ipi141665

ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG BOR KELOMPOK

PADA PROYEK PEMBANGUNAN GEDUNG PENDIDIKAN FAK. MIPA

UNIVERSITAS NEGERI MEDAN (UNIMED)

Irwan Togu Hasiholan Simanjuntak1 dan Prof. Dr. Ir. Roesyanto,MSCE

2

1Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1Kampus USU Medan

2Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan

ABSTRAK

Pondasi tiang bor (bored pile) adalah pondasi tiang yang pemasangannya dilakukan dengan mengebor tanah pada

awal pengerjaannya. Tiang bor dipasang kedalam tanah dengan cara mengebor tanah terlebih dahulu, baru kemudian

diisi dengan tulangan dan di cor dengan beton. Fungsi pondasi tiang bor adalah menyalurkan (transfer) beban dari

konstruksi bangunan atas (upper Structure) kedalam tanah. Pondasi tiang bor selain dirancang menahan gaya

vertikal, juga harus dirancang menahan gaya horizontal (lateral). Tujuan dari Tugas Akhir ini untuk menghitung

daya dukung tiang dari hasil sondir, standar penetrasi test (SPT), dari data PDA test, serta membandingkan hasil

daya dukung tiang dari beberapa penyelidikan yang dilakukan pada tiang kelompok berdasarkan nilai effisiensi.

Tugas Akhir ini juga menghitung gaya lateral ijin (gaya horizontal) 1 (satu) tiang. Hasil perhitungan daya dukung

pondasi 1 (satu) tiang dengan menggunakan metode Meyerhoff berdasarkan data sondir CPT 01 Qult = 677,42 ton,

CPT 02 Qult = 660,67 ton, daya dukung berdasarkan data SPT BH-1 Qult = 297,68 ton, daya dukung berdasarkan

data SPT BH-2 Qult = 292,51 ton,daya dukung berdasarkan data PDA titik PCB_3 Qult = 209,86 ton, dan titik PC_3

Qult = 261,35 ton. Effisiensi dengan menggunakan metode Converse-Labare = 0,839, metode Los-Angeles Group =

0,651. Gaya horizontal ijin 1 (satu) tiang =7,41 ton.

Kata kunci: Daya dukung tiang bor, gaya horizontal tiang bor.

ABSTRACT

Pile foundation (bored pile) is the installation of pile foundation were done by drilling the ground at the beginning of

the process. Pile mounted drill into the ground by drilling the ground first, and then filled with reinforcement and

concrete in the cast. The function of pile foundation is distributing (transfer) the burden of building construction

(upper structure) into the ground. Pile foundations designed to resist the vertical forces, and should be designed

with stand the horizontal forces (lateral). The purpose of this final project to calculate the bearing capacity of the

pile sondir results, standard penetration test (SPT), from PDA data test, and compare the results of pile bearing

capacity of several researchs carried out on the pile groups based on the value of efficiency. This final project also

calculates the approval lateral force (horizontal force) 1 (one) pile. The result of bearing capacity for one pile

foundation by using a method based on data sondir Meyerhoff CPT 01 Qult = 677.42 tons, CPT 02 Qult = 660.67

tons, bearing capacity based on SPT data Qult BH-1 = 297.68 tons, bearing capacity based on SPT data BH-2 Qult =

292.51 tons, bearing capacity based on PDA data point PCB_3 Qult = 209.86 tons, and point PC_3 Qult = 261.35

tons. Efficiency by using the method of Converse-Labare = 0,839, Los- Angeles Group method= 0,651.

. The approval horizontal force one pile = 7.41 tons

Keywords: Pile bearing capacity, horizontal force (lateral) pile.

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Semua konstruksi yang direkayasa untuk bertumpu pada tanah harus didukung oleh suatu pondasi. Pondasi ialah

bagian dari suatu sistem rekayasa yang meneruskan beban yang ditopang oleh suatu pondasi dan beratnya sendiri

kepada dan kedalam tanah dan batuan yang terletak dibawahnya.

