ANALISIS DEFLEKSI DAN KAPASITAS LATERAL TIANG TUNGGAL …
Transcript of ANALISIS DEFLEKSI DAN KAPASITAS LATERAL TIANG TUNGGAL …
i
ANALISIS DEFLEKSI DAN KAPASITAS LATERAL TIANG
TUNGGAL FREE-END PILE PADA TANAH KOHESIF
Analysis Deflection and Lateral Capacity of Single Pile Free-End Pile in
Cohesive Soil
SKRIPSI
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh :
ANGGA KRISTIANTO
I0112010
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2016
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
ANALISIS DEFLEKSI DAN KAPASITAS LATERAL TIANG
TUNGGAL FREE-END PILE PADA TANAH KOHESIF
Analysis Deflection and Lateral Capacity of Single Pile Free-End Pile in
Cohesive Soil
SKRIPSI
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh:
ANGGA KRISTIANTO
NIM I 0112010
Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan tim penguji skripsi
Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Persetujuan dosen pembimbing
Dosen Pembimbing I
Dr. Niken Silmi Surjandari, S.T., M.T.
NIP. 19690903 199702 2 001
Dosen Pembimbing II
Ir. Noegroho Djarwanti, M.T.
NIP. 19561112 198403 2 007
iii
HALAMAN PENGESAHAN
ANALISIS DEFLEKSI DAN KAPASITAS LATERAL TIANG
TUNGGAL FREE-END PILE PADA TANAH KOHESIF
Analysis Deflection and Lateral Capacity of Single Pile Free-End Pile in
Cohesive Soil
Disusun oleh:
ANGGA KRISTIANTO
NIM I 0112010
Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Program Studi Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Pada hari : Kamis
Tanggal : 06 Oktober 2016
Dr. Niken Silmi Surjandari, S.T., M.T .......................................
NIP. 19690903 199702 2 001
Ir. Noegroho Djarwanti, M.T .......................................
NIP. 19561112 198403 2 007
Dr. Bambang Setiawan., S.T., M.T .......................................
NIP. 19690717 199702 1 001
Setiono, S.T., M.Sc .......................................
NIP. 19720224 199702 1 001
Disahkan,
Ketua Program Studi
Teknik Sipil
Fakultas Teknik UNS
Wibowo, S.T., DEA.
NIP. 19681007 199502 1 001
iv
Motto dan Persembahan
“Sebaik-baik Manusia Adalah yang Bermanfaat Bagi Sesama”
Skripsi ini dipersembahkan untuk :
1. Bapak Sri Widodo dan Ibu Purwani, orang tua yang selalu memberi tauladan
dan menyampaikan doa tulus untuk kebaikan putranya
2. Civitas akademika UNS yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu,
v
ABSTRAK
Angga Kristianto, 2016. Analisis Defleksi dan Kapasitas Lateral Tiang Tunggal
Free-End Pile pada Tanah Kohesif. Skripsi. Program Studi Teknik Sipil.
Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret. Surakarta
Pondasi tiang pancang didesain untuk daya dukung beban aksial maupun beban
lateral. Salah satu faktor penting dalam perencanaan struktur-struktur bangunan
tinggi adalah beban lateral. Beban lateral yang bekerja pada tiang pancang
mengakibatkan terjadinya defleksi atau pergeseran. Besarnya defleksi yang terjadi
pada tiang dapat diketahui dengan melakukan pengujian lapangan atau yang sering
disebut dengan lateral test. Selain melakukan pengujian lateral test, besarnya
defleksi serta kapasitas lateral tiang juga dapat dianalisis menggunakan metode
Broms (1964), metode elemen hingga serta metode beda hingga (p-y curve).
Penelitian ini akan meneliti defleksi dan kapasitas lateral tiang tunggal free-end pile
pada tanah kohesif
Data yang digunakan pada penelitian ini berupa data sekunder hasil uji lateral test
tiang proyek jembatan di Kepulauan Riau. Data lateral test tersebut akan menjadi
pembanding utama dengan metode yang lain, yaitu metode Broms (1964), metode
elemen hingga serta metode beda hingga (p-y curve) dalam analisis defleksi serta
kapasitas lateral tiang.
