Perbandingan Perhitungan Kapasitas Tiang Dengan Rumus Dinamis

PERBANDINGAN PERHITUNGAN KAPASITAS TIANG DENGAN RUMUS DINAMIS

(Studi Literature)

TUGAS AKHIR

Oleh:

060 424 015

NORA CHRISTINA SIBORO

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSION UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2009

LEMBAR PENGESAHAN

PERBANDINGAN KAPASITAS TIANG DENGAN RUMUS DINAMIS (STUDI LITERATURE)

Diajukan Untuk melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi Syarat dalam menempuh Colloqium Doctum / Sarjana Teknik Sipil

Dikerjakan Oleh :

NIM : 060 424 015 NORA CHRISTINA SIBORO

Pembimbing :

NIP.

Dr.Ir.St. Roesyanto, MSCE

Penguji I Penguji II Penguji III

Prof.Dr.Ing,- Johannes Tarigan Ir. Terunajaya, M.Sc

NIP. 130 905 362 NIP. 131 419 760 NIP. 131 945 813 Ir. Rudi Iskandar, MT

Mengesahkan,

Ketua Departemen Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

Prof.Dr.Ing,- Johannes Tarigan NIP. 130 905 362

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSION UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2009

ABSTRAK

Pondasi tiang pancang merupakan salah satu jenis dari pondasi dalam yang umum digunakan, yang berfungsi untuk menyalurkan beban struktur ke lapisan tanah keras yang mempunyai kapasitas daya dukung tinggi yang letaknya cukup dalam. Untuk menghitung kapasitas tiang, terdapat banyak rumus yang dapat digunakan. Hasil masing-masing rumus tersebut menghasilkan nilai kapasitas yang berbeda-beda.

Tujuan dari tugas akhir ini untuk menghitung dan membandingkan

kapasitas tiang dengan menggunakan rumus dinamis, seperti : rumus Hilley, ENR, Danish, Eytelwein, Gates, Janbu, Navy-Mc.Kay, PCUBC, dan Michigan. Data perhitungan dari data kalendering pada tiang beton pracetak 40 cm dan tiang baja OD 54 inch, yang diambil dari studi literatur dari berbagai referensi buku dan sumber lainnya.

Hasil perhitungan kapasitas tiang dengan menggunakan rumus dinamis pada kedua tiang tersebut dengan berat (Wp) yang diasumsikan sama, terdapat

perbedaan nilai, terlebih faktor aman yang berbeda-beda. Dimana rumus Janbu memberikan kapasitas ultimate (Qu) yang paling besar diantara rumus lainnya,

diikuti rumus Danish, Gates, Janbu, Hilley, Navy, Michigan, PCUBC, ENR, dan Eytelwein.Untuk kapasitas ijin (Qall) yang terbesar adalah pada rumus Danish,

diikuti Gates, PCUBC, Hilley, Navy, Michigan, Janbu, ENR, dan Eytelwein.

Dengan perbandingan tersebut disimpulkan bahwa rumus ENR, Eytelwein, Gates, Navy, dan Michigan, hanya mempertimbangkan berat tiang dan tidak mempertimbangkan faktor-faktor kompresi elastik (blok penutup/capblock dan pile cap, tiang, dan tanah), luasan tiang (As), panjang tiang (L), dan elastisitas tiang. Dan rumus yang dapat dipercaya untuk kapasitas tiang adalah rumus Hilley.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis sampaikan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah milimpahkan berkat dan rahmat-Nya, memberikan pengetahuan, pengalaman, kekuatan, dan kesempatan pada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penyusunan tugas akhir ini dengan judul “Perbandingan Perhitungan

Kapasitas Tiang dengan Rumus Dinamis (Studi Literature)”, ini disusun guna

melengkapi syarat untuk menyelesaikan jenjang pendidikan Program Strata satu (S-1) di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

Penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini belum sempurna karena keterbatasan pengetahuan dan pengalaman penulis sehingga dalam penulisan ini penulis banyak mendapat bimbingan, bantuan, dan dorongan dari berbagai pihak yang akhirnya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Maka dalam kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terimakasih yang setulusnya kepada: 1. Bapak Dr. Ir. St. Roesyanto, MSCE, selaku dosen pembimbing utama yang

telah membimbing penulis dalam penulisan Tugas Akhir ini;

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

3. Bapak Ir. Faizal Ezeddin, MS, selaku Koordinator Program Pendidikan Ekstension Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara;

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

5. Terimakasih yang teristimewa, penulis ucapkan kepada kedua orangtua tercinta, yang telah mengasuh, mendidik, dan membesarkan serta selalu memberikan dukungan baik moral, material, maupun doa yang tak

henti-hentinya mereka mohonkan kepada-Nya 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;

6. Terimakasih juga penulis ucapkan kepada rekan-rekan mahasiswa ekstension 2006 dan teman-teman yang memberikan dukungan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Akhir kata dengan kerendahan hati penulis membuka diri atas segala saran dan kritik yang bersifat konstruktif demi penyempurnaan tulisan ini. Dan harapan penulis kiranya Tugas Akhir ini akan memberikan arti dan manfaat dalam pengembangan ilmu secara umum, maupun pengembangan profesi para pembaca serta penulis di kemudian hari. Terimakasih.

