Tanah (K) Bertambahdengan Kedalaman

Modulus Tanah (K) Konstan

Kaku L ≤ 2T L ≤ 2R

Tidak Kaku L ≥ 4T L ≥ 3,5R

Universitas Sumatera Utara

Page 61: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Tabel 2.6 Hubungan modulus sub grade (k1) dengan kuat geser undrained untuk lempung kaku terkonsolidasi berlebihan (over consolidated clay) (Terzaghi, 1955)

Konsistensi Kaku Sangat kaku Keras

Kohesi undrained Cu

kN/m2 100-200 200-400 >400

kg/cm2 1-2 2-4 >4

k1

MN/m3 18-36 36-72 >72

kg/cm3 1,8-3,6 3,6-7,2 >7,2

k1 direkomendasikan

MN/m3 27 54 >108

Kg/cm3 2,7 5,4 >10,8

Tabel 2.7 Nilai-nilai nh untuk tanah granular (c = 0) (Tomlinson, 1977)

Kerapatan relatif (Dr) Tidak padat

Sedang Padat

Interval nilai A 100 – 300 300 – 1000 1000 – 2000

Nilai A dipakai 200 600 1500

nh,pasir kering atau lembab (Terzaghi) (kN/m3) 2425 7275 19400

nh,pasir terendam air (kN/m3)

Terzaghi 1386 4850 11779

Reese dkk 5300 16300 34000

Universitas Sumatera Utara

Page 62: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Tabel 2.8 Nilai-nilai nh untuk tanah kohesif (Hardiyatmo, 2011)

Tanah nh (kN/m3) Referensi

Lempung terkonsolidasi normal lunak

166-3518 Reese dan Matlock (1956)

277-554 Davisson – Prakash (1963)

Lempung terkonsolidasi normal organik

111-277 Peck dan Davidson (1962)

111-831 Davidson (1970)

Gambut 55 Davidson (1970)

27,7-111 Wilson dan Hilts (1967)

Loss 8033-11080 Bowles (1968)

2.9.3 Tahanan Beban Lateral Ultimit

Pondasi tiang terkadang harus menahan beban lateral (horizontal),

seperti beban gempa dan beban lainnya. Beban-beban tersebut akan bekerja

pada ujung atas (kepala tiang). Hal ini akan menyebabkan kepala tiang

terdeformasi ke arah lateral dan akan menimbulkan gaya geser pada tiang dan

tiang akan melentur sehingga timbul momen lentur. Gaya geser yang dipikul

tiang harus mampu didukung oleh tampang tiang sesuai dengan bahan yang

dipakai. Besarnya gaya geser dapat dianggap terbagi rata ke seluruh tiang.

Selain kapasitas dukung tiang perlu juga ditinjau terhadap kapasitas dukung

tanah di sekitarnya. Keruntuhan yang mungkin terjadi karena keruntuhan tiang,

dan dapat pula karena keruntuhan tanah di sekitarnya. Jika tanah cukup keras

maka keruntuhan akan terjadi pada tiang karena kapasitas lentur tiang

terlampaui. Sedangkan jika tiang cukup kaku (pendek) maka keruntuhan yang

akan terjadi akibat terlampauinya kapasitas dukung tanah

2.9.3.1 Metode Broms

Metode perhitungan ini menggunakan teori tekanan tanah yang

disederhanakan dengan menganggap bahwa sepanjang kedalaman tiang, tanah

mencapai nilai ultimit.

Keuntungan metode Broms :

Dapat digunakan pada tiang panjang maupun tiang pendek.

Dapat digunakan pada kondisi kepala tiang terjepit maupun bebas.

Universitas Sumatera Utara

Page 63: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Kerugian metode Broms :

Hanya berlaku untuk lapisan tanah yang homogen, yaitu tanah

lempung saja atau tanah pasir saja.

Tidak dapat digunakan pada tanah berlapis.

Broms membedakan antara tiang pendek dan panjang serta membedakan

posisi kepala tiang bebas dan terjepit. Broms, 1964, mengemukakan beberapa

anggapan dalam metode ini bahwa tanah adalah salah satu dari non-kohesif

saja (c=0) atau kohesif saja (f = 0), oleh karena itu, tiang pada setiap tipe tanah

dianalisis secara terpisah. Broms juga menyatakan bahwa tiang pendek kaku

(short rigid pile) dan tiang panjang lentur (long flexible pile) dianggap terpisah.

Tiang dianggap tiang pendek kaku (shortrigid pile) jika L/T ≤ 2 atau L/R ≤ 2

dan dianggap tiang panjang lentur (longflexible pile) jika L/T ≥ 4 atau L/R ≥

3,5

1) Tiang Dalam Tanah Kohesif

Pada tanah kohesif, tegangan tanah yang terjadi di permukaan tanah

sampai kedalaman 1 ,5 kali diameter (1,5d) dianggap sama dengan nol

dan konstan sebesar 9cu untuk kedalaman yang lebih besar dari 1,5d

tersebut. Hal ini dianggap sebagai efek penyusutan tanah.

a. Tiang Ujung Bebas (Free end Piles)

Beban lateral yang bekerja pada kedua jenis tiang tersebut akan

menghasilkan pergerakan yang berbeda dari segi defleksi dan

mekanisme keruntuhan tiang. Pada tiang panjang tahanan terhadap

gaya lateral akan ditentukan oleh momen maksimum yang dapat

ditahan tiangnya sendiri (My).

Universitas Sumatera Utara

Page 64: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 2.19 Defleksi dan mekanisme keruntuhan tiang ujung bebas (a)pondasitiang pendek, (b) pondasi tiang panjang (Broms, 1964)

Pada Gambar 2.19 diatas, f mendefinisikan letak momen maksimum, sehingga

diperoleh:

f = Hu /

(9cu.d)…………………………………………………………….………(2.12)

Dengan mengambil momen terhadap titik di mana momen pada tiang maksimum,

diperoleh:

Mmaks = Hu (e + 3d/2 + f) – 1/2 f (9cu.d.f)

= Hu (e + 3d/2 + f) – 1/2 f H

= Hu (e + 3d/2 + 1/2 f)

Mmaks = Hu (e + 1,5d + 0,5f)

Momen maksimum dapat pula dinyatakan oleh persamaan berikut :

Mmaks = (9/4)d.g2.cu…………………………………………………………...(2.13)

L = 3d/2 + f +

g……………………………….....................................................(2.14)

Dimana:

L = Panjang tiang (m)

d = diameter tiang (m)

Hu = beban lateral (kN)

Cu = kohesi tanah undrained (kN/m2)

f = jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m)

g = jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang (m)

Karena L = 3d/2 + f + g, maka Hu dapat dihitung dari Persamaan (2.12) di atas,

diperoleh:

Hu = 9cu.d (L – g – 1,5d)

……………..……………………………………….…(2.15)

Dimana nilai-nilai Hu yang diplot dalam grafik hubungan L/D dan Hu/cud2

ditunjukkan pada Gambar 2.20 (a) yang berlaku untuk tiang pendek. Hitungan

Brooms untuk tiang pendek di atas didasarkan pada penyelesaian statika, yaitu

dengan menganggap bahwa panjang tiang ekuivalen dengan (L – 3d/2), dengan

eksentrisitas beban ekuivalen (e + 3d/2).

Universitas Sumatera Utara

Page 65: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Sedangkan untuk tiang panjang Gambar 2.20(b) tahanan terhadap gaya

lateral akan ditentukan oleh momen maksimum yang dapat ditahan tiangnya sendiri

(My) dengan menganggap Mmaks = My (Momen leleh), penyelesaian persamaan

diplot ke dalam grafik hubungan antara My/cuD3 dan Hu/cuD2.

Nilai beban lateral Hu dapat ditentukan secara langsung melalui grafik pada

Gambar 2.20b.

Gambar 2.20 Kapasitas beban lateral pada tanah kohesif; (a) untukpondasitiang pendek, (b) untuk pondasi tiang panjang (Broms, 1964)

b. Tiang Ujung Jepit (Fixed-end Pile)

Pada tiang ujung jepit, Broms menganggap bahwa momen yang

terjadi pada tubuh tiang yang tertanam di dalam tanah sama dengan

momen yang terjadi di ujung atas tiang yang terjepit oleh pile cap.

Mekanisme keruntuhan akibat beban lateral yang terjadi pada

pondasi tiang dengan kondisi kepala tiang terjepit dapat dilihat

pada gambar berikut:

Universitas Sumatera Utara

Page 66: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 2.21 Defleksi dan mekanisme keruntuhan pondasi tiang dengan kondisi kepala tiang terjepit akibat beban lateral pada tanah kohesif; (a) pondasi tiang pendek, (b) pondasi tiang sedang, (c) pondasi tiang panjang (Broms, 1964)

Untuk tiang pendek, dapat dihitung tahanan ultimate tiang terhadap beban

lateral dengan persamaan berikut:

Mmaks = Hu (0,5L + 0,75D)…………..………………(2.16)

Dimana:

Hu = beban lateral (kN)

d = diameter tiang (m)

cu = kohesi tanah (kN/m2)

L = panjang tiang (m)

g = jarak momen maksimum dasar tiang (m)

Nilai-nilai Hu dapat diplot dalam grafik hubungan L/D dan Hu/cuD2 ditunjukkan

pada Gambar 2.20a.

sedangkan untuk tiang panjang Hu dapat dicari dengan persamaan berikut:

Universitas Sumatera Utara

Page 67: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Hu = 2my

1,5d+0,5f …………………………………….………(2.17)

Dimana:

My = momen leleh (kN-m)

f = jarak momen maksimum dari pemukaan tanah (m)

Gambar 2.22Grafik Tahanan Lateral Ultimit Tiang Pada Tanah Kohesif (a) Tiang Pendek, (b) Tiang Panjang (Broms,1964)

2) Pada Tanah Granuler

Untuk tiang dalam tanah granular (c=0), seperti pasir, kerikil, batuan,

Broms menganggap sebagai berikut:

1. Tekanan tanah aktif yang bekerja di belakang tiang,

diabaikan.

