evaluasi desain pondasi tiang bor gedung...

EVALUASI DESAIN PONDASI TIANG BOR GEDUNG ASRAMA

LIMA TINGKAT DI KAMPUS INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA

Cindy Sovia Saris

Mahasiswa

Program Studi Teknik Sipil

Institut Teknologi Sumatera

Jalan Terusan Ryacudu,

Lampung Selatan

[email protected]

Nugraha Bintang Wirawan

Dosen


Institut Teknologi Sumatera

Jalan Terusan Ryacudu,

Lampung Selatan

bintangwirawan@gmail

Idharmahadi Adha

Dosen


Universitas Lampung

Jalan Sumantri Brojonegoro,

Bandar Lampung

[email protected]

Abstract

This thesis is aimed to make a design of bored pile foundation (group pile type) for the dormitory building

construction in ITERA. The analysis of the upper structure was processed in ETABS application. The plan and

calculation of the group pile foundation was using SPT data. Analysis of soil bearing capacity solved by

Mayerhof method. Meanwhile the reinforcement was calculate in PCACol application.

The result from this calculation and analysis from this alternative design obtained a group pile foundation with

specification on each pile containing two pile, with each diameter of pile is 0,4m and the height is 4,15m. The

total of pile cap needed is 80, so the number of piles needed for the alternative design is 160 piles. For the

longitudinal reinforcement is using 8D-16 and for the stirrup is using spiral D10-150. Other than, on the project

design itself, the number of total pile needed is 83 piles, with six type of diameter piles there are 0,8m, 1m,

1,1m, 1,3m, 1,5m, 1,8m. For this design, the longitudinal reinforcement is using D22 with a different total

number of steel on each piles. Other then, for the stirrup is using spiral D12-150.

Keywords: bored pile, dormitory, SPT.

Abstrak

Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk mendesain pondasi dalam tipe tiang bor (kelompok) untuk proyek

pembangunan gedung asrama di kampus ITERA. Analisis pembebanan struktur atas menggunakan data

struktur proyek yang diolah pada aplikasi ETABS. Perencanaan dan perhitungan pondasi bor tiang kelompok

menggunakan data SPT. Analisa daya dukung tanah menggunakan metode Mayerhof. Sedangkan penulangan

dihitung dengan bantuan aplikasi PCACol.

Hasil perhitungan dan analisis dalam desain alternatif ini diperoleh desain pondasi bor tiang kelompok dengan

spesifikasi tiap cap berisi 2 tiang dengan masing-masing diameter 0,4m dan tinggi 4,15m. Jumlah cap yang

dibutuhkan sebanyak 80, sehingga jumlah tiang yang dibutuhkan untuk desain tiang kelompok adalah 160

tiang. Pada tulangan utama digunakan tulangan 8D-16, sedangkan untuk tulangan sengkang digunakan

tulangan spiral D10-150. Pada desian proyek sendiri, jumlah tiang yang digunakan adalah 83 tiang, dengan

spesifikasi enam jenis diameter pondasi yaitu, 0,8m, 1m, 1,1m, 1,3m, 1,5m, dan 1,8m. Pada desain ini, tulangan

utama yang digunakan adalah D22 dengan jumlah penggunaan besi yang berbeda tiap tiangnya. Sedangkan

pada tulangan sengkang digunakan tulangan spiral D12-150.

Kata Kunci: pondasi bor, gedung asrama, SPT.

mailto:[email protected]



PENDAHULUAN Institut Teknologi Sumatera (ITERA) beralamat di Jalan Terusan Ryacudu, Desa Way Hui,

Kecamatan Jatiagung, Lampung Selatan dan menempati 285 hektar lahan yang ada di

Lampung. Hingga saat ini, Kampus ITERA memiliki empat gedung utama yang telah

dibangun. Seiring dengan perkembangan waktu, Kampus ITERA terus melakukan

pembangunan guna melengkapi sarana dan prasarana untuk menunjang perkuliahan.

Gedung merupakan suatu komponen penting bagi suatu kampus. Suatu struktur bangunan

terdiri dari struktur atas dan struktur bawah. Struktur bangunan membutuhkan pondasi yang

kuat dan kokoh untuk menopang dan menyalurkan beban dari konstruksi di atasnya. Secara

umum, pembangunan pondasi tiang dibagi dua jenis yaitu pondasi tiang tunggal dan pondasi

tiang kelompok. Pertimbangan penggunaannya didasari oleh jenis tanah dimana gedung

akan dibangun dan berat konstruksi itu sendiri. Keuntungan dari penggunaan tiang kelompok

adalah kegagalan dari satu tiang dapat diminimalisir akibat adanya tiang yang lain (prinsip

redudancy). Selain itu dengan menggunakan tiang kelompok dapat menyebabkan terjadinya

pemadatan ke arah lateral, terutama pada saat dilakukan pemancangan sehingga

memperbesar tekanan tanah lateral yang bekerja sekeliling tiang, dan meningkatkan

kapasitas tahanan geseknya. Hal tersebut terutama berlaku pada jenis tanah pasiran.