Medan, Maret 2009

Penulis,

060 425 015 Nora Christina Siboro

DAFTAR ISI

Halaman ABSTRAK

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR TABEL ... v

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR NOTASI ... vii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Identifikasi Masalah ... 3

1.3.Tujuan Penulisan ... 4

1.4. Manfaat Penulisan ... 4

1.5. Pembatasan Masalah ... 4

1.6. Metodologi ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Umum ... 6

2.2.Tanah ... 6

2.3. Pondasi ... 8

2.4. Pondasi Tiang Pancang ... 8

2.4.1 Tiang Pancang Kayu ... 11

2.4.2 Pancang Beton Pracetak ... 13

2.4.3 Tiang Beton Cetak di Tempat (Cast In Place)... 15

2.4.4 Tiang Pancang Baja ... 17

2.4.5 Tiang Pancang Komposit ... 18

2.5. Tiang Dukung Ujung dan Tiang Gesek ... 18

2.6.Faktor Aman ... 19

2.7. Analisis kapasitas Tiang dengan Rumus Dinamis ... 20

2.7.2 Alat Pancang ... 21

2.8. Rumus Dinamis ... 29

BAB III APLIKASI PENGGUNAAN RUMUS DINAMIS DALAM TIANG PANCANG 3.1. Perbedaan antara Beban Statis dan Dinamis ... 39

3.2.Perhitungan ... 40

3.2.1 Tiang Pancang Pracetak (Precast Concrete Pile) ... 41

3.2.2 Tiang Pancang Baja OD 54 inch ... 50

BAB IV PEMBAHASAN 4.1. Umum ... 61

4.2. Hasil dan Pembahasan ... 62

4.2.1 Perhitungan Kapasitas Ultimate ... 62

4.2.2 Hubungan antara Kapasitas Ultimate (Qu) dengan Penetrasi (s) ... 63

4.2.3 Hubungan antara Kapasitas Ultimate (Qu) dengan 1/set (pukulan/cm) ... 64

4.2.4 Pengaruh Faktor Aman (Safety Factor) terhadap Kapasitas Tiang Ultimate (Qu) ... 65

4.3. Hal-hal yang Perlu Diperhatikan untuk Perencanaan ... 69

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.Kesimpulan ... 70

5.2.Saran ... 71

DAFTAR PUSTAKA ... 72 LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Jenis dan Karakteristik Bermacam-macam Pemukul (Hammer) ... 29

Tabel 2.2 Nilai-nilai K1 (Chellis,1961) ... 33

Tabel 2.3 Nilai Efisiensi eh (Bowles, 1977) ... 34

Tabel 2.4 Koefisien Restitusi n (1977) ... 34

Tabel 3.1 Perhitungan Kapasitas Tiang (Qu) pada Tiang Beton Pracetak ... 60

Tabel 3.2 Perhitungan Kapasitas Tiang (Qu) pada Baja OD 54 inch ... 61

Tabel 4.1 Faktor Aman (safety factor) ... 65

Tabel 4.2 Perhitungan Kapasitas Ijin (Qall) Tiang pada Tiang Beton Pracetak ... 66

Tabel 4.3 Perhitungan Kapasitas Ijin (Qall) Tiang pada Baja OD 54 Inch ... 67

Tabel 4.4 Perhitungan Penetrasi (s) dengan Menggunakan Kapasitas Ijin Tiang . 68 Tabel 5.1 Kapasitas Ijin Tiang... 70

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Tiang Beton Pracetak ... 13

Gambar 2.2 Bentuk dan Diameter Tiang Pracetak Contoh Tiang Pancang Cast in Place ... 13

