Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area

(1)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

ANALISA PENURUNAN ELASTIS PONDASI TIANG

PANCANG

PROYEK PEMBANGUNAN RUSUNAWA MEDAN AREA

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh

Ujian Sarjana Teknik Sipil

oleh:

BOYCKE MARBUN 030424007

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSION UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2009

(2)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

LEMBAR PENGESAHAN

ANALISA PENURUNAN ELASTIS PONDASI TIANG PANCANG PROYEK PEMBANGUNAN RUSUNAWA MEDAN AREA

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk MenempuhUjian Sarjana Teknik Sipil

Dikerjakan oleh :

BOYCKE MARBUN 030 424 007 Pembimbing :

Dr. Ir. M. Sofian Asmirza S., M.Sc, NIP. 131 419 811

Penguji I Penguji II Penguji III

Dr. Ir. Roesyanto, MSCE Ir. Faizal Ezeddin, MS Ir. Rudi Iskandar, MT NIP. 131 419 761 NIP. 130 878 007 NIP. 131 945 813

Mengesahkan

Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

Prof. Dr. Ing.- Johanes Tarigan NIP. 130 905 362

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSION UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2009

(3)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

ABSTRAK

Dalam merencanakan pondasi tiang pancang, disamping harus sanggup memikul beban kostruksi di atasnya, juga harus mampu mengantisipasi keamanan terhadap penurunan tiang pancang yang mungkin akan terjadi adalah juga merupakan permasalahan pokok. Mengingat bahaya yang terjadi akibat penurunan tiang menimbulkan resiko yang sangat buruk.

Penyusunan skripsi ini dimaksudkan untuk menganalisa besarnya penurunan tiang pancang beton dengan spesifikasi ditentukan pada proyek Pembangunan Rusunawa Universitas Medan Area. Tujuannya adalah untuk menganalisa perhitungan penurunan pondasi tiang pancang tunggal berdasarkan data melalui pengujian di lapangan dengan menggunakan metode elastic settlement dan tidak meninjau penurunan kelompok tiang.

Tahapan penelitian yang dilakukan adalah meninjau teori-teori yang berkaitan dengan tiang pancang, selanjutnya melakukan peninjauan lokasi serta mengumpulkan data-data mencakup parameter tanah dan uji pembebanan. Tahapan akhir mengadakan analisa perhitungan.

Dari hasil perhitungan dan pengolahan data disimpulkan serta digambarkan grafik hubungan antara penurunan tiang dan daya dukung.

(4)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis sampaikan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah mencurahkan rahmat dan karuniaNya kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penyusunan Tugas Akhir ini dengan judul “ANALISA PENURUNAN PONDASI TIANG PANCANG PROYEK PEMBANGUNAN RUSUNAWA MEDAN AREA” ini disusun guna melengkapi syarat untuk menyelesaikan jenjang pendidikan Program Strata satu (S-1) di Universitas Sumatera Utara.

Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak memperoleh bantuan dan saran dari berbagai pihak, maka dalam kesempatan ini penulis ingin sampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Dr. Ir. M. Sofian Asmirza S., M.Sc, selaku dosen pembimbing utama yang telah membimbing penulis dalam penulisan Tugas Akhir ini;

2. Bapak Dr. Ing. Johanes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara;

3. Bapak Ir. Faizal Ezeddin, MSc, selaku Koordinator Program Pendidikan Ekstension;

4. Seluruh Dosen dan pegawai Universitas Sumatera Utara khususnya Departemen Teknik Sipil yang telah mendidik dan membina penulis sejak awal hingga akhir perkuliahan;

5. Pimpinan dan seluruh Staff Medan GeoTech UNIKA St. Thomas; Pelaksana Penyelidikan Tanah, Tarumanegara Bumiyasa; Pelaksana Pengujian PDA, PT. PAESA; Pelaksana Konstruksi dan PT. YUDHA KARYA (Persero);

(5)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Konsultan Pengawas untuk Proyek Pembangunan RUSUNAWA Universitas Medan Area, yang telah memberi bimbingan kepada penulis;

6. Terimakasih yang teristimewa, penulis ucapkan kepada kedua orangtua tercinta; Ibunda Helmina Pangaribuan dan Ayahanda Marangkup Marbun, yang telah mengasuh, mendidik, dan membesarkan serta selalu memberikan dukungan baik moral, material, maupun doa yang tidak henti-hentinya mereka mohonkan kepada Tuhan Yesus Kristus, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Begitu juga kepada keluarga yang telah memberikan seni kehidupan dan dukungan yang tiada henti-hentinya kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini;

7. Terimakasih juga penulis ucapkan kepada rekan-rekan mahasiswa dan teman-teman yang memberikan dukungan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini kemungkinan belum sempurna, untuk itu penulis dengan tulus dan terbuka menerima kritikan dan saran yang bersifat membangun demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.

Akhir kata, sekali lagi penulis sampaikan terimakasih kepada semua pihak yang telah banyak membantu dan semoga atas bimbingan serta bantuan moral dan material yang penulis terima mendapat imbalan dari Tuhan Yang Maha Esa.

Medan, Februari 2009 Penulis,

BOYCKE MARBUN 030 424 007

(6)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... ii

ABSTRAK ... iv

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR NOTASI... xii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah ... 1

1.2. Maksud dan Tujuan ... 2

1.3. Pembatasan Masalah ... 3

1.4. Sistematika Penulisan ... 3

BAB II TEORI DASAR 2.1 Pengertian Umum ... 5

2.2 Jenis dan Kriteria Pemakaian Tiang Pancang ... 6

2.2.1 Tiang Pancang Berdasarkan Pemindahan Beban ke dalam Tanah ... 11

2.2.2 Tiang Pancang Berdasarkan Bahan yang Digunakan ... 11

2.3 Defenisi, Jenis dan Keadaan Tanah Pendukung Pondasi ... 12

2.3.1 Defenisi Tanah ... 12

2.3.2 Jenis-jenis Tanah Pendukung Pondasi ... 12

(7)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

2.3.3.1 Konsolidasi dan Penurunan pada Tanah Pendukung Pondasi 15

2.3.3.2 Normally Consolidated dan Over Consolidated ... 16

2.3.3.3 Pengukuran Konsolidasi... 16

2.3.3.4 Besarnya Penurunan ... 16

2.3.3.5 Hasil Percobaan Konsolidasi ... 16

2.3.3.6 Perhitungan Tegangan ... 19

2.3.3.7 Kecepatan Penurunan ... 20

2.4 Penyelidikan Tanah (Soil Investigation) ... 24

2.4.1 Sondering Test (Cone Penetration Test, CPT) ... 26

2.4.2 Standard Penetration Test (SPT) ... 28

2.5 Pengujian Tiang ... 33

2.5.1 Metode Kalendering ... 34

2.5.2 Pengujian Pembebanan Tiang (Loading Test) ... 36

2.5.3 Pengujian Tiang dengan Metode Pile Dynamic Analysis (PDA) 41 2.5.3.1 Prosedur Pengujian Daya Dukung Tiang dengan PDA ... 42

2.5.3.2 Efisiensi Tumbukan Hammer ... 45

2.5.3.3 Tegangan Tiang ... 45

2.5.3.4 Daya Dukung Tiang ... 45

2.5.3.5 Langkah Analisis, Pengambilan Kesimpulan & Rekomendasi 45 2.6 Penurunan Tiang (Pile Settlement) ... 46

2.6.1 Perkiraan Penurunan Tiang Tunggal ... 48

2.6.2 Penurunan Diijinkan ... 54

(8)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Data Umum ... 57

3.2 Data Teknis Tiang Pancang ... 57

3.3 Metode Pengumpulan Data ... 60

3.4 Cara Analisis ... 60

3.5 Lokasi Titik Sondir, Bor dan Kalendering ... 61

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Gambaran Umum Lokasi ... 63

4.2 Gambaran Umum Gedung Utama (Bangunan RUSUNAWA) .... 63

4.3 Hasil ... 63

4.3.1 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang ... 63

4.3.1.1 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Data Sondir ... 65

4.3.1.1.1Pada Titik 1 (S-01) ... 65

4.3.1.1.2Pada Titik 2 (S-03) ... 67

4.3.1.1.3Perhitungan Pada Titik 1 (S-01)... 70

4.3.1.1.4Perhitungan Pada Titik 2 (S-03)... 71

4.3.1.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Data SPT ... 73

4.3.1.2.1Perhitungan Pada Titik 1 (BH-01) ... 73

4.3.1.3 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Data Kalendering... 74

(9)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

4.3.1.3.2 Perhitungan pada Titik 1 (AS B-114)... 75

4.3.2 Menghitung Penurunan Tiang Tunggal (Single Pile) dan Penurunan Diijinkan ... 76

4.3.2.1 Penurunan Tiang Tunggal (Single Pile) ... 76

4.3.2.1.1 Penurunan Tiang Elastis As 11. B-113 ... 78

4.3.2.1.2 Penurunan Tiang Elastis As 11. B-114 ... 80

4.3.2.1.3 Penurunan Tiang Elastis Dari Data Sondering S-01 ... 81

4.3.2.1.4 Penurunan Tiang Elastis Dari Data Sondering S-03 ... 83

4.3.2.2 Penurunan Diijinkan ... 83

4.4 Pembahasan ... 85

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 89

5.2 Saran ... 90 DAFTAR PUSTAKA

(10)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1 Macam-macam tipe pondasi berdasarkan kualitas material ... 8

2.2 Faktor Empirik Fb ... 27

2.3 Hubungan Dr, φ dan N dari pasir (Peck, Meyerhof) ... 28

2.4 Hubungan Dr, φ dan N dari pasir ... 28

2.5 Hal-hal yang perlu dipertimbangkan untuk penentuan harga N ... 29

2.6 Hubungan antara angka pentrasi standar dengan sudut geser dalam dan kepadatan relatif pada tanah pasir ... 31

2.7 Hubungan antara N dengan berat isi tanah ... 31

2.8 Effisiensi jenis alat pancang ... 35

2.9 Koefisien Empiris untuk jenis tanah dengan jenis tiang ... 41

2.10 Fakor Pengaruh Im (Lee, 1962) dan Ip (Schleicher, 1962) ... 47

2.11 Perkiraan Modulus Elastisitas (E) ... 48

2.12 Perkiraan angka poisson ( ) ... 52

2.13 Faktor Aman Yang Disarankan (Reese & O’Neill, 1989) ... 56

4.1 Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik 1 (S-01) ... 71

4.2 Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik 3 (S-03) ... 72

4.3 Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik 1 (BH-01) ... 74

4.4 Perkiraan penurunan tiang tunggal... 78

4.5 Perbandingan Hasil Perhitungan Penurunan ... 81

(11)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

4.7 Perhitungan Penurunan berdasarkan Data Sondir S-03 ... 85

DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 2.1 Macam-macam tipe pondasi ... 7