2. Bentuk penampang tidak berpengaruh terhadap tekanan tanah

ultimate atau tahanan ultimate.

3. Tahanan tanah lateral sepenuhnya termobilisasi pada gerakan

tiang yang diperhitungkan

Universitas Sumatera Utara

Page 68: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

4. Distribusi tekanan tanah pasif disepanjang tiang bagian depan

sama dengan tiga kali tekanan pasif Rankine

Distribusi tekanan tanah dinyatakan oleh persamaan:

pu = 3 po

Kp………………………………………………(2.18)

dimana:

pu = tahanan tanah ultimate

po = tekanan overburden efektif

Kp = tan2(45o + ϕ

/2)……………………………………...(2.19)

ϕ = sudut geser dalam efektif

a. Tiang Ujung Bebas

Untuk tiang pendek, tiang dianggap berotasi di dekat ujung bawah

tiang. Tekanan yang terjadi ditempat ini dianggap dapat digantikan

oleh gaya terpusat yang bekerja pada ujung bawah tiang.

Hu =0,5γd L3Kp

e+L …………………………………...……….(2.20)

Momen maksimum terjadi pada jarak f di bawah permukaan tanah,

dimana:

Hu = 1,5γ d Kp f2………………...……………………………(2.21)

Lokasi momen maksimum:

f = 0,85 �Hu

d.kpγ…………………………………………..…..(2.22)

(Hardiyatmo, 2002)

Sehingga momen maksimum diperoleh dengan persamaan berikut :

Mmaks = Hu (e + 1,5f)……………………………………………....(2.23)

Universitas Sumatera Utara

Page 69: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 2.23 Defleksi dan mekanisme keruntuhan pondasi tiang dengan kondisi kepala tiang bebas akibat beban lateral pada tanah granular; (a) pondasi tiang pendek, (b) pondasi tiang panjang

(Broms, 1964)

b.Tiang Ujung Jepit (Fixed-end Piles)

Model keruntuhan untuk tiang-tiang pendek (kaku). keruntuhan tiang

berupa translasi, beban lateral ultimit dinyatakan oleh :

Hu = 1,5 d γ L2 Kp …………………………………..………………………(2.24)

Lokasi momen maksimum dapat dicari dengan Persamaan (2.19)

Momen maksimum:

Mmax = 2/3 Hu L.………………………………………………………….…(2.25)

Universitas Sumatera Utara

Page 70: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Momen leleh:

My = (0,5γ∙d∙L3∙Kp) - Hu∙L ………………………………………………… (2.26)

Dimana:

Hu = beban lateral (kN)

Kp = koefisien tekanan tanah pasif

Mmax = momen maksimum (kN-m)

My = momen leleh (kN-m)

L = panjang tiang (m) d = diameter tiang (m)

f = jarak momen maksimum dari permukaan tanah(m)

γ = berat isi tanah (kN/m3)

e = jarak beban dari permukaan tanah (m)

Gambar 2.24 Defleksi dan mekanisme keruntuhan pondasi tiang dengan kondisi kepala tiang jepit akibat beban lateral pada tanah granular; (a) pondasi tiang pendek, (b) pondasi tiang panjang (Broms, 1964)

Kapasitas lateral tiang (Hu) juga dapat diperoleh secara grafis. Hu

diperoleh dari Gambar 2.25. Nilai Hu yang diperoleh dari grafik tersebut harus

mendekati nilai Hu yang dihitung secara manual pada Persamaan (2.24) dan

Persamaan (2.25).

Sedangkan untuk tiang ujung jepit yang tidak kaku (tiang panjang),

dimana momen maksimum mencapai My di dua lokasi (Mu+ =Mu

-) maka Hu

dapat diperoleh dari persamaan berikut:

…………………………………………………………………….(2.27)

Universitas Sumatera Utara

Page 71: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Dan nilai f dapat dicari dengan Persamaan (2.22), kemudian disubstitusikan ke

Persamaan (2.26), sehingga nilai Hu menjadi:

…………………………………………...……………….(2.28)

Dimana:

Hu = beban lateral (kN)

Kp = koefisien tekanan tanah pasif = tan2(45o+ϕ/2)

My = momen ultimate (kN-m)

d = diameter tiang (m)

f = jarak momen maksimum dari permukaan tanah(m)

γ = berat isi tanah (kN/m3)

e = jarak beban lateral dari permukaan tanah (m) = 0

Gambar 2.25 Kapasitas beban lateral pada tanah granular; (a) tiang pendek, (b) tiang panjang (Tomlinson, 1977)

2.10.Perhitungan Menggunakan Bantuan Program Plaxis

Dalam menggunakan program Plaxis, pengguna harus mengetahui

terlebih dahulu konsep pemodelan yang akan dipilih. Sebelum melakukan

perhitungan secara numerik, maka terlebih dahulu dibuat model dari pondasi

tiang pancang yang akan dianalisis, seperti Gambar 2.26 berikut ini :

Universitas Sumatera Utara

Page 72: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 2.26 Model pondasi tiang bor ( boredpile )

Material yang dipergunakan dalam pemodelan tersebut adalah material

tanah dan material pondasi, dimana masing-masing material mempunyai

sifat teknis yang memengaruhi perilakunya. Dalam program Plaxis, sifat –

sifat tersebut diwakili oleh parameter dan pemodelan yang spesifik.

Pemodelan pada Plaxis mengasumsikan perilaku tanah bersifat isotropis

elastic linier berdasarkan Hukum Hooke. Akan tetapi, model ini memiliki

keterbatasan dalam memodelkan perilaku tanah, sehingga umumnya

digunakan untuk struktur yang padat dan kaku di dalam tanah. Input

parameter berupa Modulus Young E dan rasio Poisson υ dari material yang

bersangkutan.

E= σ/ε

………………………………………………………………(2.29)

ν= ε_h/ε_v

………………………………………………………….(2.30)

Di dalam program Plaxis ada beberapa jenis permodelan tanah antara lain

model tanah Mohr – Coulomb dan model Soft Soil.

Universitas Sumatera Utara

Page 73: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

a.Model Mohr-Coulumb

Pemodelan Mohr – Coulomb mengasumsikan bahwa perilaku tanah

bersifat plastis sempurna (Linear Elastic Perfect Plastic Model), dengan

menetapkan suatu nilai tegangan batas dimana pada titik tersebut tegangan

tidak lagi dipengaruhi oleh regangan. Input parameter meliputi lima buah

parameter yaitu :

a. modulus Young ( E ), rasio Poisson ( υ ) yang memodelkan

keelastisitasan tanah

b. kohesi ( c ), sudut geser ( ϕ ) memodelkan perilaku plastis dari tanah

c. dan sudut dilantasi ( ψ ) memodelkan perilaku dilantansi tanah

Pada pemodelan Mohr – Coulumb umumnya dianggap bahwa nilai E

konstan untuk suatu kedalaman pada suatu jenis tanah, namun jika

diinginkan adanya peningkatan nilai E per kedalaman tertentu disediakan

input tambahan dalam program Plaxis. Untuk setiap lapisan yang

memperkirakan rata – rata kekakuan yang konstan sehingga perhitungan

relatif lebih cepat dan dapat diperoleh kesan pertama deformasi. Selain lima

parameter di atas, kondisi tanah awal memiliki peran penting dalam masalah

deformasi tanah.

Nilai rasio Poisson υ dalam pemodelan Mohr – Coulomb didapat dari

hubungannya dengan koefisien tekanan

dimana : (2.31)

(2.32)

Secara umum nilai υ bervariasi dari 0,3 sampai 0,4 namun untuk kasus–

kasus penggalian (unloading) nilai υ yang lebih kecil masih realistis.

Nilai kohesi c dan sudut geser ϕ diperoleh dari uji geser triaxial, atau

diperoleh dari hubungan empiris berdasarkan data uji lapangan. Sementara

sudut dilantasi ψ digunakan untuk memodelkan regangan volumetrik plastik

yang bernilai positif. Pada tanah lempung NC, pada umumnya tidak terjadi

Universitas Sumatera Utara

Page 74: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

dilantasi (ψ = 0), sementara pada tanah pasir dilantasi tergantung dari

kerapatan dan sudut geser ϕ dimana ψ = ϕ – 30°. Jika ϕ < 30° maka ψ = 0.

Sudut dilantasi ψ bernilai negatif hanya bersifat realistis jika diaplikasikan

pada pasir lepas.

b.Model Tanah Lunak (Soft Soil)

Seperti pada pemodelan Mohr – Coulomb, batas kekuatan tanah

dimodelkan. dengan parameter kohesi (c), sudut geser dalam tanah (ϕ), dan

sudut dilantasi (ψ). Sedangkan untuk kekakuan tanah dimodelkn

menggunakan parameter λ* dan k*, yang merupakan parameter kekakuan

yang didapatkan dari uji triaksial maupun oedometer.

(2.33)

(2.34)

Model Soft Soil ini dapat memodelkan hal – hal sebagai berikut :

1. Kekakuan yang berubah bersama dengan tegangan (Stress

Dependent

Stiffness)

2. Membedakan pembebanan primer (primary loading) terhadap

unloading – reloading

3. Mengingat tegangan pra – konsolidasi

c.Studi Parameter

Model tanah yang dipilih adalah model Mohr – Coulomb, dimana

perilaku tanah dianggap elastis dengan parameter yang dibutuhkan yaitu :

1. Berat isi tanah γ (kN/m3), didapat dari hasil pengujian laboratorium

2. Modulus elastisitas, E (stiffness modulus) digunakan pendekatan

terlebih dahulu dengan memperoleh Modulus Geser Tanah (G),

sehingga nilai E dapat diperoleh melalui Persamaan :

Universitas Sumatera Utara

Page 75: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

υ ………..……………………………………..(2.35)

3. Poisson’s ratio (υ) diambil nilai 0.2 – 0.4

4. Sudut Geser Dalam (ϕ) didapat dari hasil pengujian laboratorium

5. Kohesi ( c ) didapat dari hasil pengujian laboratorium

6. Sudut dilantasi (ψ) diasumsikan sama dengan nol.

7. Perilaku tanah dianggap elastis

d.Parameter Tanah

1.Modulus Young (E)

Terdapat beberapa usulan nilai E yang diberikan oleh peneliti,

diantaranya pengujian sondir yang dilakukan oleh DeBeer (1965)

dan Webb (1970) memberikan korelasi antara tahanan kerucut qc dan

E sebagai berikut :

E = 2 qc( dalam satuan kg/cm2 )

………………………………….(2.36)

Bowles memberikan persamaan yang dihasilkan dari

pengumpulan data sondir, sebagai berikut :

E = 3 qc (untuk pasir) …………………….…….........……...(2.37)

E = 2 – 8 qc (untuk lempung)……………………………....(2.38)

dengan : qc dalam kg/cm2.