Gambar 2.3 Tiang Standart Raymond ... 15

Gambar 2.4Tiang Franki ... 16

Gambar 2.5 Tiang Pancang Baja ... 17

Gambar 2.6 Tiang Ditinjau dari Cara Mendukug Beban ... 19

Gambar 2.7 Skema Pemuku l Tiang ... 23

Gambar 2.8 Diesel Hammer ... 24

Gambar 2.9 Sketsa Diagram Hammer ... 25

Gambar 2.10 Drop Hammer ... 27

Gambar 2.11Notasi yang Digunakan dalam Rumus Dinamis Tiang Pancang .... 33

Gambar 3.1 Pembebanan Statis dan Pembebanan Dinamis ... 40

Gambar 4.1 Grafik Hubungan antara Qu (kN) dengan set (cm/ pukulan) ... 63

DAFTAR NOTASI

A = Luas penampang tiang (L2) eh = efisiensi palu (hammer eficiency)

Eh = Energi pemukul dari pabrik per atuan waktu (FL)

g = percepatan gravitasi (LT-2)

h = tinggi jatuh ram (L)

I = jumlah impuls menyebabkan kompresi/perubahan momentum (FT)

k1 = kompresi elastic capblock dan pile cap]

k2 = kompresi elastik tiang, yaitu QuxL_AE (L)

k3 = kompresi elastic tanah (L)

L = panjang tiang (L)

m = massa (berat / gravitasi) (FT2L-1)

Mr = ram momentum = Mr.v (FT)

n = koefisien restitusi

nI = jumlah impuls yang menyebabkan restitusi (FT) Qu = kapasitas ultimate tiang (F)

s = penetrasi per pukulan (L)

vce = kecepatan tiang dan ram pada akhir periode kompresi (LT-1)

vi = kecepatan ram pada saat benturan (LT-1)

vp = kecepatan tiang pada akhir periode restitusi (LT-1)

vr = kecepatan ram pada akhir periode restitusi (LT-1)

Wp = berat tiang,termasuk pilecap, driving shoe, dan cap block (F)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Bentuk dan struktur tanah merupakan suatu peranan yang penting dalam suatu pekerjaan konstruksi yang harus dicermati karena kondisi ketidaktentuan dari tanah berbeda-beda. Sebelum melaksanakan suatu pembangunan konstruksi yang pertama-tama dilaksanakan dan dikerjakan di lapangan adalah pekerjaan pondasi (struktur bawah).

Pondasi merupakan suatu pekerjaan yang sangat penting dalam suatu pekerjaan teknik sipil, karena pondasi inilah yang memikul dan menahan suatu beban yang bekerja diatasnya yaitu beban konstruksi atas. Pondasi ini akan menyalurkan tegangan-tegangan yang terjadi pada beban struktur atas kedalam lapisan tanah yang keras yang dapat memikul beban konstruksi tersebut.

Pondasi tiang pancang adalah batang yang relatif panjang dan langsing yang digunakan untuk menyalurkan beban pondasi melewati lapisan tanah dengan daya dukung rendah ke lapisan tanah keras yang mempunyai kapasitas daya dukung tinggi yang relatif cukup dalam dibanding pondasi dangkal. Secara umum tiang pancang dapat diklasifikasikan antara lain: dari segi bahan ada tiang pancang bertulang, tiang pancang pratekan, tiang pancang baja, dan tiang pancang kayu. Dari segi bentang penampang, tiang pancang bujur sangkar, segitiga, segi enam, bulat padat, pipa, huruf H, huruf I, dan bentuk spesifik. Dari segi teknik pemancangan, dapat dilakukan dengan palu jatuh (drop hammer), diesel hammer, hidrolic hammer, dan vibrator hammer.

Daya dukung tiang pancang diperoleh dari daya dukung ujung (end bearing capacity) yang diperoleh dari tekanan ujung tiang dan daya dukung geser atau selimut (friction bearing capacity) yang diperoleh dari daya dukung gesek atau gaya adhesi antara tiang pancang dan tanah disekelilingnya ; hampir tidak dipengaruhi oleh perubahan-perubahan kecil sepanjang tiang yang tertanam atau oleh sulit tidaknya pemancangan oleh hammer.

Jika pondasi tiang daya dukung ujung tidak dapat menerima kontak yang baik atau jika penetrasi tidak mencukupi agar sampai tanah keras, tiang tidak dapat menghasilkan daya dukung yang cukup baik. Kelebihan beberapa inci pada saat penetrasi dapat menaikkan kapasitas tiang, tetapi apakah penetrasi dapat tercapai tergantung pada efektivitas prosedur pemancangan tiang. Karena kemampuan saat pemancangan tiang dalam menghasilkan daya dukung yang cukup besar adalah hal yang penting atau para ahli keteknikan tidak dapat mengabaikan dampak dinamik pemancangan tiang. Semakin besar perlawanan tiang saat pemancangan, maka semakin besar pula daya dukung pondasi tersebut dalam memikul beban (Ralph B.Peck.1996) kenyataan ini merupakan awal, dimana banyak para ahli menyimpulkan bahwa terdapat kemungkinan menghitung kapasitas tiang dari energi yang diteruskan oleh hammer dan penetrasi tiang saat pemukulan.