2.2 Macam-macam tipe pondasi berdasarkan teknik pemasangannya ... 9

2.3 Tiang Pancang Precast Reinforced Concrete Pile ... 10

2.4 Tiang ditinjau dari cara mendukung bebannya ... 11

2.5 Tiang Pancang Dengan Tahanan Lekatan (Adhesive Pile) ... 11

2.6 One dimentional consolidation ... 15

2.7 Grafik Percobaan Konsolidasi pada undisturbed ... 17

2.8 Uji Konsolidasi pada Normally Consolidated ... 18

2.9 Uji Konsolidasi Over-consolidated ... 18

2.10 Perhitungan Tegangan di bawah Pondasi persegi ... 19

2.11 Perhitungan Tegangan di bawah Pondasi bulat ... 20

2.12 Teori Konsolidasi ... 20

2.13 Perbandingan Uji Konsolidasi dengan Garis Teoritis ... 22

2.14 Harga t90 dari Hasil Laboratorium... 23

2.15 Daya dukung ujung batas tiang bor pada tanah pasiran ... 32

2.16 Tahanan geser selimut tiang bor pada tanah pasiran ... 33

2.17 Susunan sistem pembebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh penahan yang terletak di atas tiang ... 36

2.18 Sistem penbebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh penahan di atas tiang... 37

(12)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

2.19 Sistem pembebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh tiang

angker ... 38

2.20 Arloji pengukur ... 38

2.21 Laptop PDA ... 43

2.22 Model PAX ... 43

2.23 StrainTransducer&Accelerometer ... 43

2.24 Pemasangan Strain Transducer dan Accelerometer PDA pada tiang .... 44

2.25 Grafik PDA hasil analisis CAPWAP ... 46

2.26 Faktor penurunan Io ... 49

2.27 Koreksi kompresi, Rk ... 50

2.28 Koreksi kedalaman, Rh ... 50

2.29 Koreksi angka Poisson, R ... 50

2.30 Koreksi kekakuan lapisan pendukung, Rb ... 51

2.31 Variasi jenis bentuk unit tahanan friksi (kulit) alami terdistribusi sepanjang tiang tertanam ke dalam tanah ... 54

3.1 Skema Alur Penelitian ... 60

4.1 Grafik CPT Test S-01 ... 65

4.2 Perkiraan nilai qca(base) S-01 ... 65

4.3 Nilai qc(side) pada titik sondir 1 (S-01) ... 66

4.4 Grafik CPT Test S-03 ... 67

4.5 Perkiraan nilai qca(base) S-03 ... 68

4.6 Nilai qc(side) pada titik sondir 2 (S-03) ... 69

(13)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

4.8 Kurva Evaluasi Hubungan Beban – Penurunan S-01... 88 4.9 Evaluasi Hubungan Beban – Penurunan S-03 ... 90

(14)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

DAFTAR NOTASI

JP = Jumlah Perlawanan (kg/cm2) PK = Perlawanan Konus (kg/cm2)

A = Tahapan Pembacaan (setiap kedalaman 20 cm) B = Faktor Alat (10)

I = Kedalaman (m)

Qult = Kapasitas daya dukung tiang qb = Tahanan ujung sondir. Ap = Luas penampang tiang

qca (base) = Perlawanan konus rata-rata 1,5D diatas ujung tiang, 1,5D

dibawah ujung tiang; Fb: faktor empirik

Fb = Faktor empirik, tergantung pada tipe tanah

= Kekuatan geser tanah (kg/cm2) c = Kohesi tanah (kg/cm2)

= Tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm2) φ = Sudut geser tanah (º)

Ap = Luas penampang tiang bor (m2).

qp = Tahanan ujung per satuan luas (ton/m2). Qp = Daya dukung ujung tiang (ton)

N = Nilai rata-rata SPT

f = Tahanan satuan skin friction (ton/m2). Li = Panjang lapisan tanah (m).

(15)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

p = Keliling tiang (m).

Qs = Daya dukung selimut tiang (ton) = Faktor adhesi.

cu = Kohesi tanah (ton/m2) K0 = 1 – sin .

v’ = Tegangan vertikal efektif tanah (ton/m2) Pu = Kapasitas daya dukung ultimate tiang

η = Efesiensi alat pancang

E = Energi alat pancang yang digunakan s = Banyaknya penetrasi per pukulan A = Luas penampang tiang pancang Ep = Modulus elastis tiang

Pijin = Daya dukung ijin tiang pancang

a = konstanta

b = konstanta

eh = Efesiensi baru Eb = energi alat pancang

S = Banyaknya penetrasi pukulan, dari data kalendering di lapangan

SF = Faktor keamanan (3)

S = Penurunan (Settlement) untuk tiang tunggal s1 = Penurunan elastis / segera

(16)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

s3 = Penurunan konsolidasi sekunder Q = Beban yang bekerja

Io = Faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat Rk = Faktor koreksi kemudah mampatan tiang

Rh = Faktor koreksi ketebalan lapisan yang terletak pada tanah keras R = Faktor koreksi angka Poisson,

Rb = Faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung

h = Kedalaman total lapisan tanah; ujung tiang ke muka tanah.

D = Diameter tiang

K = Faktor kekakuan tiang.

Ep = Modulus elastisitas dari bahan tiang. Es = Modulus elastisitas tanah disekitar tiang. Eb = Modulus elastisitas tanah didasar tiang Qwp = Kapasitas daya dukung ujung tiang Qsp = Kapasitas daya dukung tahanan kulit

= Koefisien dari skin friction Ap = Luas penampang tiang

Ep = Modulus elastisitas material tiang

(17)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

BAB I PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang Masalah

Seiring dengan era perkembangan dan kemajuan teknologi saat ini, banyak ditemuka n jenis-jenis kontruksi dengan berbagai spesifikasi dan fungsi serta pemanfaatannya, seperti bangunan-bangunan tingkat tinggi, jalan layang (fly over), jembatan, bendungan dan kontruksi lainnya dengan fungsi berbeda-beda, yang menggunakan pondasi tiang pancang sebagai penopang utama. Tiang pancang yang umum digunakan adalah tiang pancang beton prategang (prestressed concrete pile) dan tiang pancang besi (steel pile). Tiang pancang seperti ini telah dipakai secara luas sebagai suatu elemen struktur bagian bawah yang serba guna.

Penggunaan tiang pancang prategang lebih disukai karena kelebihannya dalam menahan tegangan tarik pada waktu proses pengangkutan serta pada pelaksanaan pemancangannya. Tiang pancang pretegang merupakan jenis tiang pancang yang paling umum digunakan pada pelaksanaan pemancangan untuk pondasi serta paling sesuai untuk diproduksi secara massal, seperti tiang pancang beton silinder prategak (presstressed spon concrete pile) yang dibuat dengan menggunakan beton dan baja berkekuatan tinggi, melalui metode-metode perencanaan yang akurat, sehingga tiang jenis ini dapat memberikan penghematan atau efisiensi dalam hal pembiayaan pelaksanaan yang cukup besar serta penggunaan yang lebih teliti dan meningkatkan kekuatan tiang pancang tersebut.

(18)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Pelaksanaan pekerjaan konstruksi dengan penggunaan tiang pancang akan dibahas pada bab berikutnya, terutama yang berkaitan dengan penurunannya, yang dipengaruhi oleh kondisi tanah dan batuan tempatnya berada. Skripsi ini mengupayakan suatu analisa tiang pancang yang berkaitan dengan kondisi tanah dari bangunan RUSUNAWA Universitas Medan Area, Pancing, Medan, Sumatera Utara.

Rencana anggaran biaya yang telah dialokasikan untuk pelaksanaan penyelidikan tanah (soil investigation) dalam hal untuk menyediakan data teknis kepada perencana kontruksi sebenarnya cukup besar, antara lain dengan melakukan investigasi tanah dengan boring, pengujian di laboratorium, uji SPT (Standard Penetration Test), sondir (Sondering, Cone Penetration Test, CPT). Pada kenyataan di lapangan, walaupun sebelum pelaksanaan pekerjaan konstruksi telah dilakukan berbagai pengujian untuk perencanaan serta persiapan pelaksanaan seperti uji SPT dan sondir, masih juga dilakukan pengujian dinamis (Pile Dynamic Analysis, PDA) pada titik dimana dilakukan pelaksanaan pekerjaan pemancangan untuk memberikan keyakinan yang lebih bagi perencana konstruksi dan bagi pelaksana kontruksi, dan juga memberikan analisis perbandingan perhitungan dari hasil masing-masing metode yang dipakai guna mendapatkan informasi yang akurat tentang penurunan dan hubungannya dengan kondisi geologi tanah.

1.2.Maksud dan Tujuan

Penulisan tugas akhir ini dimaksudkan untuk melakukan analisa besarnya penurunan pondasi tiang pancang tunggal yang berkaitan dengan aspek-aspek

(19)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

geologi tanah menggunakan metode elastic settlement pada bangunan RUSUNAWA Universitas Medan Area, Pancing, Medan, Sumatera Utara.

1.3.Pembatasan Masalah

Umumnya telah diketahui bahwa banyak jenis pondasi tiang pancang yang digunakan dalam pekerjaan konstruksi dan berbagai permasalahan yang terjadi dalam hal pelaksanaan pekerjaan pemancangannya. Pada skripsi ini disampaikan pembahasan tentang besarnya penurunan tiang pancang tunggal yang dipancangkan secara tegak lurus yang terjadi atau yang akan mungkin terjadi.

Dalam analisa perhitungan penurunan pondasi tiang pancang yang dilakukan, hanya mempertimbangkan perhitungan penurunan pondasi tiang pancang tunggal berdasarkan data yang diperoleh melalui pengujian di lapangan dengan menggunakan metode elastic settlement dan tidak meninjau penurunan terhadap kelompok tiang.

1.4.Sistematika Penulisan BAB I PENDAHULUAN

Bab ini membahas tentang latar belakang pemilihan judul, tujuan penulisan, pembatasan masalah dan sistematika penulisan.

BAB II TEORI DASAR

Bab ini berisi tentang uraian pondasi, jenis, karakteristik dan keadaan tanah sebagai media pendukung pondasi, penyelidikan tanah (soil investigation), pengujian tiang dinamis PDA, penurunan (settlement) pondasi tiang pancang dan faktor aman.