Sebelum melakukan pelaksanaan pembangunan, kajian terhadap desain yang ada sangatlah

diperlukan untuk meminimalisir masalah yang akan terjadi pada saat pelaksanaan.

Pada desain pembangunan gedung asrama Institut Teknologi Sumatera jenis pondasi yang

dipilih adalah pondasi bored pile tunggal. Menanggapi hal tersebut, penulisan laporan tugas

akhir ini dikonsentrasikan untuk melakukan review kembali desain pondasi bored pile pada

proyek pembangunan gedung asrama mahasiswa lima lantai yang dibangung di atas tanah

di daerah kampus ITERA, Lampung.

Dasar Teori Perhitungan Daya Dukung Tanah

Kuat daya dukung tanah perlu dihitung untuk mengetahui kemampuan tanah dalam menahan

beban, sehingga dapat ditentukan jumlah tiang yang baik dan aman untuk digunakan. Daya

dukung aksial pondasi tiang dapat berasal dari tahanan geser selimut tiang dan tahanan ujung

tiang. Perhitungan daya dukung dihitung dengan persamaan berikut:

Qult = Qp + Qs

Qall = Qult

Fs

di mana:

Qult : Daya dukung ultimit

Qp : Daya dukung ujung tiang

Qs : Daya dukung friksi

Qall : Daya dukung ijin

Fs : Factor of savety

Pada metode Mayerhof nilai daya dukung ujung tiang (Qp) dan daya dukung friksi (Qs)

dihitung dengan persamaan:

Qp = 40xApxNSPT

Qs = Ns x As

10

di mana:

Qp : Daya dukung ujung tiang

Ap : Luas penampang tiang

NSPT : Nilai rata-rata statistic dari bilangan-bilangan SPT dalam daerah ±

10D di atas dan 4D di bawah ujung tiang

Qs : Daya dukung friksi

As : Keliling tiang

Ns : Nilai SPT rata-rata sepanjang tiang

Perhitungan Beban Sentris

Kebutuhan jumlah tiang ditentukan kemampuan daya dukung tahan ijin menopang beban

maksimum, maka syarat dari persamaan tersebut adalah P ≤ Qall. Sehingga persamaan yang

berlaku adalah:

PMAX = (V

A+

Mxy

Ix) ≤ Qall (untuk tiang tunggal)

P = V

n+

Mx.y

ny.Σy2+

My.x

nx.Σx2≤ Qult (untuk tiang kelompok)

di mana:

Mx, My : Momen

x,y : Titik absis

𝛴x2, 𝛴y2 : Jumlah Kwadrat absis tiang

V : Jumlah beban vertical

N : Jumlah tiang kelompok

nx : jumlah tiang di sumbu x

ny : jumlah tiang di sumbu y

Qult : Daya dukung ultimit yang bekerja

pada tiang

P : Beban axial tiang

Perhitungan Efisiensi Tiang Kelompok

Perhitungan efisiensi kelompok tiang berdasarkan rumus Converse-Labbarre dari Uniform

Building Code AASHTO adalah:

Eg = 1 − arctanD

Sx

(m − 1)n + (n − 1)m

90mn

di mana:

Eg : Efisiensi tiang kelompok

D : Diameter tiang (m)

S : Jarak antar tiang (m)

M : Jarak tiang pada deret baris

n : Jarak tiang pada deret kolom

Np : Banyaknya tiang kelompok


Kapasitas daya dukung vertikal kelompok tiang ijin dapat dihitung dengan persamaan:

Qug = Qall x n x Eg

di mana:

Qug : Daya dukung kelompok (ton)

Qall : Daya dukung ijin (ton)

N : jumlah tiang kelompok

Eg : Efisiensi kelompok tiang

Syarat : Qug ≥ Pu

METODOLOGI PENELITIAN Pengumpulan Data

Data yang digunakan berupa data sekunder yang diperoleh dari pihak instansi yang terkait.

Klasifikasi data sekunder itu sendiri adalah data tanah, informasi desain struktur atas dan

arsitektur gedung, literatur-literatur penunjang, dan peta/denah yang berkaitan erat dengan

proses pemodelan dan desain tugas akhir ini.