Secara umum, perencanaan pondasi tiang mencakup daya dukung sebagai end bearing pile (daya dukung ujung)

maupun friction pile (daya dukung gesek). Sifat tanah yang variabel sebelumnya atau gerakan tanah yang terjadi

kemudian (umpamanya oleh gempa) dapat menyebabkan penurunan-penurunan berlebihan

Pada pelaksananaan tiang bor, tanah dilubangi dulu dengan ukuran diameter sesuai dengan design, menggunakan

alat bor, maka lubang pada akhir pengeboran dibersihkan (disedot dengan pompa) dan kemudian lubang tersebut

akan diisi dengan pembesian/penulangan dan selanjutnya beton dicor beton (menggunakan pipa tremi). Lubang

dibuat dengan alat bor mesin. Untuk kondisi tanah yang mudah longsor, maka sebelum dibor dipasang dulu pipa

casing seperlunya (biasanya hanya untuk lapisan atas saja). Pipa casing, lubang biasanya diisi dengan lumpur

bentonite.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari penulisan ini adalah:

1. Menghitung daya dukung pondasi tian bor dari hasil sondir, SPT, dan PDA. 2. Menghitung kapasitas daya dukung ijin kelompok tiang. 3. Menghitung gaya horizontal tiang tunggal (single pile).

1.3 Manfaat

Adapun manfaat dari penulisan ini adalah:

1. Untuk menambah ilmu pengetahuan, wawasan, dan pembanding kelak jika akan melakukan suatu pekerjaan yang sama atau sejenis.

2. Dapat membantu mahasiswa lainnya sebagai referensi atau contoh apabila mengambil topik bahasan yang sama.

1.4 Pembatasan Masalah

Diharapkan dari penyusunan tugas akhir ini sesuai dengan maksud dan tujuan yang telah ditetapkan, maka perlu

adanya batasan-batasan masalah, diantaranya adalah :

1. Penelitian dilakukan pada pembangunan gedung Pendidikan Fak. Mipa Universitas Negeri Medan. 2. Hanya ditinjau untuk daya dukung pondasi tiang bor tegak lurus (vertical) dan gaya horizontal tiang. 3. Perhitungan daya dukung tiang kelompok hanya dari data sondir, data standar penetrasi test (SPT),

data pile driving analyzer (PDA).

2. Metode Perhitungan Daya Dukung

2.1 Kapasitas daya dukung tiang dari data sondir

Kapasitas daya dukung ultimit di tetukan dengan persamaan sebagai berikut:

Qu = Qb + Qs = qbAb + f.As ...................................... ........................................(1)

Dimana : Qu = Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang bor.

Qb = Kapasitas tahanan di ujung tiang.

Qs = Kapasitas tahanan kulit.

qb = Kapasitas daya dukung di ujung tiang persatuan luas.

Ab = Luas di ujung tiang.

f = Satuan tahanan kulit persatuan luas.

Untuk menghitung daya dukung tiang bor berdasarkan data hasil pengujian sondir dapat dilakukan dengan

menggunakan metode Mayerhoff.

Daya dukung ultimate pondasi tiang dinyatakan dengan rumus :

Qult = (qc x Ap)+(JHL x K11) ...................................... ........................................(2)

Dimana :Qult = Kapasitas daya dukung tiang bor tunggal.

qc = Tahanan ujung sondir.

Ap = Luas penampang tiang.

JHL = Jumlah hambatan lekat.

K11 = Keliling tiang.

Daya dukung ijin pondasi dinyatakan dengan rumus :

Qijin = 53

11JHLxKxAq cc ................................................................................(3)

2.2 Kapasitas Daya dukung dari Data SPT (Reese & Wright,1977) Daya dukung pondasi tiang pada tanah kohesif

1. Daya dukung ujung pondasi bore pile (end bearing)

Qp = Ap . qp ................................................................................(4)

qp = 9 cu ...............................................................................(5)

cu = (N-SPT x 2/3 x 10) ...............................................................................(6)

Dimana : Qp = Daya dukung ujung tiang (ton).

Ap = Luas penampang bore pile (m).

qp = Tahanan ujung per satuan luas (ton/m).

cu = Kohesi tanah (ton/m).