(20)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisikan uraian lokasi pengambilan data, proses pengumpulan data, cara atau metode menganalisis data dan penguraian data dari penyelidikan tanah yang dilaksanakan.

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini menguraikan perhitungan daya dukung tiang berdasarkan data sondir, kalendering dan SPT; penurunan (settlement) tiang tunggal berdasarkan metode elastic settlement serta hubungannya terhadap daya dukung dan kedalaman pondasi tiang yang diuraikan dalam tabel dan grafik / kurva. Juga menguraikan pembahasan dari hasil analisa yang diperoleh.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini akan menyimpulkan hasil analisa sesuai dengan pembatasan masalah, maksud dan tujuan penulisan serta memberikan saran terhadap hal-hal yang telah dibahas dan dilakukan dalam penulisan tugas akhir ini.

(21)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

BAB II STUDI PUSTAKA

2.1 Pengertian Umum

Konstruksi yang direncanakan secara keteknikan dibangun bertumpu pada tanah, harus didukung oleh pondasi, saat ini berkembang menuju konstruksi yang lebih ekonomis dengan perencanaan dan penggunaan bahan berkekuatan tinggi.

Pondasi ialah bagian dari sistem rekayasa yang meneruskan beban yang ditopang oleh pondasi (struktur atasnya, upper structure, bagian sistem yang direkayasa, yang membawa beban ke pondasi (struktur bawah) melalui bidang antara interface/tanah) serta berat sendiri ke dalam tanah dan batuan yang terletak di bawahnya (Braja M. Das, 1941). Tergantung pada berat bangunan, fungsi bangunan, besar beban yang akan dipikul, keadaan tanah serta hal non teknis yaitu biaya pengerjaannya dibandingkan dengan biaya bangunan di atasnya.

Pondasi tiang adalah pondasi yang mampu menahan gaya orthogonal ke sumbu tiang dengan cara menyerap lenturan, dibuat menjadi satu kesatuan yang monolit dengan menyatukan pangkal tiang yang terdapat di bawah konstruksi, dengan tumpuan pondasi (Sosrodarsono-K. Nakazawa, 1983). Daya dukung tiang adalah kombinasi tahanan selimut dan tahanan ujung tiang, untuk mendukung konstruksi, bila lapisan tanah kuat terletak sangat dalam, juga untuk mendukung bangunan yang menahan gaya angkat ke atas, terutama bangunan tingkat yang dipengaruhi gaya-gaya penggulingan akibat beban angin (Hardiyatmo, 2002).

(22)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Maksud dan tujuan penggunaan pondasi tiang pancang adalah untuk meneruskan beban bangunan yang terletak di atas air atau tanah lunak, ke tanah pendukung yang kuat, dimana letaknya relatif sangat dalam; untuk meneruskan beban ke tanah yang relatif lunak sampai kedalaman tertentu sehingga bangunan mampu memberikan dukungan yang cukup atas beban dan oleh gesekan dinding tiang dengan tanah sekitarnya; untuk mengikat bangunan atas yang dipengaruhi oleh gaya angkat ke atas akibat tekanan hidrostatis atau momen penggulingan; untuk menahan gaya horizontal dan gaya arah miring; untuk memadatkan tanah pasir, sehingga kapasitas dukung tanah bertambah; untuk mendukung pondasi bangunan yang permukaan tanahnya mudah tergerus air, sebagai faktor keamanan tambahan pada jembatan terhadap erosi (Hardiyatmo, 2002).

2.2 Jenis dan Kriteria Pemakaian Tiang Pancang Klasifikasi pondasi dibagi 2 (dua) yaitu:

1. Pondasi dangkal (shallow foundation)

Adalah pondasi dengan perbandingan kedalaman dan lebar telapak kurang dari satu (D/B ≤ 1), disebut juga pondasi alas, pondasi telapak-tersebar (spread footing) dan pondasi rakit. Terbuat dari beton dan memakai tulangan yang berguna memikul momen lentur yang bekerja. Pondasi dangkal mendukung: 1. Pondasi telapak adalah pondasi yang berdiri sendiri dalam mendukung

kolom (Gambar 2.1b).

2. Pondasi memanjang: digunakan mendukung sederetan kolom berjarak dekat, dengan telapak, sisinya berhimpit satu sama lainnya (Gambar 2.1a).

(23)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

3. Pondasi rakit (raft foundation): digunakan di tanah lunak atau susunan jarak kolomnya sangat dekat disemua arahnya, bila memakai telapak, sisinya berhimpit satu sama lainnya (Gambar 2.1c).

2. Pondasi dalam (deep foundation)

Perbandingan kedalaman dengan lebar pondasi lebih dari empat (D/B ≥ 4), meneruskan beban ke tanah keras atau batu, terletak jauh dari permukaan; contoh: tiang pancang, V pile, bore pile:

1. Pondasi sumuran (pier foundation); peralihan pondasi dangkal dan pondasi tiang (Gambar 2.1d), dipakai bila lapisan tanah kuat letaknya relatif jauh. 2. Pondasi tiang (pile foundation); digunakan bila lapisan tanah di kedalaman

normal tidak mampu mendukung bebannya dan lapisan tanah kerasnya sangat dalam (Gambar 2.1e), terbuat dari kayu, beton dan baja. Diameter lebih kecil dan lebih panjang dibanding pondasi sumuran (Bowles, 1991).

(a) (b)

(24)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

(d) (e)

Gambar 2.1 Macam-macam tipe pondasi: (a) Pondasi memanjang, (b) Pondasi telapak, (c) Pondasi rakit, (d) Pondasi sumuran, (e) Pondasi tiang (Hardiyatmo, 1996)

Pada perencanaannya digunakan beberapa jenis pondasi. Pemilihan jenis pondasi yang akan digunakan didasarkan pada: fungsi konstruksi atas; beban dan berat konstruksi atas (termasuk berat sendiri); pembandingan kondisi tanah.

Pondasi tiang dapat dibagi menjadi 3 (tiga) kategori sebagai berikut: 1. Tiang Perpindahan Besar (large displacement pile).

Tiang pejal atau berlubang dengan ujung tertutup, dipancangkan ke tanah dan selama pemancangan terjadi perpindahan volume tanah relatif besar, contoh: tiang beton prategang (pejal atau berlubang), tiang baja bulat (ujung tertutup). 2. Tiang Perpindahan Kecil (small displacement pile)

Hampir sama seperti kategori pertama, bedanya pada volume tanah yang dipindahkan saat pemancangan, contoh: tiang beton berlubang ujung terbuka, tiang beton prategang berlubang ujung terbuka, tiang baja bulat ujung terbuka. 3. Tiang Tanpa Perpindahan (non displacement pile)

Terdiri dari tiang yang dipasang di dalam tanah dengan cara digali atau dibor. Contoh: tiang bor: tiang beton dicoor langsung dalam lubang hasil pengeboran (pipa baja diletakkan dalam lubang dan dicoor) (Hardiyatmo, 2002).

(25)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Tabel 2.1 Macam-macam tipe pondasi berdasarkan kualitas material dan cara pembuatan (Sosrodarsono-K. Nakazawa, 1983)

Pondasi tiang berdasarkan teknik pemasangannya dapat dilihat pada gambar 2.2:

Gambar 2.2 Macam-macam tipe pondasi berdasarkan teknik pemasangannya (Sosrodarsono-K. Nakazawa, 1983)

Jenis tiang pancang yang umum digunakan pada pelaksanaan konstruksi adalah: A. Cetak ditempat (cast in place); tiang jenis ini terdiri atas tipe:

1. Franki Piles

2. Solid-Point Pipe Piles ( Closed-end Piles) 3. Open-end Steel Piles

4. Raymond Concrete Pile 5. Simplex Concrete Pile 6. Base-driven Cased Piled

(26)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

6. Dropped-in Shell Concrete Pile

7. Dropped-in Shell Concrete Pile with compressed base sections B. Pondasi Precast

1. Precast Reinforced Concrete Pile

Tiang yang dicetak dan dicoor dalam acuan beton (bekisting), setelah cukup keras dan kuat, lalu diangkat dan dipancang. Tegangan tarik beton kecil (dianggap = 0), berat sendirinya besar, maka diberi tulangan yang cukup kuat untuk menahan momen lentur saat pengangkatan dan pemancangan. Dapat memikul beban yang besar (>50 ton, tergantung dimensinya). Pada perencanaannya, panjang tiang harus dihitung dengan teliti, jika panjangnya kurang, terpaksa harus disambung, hal ini sulit dan perlu banyak biaya.

Keuntungannya: mempunyai kuat tekan yang besar; tahan lama, serta tahan terhadap pengaruh air maupun bahan-bahan yang korosif, asalkan beton dekkingnya cukup tebal untuk melindungi tulangannya; tidak memerlukan galian tanah yang banyak untuk poernya.

Kerugiannya: karena berat sendiri besar, biaya transportnya mahal; bila diperlukan pemotongan maka dalam pelaksanaannya akan lebih sulit dan memerlukan waktu yang lama; sukar penyambungannya dan memerlukan alat penyambung khusus.

Bentuk penampangnya: persegi (square pile); segi delapan (octagonal pile); lingkaran (circular pile); segitiga (V-pile, lebih pendek dari jenis lainnya).

(27)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

t iang

t anah ber k ohesif t inggi

Gambar 2.3 Tiang Pancang Precast Reinforced Concrete Pile, Bowles (1991) 2.2.1 Tiang Pancang Berdasarkan Pemindahan Beban ke dalam Tanah

Memindahkan beban ke dalam tanah melalui tahanan ujung (Point Bearing Pile), melalui tahanan kulit (Friction Pile) dan tahanan lekatan (Adhesive Pile). Point Bearing Pile adalah tiang pancang dengan tahanan ujung dipancang sampai ke lapisan tanah keras, digunakan pada tanah lunak. Friction Pile adalah tiang yang meneruskan beban ke dalam tanah melalui gesekan kulit (skin friction). Pemakaian tiang ini dilakukan pada tanah berbutir halus dan sukar menyerap air. Adhesive Pile adalah tiang yang dipancangkan pada dasar tanah yang memiliki nilai kohesi tinggi, beban yang diterima oleh tiang akan ditahan oleh lekatan antara tanah disekitar dan permukaan tiang. Saat ini, dijumpai jenis tiang yang merupakan kombinasi dari Point Bearing Pile dengan Friction Pile, ini karena tanah merupakan kombinasi tanah berbutir kasar dengan tanah berbutir halus.