Oleh sebab itu penulis mencoba mengkonsentrasikan Tugas Akhir ini, yaitu membandingkan asumsi-asumsi/rumus-rumus tiang pancang dinamis berdasarkan dari metode/formula yang telah ditemukan oleh para ahli keteknikan. Penulis mencoba menbandingkan antara tiang pancang beton pracetak dengan tiang pipa baja.Yang akhirnya dari perbandingan tersebut kita dapat menentukan

kapasitas tiang yang sebenarnya dan dapat dipercaya sehingga menjadi rekomendasi bagi perencana terlebih dalam pemilhan rumus yang tepat dan benar.

1.2 Identifikasi Masalah

Dalam setiap perencanaan suatu konstruksi khususnya pondasi tiang pancang haruslah terlebih dahulu mengetahui kapasitas daya dukung pondasi tersebut setelah data-data yang mendukung telah diketahui agar struktur tersebut dapat dikatakan aman.

Rumus tiang telah digunakan untuk menghitung kapasitas tiang selama beberapa dekade karena dinilai cukup baik. Rumus tersebut didapat berdasarkan dari pengalaman para ahli keteknikan di lapangan. Sangat disayangkan, beberapa kesalahan yang terjadi di lapangan justru bertambah dimana rumus yang komplek mengindikasikan bahwa pertambahan berat tiang karena hammer dapat mengurangi kapasitas, dalam kenyataannya efek yang sebaliknya yang sering terjadi. Maka kesalahan tersebut dapat ditinjau kembali dengan analisis aktual dan pada pemancangan tiang dinamik dimana tiang dianggap sebagai suatu batang panjang yang elastis yang menderita perpindahan gelombang tekanan akibat hammer.

Perkiraan kapasitas tiang pancang tersebut didasarkan pada tahanan pemancangan lapangan (kapasitas dinamik) dan energi hammer tiang pancang yang dijabarkan oleh para ahli keteknikan dalam suatu metode yaitu rumus dinamik.

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan adalah untuk menghitung dan membandingkan perhitungan kapasitas tiang dengan menggunakan rumus dinamis, yaitu : rumus Hilley, rumus Engineering News Record (ENR), rumus Danish, rumus Eytelwein, rumus Gates, rumus Janbu, rumus Navy-Mc. Kay, Rumus PCUBC ,dan Rumus Michigan. Data Perhitungan diambil dari data kalendering tiang pancang pracetak pada proyek pembangunan Islamic Center Kabupaten Kampar Riau (Tugas Akhir Wahyu Hidayat) dan tiang baja OD 54 inch.

1.4 Manfaat Penulisan

Penulisan Tugas Akhir ini diharapkan bermanfaat bagi :

a. Mahasiswa yang menghadapi masalah yang sama yaitu sebagai bahan referensi.

b. Perencana, sebagai referensi dalam menghitung kapasitas tiang dengan menggunakan rumus dinamis pada saat pemancangan.

c. Pihak-pihak lain yang membutuhkannya.

1.5Pembatasan Masalah

Untuk menyelesaikan tulisan ini, penulis membatasi masalah dengan asumsi-asumsi sebagai berikut :

a. Tiang yang ditinjau adalah tiang yang dipancang tegak lurus. b. Hanya ditinjau untuk tiang tunggal.

c. Tidak memperhitungkan perubahan struktur akibat pemancangan dan getaran, suara bising , dan lain sebagainya.

d. Tidak memperhitungkan kelakuan tanah yang terletak di bawah kelompok Tiang dalam mendukung beban struktur.

1.6 Metodologi

Dalam pengumpulan data dilakukan dengan cara studi kepustakaan, yaitu dengan cara mempelajari literature-literature dimana buku-buku menjadi acuan utama.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum

Pondasi adalah bagian dari struktur yang berfungsi meneruskan beban akibat berat struktur secara langsung ke tanah yang terletak di bawahnya (Hardiyatmo, 1996). Perancangan yang baik diperlukan agar beban pondasi tidak mengakibatkan timbulnya tekanan yang berlebihan pada tanah di bawahnya karena tekanan yang berlebihan dapat mengakibatkan penurunan yang besar bahkan dapat mengakibatkan keruntuhan.

Untuk berbagai keadaan lapangan perlu diperhatikan apakah pondasi tersebut cocok atau apakah pondasi tersebut dapat diselesaikan secara ekonomis sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan. Maka ada hal-hal yang perlu dipertimbangkan yaitu keadaan tanah pondasi, batasan-batasan akibat konstruksi atasnya, batasan-batasan dari sekelilingnya, waktu dan biaya pekerjaan (Sasrodarsono dkk, 2005).