2. Daya dukung selimut bore pile (skin friction)

Qs = f . Li . p .................................................................................(7)

f = . cu .................................................................................(8) Dimana : Qs = Daya dukung selimut tiang (ton).

f = Tahanan satuan skin friction (ton/m).

Li = Panjang lapisan tanah (m).

p = Keliling tiang (m).

= Faktor adhesi ( menurut Reese dan Wright koefisien untuk tiang bor = 0,55) Daya dukung pondasi tiang pada tanah non kohesif

1. Daya dukung ujung pondasi bore pile (end bearing)

Untuk N 60 maka qp = 7 N (t/m) < 400 (t/m) ................................................................................(9)

Qp = qp x Ap ..............................................................................(10) Qp = 7N x Ap ...............................................................................(11)




Gambar 1. Daya dukung ujung batas bore pile pada tanah pasiran

(Reese & Wright, 1977)

untuk N > 60 maka qp = 400 (t/m)

Qp = qp x Ap ..............................................................................(12) Qp = 400 x Ap ..............................................................................(13)




2. Daya dukung selimut bore pile (skin friction)

Qs = qs . Li . p .............................................................................(14)

Untuk N < 53, NN

qs 32,034

(ton/ m) ..............................................................................(15)

Untuk 53 < N 100 maka f diperoleh dari korelasi langsung dengan NSPT (Reese & Wright).

Gambar 2. Daya dukung selimut bore pile pada tanah pasiran

(Reese & Wright, 1977)

2.3 Effisiensi tiang

1) Converse-Labare Formula

Eg nm

nmmn

..90

)1()1(1 ..............................................................................(16)

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 tiang

d : Diameter tiang

2) Metode Los Angeles Group

Eg = 1 '.. nms

D[ m (n -1) + n (m-1) + 2 (m-1) (n -1)] .........................................................................(17)

Dimana : Eg : Effisiensi kelompok tiang

m : Jumlah baris tiang

d : Diameter tiang

n : Jumlah tiang dalam satu baris

s : Jarak pusat ke pusat tiang

2.4 Perhitungan pembagian tekanan pada tiang bor kelompok

Untuk menghitung tekanan aksial pada masing-masing tiang adalah sebagai berikut :

Qi = 22

..

yn

yM

xn

xM

n

V

x

ix

y

iy .............................................................................(18)

dimana :

Qi = Beban aksial pada tiang ke-i.

V = Jumlah beban vertikal yang bekerja pada pusat kelompok tiang.

Mx = Momen yang bekerja pada bidang yang tegak lurus sumbu x.

My = Momen yang bekerja pada bidang yang tegak lurus sumbu y.

n = Banyaknya tiang bor dalam kelompok tiang (pile group).

xi,yi = Absis atau jarak tiang ke pusat berat kelompok tiang ke tiang nomor-i.

x2 = Jumlah kuadrat absis-absis tiang. y2 = Jumlah kuadrat ordinat-ordinat tian

2.5 Gaya Lateral izin

Penentuan kriteria tiang

.............................................................................(19)

Dimana: Ep = modulus tiang (kN/m2)

Ip = momen inersia tiang (m4)

h = konstanta modulus dari reaksi subgrade horizontal (kN/m3)

Cek keruntuhan tanah akibat beban lateral tiang

Mmak = dL3 Kp .............................................................................(20)

Dimana: = berat jenis tanah (kN/m3) d = diameter tiang (m)

L = panjang tiang (m)

Kp = (1 + sin )/(1 sin ) = tg2 (45+/2)

Berat sendiri tiang (W)

W = q = A. beton ..............................................................................(21)

Maka, My = 2

81 .. lq .............................................................................(22)

5

h

EIT

Karena Mmak>My, maka tidak terjadi keruntuhan tanah, sehingga gaya horisontal ultimit ditentukan oleh

kekuatan bahan tiang dalam menahan beban momen (hitungan berdasarkan tiang panjang).

a) Cek keruntuhan tiang akibat momen lentur maksimum tiang.