Nilai perkiraan modulus elastisitas dapat diperoleh dengan

pengujian SPT (Standard Penetration Test). Nilai modulus elastis

yang dihubungkan dengan nilai SPT, sebagai berikut:

(untuk pasir berlempung) ………………...(2.39)

(untuk pasir)

…………..……………….(2.40)

Universitas Sumatera Utara

Page 76: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Tabel 2.9 Nilai perkiraan modulus elastisitas tanah

Macam Tanah Es (Kg/cm2)

Lempung

1. Sangat lunak 3,0 – 30

2. Lunak 20 – 40

3. Sedang 45 – 90

4. Berpasir 300 – 425

Pasir

1. Berlanau 50 – 200

2. Tidak padat 100 – 250

3. Padat 500 – 1000

Pasir dan kerikil

1. Padat 800 – 2000

2. Tidak padat 500 – 1400

Lanau 20 – 200

Loses 150 – 600

Cadas 1400– 14000

Tabel 2.10Korelasi N-SPT dengan modulus elastisitas

pada tanah pasir (Schmertman, 1970) Subsurface Condition

Penetration Resistance Range N

Friction Angle

Φ (deg)

Poisson Ratio

(v)

Relative Density Dr (%)

Young’s Modulus

Range Es* (psi)

Shear Modulus

Range G** (psi)

Very Loose 0 – 4 28 0.45 0 – 15 0-440 0-160

Loose 4 – 10 28 – 30 0.40 15 – 35 440-1100 160-390

Medium 10 – 30 30 – 36 0.35 35 – 65 1100-3300 390-1200

Dense 30 – 50 36 – 41 0.30 65 – 85 3300-5500 1200-1990

Very Dense 50 - 100 41 - 45 0.2 85 –100 5500-11000 1990-3900

Es* = 2 qc psf G** = ; dimana v = 0,5

Universitas Sumatera Utara

Page 77: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Tabel 2.11 Korelasi N-SPT dengan modulus elastisitas pada tanah lempung (Randolph,1978)

Subsurface Condition

Penetration Resistance Range N

Poisson Ratio

(v)

Shear Strength

Su (psf)

Young’s Modulus

Range Es* (psi)

Shear Modulus

Range G** (psi)

Very soft 2 0.45 250 170 – 340 60-110

Soft 2 – 4 0.40 375 260 – 520 80-170

Medium 4 – 8 0.35 750 520 – 1040 170-340

Stiff 8 – 15 0.30 1500 1040– 2080 340-690

Very Stiff 15 - 30 0.2 3000 2080-4160 690-1390

Hard 30 40 60 80

100 120

0.004 0.004

0.0035 0.0035 0.003 0.003

4000 5000 7000 9000

11000 13000

2890-5780 3470-6940 4860-9720

625012500 764015270 902018050

960-1930 1150-2310 1620-3420 2080-4160 2540-5090 3010-6020

Es = (100-200)Su psf G** = ; dimana v = 0,5

2.Poisson’s Ratio (v)

Rasio Poisson sering dianggap sebesar 0,2 – 0,4 dalam

pekerjaan–pekerjaan mekanika tanah. Nilai sebesar 0,5 biasanya

dipakai untuk tanah jenuh dan nilai 0 sering dipakai untuk tanah

kering dan tanah lainnya untuk kemudahan perhitungan.

Tabel 2.12 Hubunganjenis tanah, konsistensi dan poisson’s ratio (v)

Soil Type Description poisson’s ratio (v)

Clay

Soft 0,35 – 0,40

Medium 0,30 – 0,35

Stiff 0,20 – 0,30

Sand

Loose 0,15 – 0,25

Medium 0,25 – 0,30

Dense 0,25– 0,35

Universitas Sumatera Utara

Page 78: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

3.Berat Jenis Kering (γdry )

Berat jenis tanah kering adalah perbandingan antara berat tanah

kering dengan satuan volume tanah. Berat jenis tanah kering dapat

diperoleh dari data Soil Test dan Direct Shear.

4.Berat Jenis Tanah Jenuh ( γsat)

Berat jenis tanah jenuh adalah perbandingan antara berat tanah

jenuh. Dimana ruang porinya terisi penuh dengan air.

(2.41)

(Das, 1995)

dimana :

Gs : Spesific Gravity

e :Angka Pori

γw : Berat Isi Air

Nilai – nilai dari Gs, e dan γw didapat dari hasil pengujian tanah

dengan Triaxial Test dan Soil Test

5.Sudut Geser Dalam (ϕ)

Sudut geser dalam tanah dan kohesi merupakan faktor dari

kuat geser tanah yang menentukan ketahan tanah terhadap deformasi

akibat tegangan yang bekerja pada tanah. Deformasi dapat terjadi

akibat adanya kombinasi keadaan kritis dari tegangan normal dan

tegangan geser. Nilai dari sudut geser dalam tanah didapat dari

engineering properties tanah, yaitu dengan triaxial test dan direct

shear test.

Universitas Sumatera Utara

Page 79: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

6.Kohesi (c)

Kohesi merupakan gaya tarik menarik antar partikel tanah.

Nilai dari kohesi didapat dari engineering properties, yaitu dengan

triaxial test dan direct shear test.

7.Permeabilitas (k)

Berdasarkan Persamaan Kozeny – Carman, nilai permeabilitas

untuk setiap layer tanah dapat dicari dengan menggunakan rumus :

(2.42)

Untuk tanah yang berlapis – lapis harus dicari nilai

permeabilitas untuk arah vertikal dan horizontal dapat dicari dengan

rumus :

(2.43)

(Das, 1995)

dimana :

H :tebal lapisan

e : angka pori

k :koefisien permeabilitas

kv :koefisien permeabilitas arah vertical

kh :koefisien permeabilitas arahhorizontal

Nilai koefisien permeabilitas tanah dapat ditentukan berdasarkan jenis

tanah tersebut seperti pada Tabel 2.13 berikut ini:

Tabel 2.13 Nilai koefisien permeabilitas tanah (Das, 1995)

Jenis Tanah k

cm/dtk ft/mnt

Universitas Sumatera Utara

Page 80: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Kerikil bersih 1,0 - 100 2,0 - 200

Pasir kasar 0,01- 1,0 0,02 – 2,0

Pasir halus 0,001- 0,01 0,002 – 0,02

Lanau 0,00001 – 0,001 0,00002 – 0,002

Lempung < 0,000001 < 0,000002

2.11 Jarak antar Tiang dalam Kelompok

Gambar 2.27 Jarak antar tiang dalam kelompok

Jarak antara tiang bor di dalam kelompok tiang akan mempengaruhi

kapasitas daya dukung kelompok tiang. Bila beberapa tiang dikelompokkan

dengan jarak yang saling berdekatan maka tegangan tanah akibat gesekan tiang

dengan tanah mempengaruhi daya dukung tiang yang lain. Jarak minimum

antara dua tiang adalah: S > 2 D. Berdasarkan laporan dari ASCE Committee on

deep Foundation (1984), menganjurkan untuk tidak menggunakan efisiensi

kelompok untuk mendeskripsikan aksi kelompok tiang (group action). Laporan

yang dihimpun berdasarkan studi dan publikasi sejak 1963 itu menganjurkan

bahwa tiang gesekan pada tanah pasiran dengan jarak tiang sekitar 2D – 3D akan

memiliki daya dukung yang lebih besar daripada jumlah total daya dukung

individual tiang. Apabila S > 3D maka tidak ekonomis, karena akan

memperbesar ukuran/dimensi pier (footing). Jarak antar tiang dalam kelompok

terlihat pada Gambar 2.27.

Susunan tiang sangat berpengaruh terhadap luas denah pile cap, yang secara

tidak langsung tergantung dari jarak tiang. Bila jarak tiang kurang teratur atau

Universitas Sumatera Utara

Page 81: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

terlalu lebar, maka luas denah pile cap akan bertambah besar dan berakibat

volume beton menjadi bertambah besar sehingga biaya konstruksi membengkak.

Berikut ini adalah Gambar 2.28 susunan jarak antar tiang (Bowles, 1999):

Gambar 2.28 Susunan jarak antar tiang dalam kelompok (Bowles, 1999)

2.12 Kapasitas Kelompok dan Efisiensi Pondasi Bored Pile

Pada kelompok tiang yang dasarnya bertumpu pada lapisan lempung

lunak, faktor aman terhadap keruntukhan blok harus diperhitungkan, terutama

untuk jarak tiang – tiang yang dekat. Pada tiang yang dipasang pada jarak yang

besar, tanah diantara tiang tidak bergerak sama sekali ketika tiang bergerak ke

bawah oleh akibat beban, tanah diantara tiang juga ikut bergerak turun. Pada

kondisi ini, kelompok tiang dapat dianggap sebagai satu tiang besar dengan

dengan lebar yang sama dengan lebar kelompok tiang. Saat tanah yang

mendukung beban kelompok tiang ini mengalami keruntuhan, maka model

keruntuhan disebut keruntuhan blok.

Jadi, pada keruntuhan blok, tanah yang terletak diantara tiang bergerak

kebawah bersama– sama dengan tiangnya. Mekanisme keruntuhan yang

demikian dapat terjadi pada tipe – tipe tiang pancang maupun pada bored pile.