Berdasarkan hasil penelitian, analisis defleksi dan kapasitas lateral tiang tunggal
free-end pile pada tanah kohesif, didapatkan hasil bahwa nilai defleksi maksimum
tiang menurut metode Broms (1964), metode elemen hingga, metode beda hingga
(p-y curve), dan hasil uji lateral test berturut-turut sebesar 116,6457 mm; 55,16 mm;
68,059 mm; 55,74 mm sedangkan nilai kapasitas lateral tiang menurut metode
Broms (1964), metode elemen hingga, metode beda hingga (p-y curve), dan hasil
uji lateral test berturut-turut sebesar 21,805 ton; 3,145 ton; 3,429 ton; 2,637 ton.
Perbandingan defleksi lateral dan kapasitas lateral menunjukkan hasil analisa
metode elemen hingga dan metode beda hingga (p-y curve) lebih mendekati hasil
uji lateral test dibandingkan dengan metode Broms (1964), hal ini dikarenakan
parameter tanah dan parameter tiang pada metode elemen hingga dan metode beda
hingga (p-y curve) lebih detail dibandingkan dengan metode Broms (1964) yang
hanya berdasarkan korelasi dalam analisisnya.
Kata Kunci : defleksi, lateral, elemen hingga, Broms
vi
ABSTRACT
Angga Kristianto, 2016. Analysis Deflection and Lateral Capacity of Single Pile
Free-End Pile in Cohesive Soil. Thesis. Civil Engineering Program. Faculty of
Engineering. Sebelas Maret University. Surakarta
Pile foundation designed for axial load carrying capacity and lateral loads. One
important factor in planning the structures of high-rise buildings is the lateral load.
Lateral load stand-on the pile caused a deflection or shift. The amount of deflection
occurs at the pile can be determined by field test called lateral test. Besides testing
the lateral test, the amount of deflection and lateral capacity can be analyzed using
Broms methods (1964), finite element method and finite difference method (p-y
curve). This study will observe the deflection and lateral capacity of single pile free-
end pile in cohesive soils.
The data used in this study is secondary data from test lateral of bridge project in
Riau Islands. The lateral test data would be a major comparison with the other
methods there are Broms method (1964), finite element method and finite
difference method (p-y curve) in the analysis of deflection and lateral pile capacity.
Based on this research, analysis of deflection and capacity lateral single free-end
pile in cohesive soils, showed that the value of maximum deflection pile according
to the Broms method (1964), finite element method, finite difference method (p-y
curve), and the lateral test result respectively 116,6457 mm; 55,16 mm; 68,059 mm;
and 55,74 mm however the value of the lateral pile capacity according to the Broms
method (1964), finite element method, finite difference method (p-y curve), and the
lateral test result respectively 21,805 tons; 3,145 tons; 3,429 tons; and 2,637 tons.
Comparison of lateral deflection and capacity lateral shows the results of analysis
finite element method and finite difference method (p-y curve) approximates the
lateral test result compared to the method Broms (1964), it caused soil parameters
and pile parameters on the finite element method and finite difference method (p-y
curve) is more detailed than the methods Broms (1964) which is only based on the
correlation analysis.
Keywords : deflection, lateral, finite element, Broms
vii
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah dan taufik-
Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaiakan penulisan skripsi ini.
Penulisan skripsi dengan judul “Analisis Defleksi dan Kapasitas Lateral Tiang
Tunggal Free-End Pile pada Tanah Kohesif” ini merupakan salah satu syarat untuk
menempuh ujian sarjana pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Selesainya skripsi ini tidak lepas dari dukungan dan bantuan berbagai pihak
sehingga pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Pimpinan Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
2. Amirotul Musthofiah HM, S.T., M.Sc, selaku Dosen Pembimbing Akademik.
3. Dr. Niken Silmi Surjandari, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Skripsi.
4. Ir. Noegroho Djarwanti, M.T., selaku Dosen Pembimbing Skripsi.
5. Seluruh Staf Pengajar pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Sebelas Maret Surakarta.
6. Saudara-saudara seperjuangan dalam penelitian atas kerjasamanya.
7. Teman-teman angkatan 2012 khususnya, dan semua pihak yang telah membantu
baik moril maupun materiil yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih terdapat kekurangan.