2.2 Tanah

Perilaku setiap pondasi sangat tergantung pada karakteristik deposit tanah atau batuan dibawahnya. Istilah batuan dan tanah menunjukkan perbedaan yang sangat jelas antara dua macam material pondasi. Batuan dianggap sebagai suatu agregat alam dari butiran mineral yang dilekatkan oleh gaya kohesif yang kuat dan permanen. Sedangkan tanah dianggap sebagai suatu agregat alam dari butiran mineral, dengan atau tanpa konstituen organik, yang dapat dipisahkan dengan cara

mekanis ringan seperti pengadukan dalam air. Walaupun demikian, kenyataan tidak ada perbedaan yang mencolok antara batuan dan tanah. Batuan yang paling kuat dan keraspun dapat dilemahkan melalui proses pelapukan oleh cuaca, dan beberapa tanah yang mengalami pengerasan dapat mempunyai kekuatan setara dengan batuan yang mengalami pelapukan.

Secara umum, telah diketahui bahwa tanah dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa golongan berdasarkan sifat-sifat teknik tertentu yang mirip. Oleh karena itu, mengklasifikasikan dengan tepat material bawah permukaan tanah merupakan langkah penting untuk setiap pekerjaan pondasi. Istilah-istilah utama yang dipakai sarjana teknik sipil untuk tanah adalah kerikil, pasir, lanau, dan lempung. Pada kondisi alam, tanah dapat terdiri dari dua atau lebih campuran jenis-jenis tanah dan kadang-kadang terdapat pula kandungan bahan organik. Material campurannya kemudian dipakai sebagai nama tambahan dibelakang material unsur utamanya. Sebagai contoh, lempung berlanau adalah tanah lempung yang mengandung lanau dengan material utamanya adalah lempung dan sebagainya.

Tanah terdiri dari 3 komponen, yaitu udara, air dan bahan padat. Udara dianggap tidak mempunyai pengaruh teknis, sedangkan air sangat mempengaruhi sifat-sifat teknis tanah. Ruang diantara butiran-butiran, sebagian atau seluruhnya dapat terisi oleh air atau udara. Bila rongga tersebut terisi air seluruhnya, tanah dikatakan dalam kondisi jenuh. Bila rongga terisi udara dan air, tanah pada kondisi jenuh sebagian (partially saturated). Tanah kering adalah tanah yang tidak mengandung air sama sekali atau kadar airnya nol (Hardiyatmo, 1996).

Berdasarkan kondisi tanah pondasi, beberapa pondasi dapat digunakan. Jika tanah di dekat permukaan mampu mendukung beban strukturnya secara langsung, maka pondasi dangkal seperti pondasi telapak, pondasi memanjang, pondasi rakit (raft foundation) dapat digunakan. Pondasi telapak adalah bagian terbawah dari dinding atau pelebaran alas kolom dengan tujuan untuk meneruskan beban pada tanah dasar pada suatu tekanan yang sesuai dengan sifat-sifat tanah yang bersangkutan. Pondasi rakit(raft foundation) adalah pondasi yang terdiri dari pelat tunggal yang meluas, yang mendukung beban struktur secara keseluruhan.

Jika tanah di permukaan tidak mampu mendukung beban struktur di atasnya atau beban perlu dipindahkan ke material yang lebih kuat di tanah yang paling dalam, pondasi dalam seperti pondasi tiang (pile foundation) atau pondasi sumuran (pier foundation) dapat digunakan. Pondasi tiang dapat mendukung beban struktur yang sangat besar karena kedalamannya sedemikian rupa dengan penampang melintang yang kecil dibanding tingginya dan biasanya dipancang dengan hammer atau vibrator. Pondasi sumuran lebih pendek dari pondasi tiang dan umumnya berpenampang melintang yang diameternya lebih besar.

2.4 Pondasi Tiang Pancang

Pondasi tiang adalah suatu konstruksi pondasi yang mampu menahan gaya-gaya horizontal ke sumbu tiang dengan menyerap lenturan. Pondasi tiang dibuat menjadi satu kesatuan yang monolit dengan menyatukan pangkal tiang pancang yang terdapat dibawah konstruksi dengan tumpuan pondasi (Sasrodarsono,2005).

Tiang pancang adalah bagian–bagian konstruksi yang dibuat dari kayu, beton, dan baja, yang digunakan untuk meneruskan (mentransmisikan) beban-beban permukaan ke tingkat-tingkat permukaan yang lebih rendah di dalam massa tanah (Bowles, 1991). Fungsi dari tiang pancang adalah untuk memindahkan atau mentransfer beban-beban dari konstruksi di atasnya ke lapisan tanah keras yang letaknya sangat dalam.