Data sekunder yang diperoleh adalah desain struktur proyek, data penyelidikan tanah yakni

Peta Boring ITERA dan Bor Hole di titik 5.

Tabel 1. Data Penyelidikan Tanah (BH-5 ITERA) Kedalaman

(m)

Tebal Lapisan

(m) Layer N-SPT Deskripsi Tanah

2 2 1 29 sandy silty clay




10,5 2,5 2 30 clay

12 1,5 3 29 sandy silty clay

13,5 1,5 4 32 clay

15 1,5 5 26 sandy silty clay

17 2 6 62 clay

20 3 7 66 clay stone

Selain itu, data dasar struktur atas yang diperoleh adalah data teknis dan data pemodelan.

Data teknis berisi informasi berikut:

1. Jenis konstruksi yang digunakan adalah

konstruksi beton bertulang

2. Jenis tanah adalah tanah keras

3. Fungsi bangunan sebagai asrama

mahasiswa

4. Kategori gedung sebagai perumahan

atau hunian

5. Termasuk gempa wilayah 3 (tiga)

6. Berjumlah lima tingkat

Data Pemodelan yang diperoleh adalah:

1. Beton

Kuat desak (fc’) = 30000 kN/m2

Modulus Elastisitas = 25742960 kN/m2

Berat volume beton = 2400 kg/m3

Poisson ratio beton = 0,2

2. Jenis Kolom

Terdapat 4 jenis kolom yang diinputkan dalam desain struktur atas gedung, yaitu:

K1 = 470 x 470 mm

K2 = 570 x 570 mm

K3 = 370 x 370 mm

K4 = 170 x170 mm

3. Jenis Balok

Terdapat - jenis balok yang diinputkan dalam desain struktur atas gedung, yaitu:

B1 = 270 x 400 mm

B2 = 270 x 600 mm

B3 = 370 x 600 mm

B4 = 220 x 400 mm

B5 = 170 X 600 mm

B6 = 370 x 600 mm

B7 = 470 x 700 mm

B8 = 370 x 700 mm

4. Jenis Slab

Terdapat - jenis slab yang diinputkan dalam desain struktur atas gedung, yaitu S1 dengan

ukuran 120 mm dan S2 dengan ukuran 100m.

Metode Analisis

Dari data sekunder berupa gambar denah bangunan asrama yang telah didapatkan,

selanjutnya dilakukan pemodelan bangunan tersebut untuk menghitung sistem

pembebanannya. Pemodelan dilakukan menggunakan bantuan software ETABS.

Perhitungan pembebanan dilakukan pada titik yang paling kritis. Dari perhitungan tersebut

dapat diketahui besaran gaya geser dasar bangunan yang di desain.

Setelah pemodelan selesai, hal yang dilakukan adalah perhitungan desain pondasi.

Perhitungan diawali dengan menginisialisasi dimensi dan panjang bored pile. Kemudian

dilakukan perhitungan daya dukung aksial dan lateral tiang tunggal. Setelah itu akan

didapatkan desain awal konfigurasi group tiang, lalu dilakukan perhitungan terhadap daya

dukung group tiang pada titik-titik yang telah ditentukan. Jika sudah dibagi dengan faktor sf

(safety factor) dan dinyatakan sudah aman (ok) tahapan selanjutnya adalah mendesain

tulangan.

HASIL DAN PEMBAHASAN Pemodelan Struktur Atas dengan Aplikasi ETABS

Pemodelan struktur atas dikerjakan dengan bantuan aplikasi ETABS, klasifikasi komponen-

komponen struktur diisi berdasarkan data struktur atas dan SNI gedung yang berlaku.

Pemodelan struktur atas juga diperhitungkan untuk mampu menahan gempa. Melalui

pemodelan tersebut diperoleh hasil berikut:

Tabel 2. Beban Maximum pada Struktur Atas Beban Max

(Ton)

Perkiraan Tipe Tipe Pondasi Berdasarkan

Pondasi Desain Proyek

95,41 P-1 PC-5

52,96 P-2

PC-6

56,59 PC-4

Lokasi terjadinya beban maksimum tersebut dapat dilihat pada gambar 2.

Gambar 1. Lokasi Beban Maksimum pada Denah Gedung

Perhitungan Daya Dukung Lapangan Berdasarkan Data Nilai N-SPT

Perhitungan pondasi tiang bor pada proyek ini direncanakan kembali dengan klasifikasi

panjang pondasi 4,15m (sesuai desain), diameter pondasi 0,4m dan dengan faktor keamanan

(fs) 3. Dengan persamaan Meyerhof, dihitung daya dukung tanah menggunakan diameter

0,4, 0,6m dan 0,8m. Resume hasil perhitungan daya dukung ijin (Qall) dengan diameter-

diameter tersebut disajikan pada tabel 3.