(28)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Gambar 2.5 Tiang Pancang Dengan Tahanan Lekatan (Adhesive Pile)

2.2.2 Tiang Pancang Berdasarkan Bahan yang Digunakan

Bahan yang digunakan pada pembuatan tiang pancang antara lain: tiang pancang kayu, tiang pancang beton, tiang pancang baja dan tiang pancang komposit. Pemakaian dari keempat tiang pancang ini berbeda-beda sesuai dengan kebutuhan, sebab masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan, dan tidak menutup kemungkinan untuk mengkombinasikannya pada pelaksanaan. 2.3 Defenisi, Jenis dan Keadaan Tanah Pendukung Pondasi

2.3.1 Defenisi Tanah

Tanah adalah kumpulan partikel dengan ukuran beranekaragam (butiran padat disertai air dan udara yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel padat); hasil pelapukan batuan secara fisik, mekanis dan kimiawi, diberi nama khusus seperti kerikil, lanau, lempung; teknik sipil digunakan untuk membedakan jenisnya; campurannya dipakai sebagai nama dibelakang unsur utamanya (lempung berlanau: lempung mengandung lanau, material utamanya lempung).

Tanah terdiri dari 3 unsur: udara, air dan bahan padat. Udara dianggap tidak mempunyai pengaruh teknis; air sangat mempengaruhi sifat teknis tanah. Bila rongga terisi air seluruhnya, disebut kondisi jenuh (fully saturated). Bila rongga terisi udara dan air, disebut kondisi jenuh sebagian (partially saturated).

(29)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Tanah kering tidak mengandung air (kadar airnya sama dengan nol). Hubungan antara kadar air, angka pori, porositas, berat volume sangat diperlukan dalam praktik perencanaan dan pelaksanaan pekerjaan pondasi (Hardiyatmo, 1996). 2.3.2 Jenis-jenis Tanah Pendukung Pondasi

Berbagai usaha telah dilakukan untuk memperoleh klasifikasi atau pengelompokan jenis tanah secara umum, yang dapat membantu dalam memprediksi perilaku tanah ketika mengalami pembebanan. Metode-metode yang telah dibuat didasarkan pada pengalaman yang diperoleh dalam perancangan pondasi dan riset-riset. Tanah yang ditinjau menurut klasifikasi tertentu dapat diprediksi perilakunya, didasarkan pada pengalaman di lokasi lain yang memiliki jenis tanah kira-kira sama.

Dalam perencanaannya, klasifikasi tanah berguna sebagai petunjuk awal dalam memprediksi kelakuan tanah. Tanah berbutir kasar dapat diidentifikasikan berdasarkan ukuran butiran. Menurut MIT (Massachusetts Institute of Technology) nomenclature, kerikil adalah butiran dengan diameter lebih besar dari 2 mm. Pasir adalah butiran yang ukurannya kurang dari 2 mm, masih dapat dilihat oleh mata. Tanah pasir disebut pasir kasar jika diameter butiran berkisar 0,6 s/d 2 mm, pasir sedang jika diameter butirannya 0,2 s/d 0,6 mm, pasir halus bila diameter butirannya 0,06 s/d 0,2 mm. Tanah berbutir halus terdiri dari fraksi-fraksi tanah mikroskopis yang mengembangkan plastisitas atau kohesi disebut lanau. Lempung adalah kumpulan butiran mineral kristalin bersifat mikroskopis dan berbentuk serpihan-serpihan atau pelat-pelat, butiran lempung lebih halus dari

(30)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

lanau. Di lapangan merupakan kombinasi dari salah satu unsur secara parsial dan atau perpaduan/kombinasi semua unsur secara keseluruhan (Hardiyatmo, 1996).

Dengan mengetahui bahwa tanah memiliki sifat yang beragam, dikombinasikan dengan beban yang tidak diperhitungkan sebelumnya, gerakan tanah yang akan terjadi (misal oleh gempa), dapat menyebabkan penurunan (settlement), menjadi masalah bagi perencana dan pelaksana konstruksi, karena hanya sedikit mempunyai kemampuan dalam perhitungan dan pengendaliannya. Faktor lain mempersulit perencanaan adalah parameter tanah diperoleh sebelum dan pada waktu pondasi sudah terpasang, kenyataannya pondasi itu terletak pada tanah dengan sifat-sifat yang mungkin sudah berubah dari keadaan aslinya atau disebabkan oleh ketergangguan oleh pekerjaan konstruksi lainnya.

2.3.3 Keadaan Tanah Pendukung Pondasi

Tanah sebagai pendukung pondasi memiliki karakteristik berbeda-beda sesuai jenis dan keadaannya. Untuk perencanaan, perlu diketahui susunan lapisan tanah riil pada suatu tempat, juga hasil pengujian laboratorium dari sampel tanah yang diambil dari berbagai kedalaman lapisan tanah (Braja M. Das, 1941).

Parameter yang mempengaruhi karakteristik tanah: ukuran butiran, berat jenis, kadar air, kerapatan, angka pori dan sebagainya, diketahui dari penyelidikan dan percobaan di laboratorium. Air pori tanah jenuh air dialirkan agar penyusutan pori sesuai dengan perubahan struktur butir tanah terdeformasi. Kemampuan mengalirkan air tanah kohesif lebih kecil dari tanah pasir, butuh waktu lama. Untuk deformasi tetap diperlukan waktu lama, disebut deformasi konsolidasi.

(31)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Sifat kemampatan tanah lebih besar dari baja atau beton karena memiliki pori yang besar, bila dibebani pondasi dan berat bangunan di atasnya, mengakibatkan perubahan struktur tanah (deformasi secara vertikal) dan terjadi penurunan. Beda dengan bahan lainnya, tanah didominasi oleh karakteristik mekanisnya, seperti kekuatan geser dan permeabilitasnya. Kemampatan butir tanah atau air secara teknis sangat kecil, maka proses deformasi tanah secara vertikal akibat beban luar dianggap sebagai gejala penyusutan pori. Jika beban bekerja kecil, deformasi terjadi tanpa pergeseran titik-titik sentuh antara butir tanah. Deformasi pemampatan tanah memperlihatkan gejala elastis, sehingga bila beban ditiadakan, tanah kembali ke bentuk semula, deformasi elastis. Umumnya beban yang bekerja besar, menyebabkan pergesaran titik-titik sentuh antara butir tanah, deformasi pemampatan atau deformasi plastis, bila beban ditiadakan, tanah tidak akan kembali ke bentuk semula.

Kuat geser tanah menunjukkan besar daya dukung tanah, dipengaruhi oleh kohesi dan sudut geser tanah. Bila gaya geser bekerja pada massa tanah, juga

tegangan normal ( ), maka tegangan geser ( ) membesar akibat deformasi sampai

mencapai batas. Bila dihubungkan dengan tegangan normal ( ) yang berbeda,

diperoleh suatu garis lurus. Nilai c dan φ diketahui melalui uji geser tanah di laboratorium. Tanah dibagi menjadi kohesif (cohesive) dan non kohesif (non cohesive). Tanah non kohesif adalah pasir dengan nilai c = 0.

2.3.3.1 Konsolidasi dan Penurunan pada Tanah Pendukung Pondasi

Bila suatu lapisan tanah mengalami penambahan beban di atasnya, maka air pori akan mengalir dari lapisan tersebut dan volumenya menjadi lebih kecil,

(32)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

akan terjadi konsolidasi. Konsolidasi ini berlangsung dalam satu jurusan saja, jurusan vertikal, karena lapisan yang ditambah beban tidak dapat bergerak dalam jurusan horizontal (ditahan tanah disekelilingnya) dilihat pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 One dimentional consolidation, (L. D. Wesly, 1977)

Dalam hal ini pengaliran air berjalan dalam jurusan vertikal saja, onedimensional consolidation. Saat konsolidasi berlangsung, bangunan di atas lapisan tersebut akan menurun (settle). Tanah lempung (high compressibility), penurunan akan besar. Tanah pasir (low compressibility), penurunan akan kecil. Penurunan pada lempung waktunya lama, karena daya rembesan sangat rendah. Pada pasir berjalan cepat hingga sewaktu pembangunan di atas pasir selesai maka penurunan dapat dianggap sudah selesai. Hanya penurunan pada lempung yang diperhitungkan, dan teori konsolidasi dimaksudkan untuk lempung.

2.3.3.2 Normally Consolidated dan Over Consolidated

Untuk menggambarkan sifat yang penting dari lapisan lempung endapan (sedimentary clays), setelah pengendapannya akan mengalami konsolidasi dan penurunan akibat tekanan dari lapisan yang mengendap di atasnya. Suatu saat lapisan bawah dalam sejarah geologinya pernah mengalami konsolidasi akibat tekanan yang lebih tinggi dari tekanan yang berlaku di atasnya saat ini,

(33)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

overconsolidated. Lapisan yang belum mengalami tekanan diatasnya lebih tinggi dari tekanan yang berlaku saat ini, normally consolidated.

2.3.3.3 Pengukuran Konsolidasi

Untuk mengukur konsolidasi di laboratorium dipakai alat konsolidasi (consolidated apparatus atau oedometer), Tekanan diberikan sampai penurunan selesai. Sesudah itu diberi tambahan beban, sampai penurunan berhenti dan seterusnya. Beban ditambah per 24 jam dengan harga tegangan berikut: 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 8,0 kg/cm2. Mencapai 8 kg/cm2 beban dikurangi sampai 0,25 kg/cm2, didapat rebound curve.

2.3.3.3 Besarnya Penurunan

Penurunan yang terjadi pada setiap tegangan diambil dari pembacaan arloji penunjuk yang terakhir untuk tegangan itu. Angka penurunan ini dipakai untuk membuat grafik penurunan-tegangan sebagai absis dan angka pori sebagai ordinat. 2.3.3.4 Hasil Percobaan Konsolidasi

a) Undisturbed, dicampur air sehingga menjadi cair (slurry sample). Ditambah beban sedikit demi sedikit, dengan membiarkan konsolidasi berjalan sampai selesai setiap penambahan beban. Tebal akan menurun akibat konsolidasi, penurunan diketahui setiap saat dari pembacaan arloji. Angka pori dapat dihitung, dengan kadar air diketahui. Grafik penurunan-tegangan gambar 2.7.