Universitas Sumatera Utara

Page 82: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

a.Tiang Tunggal b. Kelompok Tiang

Gambar 2.29 Tipe keruntuhan dalam kelompok tiang

Keterangan: ------------ = Permukaan keruntuhan geser

Umumnya model keruntuhan blok terjadi bila rasio jarak tiang dibagi

diameter (S/d) sekitar kurang dari 2 (dua). Whiteker (1957) memperlihatkan 63

bahwa keruntuhan blok terjadi pada jarak 1,5 D untuk kelompok tiang yang

berjumlah 3 x 3, dan lebih kecil dari 2,25 D untuk tiang yang berjumlah 9 x 9.

Kapasitas ultimate kelompok tiang dengan memperlihatkan faktor efisiensi

tiang dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :

Qg = Eg . n. Qa ……………………………………………………..………(2.44)

dimana :

Qg = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan keruntuhan(kg)

Eg = Efisiensi kelompok tiang (%)

n = Jumlah tiang dalam kelompok

Qa = Beban maksimum tiang tunggal (kg)

Beberapa Persamaan efisiensi tiang telah diusulkan untuk menghitung

kapasitas kelompok tiang, namun semuanya hanya bersifat pendekatan.

Persamaan – persamaan yang diusulkan didasarkan pada susunan tiang, dengan

mengabaikan panjang tiang, variasi bentuk tiang yang meruncing, variasi sifat

tanah dengan kedalaman dan pengaruh muka air tanah.Persamaan untuk

menghitung efisiensi kelompok tiang adalah sebagai berikut :

1. Metode Converse-Labarre

Efisiensi kelompok tiang (Eg) diperoleh dari Persamaan:

Universitas Sumatera Utara

Page 83: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

𝐸𝐸𝑔𝑔 = 1 − 𝜃𝜃 (𝑛𝑛−1).𝑚𝑚+(𝑚𝑚−1).𝑛𝑛90.𝑚𝑚 .𝑛𝑛

……………………………………………..(2.45)

Dimana :

Eg = Effisiensi kelompok tiang

m = Jumlah baris tiang

n = Jumlah tiang dalam satu baris

= Arc tg D/S, dalam derajat

s = Jarak pusat ke pusat antara tiang (cm)

d = Diameter tiang (cm)

2. Metode Los Angeles Group persamaan Efisiensi kelompok tiang (Eg)

(2.46)

Dimana :

Eg = Effisiensi kelompok tiang

m = Jumlah baris tiang

n = Jumlah tiang dalam satu baris

s = Jarak pusat ke pusat antara tiang (cm)

d = Diameter tiang (cm)

3. Seiler – KeeneyFormula

𝐸𝐸𝑔𝑔 = �1 − � 11𝑠𝑠7(𝑠𝑠2−1)

� �𝑚𝑚+2−2𝑚𝑚+𝑛𝑛−1

�� + 0,3𝑚𝑚+𝑛𝑛

…………………………………..(2.47)

dimana :

Eg = Efisiensi kelompok tiang

m = Jumlah baris tiang

n = Jumlah tiang dalam satu baris

s = Jarak pusat ke pusat antar tiang (ft)

Universitas Sumatera Utara

Page 84: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 2.30 Definisi jarak s dalam hitungan efisiensi tiang

Selain menggunakan perhitungan menggunakan nilai efisiensi di atas,

berdasarkan pengalaman beberapa peneliti juga menyarankan bahwa perilaku

grup tiang di atas tanah pasir mengikuti beberapa ketentuan berikut :

3. Untuk tiang pancang dengan jarak antar pile, pusat ke pusat, s 3d maka

besar Qg adalah sebesar ∑ Qa.

4. Sedangkan untuk bored piledengan jarak antar pile, s ≈ 3d maka besar

Qg diambilsebesarsampai

Beban maksimum :

𝑄𝑄𝑖𝑖 = 𝑣𝑣𝑛𝑛

± 𝑀𝑀𝑦𝑦𝑋𝑋𝑖𝑖∑𝑋𝑋2 ± 𝑀𝑀𝑥𝑥𝑌𝑌𝑖𝑖

∑𝑌𝑌2

…………………………………………….(2.48)

Qi= Gaya pada tiang

X = Absis tiang terhadap titik berat kelompok tiang

Y = Ordinat tiang terhadap titik berat kelompok tiang

=Jumlah kuadrat absis dan ordinat tiang

2.13Faktor Keamanan

Menurut Pugsley (1966), untuk menentukan faktor kemanan dapat

digunakan klasifikasi struktur sebagai berikut:

D S

S

S

S S

D

D

Universitas Sumatera Utara

Page 85: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

a. Bangunan monumental, seperti menara, monumen, tugu monumental,

dan lain-lain pada umumnya memiliki umur rencana lebih dari 100 tahun;

b. Bangunan permanen, seperti bangunan-bangunan gedung, jembatan, jalan

raya, jalan kereta api; pada umumnya memiliki umur rencana sekitar 50

tahun;

c. Bangunan sementara, pada umumya memiliki umur rencana kurang dari

25 tahun, bahkan setelah bangunan permanen yang didukung selesai

bangunan sementara ini langsung dibongkar. Sebagaicontoh:cofferdam,

bracing untuk galian tanah, jembatan sementara dan lain-lain.

Tingkat pengendalian dan pengawasan selama konstruksi berjalan juga

dapat dipakai untuk menentukan faktor keamanan. Tingkat pengendalian dapat

dikategorikan sebagai berikut:

a. Pengendalian baik: kondisi tanah cukup homogen dan konstruksi

pondasi didasari pada program penyelidikan tanah dengan tingkat

profesional, terdapat informasi uji pembebanan di lokasi proyek atau

di lokasi sekitar proyek, dan pengawasan konstruksi dilaksanakan

secara ketat.

b. Pengendalian sedang: kondisi ini mewakili kondisi yang paling umum

dilakukan pada proyek konstruksi. Mirip dengan kondisi (1) –

pengendalian baik, hanya saja kondisi tanah bervariasi dan tidak ada

informasi mengenai data pengujian beban.

c. Pengendalian kurang: tidak ada informasi uji pembebanan, tanah sulit

dan bervariasi, tetapi pengujian tanah dilakukan dengan baik,

pengawasan kurang ketat.

d. Pengendalian buruk: kondisi tanah sangat bervariasi atau dapat

dikatakan sangat buruk, penyelidikan tanah tidak mencukupi, tidak

ada data uji pembebanan.

Nilai faktor keamanan menurut Reese & O’Neill dilihat dari klasifikasi

struktur serta jenis pengendaliannya terdapat pada Tabel 2.14.

Tabel 2.14 Faktor keamanan untuk pondasi tiang (Reese & O’Neill, 1989)

Klasifikasi Struktur Bangunan Bangunan Bangunan

Universitas Sumatera Utara

Page 86: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Monumental Permanen Sementara

Probabilitas kegagalan yang dapat diterima

PF = 10-5 PF = 10-4 PF = 10-3

Pengendalian baik 2,3 2,0 1,4

Pengendalian sedang 3,0 2,5 2,0

Pengendalian kurang 3,5 2,8 2,3

Pengendalian buruk 4,0 3,4 2,8

2.14Penurunan Bored Pile

Pada waktu tiang dibebani, tiang akan mengalami konsolidasi dan tanah

disekitarnya akan mengalami penurunan. Penurunan terjadi dalam tanah ini

disebabkan oleh berubahnya susunan tanah maupun oleh pengurangan rongga

pori atau air di dalam tanah tersebut. Beberapa metode hitungan penurunan telah

diusulkan, berikut ini akan dijelaskan tentang penurunan elastis.

2.14.1Penurunan Elastis (Elastic Settlement)

Penurunan segera atau penurunan elastis adalah penurunan pondasi yang

terletak pada tanah berbutir halus yang jenuh dan dapat dibagi menjadi tiga

komponen. Penurunan total adalah jumlah dari ketiga komponen tersebut, yang

ditunjukkan pada Persamaan di bawah ini:

S=Se(1) + Se(2) + Se(3)………..……………………………………………..(2.49)

Dengan:

S = Penurunan Total

Se(1) = Penurunan elastis dari tiang

Se(2) = Penurunan tiang yang disebabkan oleh beban di ujung tiang

Se(3) = Penurunan tiang yang disebabkan oleh beban di sepanjang batang tiang

𝑆𝑆𝑆𝑆(1) = �𝑄𝑄𝑤𝑤𝑝𝑝 +ξ.𝑄𝑄𝑤𝑤𝑠𝑠 �.𝐿𝐿𝐴𝐴𝑝𝑝𝐸𝐸𝑝𝑝

………………………………………………………..(2.50)

Universitas Sumatera Utara

Page 87: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

𝑆𝑆𝑆𝑆(2) = 𝑄𝑄𝑤𝑤𝑝𝑝 .𝐶𝐶𝑝𝑝𝑑𝑑 .𝑞𝑞𝑝𝑝

………………………………………………………………(2.51)

𝑆𝑆𝑆𝑆(3) = 𝑄𝑄𝑤𝑤𝑝𝑝 .𝐶𝐶𝑠𝑠𝐿𝐿.𝑞𝑞𝑝𝑝

………………………………………………………………(2.52)

Dimana:

Qwp = Daya dukung yang bekerja pada ujung tiang dikurangi daya

dukung friction (kN)

Qws = Daya dukung friction (kN)

Ap = Luas penampang tiang (m2)

L = Panjang tiang (m)

Ep = Modulus elastisitas dari bahan tiang (kN/m2)

ξ = Koefisien dari skin friction,

d = Diameter Tiang (m)

qp = Daya dukung ultimate(kN)

Cp = Koefisien empiris

Cs = Konstanta empiris

Cs

Nilai ξ tergantung dari unit tahanan friksi alami (the natural of unit

friction resistance) di sepanjang tiang tertanam dai dalam tanah. Nilai ξ = 0,5

untuk bentuk unit tahanan friksi alami yang berbentuk seragam atau simetris,

seperti persegi panjang atau parabolic seragam, umumnya pada tanah lempung

atau lanau. Sedangkan untuk tanah pasir nilai ξ = 0,67 untuk bentuk unit tahanan

friksi alaminya berbentuk segitiga. Pada Gambar 2.31 akan ditunjukkan bentuk

unit tahanan friksi.