Dalam pelaksanaan pemancangan pada umumnya dipancang tegak lurus dalam tanah, tetapi ada juga yang dipancang miring (battle pile) untuk dapat menahan gaya-gaya horizontal yang bekerja. Sudut kemiringan yang dapat dicapai oleh tiang tergantung dari alat yang dipergunakan serta disesuaikan pula dengan perencanaannya.

Tiang pancang umumnya digunakan :

1. Untuk mengangkat beban-beban konstruksi di atas tanah ke dalam atau

melalui sebuah stratum/lapisan tanah. Didalam hal ini beban vertikal dan beban lateral boleh terlibat.

2. Untuk menentang gaya desakan ke atas, gaya guling, seperti untuk telapak

ruang bawah tanah di bawah bidang batas air jenuh atau untuk menopang kaki-kaki menara terhadap guling.

3. Memampatkan endapan-endapan tak berkohesi yang bebas lepas melalui

kombinasi pembebanan isi tiang pancang dan getaran dorong. Tiang pancang ini dapat ditarik kemudian.

4. Mengontrol lendutan/penurunan bila kaki-kaki yang tersebar atau telapak

berada pada tanah tepi atau didasari oleh sebuah lapisan yang kemampatannya tinggi.

5. Membuat tanah di bawah pondasi mesin menjadi kaku untuk mengontrol amplitudo getaran dan frekuensi alamiah dari sistem tersebut.

6. Sebagai faktor keamanan tambahan di bawah tumpuan jembatan pir,

khususnya jika erosi merupakan persoalan.

7. Dalam konstruksi lepas pantai untuk meneruskan beban-beban di atas

permukaan air melalui air dan kedalam tanah yang mendasari air tersebut. Hal seperti ini adalah mengenai tiang pancang yang ditanamkan sebagain dan yang terpengaruh oleh baik beban vertikal maupun beban lateral (Bowles, 1991).

Menurut Hardiyatmo (2002), Pondasi tiang digunakan untuk beberapa maksud, antara lain:

1. Untuk meneruskan beban bangunan yang terletak di atas air atau tanah

lunak, ke tanah pendukung yang kuat.

2. Untuk meneruskan beban ke tanah yang relatif lunak sampai kedalaman

tertentu sehingga bangunan mampu memberikan dukungan yang cukup untuk mendukung beban tersebut oleh gesekan dinding tiang dengan tanah disekitarnya.

3. Untuk mengangker bangunan yang dipengaruhi oleh gaya angkat ke atas

akibat tekanan hidrostatis atau momen penggulingan.

4. Untuk menahan gaya-gaya horizontal dan gaya yang arahnya miring.

5. Untuk memadatkan tanah pasir, sehingga kapasitas dukung tanah tersebut

bertambah.

6. Untuk mendukung pondasi bangunan yang permukaan tanahnya mudah

Pondasi tiang dapat dibagi menjadi 3 kategori sebagai berikut:

1. Tiang Perpindahan Besar (large displacement pile).

Tiang perpindahan besar (large displacement pile), yaitu tiang pejal atau berlubang dengan ujung tertutup yang dipancang ke dalam tanah sehingga terjadi perpindahan volume tanah yang relatif besar. Termasuk dalam tiang perpindahan besar adalah tiang kayu, tiang beton pejal, tiang beton prategang (pejal atau berlubang), tiang baja bulat (tertutup pada ujungnya).

2. Tiang Perpindahan Kecil (small displacement pile)

Tiang perpindahan kecil (small displacement pile), adalah sama seperti tiang kategori pertama hanya volume tanah yang dipindahkan saat pemancangan relatif kecil, contohnya: tiang beton berlubang dengan ujung terbuka, tiang beton prategang berlubang dengan ujung terbuka, tiang baja H, tiang baja bulat ujung terbuka, tiang ulir.

3. Tiang Tanpa Perpindahan (non displacement pile)

Tiang tanpa perpindahan (non displacement pile), terdiri dari tiang yang dipasang di dalam tanah dengan cara menggali atau mengebor tanah. Termasuk dalam tiang tanpa perpindahan adalah tiang bor, yaitu tiang beton yang pengecorannya langsung di dalam lubang hasil pengeboran tanah (pipa baja diletakkan di dalam lubang dan dicor beton) (Hardiyatmo, 2002).