(34)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Gambar 2.7 Grafik Percobaan Konsolidasi pada undisturbed, (L. D. Wesly, 1977) Jika tegangan ditambah sampai Po maka didapat garis AB. Garis AB hampir lurus, disebut virgin consolidation curve. Saat lapisan lempung mengendap di lapangan, suatu proses yang sama akan berjalan. Jika tegangan dan penurunan ditentukan, diperoleh grafik seperti garis AB. Juga jika tegangan sekarang dikurangi lagi menjadi P1 maka tebal contoh menjadi lebih besar sedikit, menurut garis BC. Jika tegangan ditambah sampai sebesar P, didapat garis CDE. Garis DE terusan dari garis AB, yaitu ABE: garis konsolidasi asli.

b) Normally consolidated, diperoleh hasil seperti pada Gambar 2.8. Po = tegangan efektif di atas tanah ini di lapangan, dan eo = angka pori asli. Titik A menunjukkan keadaan tanah setempat. Sebelum tegangan mencapai Po, penurunan di laboratorium kecil, tapi saat tegangan melebihi Po, penurunan menjadi besar. Jika tanahnya undisturbed, setelah tegangan Po dilampaui, penurunan adalah menurut garis konsolidasi asli, garis AB.

(35)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Gambar 2.8 Uji Konsolidasi pada Normally Consolidated, (L. D. Wesly, 1977) c) Pada over-consolidated

Hasil uji konsolidasinya akan seperti pada gambar 2.9.

Gambar 2.9 Uji Konsolidasi Over-consolidated, (L. D. Wesly, 1977) Po = tegangan efektif awal di atas contoh ini dilapangan. Pada masa lalu tanah ini pernah mengalami tekanan sebesar Po, disebut over consolidation atau pre consolidation pressure.

d) Residual soil (tanah dari lapisan di bawahnya, pembentukannya berlangsung di tempat asal dan tidak mengalami pemindahan atau pengendapan). Normally overconsolidated tidak dipakai secara tepat untuk residual soil karena pembentukannya tidak seperti cara pembentukan lapisan endapan (sedimentary soils), dengan arti belum pernah mengalami tekanan di atasnya lebih tingi dari yang berlaku pada saat ini. Cara pembentukannya menyebabkan residual soils memiliki sifat seolah overconsolidated.

2.3.3.5 Perhitungan Tegangan

Untuk menghitung besar penurunan harus diketahui tegangan semula (Po) pada lapisan bersangkutan dan tegangan sesudah pembangunan selesai (P). Cara menghitung kedua tegangan ini adalah:

(36)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

a) Po (Tegangan efektif semula)

Tegangan akibat berat tanah sendiri, dapat dihitung langsung, dengan mengetahui berat isi tanah dan dalamnya muka air tanah.

b) P (Tegangan efektif setelah pembangunan selesai)

P = tambahan tegangan akibat adanya bangunan, dihitung memakai teori elastik

Gambar 2.10 dan 2.11, menghitung tekanan di bawah pondasi bulat dan persegi. Po dan P tidak konstan harganya tergantung kedalamannya. Untuk menghitung penurunan, perlu membagi lapisan menjadi lapisan yang cukup tipis sehingga Po dan P cukup tepat.

(37)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Gambar 2.11 Perhitungan Tegangan di bawah Pondasi bulat, (L. D. Wesly, 1977) 2.3.3.6 Kecepatan Penurunan

Mengetahui kecepatannya, yaitu apakah akan cepat selesai atau akan terus berjalan bertahun-tahun lamanya. Kecepatan penurunan tergantung pada:

1. Daya rembesan air tanah. Ini menentukan kecepatan air mengalir dari tanah. 2. Compressibility tanah. Ini menentukan banyaknya air yang herus mengalir. Lapisan lempung diantara dua lapisan pasir, seperti terlihat pada gambar 2.12

Gambar 2.12 Teori Konsolidasi, (L. D. Wesly, 1977)

Jika diberi beban P maka tegangan pada saat diberikan dipikul seluruhnya oleh air pori; tegangan air pori akan naik menjadi P. Pengaliran air akan cepat mulai

(38)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

berjalan sehingga tegangan air pori akan menurun. Besarnya tegangan air pori pada waktu t1, t2, t3, Gambar 2.12. Tegangan air pori sama seperti sebelum tambahan tegangan diberikan, selama konsolidasi berlangsung menurut rumus Terzaghi, berdasarkan pada anggapan:

1. Derajat kejenuhan tanah 100 %.

2. Tidak terjadi perubahan isi pada air atau butir tanah.

3. Konsolidasi, yaitu pengaliran air serta perubahan isi berlangsung vertikal. 4. Rumus Darcy berlaku.

5. Tegangan total dan tegangan air pori dibagi rata pada setiap bidang horizontal. Perubahan isi ini disebabkan perubahan tegangan efektif pada elemen tersebut. Cv:coefficient of consolidation (cm2/det). Selama konsolidasi berlangsung, harga Mv dan K menjadi lebih kecil dengan akibat besarnya Cv tidak banyak berubah.

Dari persamaan Terzaghi diketahui u pada setiap titik, setiap waktu pada lapisan tersebut. Bukan u yang perlu diketahui untuk perhitungan penurunan, melainkan besar penurunan pada waktu tertentu, disebut derajat konsolidasi (degree of consolidation).

Derajat konsolidasi ) ( =∞ = t sai etelahsele Penurunans adawaktut Penurunanp

U ... (2.1) Menghitung waktu sampai penurunan 90 % selesai maka ambil T untuk U = 90 %

Yaitu ₂90

90 0,848

H t C

t = = v

maka v C H t 2 90 . 848 , 0

= ... (2.2)

Dimana:

(39)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

H = jalan air terpanjang

Perbandingan Hasil Percobaan Laboratoriun dengan Teori Konsolidasi

Pada Gambar 2.13, grafik derajat konsolidasi-akar dua waktu. Garis teoritis sampai kira-kira U = 70 % adalah garis lurus. Setelah itu garis teoritis ini menyimpang dari garis lurus tersebut sehingga menyinggung garis U = 100 % pada waktu angka terhingga. Garis hasil uji laboratorium penurunan tetap berjalan sesudah tidak ada lagi tegangan air pori. Teori konsolidasi Terzaghi berdasar pada anggapan bahwa penurunan adalah akibat pengaliran air dari tanah, dan kecepatan penurunan ditentukan oleh proses pengaliran air itu. Penurunan dianggap terdiri dari dua bagian:

1. Primary settlement: penurunan yang berjalan akibat pengaliran air dari tanah, adalah akibat perobahan tegangan efektif.

2. Secondary settlement: penurunan yang masih berjalan setelah primary settlement selesai, yaitu setelah tidak terdapat lagi tegangan air pori.

Secondary settlement terjadi pada tegangan efektif yang konstan, umumnya kecil dibanding dengan primary settlement, tidak perlu diperhatikan dalam perhitungan.

(40)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Penentuan Harga Cv Pada Percobaan Konsolidasi

Uji konsolidasi dilakukan dengan menambah beban pada setiap 24 jam. Setiap kali beban ditambah, pembacaan diambil pada jangka-jangka waktu 0,25; 1; 4; 9; 16 menit dan seterusnya, sesudah beban diberikan. Grafik penurunan-akar dua waktu, Gambar 2.14, dipakai menghitung Cv (coefficient of consolidation). Cv dihitung dari bagian grafik laboratorium yang mengikuti garis teoritis.

Gambar 2.14 Harga t90 dari Hasil Laboratorium, (L. D. Wesly, 1977)

Harga t90 (waktu sampai primary concolidation 90 % selesai), dipakai untuk menghitung Cv. t90 dapat dilihat pada gambar 2.14.

Dapat satu harga Cv pada tiap pembebanan. Harga Cv tidak banyak berbeda. Pada Gambar 2.14, harga sebagai ordinat langsung dari pembacaan arloji, tidak perlu dijadikan penurunan atau derajat penurunan, karena bentuk grafik masih sama. Perhitungan Kecepatan Penurunan di Lapangan

Jika Cv uji laboratorium, maka untuk menghitung kecepatan penurunan di lapangan tinggal masukkan harga Cv ke dalam rumus:

v C

H T t

2 .

(41)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Dari uji konsolidasi di laboratorium kita mendapat:

a) Grafik penurunan terhadap tegangan; dipakai menghitung besar penurunan. b) Harga Cv; dipakai untuk menghitung kecepatan penurunan.

Pengukuran penurunan di lapangan, didapat perbandingan antara penurunan terjadi dengan yang dihitung. Hasil pengukuran menunjukan umumnya besar penurunan di lapangan tidak selalu sesuai, lebih besar atau lebih kecil dari angka dihitung. Ketidaksesuaian penurunan dapat disebabkan hal-hal berikut:

1. Contoh tanah tidak benar-benar asli. 2. Alat konsolidasi kurang sempurna.

3. Tegangan yang dihitung menurut teori elastik kurang tepat.

Kecepatan penurunan di lapangan lebih cepat dari dihitung disebabkan karena: 1. Harga Cv yang diukur dilaboratorium lebih kecil dari yang berlaku dilapangan.

Karena tanah tidak seragam dan mengandungan retakan atau lapisan pasir. 2. Pengaliran air tidak vertikal saja. Jika lapisan lempung mengandung lapisan

pasir tipis (permeability horizontal lebih besar dari permeability vertikal). 2.4 Penyelidikan Tanah (Soil Investigation)

Kegiatan bidang geoteknik untuk memperoleh sifat dan karakteristik tanah, untuk kepentingan rekayasa. Ada dua jenis penyelidikan tanah: penyelidikan lapangan (in site test) dan penyelidikan laboratorium (laboratory test). Dapat memberikan gambaran tentang kondisi lapisan dan sifat-sifat fisik tanah dalam arah vertikal, dimana perencana dituntut mampu menggambarkan profil lapisan tanah yang ditinjau.

(42)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Ketelitian penyelidikan tanah tergantung dari besarnya beban bangunan, tingkat keamanan direncanakan, kondisi lapisan tanah dan biaya untuk penyelidikan. Karena itu untuk bangunan sederhana atau beban ringan, kadang tidak dibutuhkan penyelidikan tanah, karena kondisi tanahnya dapat diketahui berdasarkan pengalaman setempat (Hardiyatmo, 1996).

Penyelidikan lapangan (in situ test) umumnya terdiri atas: machinery boring test, SPT (Standard Penetration Test), CPT (Cone Penetration Test) atau sondir, DCP (Dynamic Cone Penetration), PMT (Pressure Meter Test), DMT (Dilato Meter Test), Field Permeability, dan lainnya. Penyelidikan laboratorium terdiri dari index properties (water content, specific gravity, atterberg limit, sieve analysis, unit weight), engineering properties (direct shear test, consolidation test, triaxial test, permeability test, compaction test, CBR test).

Tanah asli adalah tanah yang masih menunjukkan sifat-sifat asli dari tanah yang ada dan tidak mengalami perubahan dalam strukturnya, kadar air dan susunan kimianya. Digunakan untuk percobaan properties index, yaitu: Atterberg Limits; Berat Jenis (specific gravity); Analisa Saringan (sieve analysis).