Kritik dan saran yang membangun demi perbaikan dan kesempurnaan skripsi ini
sangat penulis harapkan. Akhirnya penulis berharap semoga skripsi ini dapat
bermanfaat bagi penulis dan pembaca pada umumnya serta bagi pengembangan
ilmu teknik sipil.
Surakarta, September 2016
Penulis
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..................................................................................................... i
LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING ................................................................ ii
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................... iii
HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ............................................................ iv
ABSTRAK ..................................................................................................................... v
KATA PENGANTAR ................................................................................................... vii
DAFTAR ISI .................................................................................................................. viii
DAFTAR TABEL .......................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... xi
DAFTAR NOTASI ........................................................................................................ xiii
BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................................. 1
1.1. Latar Belakang Masalah .............................................................................................. 1
1.2. Rumusan Masalah ....................................................................................................... 2
1.3. Batasan Masalah .......................................................................................................... 2
1.4. Tujuan Penelitian ........................................................................................................ 3
1.5. Manfaat Penelitian ...................................................................................................... 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ............................................ 4
2.1. Tinjauan Pustaka .......................................................................................................... 4
2.2. Landasan Teori ............................................................................................................. 7
2.2.1. Tanah kohesif ................................................................................................. 7
2.2.2. Pondasi tiang .................................................................................................. 8
2.2.3. Lateral test .................................................................................................... 11
2.2.4. Metode Broms (1964) ................................................................................... 12
2.2.4.1 Analisa defleksi ................................................................................ 12
2.2.4.2 Analisa kapasitas lateral ................................................................... 13
2.2.5. Metode elemen hingga .................................................................................. 14
2.2.6. Metode beda hingga (p-y curve) ................................................................... 19
2.2.7. Metode interpretasi data sharma ................................................................... 23
ix
BAB 3 METODE PENELITIAN ..................................................................................... 24
3.1. Pengumpulan Data Sekunder ..................................................................................... 24
3.1.1. Parameter tanah ............................................................................................ 24
3.1.2. Spesifikasi tiang ........................................................................................... 25
3.1.3. Data lateral test pada tiang uji ...................................................................... 26
3.2. Analisis Perhitungan .................................................................................................. 26
3.2.1. Analisis defleksi ........................................................................................... 26
3.2.2. Analisis kapasitas lateral .............................................................................. 28
3.3. Diagram Alir .............................................................................................................. 29
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................ 30
4.1. Analisis Nilai Defleksi Lateral ................................................................................... 30
4.1.1. Analisis metode Broms (1964) ..................................................................... 30
4.1.2. Analisis metode elemen hingga .................................................................... 32
4.1.3. Analisis hasil lateral test ............................................................................... 33
4.1.4. Komparasi nilai defleksi lateral .................................................................... 34
4.2. Analisis Kapasitas Lateral Tiang ............................................................................... 37