2.4.1 Tiang Pancang Kayu

Tiang pancang kayu dibuat dari kayu yang biasanya diberi pengawet dan dipancangkan dengan ujungnya yang kecil sebagian bagian yang runcing. Tapi

biasanya apabila ujungnya yang besar atau pangkal dari pohon dipancangkan untuk tujuan tertentu, seperti dalam tanah yang sangat lembek dimana tanah tersebut akan kembali memberi perlawanan dan dengan ujungnya yang tebal terletak pada lapisan yang keras untuk daya dukung yang lebih besar. Dalam beberapa situasi pondasi tiang kayu cukup handal dan dianggap cukup murah.

Pondasi tiang kayu tidak dapat menahan gaya tekan karena kerusakan akibat pemancangan yang keras sewaktu dipancang di tanah. Kerusakan ujung tiang dapat ditanggulangi dengan pemakaian sepatu besi, untuk beberapa jenis hammer yang ada, bahaya patahnya tiang dapat dikurangi dengan membasi tekanan pada tiang dan jumlah pukulan hammer. Pondasi tiang kayu tidak dapat dipancang pada tanah keras tanpa mengalami kerusakan, Beban maksimum yang dapat dipikul oleh tiang kayu tunggal dapat mencapai 270 - 30 kN.

Walaupun pondasi tiang kayu dapat menahan gaya tekanan pada tanah terendam, tiang tersebut dapat ambruk akibat lapuk pada zona diatas tanah terendam. Di beberapa tempat tiang-tiang dapat mengalami kerusakan atau kehancuran akibat dimakan serangga seperti rayap. Umur pemakaian pondasi tiang kayu di atas muka dapat ditingkatkan dengan perawatan, misalnya menggunakan creosote bertekanan (creosote under pressure). Umur efektif perawatan belum dapat ditetapkan dengan pasti namun telah diketahui lebih dari 40 tahun.

Pondasi tiang kayu pada tanah payau dan tepi laut dapat rusak karena gangguan organisme laut seperti teredo dan limnoria. Proses perusakan terjadi selama bertahun-tahun, tapi pada keadaan ekstrem proses ini dapat terjadi hanya dalam jangka waktu beberapa bulan saja. Perawatan kimiawi kurang

menunjukkan hasil yang baik. Oleh karena itu tiang kayu sebaiknya tidak dipakai pada tempat-tempat yang berhubungan dengan air garam.

2.4.2 Pancang Beton Pracetak

Tiang beton pracetak umumnya berbentuk prisma atau bulat ( Gambar 2.1). dan ada juga berbentuk bujur sangkar pejal atau berongga dan segi delapan pejal atau berongga (Gambar 2.2). Tiang-tiang dicetak di lokasi tertentu, kemudian diangkut ke lokasi pembangunan. Ukuran diameter yang biasanya digunakan untuk tiang yang tidak berlubang diantara 20-60 cm. Untuk tiang yang berlubang diameternya dapat mencapai 140 cm. Panjang tiang beton pracetak biasanya berkisar 20-40 m. Untuk tiang berlubang bisa sampai 60 m. Beban maksimum untuk tiang ukuran kecil berkisar 300-800 kN.

Gambar 2.1 Tiang Beton Pracetak Sumber : Hardiyatmo, 2002

Gambar 2.2 Bentuk dan Diameter Tiang Pracetak Sumber : Bowles, 1991

Tiang ini menurut cara pemasangannya terdiri dari : 1. Cara Penumbukan

Dimana tiang dipancangkan ke dalam tanah dengan cara penumbukan oleh alat pemuku l (hammer).

2. Cara Penggetaran

Dimana tiang tersebut dipancang kedalam tanah dengan cara penggetaran dengan alat penggetar (vibrator).

3. Cara Penanaman

Dimana permukaan tanah dilubangi terlebih dahulu sampai kedalaman tertentu, lalu tiang pancang dimasukkan, kemudian lubang tadi ditimbun lagi dengan tanah.

Cara penanaman ini ada beberapa metode yang digunakan :

a. Cara pengeboran sebelumnya, yaitu dengan cara mengebor tanah sebelumnya, lalu tiang dimasukkan ke dalamnya dan ditimbun lagi. b. Cara pengeboran inti, yaitu tiang ditanamkan dengan mengeluarkan

tanah dari dalam bagian tiang.

c. Cara pemasangan dengan tekanan, yaitu tiang dipancangkan ke dalam tanah dengan memberikan tekanan pada tiang.

d. Cara pemancaran, yaitu tanah pondasi diganggu dengan semburan air yang keluar dari ujung serta keliling tiang, sehingga tidak dapat dipancangkan kedalam tanah.

Keuntungan pemakaian tiang pancang pracetak adalah sebagai berikut : 1. Bahan tiang dapat diperiksa sebelum pemancangan.