Pengujian tergantung jenis konstruksi yang dikerjakan, pengujian akan berbeda untuk bangunan tinggi, galian dalam (deep excavation), timbunan (fill), terowongan (tunneling), jalan raya (highway).

Hasil penyelidikan tanah (soil investigation) dapat menentukan:

a. Jenis pondasi yang akan digunakan dan kedalamannya dengan memperoleh daya dukung pondasi dangkal dan pondasi dalam, berdasarkan parameter kuat geser tanah dari in site test.

(43)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

b. Evaluasi besar penurunan akibat beban kerja; penurunan segera (immediately settlement), penurunan konsolidasi (consolidation settlement) maupun penurunan setempat (differential settlement.

c. Posisi muka air tanah.

d. Parameter kuat geser tanah di lapangan berdasarkan korelasi empirik terhadap CPT (Cone Penetration Test). (Soil Investigation Rusunawa UMA Medan, Medan GeoTechnic, UNIKA St. Thomas, 2008)

2.4.1 Sondering Test (Cone PenetrationTest, CPT)

Pengujian yang cepat, sederhana, ekonomis dan dapat dipercaya di lapangan melalui pengukuran terus-menerus dari permukaan tanah. Dipertimbangkan pada perencanaan untuk mengklasifikasi lapisan tanah; memperkirakan kekuatan dan karakteristik tanah, diperlukan untuk menentukan kapasitas daya dukung dan kapasitas daya dukung ultimit tiang.

Alat sondir ada dua, yaitu: sondir ringan (2 ton); mengukur tekanan konus sampai 150 kg/cm2, atau kedalaman maks 30 m, untuk uji tanah yang terdiri dari lempung, lanau dan pasir halus) dan sondir berat (10 ton, mengukur tekanan konus sampai 500 kg/cm2 atau kedalaman maks 50 m, untuk uji tanah yang terdiri dari lempung padat, lanau padat dan pasir kasar). Jumlah perlawanan (JP), perlawanan konus (PK), dan Hambatan Lekat (HL) dihitung sebagai berikut:

- Hambatan Lekat (HL)

HL = (JP – PK) x A/B ... (2.3) - Jumlah Hambatan Lekat (JHL)

(44)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

∑

₌

= i

a HL JHL

... (2.4) - Jumlah Hambatan Setempat (JHS)

JHS = HL/10 ... (2.5) Dimana: JP = Jumlah Perlawanan (kg/cm2)

PK = Perlawanan Konus (kg/cm2)

A = Tahapan Pembacaan (setiap kedalaman 20 cm) B = Faktor Alat (10)

I = Kedalaman (m).

Aoki dan Alencar merumuskan kapasitas dukung ultimit dari data Sondir: Qult = (qb x Ap) ... (2.6)

dimana: Qult = Kapasitas daya dukung tiang qb = Tahanan ujung sondir. Ap = Luas penampang tiang.

Kapasitas dukung ujung persatuan luas (qb) diperoleh sebagai berikut:

qb =

b ca

F base

q ( )

... (2.7) dimana:

qca (base) = Perlawanan konus rata-rata 1,5D diatas ujung tiang, 1,5D

dibawah ujung tiang; Fb: faktor empirik

Fb = Faktor empirik, tergantung pada tipe tanah, dari tabel 2.2.

Tabel 2.2 Faktor empirik Fb

(45)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Tiang Bor 3,5

Baja 1,75

Beton Pratekan 1,75

Untuk memperoleh kapasitas ijin tiang, didapat dengan cara kapasitas ultimit dibagi faktor keamanan tertentu.

- Untuk dasar tiang yang dibesarkan dengan d < 2 m Qa =

5 , 2

u Q

... (2.8) - Untuk dasar tiang tanpa pembesaran dibagian bawah

Qa =

2 u

... (2.9)

2.4.2 Standard Penetration Test (SPT)

Pengujian lapangan dengan memasukkan suatu alat yang dinamakan split spoon ke dalam tanah, bertujuan mengetahui kekuatan tanah pada setiap lapisan tanah. Diperoleh kepadatan relatif (relative density), sudut geser tanah (φ) berdasarkan nilai jumlah pukulan (N), dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Tabel 2.3 Hubungan Dr, φ dan N dari pasir (Peck, Meyerhof) Nilai N Kepadatan Relatif (Dr)

Sudut Geser Dalam Menurut Peck Menurut

Meyerhoff 0 – 4 0,0 – 0,2 Sangat lepas < 28,5 < 30

4 – 10 0,2 – 0,4 Lepas 28,5 – 30 30 – 35

10 – 30 0,4 – 0,6 Sedang 30 – 36 35 – 40

(46)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

> 50 0,8 – 1,0 Sangat padat > 41 > 45 (Mekanika Tanah & Teknik Pondasi, Sosrodarsono, 1983)

Tabel 2.4 Hubungan Dr, φ dan N dari pasir (Terzaghi)

Relative Density (Dr) N

Very Soft / Sangat Lunak <2

Soft / Lunak 2 – 4

Medium / Kenyal 4 – 8

Stiff / Sangat Kenyal 8 – 15

Hard / Keras 15 – 30

Padat > 30

(Mekanika Tanah & Teknik Pondasi, Sosrodarsono, 1983)

SPT pada tanah kohesif berbutir halus atau tanah dengan permeabilitas rendah, mempengaruhi perlawanan penetrasi, memberikan harga SPT yang lebih rendah dibandingkan dengan tanah dengan permeabilitas tinggi untuk kepadatan sama. Mungkin terjadi bila jumlah tumbukan N>15, maka koreksi Terzaghi & Peck (1948) menghasilkan harga N, merupakan jumlah tumbukan N yang terjadi:

10 2 1

+ +

=N _σ

No ... (2.10) Dimana adalah tegangan efektif berlebih, tidak lebih dari 2,825 kg/cm2.

Melalui SPT, angka N dari suatu stratigrafi (sistem pelapisan tanah di lokasi) dapat diketahui (N SPT > 50: tanah pasir & N SPT > 30: tanah lempung), dan dari angka itu didapat karakteristik suatu lapisan tanah seperti pada tabel 2.5.

Tabel 2.5 Hal-hal yang perlu dipertimbangkan untuk penentuan harga N. Klasifikasi Hal-hal yang perlu diperhatikan dan

(47)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Hal yang perlu dipertimbangkan secara

menyeluruh dari hasil-hasil sebelumnya

Unsur tanah, variasi daya dukung vertikal (kedalaman permukaan dan susunannya), adanya lapisan lunak (ketebalan lapisan yang mengalami konsolidasi atau penurunan), kondisi drainase dan lain-lain

Hal-hal yang perlu diperhatikan langsung

Tanah pasir (Tidak kohesif)

Berat isi, sudut geser dalam, ketahanan terhadap penurunan dan daya dukung tanah

Tanah lempung (Kohesif)

Keteguhan, kohesi, daya dukung dan ketahanan terhadap hancur

(Mekanika Tanah & Teknik Pondasi, Sosrodarsono, 1983)

Walau hasil penyelidikan sondir telah diperoleh, masih diperlukan pengetahuan tentang tanah lebih teliti, penyelidikan tanah dilengkapi dengan pengambilan contoh tanah (untuk menentukan sifat fisis dan mekanis lapisan tanah melalui uji laboratorium). Pengambilan contoh tanah ada dua macam, yaitu: tidak terganggu (undisturbed sample), contoh tanah asli dan tanah terganggu (disturbed sample). Boring untuk mengetahui kedalaman muka air tanah (ground water level) di lapangan dan memperoleh stratigrafi.

N dari SPT untuk menghitung daya dukung tanah, dimana tergantung pada kuat geser tanah. Rumus kuat geser tanah diuraikan oleh Coulomb, yaitu:

φ σ

τ =c+ tan ... (2.11) Dimana:

= Kekuatan geser tanah (kg/cm2) c = Kohesi tanah (kg/cm2)

(48)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

= Tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm2) φ = Sudut geser tanah (º).

Harga sudut geser dari tanah tidak kohesif (pasiran); dipakai rumus Dunham (1962):

- Tanah berpasir berbentuk bulat dengan gradasi seragam, atau butiran pasir bersegi-segi dengan gradasi tidak seragam, mempunyai sudut geser sebesar:

15 12 +

= N

φ ... (2.12) 50

12 +

= N

φ ... (2.13) - Butiran pasir bersegi dengan gradasi seragam, maka sudur gesernya adalah:

27 3 .

0 +

= N

φ ... (2.14) Angka penetrasi sebagai pedoman dalam eksplorasi tanah dan untuk memperkirakan kondisi lapisan tanah. Hubungan penetrasi standar dengan sudut geser tanah dan kepadatan relatif untuk tanah berpasir, dilihat pada Tabel 2.6.

Tabel 2.6 Hubungan antara angka pentrasi standar dengan sudut geser dalam dan kepadatan relatif pada tanah pasir

Angka penetrasi standar, N

Kepadatan Relatif , Dr (%)

Sudut geser dalam φ (º)

0 – 5 0 – 5 26 – 30

5 -10 5 – 30 28 – 35

10 – 30 30 – 60 35 – 42

30 – 50 60 – 65 38 – 46

(49)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Hubungan harga N dengan berat isi riil hampir tidak mempunyai arti karena hanya mempunyai partikel kasar (tabel 2.6). Harga berat isi yang dimaksud sangat tergantung pada kadar air.

Tabel 2.7 Hubungan antara N dengan berat isi tanah Tanah tidak

kohesif

Harga N < 10 10 – 30 30 – 50 > 50 Berat isi KN/m3 12 – 16 14 – 18 16 – 20 18 – 23

Tanah kohesif

Harga N < 4 4 – 15 16 – 25 > 25 Berat isi KN/m3 14- 18 16 - 18 16 – 18 > 20 (Mekanika Tanah & Teknik Pondasi, Sosrodarsono, 1983)

Tanah non kohesif, daya dukung sebanding dengan berat isi; tinggi muka air tanah mempengaruhi daya dukung tanah pasir. Tanah di bawah muka air tanah memiliki berat isi efektif yang ± ½ berat isi tanah di atas muka air tanah. Tanah dengan daya dukung baik, dinilai dari ketentuan berikut: Lapisan kohesif memiliki nilai SPT, N > 35; Lapisan kohesif memiliki harga kuat tekan (qL) 3–4 kg/cm2 atau harga SPT, N > 15. Jumlah pukulan untuk 15 cm pertama yang dinilai, N1 tidak dihitung, karena tanah dianggap sudah terganggu. Nilai N2 dan N3 diambil dari jumlah pukulan pada lapisan berikutnya, nilai N’ = N2 + N3 dan jika nilai N’ > 15 maka: N =15+12

(

N'−15

)

... (2.15)

Kapasitas daya dukung pondasi tiang pada tanah pasir dan silt didasarkan pada data SPT, ditentukan dengan perumusan berikut :

1. Daya dukung ujung tiang (end bearing), (Reese & Wright, 1977).

Qp = Ap . qp ... (2.16) dimana:

(50)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

qp = Tahanan ujung per satuan luas, ton/m2. Qp = Daya dukung ujung tiang, ton.