Bila digunakan persamaan:

32

2

fe

MH

y

u

.............................................................................(23)

f =

p

u

dK

H82,0

.............................................................................(24)

F

HH u .............................................................................(25)

Bila digunakan grafik:

My/ (d4 Kp) =

Dari gambar 3 (Tahanan Lateral ultimit tiang dalam tanah granuler untuk tiang panjang) diperoleh :

Hu/ Kp d3 =

= (nh/ EpIp) 1/5

.............................................................................(26)

karena, L > 4, maka termasuk tiang panjang. (untuk tiang panjang dengan ujung jepit jepit) :

52

53

)(

93,0

pph

oIEn

Hy ..............................................................................(27)

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Menghitung Daya Dukung Tiang dari Data Sondir

Kapasitas Daya Dukung tiang dengan metode Meyerhof

Daya dukung pondasi pada kedalaman 8,6 m sebagai berikut :

Perlawanan Penetrasi konus ( PPK ), qc = 215 kg/cm2

Jumlah Hambatan Lekat ( JHL ) = 370 kg/cm

Luas Tiang Bor ( Ap ) = 2827,43 cm2

Keliling Tiang Bor (K11) = 188,5 cm

kapasitas daya dukung tiang bor tunggal:

Qult = (qc . Ap) + (JHL . K11) = 677422,5 kg = 677,42 ton

Kapasitas daya dukung ijin pondasi:

Qijin = 53

11JHLxKxAq cc = 216581,5 kg = 216,58 ton

Daya dukung pondasi pada kedalaman 7,2 m sebagai berikut :

Perlawanan Penetrasi konus ( PPK ), qc = 215 kg/cm2

Jumlah Hambatan Lekat ( JHL ) = 280 kg/cm

Luas Tiang Bor ( Ap ) = 2827,43 cm2

Keliling Tiang Bor (K11) = 188,5 cm

kapasitas daya dukung tiang bor tunggal:

Qult = (qc . Ap) + (JHL . K11) = 660677,5 kg = 660,67 ton

Kapasitas daya dukung ijin pondasi:

Qijin = 53

11JHLxKxAq cc = 213188,5 kg = 213,18 ton

3.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang dari Data SPT

Kapasitas Daya Dukung Tiang dengan Metode Reese & Wright

Daya dukung ujung pondasi tiang bor pada tanah non kohesif kedalaman 13,00 m untuk BH-01 sebagai berikut :

Nilai N-SPT = 27

Untuk N 60 maka qp = 7 N (t/m) < 400 (t/m)

Qp = qp x Ap Qp = 7N x Ap

= 7. 27 x 0,2874

= 53,44 ton

Tahanan geser selimut tiang (kumulatif) pada tanah kohesif dan non kohesif kedalaman 13,00 m sebagai berikut :

Qs = 244,24 ton

Kapasitas daya dukung pondasi tiang bor pada kedalaman 13,00 m untuk BH-01 :

Qult = Qp + Qs = 297,68 ton

Daya dukung ujung pondasi tiang bor pada kohesif kedalaman 13,00 m untuk BH-02 sebagai berikut :

Nilai N-SPT = 27

Qp = Ap . qp

qp = 9 cu

Maka , Qp = 45,80 ton

Tahanan geser selimut tiang (kumulatif) pada tanah kohesif dan non kohesif kedalaman 13,00 m sebagai berikut :

Qs = 246,71 ton

Kapasitas daya dukung pondasi tiang bor pada kedalaman 13,00 m untuk BH-02 :

Qult = Qp + Qs = 292,51 ton

3.3 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang dari Data PDA Test

Data PDA test pada kedalam 13 m

Titik PCB_3 Qult = 209,86 ton

Titik PC_3 Qult = 261,35 ton

3.4 Analisa Gaya Yang Bekerja Pada Tiang

V = 230,75 ton (Diperoleh dari perencana)

Mx = 90,65 tm (Diperoleh dari perencana)

My = 7,1425 tm (Diperoleh dari perencana)

x1 = 1,165 m

x2 = 1,165 m

x3 = 1,165 m

x4 = 1,165 m

y1 = 1,165 m

y2 = 1,165 m

y3 = 1,176 m

y4 = 1,165 m

x2 = ( 4 x 1,165 ) = 5,4289 y2 = ( 4 x 1,165 ) = 5,4289

P = 22

..