Tabel 3. Resume Hasil Perhitungan Daya Dukung Ijin (Qall) dengan diameter berbeda Diameter

(m)

Ap

(m2)

As

(m2)

Qp

(Ton)

Qs

(Ton)

Qult

(Ton)

Qall

(Ton)

0,4 0,13 1,26 173,49 15,65 189,14 63,05

0,6 0,28 1,89 356,40 23,48 379,88 126,63

0,8 0,50 2,51 573,26 31,30 604,56 201,52

Perhitungan Beban Maksimum Akibat Struktur Atas yang diterima oleh Tiang

Diamter pondasi yang digunakan adalah 0,4m dan jumlah tiang sebanyak 2. Kemudian

dengan persamaan yang ada, maka Pmax dapat dihitung dengan memperhatikan konfigurasi

tiang pada gambar 2.

Gambar 2. Konfigurasi Pondasi Tiang Kelompok

P = V

n+

Mx.y

ny.Σy2+

My.x

nx.Σx2≤ Qult

Dengan nilai Qall sebesar 63,05Ton, maka dengan persamaan tersebut Pmax untuk P-1 dan

P-2 dapat dihitung. Sehingga diperoleh hasil Pmax(1) sebesar 51,82Ton dan Pmax(2)

sebesar 30,28Ton. Dengan syarat Pmax ≤ Qall, maka konfigurasi tiang kelompok tersebut

dinyatakan aman.


Efisiensi kelompok tiang dihitung berdasarkan rumus Converse-Labbarre dari Uniform

Building Code AASHTO adalah:

Eg = 1 − arctanD

Sx

(m − 1)n + (n − 1)m

90mn

Sehingga diperoleh Eg sebesar 0,878.

Perhitungan Daya Dukung Tiang Kelompok

Kapasitas daya dukung vertikal kelompok tiang ijin adalah hasil kali nilai daya dukung ijin

(Qall) dengan jumlah tiang (n) dan nilai efisiensi tiang kelompok (Eg). Sehingga diperoleh

kapasitas daya dukung tiang kelompok (Qug) adalah sebesar 110,83Ton. Nilai Qug tersebut

melebihi beban maksimum yang terjadi pada struktur atas (95,41Ton), maka dinyatakan

memenuhi syarat.

Analisis Kuat Dukung Tiang Desain Proyek

Pertama-tama dengan data pemodelan struktur atas pada aplikasi ETABS (lihat tabel 2),

dihitung Qall yang terjadi dengan diameter untuk masing-masing jenis pondasi sesuai desain

proyek. Hasil perhitungan tersebut disajikan pada tabel 4.

Tabel 4. Perhitungan daya dukung ijin dengan diameter pondasi desain asli Tipe Pondasi

Desain

Diameter

(m)

Ap

(m2)

As

(m2)

Qp

(Ton)

Qs

(Ton)

Qult

(Ton)

Qall

(Ton)

PC-5 1,3 1,33 4,09 1513,76 50,87 1564,62 521,54

PC-6 1,5 1,77 4,71 2015,36 58,69 2074,05 691,35

PC-4 1,8 2,55 5,66 3411,26 70,43 3481,69 1160,56

Dengan persamaan perhitungan beban sentris untuk tiang tunggal, nilai Pmax pada masing-

masing jenis pondasi yang menerima beban maksimum pada struktur atas dihitung kembali.

Sehingga diperoleh hasil yang dapat dilihat pada tabel 5.

Tabel 5. Analisis Kuat Dukung Tiang Pondasi Desain Proyek

Tipe Pondasi

Desain

Nilai Qall yang

berlaku

Pmax

Pmax ≤ Qall?

(Ton/m2) (Ton/m2)

PC-5 239,24 164,98 Ok

PC-6 290,14 236,40 Ok

PC-4 231,82 143,17 Ok

Dari perhitungan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa seluruh desain pondasi

pada titik maksimum tersebut aman dan mampu menahan beban struktur atas yang

tersalurkan.

Penulangan Pada pendesainan tulangan bor terdapat dua jenis tulangan, yaitu tulangan utama (tulangan

longitudinal) tulangan geser (tulangan tranversal). Tulangan Longitudinal didesain melalui

pemodelan menggunakan aplikasi PCA Col 3.63. Hasil yang diperoleh adalah desain

tulangan longitudinal 8-D16 dengan presentase 1,27%.

Sedangkan desain tulangan tranversal dihitung secara manual dengan desain tulangan

minimum. Sehingga diketahui bahwa tulangan geser yang perlu digunakan adalah 1 D10-

150.