Untuk tanah kohesif: qp = 9 cu ... (2.17) Untuk tanah tidak kohesif: korelasi antara qp dan NSPT seperti Gambar 2.15.

Gambar 2.15 Daya dukung ujung batas tiang bor pada tanah pasiran (Reese & Wright, 1977)

dimana: untuk N < 60 maka qp = 7 N (t/m2) < 400 (t/m2) untuk N > 60 maka qp = 400 (t/m2)

N = Nilai rata-rata SPT

2. Daya dukung selimut tiang (skin friction), (Reese & Wright, 1977).

Qs = f . Li . p ... (2.18) dimana: f = Tahanan satuan skin friction, ton/m2.

Li = Panjang lapisan tanah, m. p = Keliling tiang, m.

Qs = Daya dukung selimut tiang, ton. Pada tanah kohesif:

f = . cu ... (2.19) dimana: = Faktor adhesi.

(51)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

cu = Kohesi tanah, ton/m2.

Pada tanah non kohesif: N < 53 maka f = 0,32 N (ton/m2) 53 < N < 100 maka f : dari korelasi langsung dengan NSPT (Reese & Wright).

Gambar 2.16 Tahanan geser selimut tiang bor pada tanah pasiran (Reese & Wright, 1977)

Nilai f juga dapat dihitung dengan formula:

f = K0. v’ . tan ... (2.20) dimana: K0 = 1 – sin .

v’ = Tegangan vertikal efektif tanah, ton/m2. 2.5 Pengujian Tiang

Umumnya uji beban tiang dilaksanakan untuk tujuan sebagai berikut: 1. Untuk menentukan grafik hubungan beban dan penurunan, terutama

pada pembebanan di sekitar beban rencana yang diharapkan.

2. Sebagai percobaan guna menyakinkan bahwa keruntuhan pondasi tidak akan terjadi sebelum beban yang ditentukan tercapai. Nilainya bebarapa kali dari beban kerja yang dipilih dalam perancangan. Nilai pengali tersebut, kemudian dipakai sebagai faktor aman.

(52)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

3. Untuk menentukan kapasitas utimit yang sebenarnya, yaitu untuk mengecek data hasil hitungan kapasitas tiang yang diperoleh dari rumus-rumus statis dan dinamis. (H. C. Hardiyatmo, 2002)

2.5.1 Metode Kalendering

Ada 2 (dua) metode untuk perencanaan daya dukung tiang didasari hasil kalendering yaitu: metode Danish Formula (untuk menentukan tiang pancang tunggal telah cukup mencapai daya dukung pada kedalaman tertentu, walau pada praktiknya kedalaman dan daya dukung tiang telah direncanakan) dan metode Gates (formula ini sederhana dan dapat digunakan dilapangan dengan cepat).

Cara memperoleh grafik data kalendering hasil pemancangan tiang adalah: 1. Kertas grafik ditempelkan pada dinding tiang pemancang sebelum tiang

tertanam keseluruhan dan proses pemancangan belum selesai.

2. Kemudian alat tulis diletakkan diatas sokongan kayu dengan tujuan agar alat tulis tidak bergerak pada saat penggambaran grafik penurunan tiang kekertas grafik ketika berlangsung pemancangan tiang.

3. Pengambilan data ini diambil pada saat kira-kira penurunan tiang pancang mulai stabil

Hasil kalendering pemancangan tiang yang diambil pada 10 pukulan terakhir, kemudian dirata-ratakan sehingga diperoleh penetrasi titik perpukulan (s).

Kapasitas daya dukung tiang berdasarkan Danish Formula adalah: 5

. 0

2 

 

 + =

p u

AE EL s

E P

η _{... (2.21)}

(53)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

η = Efesiensi alat pancang

E = Energi alat pancang yang digunakan s = Banyaknya penetrasi per pukulan A = Luas penampang tiang pancang Ep = Modulus elastis tiang

Tabel 2.8 Effisiensi jenis alat pancang

Jenis Alat pancang Effesiensi Pemukul jatuh (drop hammer) 0,75 – 1 Pemukul aksi tunggal (single acting hammer) 0,75 - 0,85 Pemuku l aksi dobel (double acting hammer) 0,85

Pemuku l diesel (diesel hammer) 0,85 – 1 (Teknik Pondasi I, H. C. Hardiyatmo, 2002)

Metode Gates ini digunakan dengan rumus:

Pu = a eh.Eb(blogs) ... (2.22)

Pijin = SF

P_u

... (2.23) dimana:

Pu = Daya dukung ultimate tiang pancang Pijin = Daya dukung ijin tiang pancang a = konstanta

b = konstanta eh = Efesiensi baru Eb = energi alat pancang

S = Banyaknya penetrasi pukulan, dari data kalendering dilapangan SF = Faktor keamanan (3)

(54)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

2.5.2 Pengujian Pembebanan Tiang (Loading Test) Umumnya dilaksanakan dengan maksud:

1. Menentukan grafik hubungan beban dan penurunan, terutama pada pembebanan di sekitar beban rencana yang diharapkan.

2. Sebagai percobaan guna meyakinkan bahwa keruntuhan pondasi tidak akan terjadi sebelum beban ditentukan tercapai. Nilainya beberapa kali beban rencana. Nilai pengali tersebut, dipakai sebagai faktor aman.

3. Menentukan kapasitas ultimit riil, mengecek hasil hitungan kapasitas tiang yang diperoleh dari rumus statis dan dinamis (Hardiyatmo, 2002).

Beberapa sistem pembebanan yang digunakan pada pengujian tiang, yaitu: 1. Suatu landasan (platform) yang dibebani dengan beban yang berat dibangun

diatas tiang uji (Gambar 2.17). Cara ini mengandung resiko ketidakseimbangan beban yang dapat menimbulkan kecelakaan yang serius.

Gambar 2.17 Susunan sistem pembebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh penahan yang terletak diatas tiang (Hardiyatmo, 2002)

2. Gelagar reaksi yang dibebani dengan beban berat, dibangun melintasi tiang yang diuji. Sebuah dongkrak hidrolik (hydraulic jack), berfungsi memberikan gaya ke bawah dan pengukur beban (load gauge atau proving ring) diletakkan di antara kepala tiang dan gelagar reaksi. Untuk memperkecil pengaruh

(55)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

pendukung gelagar reaksi terhadap penurunan tiang, pendukung gelagar disarankan berjarak lebih besar 1,25 m dari ujung tiang (Gambar 2.18).

Gambar 2.18 Sistem pembebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh penahan diatas tiang (Hardiyatmo, 2002)

3. Gelagar reaksi diikat pada tiang-tiang angker yang dibangun di kedua sisi tiang. Dongkrak hidrolik dan alat pengukur besar gaya diletakkan diantara gelagar reaksi dan kepala tiang (Gambar 2.19). Tiang angker harus berjarak paling sedikit 3 kali diameter tiang yang diuji, diukur dari masing-masing sumbunya dan harus lebih besar dari 2 m. Jika tiang uji berupa tiang yang membesar ujungnya, jarak sumbu angker ke sumbu tiang harus 2 kali diameter atau 4 kali diameter badan tiang, dipilih mana yang lebih besar dari keduanya.

(56)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Gambar 2.19 Sistem pembebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh tiang angker (Hardiyatmo, 2002)

Pada cara (2) dan (3), disarankan untuk menggunakan proving ring atau alat pengukur beban lainnya. Jika tidak, beban dapat diukur langsung tekanan cair di dalam dongkrak, dimana tekanannya harus telah dikalibrasi terlebih dahulu dengan mesin yang biasa digunakan untuk penujian (testing machine).

Penurunan kepala tiang dapat diukur dari penurunannya terhadap suatu titik referensi atau dari arloji pengukur yang dihubungkan dengan tiang. Arloji pengukur dipasang pada sebuah gelagar yang didukung oleh dua angker (fondasi) yang kokoh, yang tidak dipengaruhi oleh penurunan tiang (Gambar 2.20)

Gambar 2.20 Arloji pengukur (Hardiyatmo, 2002)

Uji beban sering dilakukan dengan beban desak, walau uji beban tarik dan beban lateral juga kadang dilaksanakan. Terdapat 4 metode pengujian, yaitu:

(57)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Direkomendasikan oleh ASTM D1143-81 (1989), metode uji standart ASTM; umum digunakan pada penelitian di lapangan sebelum dilakukan pekerjaan selanjutnya, terdiri atas:

a. Beban tiang dalam delapan tahapan yang sama (yaitu 25 %, 50%, 75%, 100%, 125%, 150%, 175%, dan 200%) hingga 200% beban rencana.

b. Setiap penambahan beban harus mempertahakan laju penurunan harus lebih kecil 0,01 in/jam (0,25 mm/jam).

c. Mempertahankan 200% beban selama 24 jam

d. Setelah waktu dibutuhkan diperoleh, lepaskan beban dengan pengurangan sebesar 25% dengan jarak waktu 1 jam diantara waktu pengurangan.

e. Setelah beban diberikan dan dilepas keatas, bebani tiang kembali untuk pengujian beban dengan penambahan 50% dari beban desain, menyediakan waktu 20 menit untuk penambahan beban.

f. Kemudian tambahkan beban dengan penambahan 10% beban desain. 2. Quick Maintained Load Test Method (QM Test)

Direkomendasikan oleh Departemen Perhubungan Amerika serikat, Pengelola Jalan Raya dan ASTM 1143-81 (opsional), terdiri atas:

a. Bebani tiang dalam penambahan 20 kali hingga 300% dari beban desain (masing-masing tambahan adalah 15% dari beban desain).

b. Pertahankan tiap beban selama 5 menit, bacaan diambil tiap 2,5 menit c. Tambahkan peningkatan beban hingga jacking continue dibutuhkan untuk

(58)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

d. Setelah interval 5 menit, lepaskan atau hilangkan beban penuh dari tiang dalam empat pengurangan dengan jarak diantara pengurangan 5 menit. Metode ini lebih cepat dan ekonomis, lebih mendekati suatu kondisi. Waktu ujinya 3-5 jam. Metode ini tidak dapat digunakan untuk estimasi penurunan karena metode cepat.