4.2.1. Analisis metode Broms (1964) ..................................................................... 37
4.2.2. Interpretasi data analisis metode elemen hingga .......................................... 39
4.2.3. Interpretasi data hasil uji lateral test ............................................................. 39
4.2.4. Komparasi nilai kapasitas lateral tiang ......................................................... 40
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 42
5.1. Kesimpulan ............................................................................................................... 42
5.2. Saran ......................................................................................................................... 43
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................... 44
LAMPIRAN A
LAMPIRAN B
LAMPIRAN C
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Penelitian tentang defleksi dan kapasitas lateral pada tiang ................... 7
Tabel 2.2 Kriteria pondasi tiang pendek dan pondasi tiang panjang
(Sumber : Tomlinson, 1977) ....................................................................... 8
Tabel 2.3 Nilai modulus reaksi tanah dasar (Tomlinson, 1994) ............................. 9
Tabel 3.1 Data sekunder proyek pembangunan jembatan di Kepulauan Riau ... 24
Tabel 3.2 Spesifikasi tiang.......................................................................................... 25
Tabel 4.1 Defleksi pada tiang hasil analisis metode Broms (1964) ...................... 31
Tabel 4.2 Defleksi pada tiang hasil analisis metode elemen hingga ..................... 33
Tabel 4.3 Defleksi pada tiang hasil lateral test ........................................................ 34
Tabel 4.4 Komparasi nilai defleksi lateral pada tiang ............................................. 35
Tabel 4.5 Komparasi kapasitas lateral pada tiang .................................................... 40
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Grafik hubungan antara modulus tanah dasar dengan relative
density pada tanah berpasir (Tomlinson, 1994) ................................... 9
Gambar 2.2 perbedaan kepala tiang ujung bebas dan kepala tiang ujung terjepit
(Sumber: McNulty (1956) dalam Hardiyatmo, 2010) ..................... 11
Gambar 2.3 Ilustrasi pembebanan lateral pada tiang
(Prakash and Sharma, 1990) ................................................................ 11
Gambar 2.4 kapasitas lateral ultimit untuk tiang pancang pada tanah
kohesif (Broms, 1964) ......................................................................... 13
Gambar 2.5 Posisi tegangan pada material padat (Liu, 2003) ................................ 14
Gambar 2.6 Model material mohr-coulumb (Brinkgreve et al., 2006) .................. 16
Gambar 2.7 Tiga dimensi permukaan model mohr-coulumb
(Brinkgreve et al., 2006) ........................................................................ 17
Gambar 2.8 Model progam plaxis 3D foundation .................................................... 19
Gambar 2.9 Ilustrasi pemebebanan pada lateral test
(Sumber: Prakash and Sharma,1990) ................................................... 23
Gambar 2.10 Contoh grafik hasil interpretasi metode sharma
(Prakash and Sharma, 1990) ................................................................ 23
Gambar 3.1 Sketsa kondisi tiang ................................................................................. 25
Gambar 3.2 Grafik hubungan antara beban dengan defleksi lateral test tiang...... 26
Gambar 3.3 Diagram Alir Tahapan Penelitian .......................................................... 29
Gambar 4.1 Hubungan antara beban lateral dengan defleksi menggunakan
metode Broms (1964) .............................................................................. 32
Gambar 4.2 Output progam metode elemen hingga (a) deformed mesh;
(b) total displacement ............................................................................. 32
Gambar 4.3 Grafik hubungan beban lateral dengan defleksi hasil analisis
metode elemen hingga ........................................................................... 33
Gambar 4.4 Grafik hubungan beban lateral dengan defleksi hasil analisis
uji lateral test ........................................................................................... 34
Gambar 4.5 Grafik Komparasi Defleksi Lateral ....................................................... 35
xii
Gambar 4.6 Interpretasi data analisis progam metode elemen hingga
menggunakan metode Sharma ............................................................... 39
Gambar 4.7 Interpretasi data lateral test menggunakan metode Sharma ............... 39
Gambar 4.8 Diagram perbandingan kapasitas lateral ............................................... 40
xiii
DAFTAR NOTASI
Cu = Kohesi tanah
D = diameter tiang
𝐻 = beban lateral
Hu = Kapasitas lateral
𝐸 = Modulus Elastisitas tiang
e = jarak dari tanah ke puncak tiang
𝐼 = Momen Inersia tiang
Kp = Koefisien tekanan tanah pasif
Mu = Momen ultimate tiang
ƞh = modulus reaksi tanah dasar
R = faktor kekakuan
T = faktor kekakuan
𝑦 = defleksi lateral
𝛾 = Berat jenis tanah
𝜎′ = tegangan efektif
∅ = sudut
∆ = delta
𝜕 = do