Perbandingan Hasil Desain Alternatif dengan Desain Proyek

Berdasarkan hasil perhitungan dan data proyek diperoleh informasi pondasi yang dapat

dilihat pada tabel 6.

Jenis Pondasi Jenis

Tiang

Diameter

(m)

Jumlah Cap Jumlah Tiang

Tinggi

Tiang

(m)

Tulangan

Utama

Tulangan

Sengkang

Desain Proyek

PC1

PC2

PC3

PC4

PC5

PC6

0,8

1

1,1

1,3

1,5

1,8

1

12

22

30

16

2

83

4,15

14 D22

21 D22

26 D22

35 D22

47 D22

67 D22

Sp. D12 150

Desain Alternatif PC-1 0,4 80 160 4,15 8 D16 Sp. D10 150

KESIMPULAN Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan pada perencanaan pondasi bored pile

pada proyek pembangunan gedung asrama mahasiswa di kampus Institut Teknologi

Sumatera, maka diperoleh kesimpulan bahwa pondasi yang digunakan adalah pondasi bored

pile tiang kelompok dengan jumlah tiang per cap 2 tiang. Masing-masing tiang memiliki

diameter 0,4m dan tinggi 4,15m. Selain itu, berdasarkan data struktur dari proyek diperoleh

informasi bahwa, jumlah tiang yang digunakan adalah 83 tiang. Dengan spesifikasi pondasi

bored pile tiang tunggal, diameter pondasi dan cap yang digunakan berjumlah 6 mulai dari

ukuran 0,8m, 1m, 1,1m, 1,3m, 1,5m hingga 1,8m. Tulangan yang digunakan pada data

proyek adalah 21-D22 untuk tulangan utama dan tulangan spiral D12-150 untuk tulangan

sengkang. Sedangkan memalui hasil desain alternatif ini diperoleh hasil penggunaan pondasi

bored pile tiang kelompok, dengan spesifikasi masing-masing cap berjumlah 2 tiang dengan

ukuran diameter 0,4 dan tinggi 4,15m per tiang. Pada tulangan desain alternatif ini digunakan

tulangan utama 8D-16 dan tulangan sengkang spiral D10-150.

DAFTAR PUSTAKA Asroni, Ali. 2010. Kolom Pondasi dan Balok T Beton Bertulang. Yogyakarta: Graha.

Bowles, Joseph E. 1997. Analisis dan Desain Pondasi Jilid 2, Edisi Keempat. Jakarta:

Erlangga.

Das, Braja. M. 1995. Mekanika Tanah (Prinsip – Prinsip Rekayasa Geoteknis)

Jilid I. Jakarta: Erlangga.

Gunawan, Rudi. 1983. Pengantar Teknik Pondasi. Yogyakarta: Kanisius.

Pratikto. 2009. Konstruksi Beton I. Bahan Ajar. Jakarta: Program SI Teknik Sipil

Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung tahun 1987.

SNI 1726:2012 mengenai “Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan

gedung dan non gedung”.

SNI 1727:2013 mengenai “Beban minimum untuk perancangan bangunan gedung dan

struktur lain”.

LAMPIRAN Gambar 1 adalah denah pondasi desain alternatif dan gamabr 2 adalah detail penulangannya.

Sedangkan gambar 3 dan 4 adalah konfigurasi tulangan desain proyek.

4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 6000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000

70000

20

00

20

00

30

00

1000

20

00

40

00

20

00

1000

30

00

20

00

20

00

24

00

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

D'

D

C'''

C''

C'

C

B

B'

B''

A

A'

B'''

20

00

20

00

30

00

1000

20

00

40

00

20

00

1000

30

00

20

00

20

00

24

00

0

D'

D

C'''

C''

C'

C

B

B'

B''

A

A'

B'''

4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 6000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000 4000

70000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

DENAH PONDASI

SKALA 1 : 1000KODE

GAMBARNOMOR

LEMBARSKALA

JUDUL GAMBAR :

DENAH PONDASI

1 : 100 G1 1

KODE

GAMBARNOMOR

LEMBARSKALA

JUDUL GAMBAR :

400

400

400

1200

A A

400400600400400

2200

PONDASI TIPE P-1SKALA 1 : 100

Tulangan Utama 8D-16

Sengkang Spiral D10-150

400

200 200

POTONGAN BSKALA 1 : 100

B B

400 400 600 400 400

POTONGAN ASKALA 1 : 100

850

4150

1 : 100 G2 2

PENULANGAN

evaluasi desain pondasi tiang bor gedung...

Documents