………………………………….(2.53)

Universitas Sumatera Utara

Page 88: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 2.31 Variasi bentuk unit tahanan friksi (kulit) alami terdistribusi sepanjang tiang tertanam ke dalam tanah (Bowles, 1993)

Tabel 2.15 Nilai koefisien empiris (Cp) (Das, 1995)

Tipe Tanah Tiang Pancang Tiang Bor

Sand (dense to loose) 0,02-0,04 0,09-0,18

Clay (stiff to soft) 0,02-0,03 0,03-0,06

Silt (dense to loose) 0,03-0,05 0,09-012

2.15 Penelitian Terdahulu

Sebagai studi literatur penulis mengambill penelitian terdahulu yang

relevan terhadap pembahasan penulis dalam tugas akhir ini. Adapun beberapa

penelitian yang diambil adalah:

Ivšić,Bačić,dan Librić (2013) membandingkan antara hasil estimasi daya

dukung dan penurunan pondasi bored pile menggunakan metode empiris dan hasil

pengujian di lapangan. Hasil perhitungan daya dukung ultimit (Qu) tiang dengan

metode empiris, jauh lebih besar dari pada hasil pengujian di lapangan dan kurva

perpindahan (displacement curve) yang didapat dari metode lain selain metode

pengujian statis langsung tidaklah realistis.

Akbar .dkk (2008) menganalisis Qu pada pondasi bored pile berdasarkan

hasil pengujian beban (loading test) dengan beberapa metode. Untuk penurunan

Universitas Sumatera Utara

Page 89: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

bored pile>12 mm, sekitar 8% beban dipikul oleh ujung tiang (daya dukung

ujung) dan sekitar 92% beban dipikul oleh badan tiang (daya dukung friksi).

Andi dan Fahriani (2014) membandingkan hasil perhitungan analisis

dengan beberapa metode, perhitungan metode elemen hingga, dengan hasil

pengujian Pile Driving Analyzer (PDA) yang dianggap sebagai daya dukung

aktual. Dari beberapa metode yang digunakan, hasil yang paling mendekati daya

dukung aktual adalah metode elemen hingga dan metode Meyerhoff (1956).

Simanjuntak (2015) menganalisis daya dukung pondasi tiang bor

menggunakan metode Meyerhoff untuk data sondir, metode Reese & Wright

(1977) untuk data SPT, dan metode Converse-Labarre dan metode Los Angeles

Group untuk efisiensi dan daya dukung kelompok tiang serta menggunakan data

hasil pengujian PDA untuk dianggap sebagai daya dukung aktual. Hasil

perhitungan yang paling mendekati hasil pengujian PDA adalah metode Reese &

Wright (1977) dengan data SPT.

Karya (2015) membandingkan daya dukung pondasi bored pile dengan

cara analitis dan metode elemen hingga, dengan metode loading test yang

dilakukan di lapangan. Hasil perhitungan dengan metode elemen hingga lebih

mendekati hasil metode loading test dibandingkan dengan perhitungan secara

analitis.

Ibrahim, Malik,dan Omar (2012) memperkirakan daya dukung pondasi

bored pile menggunakan metode BS 8004, simulasi Monte Carlo menggunakan

program Matlab, dan metode elemen hingga. Hasil pengujian untuk semua

metode didapatkan faktor keamanan antara 1,5 – 1,7 dan untuk semua metode,

lebih dari 94% beban dipikul oleh badan tiang (daya dukung friksi) dan kurang

dari 6% beban dipikul oleh ujung tiang (daya dukung ujung). Peneliti juga

menyarankan agar pendesainan pondasi harus diiringi dengan pengujian langsung

dilapangan (in situ loading test).

Universitas Sumatera Utara

Page 90: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Data Umum Proyek

Data umum dari proyek Pembangunan Jalan Layang Kereta Api Medan

Bandar Khalipah adalah sebagai berikut:

1.Nama Proyek:Pembangunan Jembatan Layang Kereta Api Antara

Medan – Bandar Khalipah Lintas Medan –

Araskabu - Kualanamu

2.Lokasi Proyek : Medan – Bandar Khalipah (paket 10)

3.Pemilik Proyek : Balai Teknik Perkeretaapian Sumatera bagian

Utara

4.Kontraktor utama : PT. DIAN PREVITA

5.Peta Lokasi : Gambar 3.1

3.2 Data Teknis Bored Pile

Data ini diperoleh dari pihak kontraktor dengan data bored pile P50

sebagai berikut :

1. PanjangBored Pile : 33 m

2. Diameter Bored Pile :120 cm

3. Mutu Beton : K350

Universitas Sumatera Utara

Page 91: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

4. Mutu Baja : U39

5. Diameter Tulangan max : D32

6. Slump Test : 16 ± 2 cm

Gambar 3.1 Lokasi proyek paket 10

Lokasi bored pile P50 yang diuji PDA dan titik bore hole – 20 yang

datanya digunakan untuk menghitung daya dukung bored pile dapat dilihat pada

Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Lokasi bored pileP50 – T7 dan bore hole - 20

3.3 Metode Pengambilan Data

Universitas Sumatera Utara

Page 92: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Untuk mencapai maksud dan tujuan studi ini, dilakukan beberapa

tahapan yang dianggap perlu dan secara garis besar diuraikan sebagai berikut:

1. Tahapan pertama adalah melakukan review dan studi kepustakaan terhadap

text book dan jurnal-jurnal yang terkait dengan pondasi tiang,

permasalahan pada pondasi tiang serta desain dan pelaksanaan pemboran

tiang.

2. Tahapan kedua adalah peninjauan langsung ke lokasi proyek dan

menentukan lokasi pengambilan data yang tersedia.

3. Tahap ke tiga mengumpulkan data-data dari pihak konsultan dan

pelaksana lapangan.Data yang diperoleh adalah:

a) Data hasil SPT

b) Daya dukung tiang dari hasil pengujian Pile Driving Analyzer (PDA)

c) Stuktur Organisasi Proyek dan detail pondasi

4. Tahap ke empat adalah menganalisis data dengan menggunakan data-data

di atas berdasarkan formula yang ada.

5. Tahap ke lima menganalisis terhadap hasil perhitungan yang dilakukan

dan membuat kesimpulan.Bagan alir penelitian dapat dilihat pada Gambar

3.3

Universitas Sumatera Utara

Page 93: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

BAB IV

ANALISA DAN PERHITUNGAN

4.1 Pendahuluan

Pada bab ini, penulis akan mengaplikasikan metode perhitungan daya dukung

yang telah disampaikan pada Bab II. Daya dukung tiang akan dihitung dengan

menggunakan data Standard Penetration Test (SPT) yaitu jumlah pukulan palu

(N-Value), hasil perhitungan,Plaxis dan hasil pengujian PileDriving Analizer

Gambar 3.3 Bagan alir penelitian

Mulai

Studi Literatur

Pengumpulan Data

Analisa Data dan Perhitungan Metode Analisis

berdasarkan Data SPT dan PDA

Analisis Hasil Perhitungan

Kesimpulan dan Saran

Selesai

Metode Elemen Hingga (Plaxis)

Universitas Sumatera Utara

Page 94: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

(PDA). Beban rencana yang akan dipikul struktur pondasi adalah seperti uraian

berikut:

Deskripsi umum jembatan layang: Jenis jalan : Jalan Kereta Api

Panjang bentang : 40 m

alinyemen vertikal : linear, slope ballast 1%

Tipe girder : I-Girder (precast)

Lebar total dek : 4,500 m

Jenis lintasan : Double track

Tinggi deck : 2,100 m

Diameter Bored Pile : 1,200 m

Panjang Bored Pile : 33 m

Material:

Beton

Kualitas beton abutment= K-350 Modulus geser

Berat jenis

Koefisien muai suhu = 1,100×10-5/oC

Baja Tulangan

E-Modulus longitudinal= 200000 MPa

Poisson’s ratio = 0,300

Modulus geser = 76923 MPa

Koefisien muai suhu = 1,200 × 10-5 / oC

Berat jenis = 78,500 kN/m3

Kualitas beton pier = K-350

Kualitas beton box-Girder = K-500

Poisson ratio = 0,200

Universitas Sumatera Utara

Page 95: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Kuat tarik ultimate, fsu= 500 MPa

Kuat tarik leleh, fsy = 390 MPa

Perhitungan Gaya Dalam

Jarak antar tumpuan diasumsikan 40 m. dengan menggunakan box girder

Pembebanan

Beban yang bekerja adalah sebagai berikut:

a.Beban DL

berat pelat dan side wall :

q pier = 25 x (8 x 2,52) = 1250 kN q girder 150 kN/m

q pilecap = 25x (2 x 11 x 5)=2750 kN

q DL =q girder q DL = 150 kN/m

b. Beban SDL

Berat rel :q rel = 1,256 kN/m

Berat bantalan: q bantalan= 3,333 kN/m

Berat ballast : A ballast =3 m2

q ballast = A ballast × 19 q ballast = 57kN/m

q SDL =q rel + q bantalan + q ballast q SDL

=62,842 kN/m × 2 = 125,684 kN/m

c. Beban bergerak (Life Load) dan Impact

L : 40 m

qLL= 87,500 × 2 = 175 kN/m → 2 lajur maka qLL × 2

I = 1,320

qLLI = 231 kN/m

Universitas Sumatera Utara

Page 96: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gaya dalam geser di tumpuan

VDL× qDL× L + q pier VDL = 4250 kN

VSDL× qSDL× L VSDL =2513,680 kN VLLI× qLLI× L VLLI=4620 kN

Sehingga:

qdesign = VDL + VSDL + VLLI =11383,680 kN= (1161,600 ton/pier), 1 pier = 8 Bored

Pile. Beban rencana 1 pile =1161,600/ 8 = 145,200 ton .

Beban horizontal = (beban traksi + beban angin + beban longitudinal + beban

lateral+beban sentrifugal)

= 60 kN +252 kN +10 kN +48 kN +16,130 kN

=386,130 kN untuk 1 pier.