3. Constant rate of Penetration Test Method (CRP Test)

Metode ini disarankan oleh Komisi Pile Swedia, Departemen Perhubungan Amerika Serikat, dan ASTND1143-81 (opsional). Terdiri atas:

a. Kepala tiang didorong untuk settle pada 0,05 in/memit (1,25 mm/menit). b. Gaya yang dibutuhkan untuk mrncapai penetrasi akan dicatat.

c. Uji dilakukan dengan total penetrasi 2-3 in (50-75 mm).

Keuntungan utama dari metode ini adalah lebih cepat (2-3) jam dan ekonomis. 4. Swedish Cyclic Test Method (SC Test).

Metode ini dianjurkan oleh Komisi Pile Swedia, terdiri atas: a. Bebani tiang hingga sepertiga beban desain.

b. Lepaskan beban hingga seperenam beban desain. Ulangi pembebanan dan pelepasan beban dalam siklus 20 kali.

c. Peningkatan beban dengan sebesar 50% dengan langkah (a) dan pengulangan seperti langakah (b).

d. Lanjutkan hingga kegagalan tercapai.

Metode ini membutuhkan waktu dan siklus perubahan perilaku tiang sehingga tiang berbeda dengan aslinya. Hanya direkomendasikan atas proyek khusus dimana beban siklus dianggap sangat penting.

(59)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Tiang yang sebaiknya terletak pada lokasi di dekat titik bor saat penyelidikan tanah dilakukan, dimana karakteristiknya telah diketahui dan pada lokasi yang mewakili kondisi tanah paling jelek di lokasi rencana bangunan. (Hardiyatmo, 2002)

2.5.3 Pengujian Tiang dengan Metode Pile Dynamic Analysis (PDA)

Tujuan pengujian dinamis ini adalah untuk mengetahui besarnya daya dukung ultimate tiang pancang tunggal yang dilakukan di lapangan dengan berbagai dimensi dan karakteristik tiang yang telah ditentukan melalui perencanaan sebelumnya, baik untuk pemilihan tiang maupun lokasinya.

Beban dinamik akibat tumbukan dari drop hammer pada kepala tiang, akan menimbulkan regangan pada tiang dan pergerakan relatif (relative displacement) yang terjadi antara tiang dan tanah sekitarnya, menimbulkan gelombang akibat perlawanan atau reaksi tanah. Semakin besar kekuatan tanah, semakin kuat gelombang perlawanan yang timbul. Gelombang aksi maupun reaksi akibat perlawanan tanah akan direkam. Dari hasil rekaman, karakteristik gelombang-gelombang ini dianalisa untuk menentukan daya dukung statik tiang diuji, berdasarkan Theory of Stress Wave Propagation on Pile (Case Method).

Saat ini pengujian PDA banyak dilakukan untuk pondasi tiang pancang seperti precast piles, steel piles dan spun piles, menggunakan palu dari alat pancangnya sendiri, sehingga sangat praktis dan ekonomis pengerjaannya. Pengujian PDA untuk tiang berdiameter besar dan daya dukung besar sangat menguntungkan, karena proses pengujian sangat singkat (dari persiapan sampai selesai hanya berlangsung selama 1 - 3 jam).

(60)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Untuk menghasilkan beban dinamik pada tiang, digunakan palu yang berfungsi sebagai alat tumbuk. Berat minimum dari palu yang akan digunakan ditentukan sebesar 1 % dari perkiraan daya dukung ijin tiang. Sebagai contoh: untuk daya dukung ijin tiang direncanakan sebesar 500 ton, dan diambil daya dukung batasnya 200 % dari daya dukung ijinnya, sebesar 1000 ton, maka berat minimum palu adalah 10 ton. Tinggi jatuh palu diambil antara 1 m sampai 2 m, dipilih ketinggian minimum berapa yang sudah menghasilkan output daya dukung batas tiang. Pengujian dilakukan 2 sampai 5 kali tumbukan, sedangkan besarnya daya dukung tiang ditentukan dengan dari rekaman 1 gelombang tumbukan saja.

Terbatasnya berat palu yang dipakai untuk pengujian tiang dengan PDA, menyebabkan pengujian tersebut banyak diragukan berbagai pihak. Tetapi dengan digunakannya palu berbobot sangat besar yaitu 11,50 ton (tersedia juga bobot 25 ton) untuk berbagai proyek menyebabkan hasil pengujian menjadi lebih akurat. 2.5.3.1 Prosedur Pengujian Daya Dukung Tiang Tunggal dengan PDA 1. Gelombang akibat tumbukan (impact wave)

Pengujian dinamis PDA dilakukan dengan menginterpretasikan gelombang satu dimensi (one dimentional wave) yang merambat pada media yang diuji. Gelombang ini didapat dengan tumbukan (impact) pada tiang uji, sehingga menghasilkan gelombang sesuai dengan kebutuhan pengujian. Pengujian PDA tiang pancang tunggal menggunakan alat tumbuk Drop Hammer 1,5 ton. 2. Instrumen PDA

(61)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Untuk mengukur regangan dan percepatan selama perambatan gelombang akibat tumbukan yang diberikan pada tiang, strain transducer dan accelerometer (dipasang masing-masing 2 buah di kedua sisi tiang untuk mencegah tidak bekerjanya instrument pada saat penumbukan), berfungsi merubah regangan dan percepatan menjadi sinyal elektronik, melalui kabel penghubung akan direkam oleh alat PDA. Dipasang atau dilekatkan pada permukaan bagian atas tiang dengan jarak lebih besar dari 1,5W – 2W dari ujung atas kepala tiang. Dimana W = lebar penampang tiang, untuk mendapatkan hasil rekaman yang baik.

Gambar 2.21 Laptop PDA, (Pile Dynamics Inc., 2008)

b. Computer Laptop PDA

Hasil pengukuran direkam dengan alat Computer PDA type PAK dari GRL USA di lapangan dan dianalisa dengan program CAPWAP.

Gambar 2.22 Model PAX Gambar 2.23 StrainTransducer&Accelerometer 3. Pemasangan Instrumen PDA

(1)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Gambar 4.8 Kurva Evaluasi Hubungan Beban – Penurunan S-01

5. Berdasarkan perhitungan penurunan elastis tiang dengan menggunakan data dari sondir S-03;

Ditampilkan pada Tabel 4.7.

Maka, perkiraan total tiang tunggal memenuhi syarat aman.

Dari hasil perhitungan elastis tiang, secara umum semakin besar beban ultimate yang diperoleh, maka besar penurunan juga semakin besar. Hubungan dengan pembebanan dan kedalaman, diuraikan pada gambar 4.9.

(2)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Gambar 4.9 Kurva Evaluasi Hubungan Beban – Penurunan S-03

6. Perhitungan Daya Dukung dengan menggunakan pengujian sondering S-01 ditampilkan pada Tabel 4.1.

7. Perhitungan Daya Dukung dengan menggunakan pengujian sondering S-03 ditampilkan pada Tabel 4.2.

8. Perhitungan Daya Dukung dengan menggunakan pengujian SPT BH-01 ditampilkan pada Tabel 4.3.

(3)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

4.4. Kesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Hasil analisa perhitungan kapasitas daya dukung dihubungkan dengan perhitungan

penurunan elastis dimuat pada Tabel 4.6 dan Tabel 4.7.

2. Pada saat perencanaan pondasi, penghitungan mencari kapasitas daya dukung tiang pancang menggunakan hasil uji sondir dengan metode Aoki dan De Alencar, sedangkan hasil dari data SPT memakai metode Meyerhoff, dimana digunakan untuk mendapatkan kapasitas daya dukung tiang pancang, dalam rangka perhitungan besarnya penurunan.

3. Berdasarkan hasil perhitungan penurunan elastis (elastic settlement) tiang tunggal yang telah dilakukan, penurunan elastis total tiang tunggal yang terjadi adalah 2,27 mm dengan beban ultimate maksimum 43,08 ton untuk tiang uji S-01; 2,07 mm dengan beban ultimate maksimum 92,43 ton untuk tiang uji S-03 dan dengan penurunan ijin 25 mm, maka penurunan total tiang telah memenuhi syarat-syarat yang diijinkan.

4.5. Saran

Dari hasil perhitungan dan kesimpulan diatas penulis memberi saran yang diharapkan dapat dimanfaatkan, yaitu sebagai berikut:

(4)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

1. Sebelum melakukan perhitungan hendaknya perlu kita melakukan persiapan dengan memperoleh data teknis yang lengkap, karena data tersebut nantinya akan sangat menunjang dalam membuat rencana analisa perhitungan, sesuai dengan standar dan syarat-syaratnya.

2. Pada saat perencanaan pondasi lebih baik memakai hasil dari data sondir dengan memakai metode Aoki dan De Alencar, sedangkan hasil dari data SPT lebih baik memakai metode Meyerhoff, dimana hasil perhitungan yang didapat akan menjadi acuan dalam perhitungan besarnya penurunan elastis tiang pancang direncanakan. 3. Untuk mempercepat perhitungan dan mendapatkan hasil yang akurat hendaknya

(5)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

DAFTAR PUSTAKA

Das, M. B., 1941, Principles of Foundation Engineering Fourth Edition, Library of Congress Cataloging in Publication Data.

Poulos, H. G. & Davis, E. H. 1968, The Settlement Behaviour of Single Axially Loaded Incompressible Piles and Piers, Geotechnique, Hardiyatmo, H. C.

Wesley, L. D., 1977, Mekanika Tanah, Cetakan VI, Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta

Sosarodarsono, S. dan Nakazawa, K., 1983, Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi, PT Pradnya Paramita, Jakarta.

W. C. Vis – Kusuma, Gideon, 1991, Dasar – Dasar Perencanaan Beton Bertulang / CUR, Erlangga, Jakarta.

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

Bowles, J. E., 1993, Analisa dan Desain Pondasi, Edisi keempat Jilid 2, Erlangga, Jakarta.

Hardiyatmo, H. C., 1996, Teknik Pondasi 1, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Hardiyatmo, H. C., 2002, Teknik Pondasi 2, Edisi Kedua, Beta Offset, Yogyakarta. …, Februari 2008, Soil Investigation Report, Project Rusunawa Medan, Geotechnic &

Structure Engineering Centre, Civil Engineering Department, UNIKA St. Thomas SU, Medan

…, Juni 2008, Laporan Pengujian Dinamis PDA Pembangunan Rusunawa UMA, Tarumanegara Bumiyasa, Jakarta

(6)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area