yn

yM

xn

xM

n

V

x

ix

y

iy

= 4289,52

165,165,65,90

4289,52

165,11425,7

4

75,230

x

x

x

x

= 57,6875 + 0,7579 + 9,7263

= 68.1717 ton

3.5 Menghitung gaya lateral

Menggunakan Metode Broms

Penentuan kriteria tiang

Maka,

T = 2,58

L 4T (Tiang panjang)

13 10,33 OK (maka tiang termasuk tiang panjang) (1) Cek keruntuhan tanah akibat beban lateral tiang

Mmak = dL3 Kp = 18 x 0,60 x 13

3 x 3,69 = 87.558,93 kNm > 143,35 kNm

Berat sendiri tiang (W)

W = q = A. beton

= 2

41 .. D . 24

= 6,7858 kN/m

Maka, My = 2

81 .. lq

= 2

81 13.758,6.

= 143,35 kNm

Karena Mmak>My, maka tidak terjadi keruntuhan tanah, sehingga gaya horisontal ultimit ditentukan oleh

kekuatan bahan tiang dalam menahan beban momen (hitungan berdasarkan tiang panjang).

(2) Cek keruntuhan tiang akibat momen lentur maksimum tiang. Bila digunakan persamaan:

32

2

fe

MH

y

u

kNxHx

xH

u

u 24,222)

311298,02(0

35,1432

kNF

HH u 08,74

3

24,222.............................................................(a)

Bila digunakan grafik:

My/ (d4 Kp) = 143,35/ (0,60

4 x 18 x 3,69) = 16,65

Dari gambar 3 (Tahanan Lateral ultimit tiang dalam tanah granuler untuk tiang panjang) diperoleh :

Hu/ Kp d3 = 15,60

13m

5

h

EIT

5

7275

0,0294 x 28,44.10^6T

Hu = 15,60 x 3,69 x 0,60

3 x 18 = 223,80 kN

Dengan factor aman F = 3

kNF

HH u 60,74

3

80,223 (hampir sama)

(3) Cek jika defleksi tiang akibat beban lateral diperbolehkan 1 cm = (nh/ EpIp)

1/5 = (7275/83,61x10

4)1/5

= 0,39

karena, L = 0,39 x 13 = 5,07 > 4, maka termasuk tiang panjang. Dari persamaan (2.32) (untuk tiang panjang dengan ujung jepit jepit) :

52

53

)(

93,0

pph

oIEn

Hy

kNxxxxH 81,521)1061,83()7275(01,093,0/1 52

53 4 .............................(b)

Beban lateral ijin tiang dipilih nilai terkecil dari hitungan lngkah (a) dan (b). Jadi, beban lateral ijin = 74,08 kN

~ 7,41 Ton

3.6 Menghitung kapasitas kelompok tiang berdasarkan effisiensi

Metode Converse-Labarre

Eg = 1 '..90

'1.1'

nm

nmmn

Eg = 0,839

Maka:

1. Data Sondir:

(CPT-01) pada kedalaman 8,60 m Qa = 216,58 ton (Mayerhoff)

Kapasitas ijin kelompok tiang (Qg) :

Qg = Eg . n . Qa

= 0,839 . 4 . 216,58 = 726,84 ton

(CPT-02) pada kedalaman 7,20 m

Qa = 213,18 ton (Metode Meyerhoff) Kapasitas ijin kelompok tiang (Qg) :

Qg = Eg . n . Qa

= 0,839 . 4 . 213,18 = 715,43 ton

2. Data SPT

(BH-1) pada kedalaman 13 m Qa = 148,84 ton

Qg = 0,839 . 4 . 148,84 = 499,51 ton


Qg = 0,839 . 4 . 146,26 = 490,85 ton

3. Data PDA test

Titik PCB_3 Qa = 104,93 ton

Qg = 0,839 . 4 . 104,94 = 352,15 ton

Titik PC_3 Qa = 130,68 ton

Qg = 0,839 . 4 . 130,68 = 438,55 ton

Metode Los Angeles Group

Eg = 1 '.. nms

D[ m (n-1) + n (m-1) + 2 (m-1) (n-1)]