4.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Bored Pile

4.2.1Menghitung Kapasitas Daya Dukung Bored Pile dari Data SPT

Perhitungan kapasitas daya dukung bored pile dari data SPT memakai metode

Reese & Wright dan data diambil pada titik BH-20 (titik terdekat dengan Pier No.

50).

Perhitungan kapasitas daya dukung ultimate pada titik BH-20:

Data Bored Pile: Diameter Tiang (d) = 120 cm

Keliling Tiang (p) =π .d

= 3,14 . 120 cm

=376,8 cm = 3,768 m

Luas Bored Pile = ¼ .π . d2

= ¼ . 3,14 . 1202 cm

Universitas Sumatera Utara

Page 97: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

= 1130 cm2 = 1,130 m2 Dari Persamaan (2.4) daya dukung ultimate pada ujung bored pile tanah kohesif

dinyatakan sebagai berikut:

Untuk lapisan tanah kedalaman 13 m : Qp = qp. Ap

qp = 9 . Cu

Cu -SPT . 10

= (2/3 .17 . 10)

= 113,33 kN/m2 = 11,333 t/m2

qp = 9 . Cu

= 9 . 11,333 t/m2

= 101,997 t/m2

Ap = ¼ x π x d2

= ¼ x π x (1,2 m)2

= 1,130 m2

Qp = 101,997 t/m2 . 1,130 m2

= 115,256 ton

Untuk daya dukung ujung pada tanah non kohesif dapat diketahui dengan

menggunakan grafik Reese & Wright (Gambar 2.16).

Untuk lapisan tanah pada kedalaman 22 m : N-SPT = 41. Karena N-SPT≤ 60,

maka digunakan Persamaan: qp = 7.N = 7 . 41 = 287 t/m2 dengan syarat qp≤400

t/m2.

Maka Qp = qp.Ap = 287 . 1,130 = 324,31 ton.

Universitas Sumatera Utara

Page 98: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Untuk N-SPT > 60, nilai qp adalah konstan sebesar 400 t/m2.

Dari Persamaan (2.7) daya dukung selimut pada tanah kohesif dapat dinyatakan

sebagai berikut :

Untuk lapisan tanah kedalaman 13 m :

Qs = fs .L . p

Dari Persamaan (2.9) :

fs = α . Cu

α = 0,55

fs = 0,55 . 11,333 t/m2

= 6,233 t/m2 Qs = fs. L. p

= 6,233 t/m2 . 1,5 m . 3,768 m

= 35,229 ton

Untuk tanah non kohesif pada kedalaman 22 m nilai fs dapat diketahui dengan

menggunakan grafik Reese & Wright (Gambar 2.17) untuk 53<N<100.

Universitas Sumatera Utara

Page 99: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 4. 1 Menentukan nilai tahanan selimut pada tanah non-kohesif

Untuk N<53 maka digunakan:

fs = 0,32N

= 0,32 . 41

= 13,120 t/m2

Qs = 13,12 . 1,5. 3,768 =74,154 ton.

Untuk kedalaman dan lapisan tanah selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 4.1

1 , 61

Universitas Sumatera Utara

Page 100: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Tabel 4.1 Perhitungan daya dukung bored pile pada titik BH-20 Depth (m) Soil Description Soil

Layer N α Cu Skin Friction End Bearing

(ton) Q ult (ton) Local Cumm

0 Lempung Berpasir 1 0 0 0 0 0 0 0 2 Lempung Berpasir 1 10 0,55 6,67 6,91 6,91 67,80 74,71

3,5 Lempung Berpasir 1 5 0,55 3,33 10,36 17,27 33,90 51,17 5 Lempung Berpasir 1 8 0,55 5,33 16,58 33,85 54,24 88,09

6,5 Lempung Berpasir 1 5 0,55 3,33 10,36 44,21 33,90 78,11 8 Lempung Berpasir 1 9 0,55 6,00 18,65 62,86 61,02 123,88 10 Pasir Campur Batu Apung 2 31 74,76 137,62 245,21 382,83

11,5 Pasir Campur Batu Apung 2 24 43,41 181,03 189,84 370,87 13 Lempung Pasir Berlanau 3 17 0,55 11,33 35,23 216,26 115,26 331,52

14,5 Lempung Pasir Berlanau 3 22 0,55 14,67 45,59 261,85 149,16 411,01 16 Lempung Pasir Berlanau 3 19 0,55 12,67 39,38 301,23 128,82 430,05

17,5 Lempung Pasir Berlanau 3 18 0,55 12,00 37,30 338,53 122,04 460,57 19 Pasir Berlanau 4 29 52,45 390,98 229,39 620,37

20,5 Pasir Berlanau 4 31 56,07 447,05 245,21 692,26 22 Pasir Berlanau 4 41 74,15 521,20 324,31 845,51

23,5 Pasir Lanau sedikit Batu Ap 5 20 36,17 557,38 158,20 715,58 25 Pasir Lanau sedikit Batu Ap 5 16 28,94 586,31 126,56 712,87

26,5 Pasir Lanau sedikit Batu Ap 5 30 54,26 640,57 237,30 877,87 28 Pasir Lanau sedikit Batu Ap 5 37 66,92 707,49 292,67 1000,16

29,5 Pasir Lanau sedikit Batu Ap 5 60 108,52 816,01 474,60 1290,61 31 Pasir Lanau sedikit Batu Ap 5 17 30,75 846,76 134,47 981,23

32,5 Pasir Halus Berlanau 6 60 108,52 955,28 474,60 1429,88 33 Pasir Halus Berlanau 6 60 36,17 991,45 474,60 1466,05

Universitas Sumatera Utara

Page 101: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

4.2.2. Daya Dukung Bored Pile berdasarkan hasil Pile Driving

Analyzer(PDA) test

Hasil Tes PDA pada bored pile Pier-50 didapat besar daya dukung tiang 822,90

ton. Untuk keterangan lebih lanjut dapat dilihat pada lampiran.

4.3 Menghitung Daya Dukung Lateral Pondasi Bored Pile

Untuk mengetahui tanah runtuh atau tidak akibat adanya beban lateral

(horizontal) yang terjadi pada tiang, maka perlu di hitung daya dukung lateral-

nya. Untuk menghitung daya dukung horizontal, terlebih dahulu hitung faktor

kekauan tiang untuk tanah non kohesif. Perhitungan kapasitas daya dukung lateral

tiang bored pile menggunakan metode Broms. Metode ini hanya dapat digunakan

pada lapisan tanah yang homogen yaitu tanah lempung saja atau pasir saja. Dari

hasil pengujian SPT diketahui bahwa jenis tanah yang dominan adalah pasir,

sehingga pada perhitungan daya dukung lateral ini dianggap jenis tanahyang

mewakili adalah pasir.

Daya dukung lateral (BH 20 kedalaman 33 m dengan diameter 1,2 m) Jenis tanah : Granular

Berat isi tanah(γ) : 21,700

Sudut geser tanah(ϕ) : 41,800

Data tiang

Diameter Bored Pile(D) : 1,200 m Mutu beton (f’c) : K 350 29,050 Mpa

Momen ultimate (My) : 1525 kNm E

=

= 25332,0844 Mpa = 25332084,400 kN/m2

I

= 0,102 m4

Universitas Sumatera Utara

Page 102: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Perhitungan dilakukan dengan tahap berikut:

1. Cek perilaku tiang dan hitung faktor kekakuan tiang. Berdasarkan

Tabel 2.7 diambil koefisien variasi modulus tanah (nh) = 34000 kN/m3

Dengan menggunakan Persamaan (2.11) dapat di hitung faktor kekakuan modulus

tanah yang tidak konstan yaitu:

m

L ≥ 4T

33 m ≥ 9,504 m

Jenis tiang pancang dikategorikan sebagaitiang panjang / elastic pile. Sehingga

tahanan tiang terhadap gaya lateral akan ditentukan oleh momen maksimum (My)

yang dapat ditahan tiangnya sendiri.

2. Cek keruntuhan tanah akibat beban lateral Agar dapat mengetahui

tanah runtuh atau tidak akibat adanya beban lateral yang terjadi pada

tiang, maka kita harus menghitung besarnya momen maksimum yang

harus ditahan oleh tiang jika tanah didesak ke arah horizontal oleh

tiang sampai tanah tersebut runtuh. Bending moment untuk diameter

tiang 1200 mm adalah 152,500 tm = 1525 kNm.

Koefisien tekanan tanah pasif Kp= 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑛𝑛2(45 + ∅2)

=𝑡𝑡𝑡𝑡𝑛𝑛2(45 + 41,82

) = 4,997

Maka, dengan menggunakan Persamaan (2.24)didapat:

Hu = 1,500(1,200)(21,700)(33)2 (4,997)

= 212554,091 kNm > 1525 kNm Mmax> My, maka tanah tidak akan runtuh sehingga gaya horizontal untimit (Hu)

ditentukan oleh kekuatan bahan tiang dalam menahan beban momen.

Universitas Sumatera Utara

Page 103: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

3. Cek nilai Hu yang terjadi dengan Persamaan (2.28)

(Mmax dianggap sama dengan My)

Hu = 1607,14 kN = 157,499 ton

4. Cek terhadap grafik

Tahanan momen lentur :

Universitas Sumatera Utara

Page 104: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 4.2 Plot nilai tahanan lateral

Setelah diplot ke dalam Gambar 2.25 b didapat nilai ultimate lateral

resistancesebesar 8. Lalu masukkan ke dalam persamaan yang ada di grafik.

7 = 𝐻𝐻𝑢𝑢

𝐾𝐾𝑝𝑝𝛾𝛾𝑑𝑑3

Hu = 7 x Kp x γ x d3 = 1311,62 kN = 128,53 ton

4.4 Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Aksial Kelompok Tiang

Berdasarkan Gambar 3.2, struktur kelompok bored pile pada Pier - 50 dapat

dibuat sketsa seperti di bawah ini:

Universitas Sumatera Utara

Page 105: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 4.3 Sketsa konfigurasi kelompok bored pile

Dalam perhitungan kapasitas daya dukung kelompok tiang digunakan Metode

Seiler - Keeney untuk mendapatkan nilai efisiensi maksimum dari kelompok tiang

yang akan menghasilkan daya dukung maksimum kelompok tiang.