Eg = 0,651

Maka:

1. Data Sondir:

(CPT-01) pada kedalaman 13 m Qa = 216,58 ton (Metode Meyerhoff)


Qg = Eg . n . Qa

= 0,651 . 4 . 216,58 = 563,97 ton

(CPT-02) pada kedalaman 13 m Qa = 213,18 ton (Metode Meyerhoff)


Qg = Eg . n . Qa

= 0,651 . 4 . 213,18 = 555,12 ton

2. Data SPT


Qg = 0,651 . 4 . 148,84 = 387,58 ton


Qg = 0,651 . 4 . 146,86 = 380,86 ton

3. Data PDA test

Titik PCB_3 Qa = 104,93 ton

Qg = 0,651 . 4 . 104,94 = 273,26 ton

Titik PC_3 Qa = 130,68 ton

Qg = 0,651 . 4 . 130,68 = 340,29 ton

4. KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 KESIMPULAN

1. Hasil perhitungan daya dukung ultimit tiang berdasarkan data sondir, SPT dan data PDA test.

Data CPT 01 pada kedalaman 8,6 m Qult = 677,42 ton

Data CPT 02 pada kedalaman 7,2 m Qult = 660,67 ton

Data SPT BH-1 pada kedalaman 13 m Qult = 297,68 ton

Data SPT BH-2 pada kedalaman 13 m Qult = 292,51 ton

Data PDA test pada kedalam 13 m Titik PCB_3

Qult = 209,86 ton

Titik PC_3 Qult = 261,35 ton

2. Hasil effisiensi tiang

Metode Converse-Labarre Eg = 0,839 Metode Los Angeles Group Eg = 0,651

3. Perbedaan hasil daya dukung tiang disebabkan oleh titik pengujian yang terlalu jauh dan adanya perbedaan

komposisi (kepadatan) tanah di tiap-tiap titik pengujian.

4. Berdasarkan perhitungan dengan menggunakan metode effisiensi maka kapasitas daya dukung kelompok tiang

dengan FS= 2 sebesar Qg = 273,26 ton > Pt = 230,75 ton, sehingga struktur bangunan pada Proyek

Pembangunan Gedung Pendidikan Fak. MIPA Universitas Negeri Medan dapat dinyatakan aman.

5. Terjadi penurunan daya dukung tiang karena adanya lensa pasir pada lapisan tanah.

6. Dari perhitungan dengan metode Broms, diperoleh gaya horizontal ijin pada pondasi untuk 1 tiang = 74,08 kN

~ 7,41 Ton

Saran

1. penyelidikan di lapangan dengan sondir dan SPT untuk perencanaan daya dukung pondasi tiang bor masih kurang akurat, sehingga masih diperlukan alat uji lain.

2. Dalam menganalisa daya dukung pondasi lebih baik menggunakan hasil data PDA test karena lebih aktual.

DAFTAR PUSTAKA

Bowles, J.E.,1991, Analisa dan Desain Pondasi, Edisi keempat Jilid 1, Erlangga, Jakarta.

Bowles, J.E.,1991, Analisa dan Desain Pondasi, Edisi keempat Jilid 2, Erlangga, Jakarta.

Hardiyatmo, H.C, 2002, Teknik Pondasi 2, Edisi Kedua, Beta Offset, Yogyakarta..

Sosrodarsono,S. dan Nakazawa,K., 1994, Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi, Cetakan Keenam, Prandya, Jakarta.

Asiyanto.,2009, Metode konsruksi untuk pekerjaan Pondasi, Penerbit Universitas Indonesia

Irsyam M., SI-3221 Catatan Kuliah Rekayasa Pondasi, Penerbit ITB.

Das, Braja M., Endah, Noor, Mochtar, Indrasurya B., Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid 2,

1985, Erlangga, Jakarta.

Das, Braja M., Principles of Foundation Engineering 6th Edition, Adapted International Student Edition.

ipi141665

Documents