Dengan menggunakan Persamaan (2.45), (2.46), dan (2.47)

a. Metode Converse-Labarre

Eg= 1 – 0,303

= 0,697

= 69,7%

b. Metode Los Angeles Group

Eg = 0,773 = 77,3%

c. Metode Seiler - Keeney

Eg = 0,838

= 83,8 %

Maka kapasitas daya dukung ultimate kelompok tiang

m1 m 1

m 1

m 1 1 m 3 m m 3 3 m

m 3

D = 1,2 m n1

Universitas Sumatera Utara

Page 106: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Qg = Eg . n. Qa

= 0,697 x 8 x 1466,05

= 8174,70ton

4.5 Analisa Daya Dukung Dengan Bantuan SoftwarePlaxis

4.5.1Daya dukung dan penurunan bored piledengan Plaxis

Pada Plaxis daya dukung ultimate yang akan dihitung adalah daya dukung aksial

pondasi bored pile. Pemodelan yang digunakan adalah pemodelan geometri

axisymetric yaitu kondisi awal digambarkan hanya seperempat bagian namun

sudah mewakili seluruh sisi yang lain. Karena dianggap simetris dan dengan

pemodelan tanah Mohr Coulomb. Data-data yang harus diketahui sebelum

melakukan pemodelan pondasi bored pile yang ditunjukkan pada Tabel 4.2

Tabel 4.2 Data bored pile No. Keterangan Nilai

1 Diameter Bored Pile (m) 1,2 2 Panjang Tiang (m) 33 3 Luas Penampang (m2) 1,321 4 Modulus Elastisitas (E) (kN/m2) 20676000

5 Momen Inersia (I) (m4) 0,102 6 Berat jenis (γ) (kN/m3) 25 7 EA (kN/m) 2,8 x 107 8 EI (kNm2/m) 2,5 x 106 9 Angka Poisson (v) 0,3

Karena keterbatasan data, maka sebagian parameter menggunakan data yang

didapat dari referensi parameter berdasarkan Nspt. Untuk angka poisson (v),

diambil dari hubungan jenis tanah, konsistensi dan poisson ratio. Berat isi tanah

(γ) dan kohesi (c), diambil Korelasi antara Nspt. Sementara untuk γunsaturated

diperoleh dengan cara mengurangi γsaturated sebesar 10 kN/m3 (berat isi air), γ yang

ditampilkan untuk tanah di atas batas muka air adalah γsaturated sedangkan yang di

bawah muka air tanah adalah γunsaturated.

4.5.2Proses Pemodelan Pada Program Plaxis.

Universitas Sumatera Utara

Page 107: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

4.5.2.1Daya dukung vertikal

Berikut ini proses pemasukan data ke program Plaxis, yaitu :

1. Langkah pertama, atur parameter dasar dari model di jendela

Pengaturan Global. Kali ini saya menggunakan 15 titik nodal dengan

pemodelan axysimetri.

2. Buat pemodelan cluster tanah seperti kondisi di lapangan, kemudian

masukkan parameter-parameter tanah untuk setiap jenis tanah yang

ada di lapangan.

3. Kemudian bentuk mesh dan tentukan nilai tekanan air pori serta

tegangan efektifnya. Lalu modelkan langkah perhitungan serta

tentukan titik tinjauan dan mulai program untuk melakukan

perhitungan.

4. Pada saat memasukkan beban yang akan bekerja pada pemodelan,

beban rencana harus dibagi dengan keliling penampang bored pile

terlebih dahulu karena beban yang bekerja disimulasikan menjadi

beban garis.

5. Setelah perhitungan berjalan dan selesai, maka akan diperoleh besar

nilai Σ-MSF pada tab Multipliers, seperti pada Gambar 4.4 berikut:

Universitas Sumatera Utara

Page 108: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 4.4 Hasil kalkulasi dan besar nilai MSF pada phase2

Nilai Σ-MSF (sebelum konsolidasi) sebesar 5,802. Maka Qu titik Bore Hole - 20

adalah :

Qu = Σ Msf x 145,200 ton

= 5,780 x 145,200 ton

= 839,26 ton

MSF

Universitas Sumatera Utara

Page 109: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 4.5 Hasil kalkulasi dan besar nilai MSF pada phase4

Nilai Σ-MSF (setelah konsolidasi) sebesar 5,821. Maka Qu titik Bore Hole - 20

adalah :

Qu = Σ Msf x 145,200ton

= 5,862 x145,200 ton

= 851,16 ton

Dari hasil perhitungan dapat kita tinjau ulang angka faktor keamanan dari kedua

proses perhitungan yakni sebelum konsolidasi dan setelah konsolidasi dengan

ketentuan besar faktor keamanan ≥ 2,3.Jadi dapat kita katakan bahwa struktur ini

dikategorikan aman karena nilai faktor keamanan yang diperoleh sebesar 5,862 ≥

2,3.

4.5.2.2Daya Dukung Lateral

Dalam pemodelan daya dukung horizontal pada Plaxis kita hanya merubah arah

gaya yang didefinisikan pada tahap pembebanan, yang mula-mula searah sumbu y

diganti ke arah sumbu x dengan asumsi tanda negatif (–) berarti memberikan

MSF

Universitas Sumatera Utara

Page 110: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

tekanan dari kanan ke kiri. Besar beban yang diberikan adalah sebesar beban yang

didapat melalui Metode Broms (1311,62 kN). Sehingga dapat dilihat pada Gambar

4.6 berikut.

Gambar 4.6 Pemodelan untuk beban lateral pada Plaxis

Setelah dilakukan perhitungan didapat besar nilai ΣMSF sebagai berikut: Sebelum konsolidasi = 5,866

Sehingga Qulateral = 5,866 x 1311,62 kN

= 7693,962 kN

Sesudah konsolidasi = 5,861

Sehingga Qulateral = 5,861 x 1311,62 kN

= 7687,404 kN

Universitas Sumatera Utara

Page 111: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

4.6 Diskusi

4.6.1Evaluasi Hasil Perhitungan Daya Dukung Tiang Bor (Bored

Pile)

Hasil perhitungan berdasarkan SPT, Plaxis dan PDA diperoleh nilai daya dukung

ultimate untuk diameter 1,200 m pada Bore Hole – 20 seperti tampak pada Tabel

4.3 di bawah ini.

Tabel 4.3 Perbandingan hasil nilai Qu Perhitungan Kedalaman

(m) Qu

(ton) Perbandingan

Terhadap PDA (%)

Dari Data SPT 33,00 1466,05 178,16

Dari Program Plaxis 33,00 851,16 103,43

Dari Data PDA 33,00 822,90 100,00

4.6.2Penurunan yang Terjadi

Penurunan pondasi dapat ditinjau dalam dua keadaan yakni sebelum dan sesudah

konsolidasi, namun untuk pondasi bored pileumumnya hanya satu keadaan karena

merupakan nondisplacement pile. Saat tiang baru selesai dicor mulai terjadi

penurunan sehingga harus ditunggu terlebih dahulu selesai proses penurunannya

barulah struktur di atas pondasi dapat dibangun. Setelah proses konsolidasi

selesai, partikel tanah telah menjadi rapat, air serta udara telah keluar sehingga

penurunan yang terjadi akan lebih kecil daripada sebelum konsolidasi.

Qwp = Daya dukung ujung – daya dukung selimut

= 4728,912 – 360,425

= 4368,486 kN

Qws = 360,425 kN qp =1486,77 ton = 14607,73 kN

Universitas Sumatera Utara

Page 112: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Ap = 1,130 m2

Ep = 20676000 kN/m2

L = 33 m Dari Gambar 2.31 maka ζ = 0,670

d = 1,200 m

Cp = 0,090

Cs = �0,93 + 0,16 �331,2� � x 0,09

= �0,93 + 0,16 �331,2� � x 0,09

= 0,159 Berdasarkan Persamaan (2.50),(2.51),(2.52)

Se(1) =(4368,486+0,67 x 360,425)x 33

1,13 x 20676000

Se(1) = 0,006511 m

Se(2) = 4368,486 x 0,091,2 x 14607,73

Se(2) = 0,012428 m

Se(3) =4368,486 x 0,159

33 x 14607,73

Se(3) = 0,001440 m

Sehingga didapat nilai total penurunan elastik dengan Persamaan (2.49)

S =Se(1) + Se(2) + Se(3)

= 0,006511 + 0,012428 + 0,001440

= 0,020379 m = 20,38 mm

Berdasarkan hasil Plaxis penurunan yang terjadi sebesar 5,360 x10-3 meter atau

5,360 mm seperti yang terlihat pada Gambar 4.7 berikut:

Universitas Sumatera Utara

Page 113: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 4.7 Penurunan pondasi bored pilesetelah konsolidasi

4.6.3 Perbandingan Antara Tekanan Air Pori Sebelum Konsolidasi dan

Setelah Konsolidasi dari Program Plaxis.

Berdasarkan Gambar 4.8, Gambar 4.9 dan Tabel 4.4 dapat dilihat bahwa besar

nilai tekanan air pori ekses dari Program Plaxis memberikan hasil yang berbeda

antara keadaan plastis dan konsolidasi.

Dari nilai tersebut dapat dilihat bahwa besar tekanan air pori ekses

sebelumkonsolidasi dan sesudah konsolidasi berkurang sehingga daya dukung

tanah meningkat.

Tabel 4.4Perbandingan Nilai Tekanan Air Pori

Tekanan Air Pori Sebelum Konsolidasi(kN/m2)

Tekanan Air Pori Setelah Konsolidasi(kN/m2)

5,712 5,439

Universitas Sumatera Utara

Page 114: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Gambar 4.8Excess pore pressuresebelum konsolidasi

Gambar 4.9Excess pore pressuresetelah konsolidasi

4.6.4 Perbandingan antara Penurunan Sebelum Konsolidasi dan Sesudah Konsolidasi dari Program Plaxis.

Penurunan pondasi dapat ditinjau dalam dua keadaan yakni sebelum dan sesudah

konsolidasi. Dari hasil perhitungan dengan program Plaxis didapat hasil

penurunan sepertipada Tabel 4.5.

Dapat dilihat bahwa tidak terjadi penurunan lagi setelahproses konstruksi selesai.

Pada umumnya saat tiang baru selesai dicor maka akan terjadi penurunan yang

belum stabil, penurunan akan terus berlangsung selama proses konsolidasi.

Penurunan tanah yang terjadi setelah konsolidasi lebih kecil dari pada sebelum

konsolidasi, itu dikarenakan pada saat selesai konsolidasi partikel tanah telah

rapat, air dan udara telah keluar.

Tabel 4.5 Penurunantanah dengan program Plaxis

Penurunan Tanah sebelum konsolidasi(mm)

Penurunan Tanah setelah konsolidasi (mm)

8,423 8,458

Universitas Sumatera Utara

Page 115: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Perbandingan penurunan sebelum dan setelah konsolidasi dapat dilihat pada

Gambar 4.10 dan 4.11.

Gambar 4.10 Penurunan Gambar 4.11 Penurunan tanah sebelum konsolidasi tanah setelah konsolidasi

4.6.5 Evaluasi Diameter Pondasi Bored Pile

Diameter pondasi bored pile yang dibutuhkan untuk memikul beban yang terjadi diatasnya yaitu :

Qu terjadi = 822,90 ton

Qu = Qp + Qs

= 400.14𝜋𝜋𝐷𝐷2 + ∑𝑓𝑓𝑠𝑠 . 𝐿𝐿. 𝑝𝑝

= 100𝜋𝜋𝐷𝐷2+ 263,12 𝜋𝜋𝐷𝐷

= 314𝐷𝐷2+ 826,21𝐷𝐷

822,90 = 314𝐷𝐷2+ 826,21𝐷𝐷

didapat D = 0,77 m = 77 cm

maka Daktual ≥ Dperlu

Universitas Sumatera Utara

Page 116: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

4.6.6 Evaluasi Luas Penulangan Pondasi Bored Pile

Berdasarkan SNI 03-2847-2002, persyaratan rasio penulangan 𝜌𝜌𝑚𝑚𝑖𝑖𝑛𝑛 = 0,01

dan 𝜌𝜌𝑚𝑚𝑡𝑡𝑥𝑥 = 0,08. Perhitungan luas penulangan pondasi (35D32) adalah

sebagai berikut:

Ap = 14𝜋𝜋𝐷𝐷2

= 14𝜋𝜋12002

= 1.130.400 mm2

As = 14𝜋𝜋𝑑𝑑2.𝑛𝑛

= 14𝜋𝜋322. 35

= 28.134,4 mm2

Asmin =𝜌𝜌𝑚𝑚𝑖𝑖𝑛𝑛 . Ap

= 0,01 . 1.130.400 mm2

=11.304 mm2

Asmax = 𝜌𝜌𝑚𝑚𝑡𝑡𝑥𝑥 . Ap

= 0,08 . 1.130.400 mm2

= 90.432 mm2

Maka Asmin ≤ As ≤ Asmax

Universitas Sumatera Utara

Page 117: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan pada proyek pembangunan Jalan Layang

Kereta Api Medan-Bandar Khalipah, maka dapat diambil kesimpulan sebagai

berikut:

1. Hasil perhitungan daya dukung ultimit untuk diameter 1,20 m dan Panjang

tiang 33 m pada Bore Hole – 20 dari data SPT didapat Qu= 1466,05 ton

dengan perbandingan sebesar 178,16% terhadap data PDA, dari program

Plaxis setelah konsolidasi didapat Qu= 851,16 ton dengan perbandingan

sebesar 103,43% terhadap data PDA, dimana Quhasil pengujian PDA

=822,90 ton

2. Hasil perhitungan kapasitas daya dukung ultimit lateral bored pile dengan

metode Broms pada diameter 1,20 secara analitis didapat Qu= 157,50

tondan secara grafis didapat Qu= 128,53 ton. Sedangkan dengan Plaxis

didapat Qu = 771,52 ton. Hasil pengujian dengan Plaxis cukup signifikan

dikarenakan Plaxis tidak dapat menentukan apakah tiang termasuk tiang

panjang atau tiang pendek sehingga keakuratannya rendah.

3. Hasil penurunan bored pile yang diperoleh dengan Metode Penurunan

Elastis = 20,38 mm, dengan program Plaxis = 8,46 mm, dan dari pengujian

PDA = 1,00 mm

4. Hasil Perhitungan nilai efisiensi kelompok tiang (Eg) dengan Metode

Converse-Labarre= 69,70%, Metode Los Angeles= 77,30% danMetode

Seiler – Keeney= 83,80%. Maka efisiensi kelompok tiang (Eg) diambil

sebesar 69,70% (Metode Converse-Labarre). Maka hasil perhitungan nilai

daya dukung kelompok (Qg) sebesar 8290,23 ton.

5. Nilai tekanan air pori pada Bore Hole-20 menggunakan program

PlaxisSebelum Konsolidasi = 5,71kN/m2dan Setelah Konsolidasi =

5,44kN/m2

Universitas Sumatera Utara

Page 118: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

6. Lamanya waktu proses konsolidasi yang berlangsung dengan Program

Metode Elemen Hingga adalah 0,55 hari

7. Dari hasil perhitungan di atas, nilai daya dukung tanah berdasarkan hasil

SPT cukup signifikan namun pengujian PDA test, dan Plaxis tidak jauh

berbeda. Sehingga dapat digunakan sebagai pembanding.

8. Dari hasil evaluasi diameter pondasi bored pile, didapat Daktual ≥ Dperlu,

maka diameter yang digunakan dapat dikatakan memenuhi diameter yang

diperlukan.

9. Dari hasil evaluasi penulangan pondasi bored pile, didapat hasil

perhitungan Asmin ≤ As ≤ Asmax, sehingga luas penulangan dapat dikatakan

memenuhi syarat.

5.2.Saran

1. Pengujian yang dilakukan dilapangan hendaknya dilakukan lebih teliti.

2. Data teknis yang lengkap sangat diperlukan karena data tersebut sangat

menunjang dalam membuat rencana analisa perhitungan sesuai dengan

standar dan syarat-syaratnya.

3. Untuk pengujian dilapangan, pengujian dengan PDA lebih baik diiringi

dengan melakukanloading test untuk hasil yang lebih akurat.

4. Dalam penggunaan program Plaxis sangat diperlukan data yang valid dan

pemodelan yang tepat sehingga menghasilkan analisa yang akurat.

Universitas Sumatera Utara

Page 119: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

DAFTAR PUSTAKA

Akbar, A., Khilji, S., Khan S. B., Qureshi, M. S., dan Sattar, M., 2008.Shaft Friction of Bored Piles in Hard Clay, Pak. J. Engg. & Appl. Sci. Vol. 3 Jul 2008 (p.54 – 60).

Andi, Y., dan Fahriani, F., 2014,Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang Diverivikasi Dengan Hasil Uji Pile Driving Analysis dan Capwap (Studi Kasus Proyek Pembangunan Gedung Kantor Bank Sumsel Babel di Pangkalpinang),Jurnal Fropil Vol 2 Nomor 1. Januari-Juni 2014.

Bowles, J. E.,1984, Foundation Analysis and Design, Terjemahan oleh Pantur

Silaban. Jilid II, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Das, B. M.,Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis) 1, Jakarta

: Erlangga 1995

Das, B. M.,Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis) 2, Jakarta :

Erlangga 1995.

Das, B. M.,2011, Principles of Foundation Engineering, SI Seventh Edition

(repaired by Utan), Cengage Learning, Stamford.

Hardiyatmo, H. C., 2002, Teknik Fondasi 1, Edisi kedua jilid 2, Yogyakarta : Beta

Offset.

Harstanto, C., dkk., 2015, Analisa Daya Dukung Tiang Bor (Bored Pile) pada Struktur Pylon Jembatan Soekarno dengan Plaxis 3D, Jurnal Ilmiah Media Engineering.

Hulu, H. B., 2015. Analisa Daya Dukung Pondasi Bored Pile dengan Menggunakan Metode Analitis (Studi Kasus Proyek Pembangunan Manhattan Mall dan Condominium), Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Ibrahim, A. M., Malik, I., and Omar, O. A., 2012, Assessment of load-carrying capacity of bored pile in clay soil using different methods, International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA) ISSN: 2248-9622.

Universitas Sumatera Utara

Page 120: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Ivšić, T., Bačić, M., and Librić, L., 2013, Estimation of bored pile capacity and settlement in soft soil,Građevinar 65 (2013) 10, 901-918. UDK 624.154.001.2:624.044/.46

Jusi, U., 2015. Analisa Kuat Dukung Pondasi Bored Pile berdasarkan Data Pengujian Lapangan (Cone dan N-Standard Penetration Test), Jurnal Teknik Sipil Sekolah Tinggi Teknologi Pekanbaru.

Karya, A. W., 2015. Perbandingan Analisa Besar Daya Dukung Pondasi Bore Pile menggunakan Elemen Hingga terhadap Metode Analitik dan Metode Loading Test (Studi Kasus Proyek Pembangunan Manhattan Mall dan Condominium), Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Manual PLAXIS Version 8.2.

Pradira, I. T., 2018, Analisa Daya Dukung dan Penurunan Elastik Pondasi Tiang Bor (Bore Pile) dengan menggunakan Metode Analitis dan Metode Elemen Hingga (Studi Kasus Proyek Jalan Layang Kereta Api Medan-Bandar Khalipah KM 2+600), Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Simanjuntak, I. T. H., 2015,Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Bor Kelompok pada Proyek Pembangunan Gedung Pendidikan Fak. MIPA Universitas Negeri Medan (UNIMED), Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

.

Universitas Sumatera Utara

Page 121: ANALISIS DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN ELASTIK PONDASI …

Universitas Sumatera Utara