2. Prosedur pelaksanaan tidak dipengaruhi oleh air tanah. 3. Tiang dapat dipancang sampai kedalamam yang dalam.

Kerugian :

1. Penggembungan permukaan tanah dan gangguan tanah akibat

pemancangan dapat menimbulkan masalah. 2. Tiang kadang-kadang rusak akibat pemancangan. 3. Pemancangan sulit, bila diameter tiang terlalu besar.

4. Pemancangan menimbulkan gangguan suara, getaran, dan deformasi tanah yang dapat menimbulkan kerusakan bangunan di sekitarnya.

5. Penulangan dipengaruhi oleh tegangan yang terjadi pada waktu

pengangkutan dan pemancangan tiang.

2.4.3 Tiang Beton Cetak di Tempat (Cast In Place Pile)

Tiang beton cetak di tempat terdiri dari 2 tipe, yaitu : 1. Tiang yang berselubung pipa.

2. Tiang yang tidak berselubung pipa.

Pada Tiang yang berselubung pipa, pipa baja dipancang terlebih dahulu ke dalam tanah. Kemudian, ke dalam lubang dimasukkan adukan beton. Pada akhirnya nanti, pipa besi akan tetap tinggal di dalam tanah. Termasu tiang jenis ini adalah tiang Standart Raimond (Gambar 2.3)

Gambar 2.3Tiang Standart Raimond Sumber : Hardiyatmo, 2002

Pada tiang yang tidak berselubung pipa, pipa baja yang berlubang dipancang lebih dahulu ke dalam tanah. Kemudian ke dalam lubangnya adukan beton dan pipa ditarik keluar ketika atau sesudah pengecoran. Termasuk jenis tiang ini adalah tiang Franki (Gambar 2.4).

Gambar 2.4 Tiang Franki Sumber : Hardiyatmo, 2002

Tiang yang dicor di tempat (Cast In Place Pile) ini menurut teknik penggaliannya terdiri dari beberapa macam cara, yaitu :

2. Cara Penetrasi Alas

Cara penetrasi alas yaitu pipa baja yang dipancangkan kedalam tanah kemudian pipa baja tersebut dicor dengan beton.

3. Cara Penggalian

Cara ini dapat dibagi lagi menurut peralatan pendukung yang digunakan antara lain :

- Penggalian dengan tenaga manusia

Penggalian lubang masih sangat sederhana dan merupakan cara konvensional. Hal ini dapat dilihat dengan cara pembuatan pondasi dalam, yang pada umumnya hanya mampu dilakukan pada kedalaman tertentu.

Penggalian dengan bantuan tenaga mesin yang memiliki kemampuan lebih baik dan lebih canggih.

2.4.4 Tiang Pancang Baja

Jenis-jenis tiang pancang baja ini biasanya berbentuk H yang digiling atau merupakan tiang pancang pipa, empat persegi panjang, segi enam, dan lain-lainnya (Gambar 2.5). Pipa-pipa baja yang diisi beton setelah dipancang dan tiang baja profil H merupakan tiang yang umum digunakan, terutama bila kondisi lapangan memerlukan pemancangan berat.

Pemancangan pondasi tiang baja profil H kedalam tanah lebih cepat dibanding tipe lain. Oleh karena itu tiang–tiang baja sering digunakan untuk mencapai tanah keras pada kedalaman besar. Jika pemancangannya berat khususnya jika bebannya besar karena ada batuan yang keras, sayap–sayap profil kemungkinan akan rusak dan tiang dapat membengkok Kendala–kendala ini dapat dikurangi bila gejalanya dapat diketahui selama pemancangan. Balok yang mempunyai flens lebar (wide-flange beam) atau balok-I dapat juga digunakan, tapi bentuk H khususnya dibuat sebanding untuk menahan tegangan pancangan yang keras yang mungkin dialami oleh tiang pancang tersebut.

Gambar 2.5 Tiang Pancang Baja Sumber : Hardiyatmo, 2002

Keuntungan dari tiang pancang baja ini adalah : Mudah disambung, kapasitas tinggi, pergeseran kecil, sanggup menembus rintangan-rintangan. Sedangkan kerugiannya adalah mudah berkarat. Tiang pancang baja ini paling cocok untuk dukungan ujung pada bantuan dan mereduksi kapasitas yang diperbolehkan untuk tempat berkarat.

2.4.5 Tiang Pancang Komposit

Tiang komposit adalah tiang pancang yang terdiri dari dua bahan yang berbeda yang bekerja bersama-sama sehingga merupakan satu tiang. Kadang-kadang pondasi tiang dibentuk dengan menghubungkan bagian atas dan bagian bawah tiang dengan bahan yang berbeda, misalnya dengan bahan beton diatas muka air tanah dan bahan kayu tanpa perlakuan apapun disebelah bawahnya.

Panjang maksimum untuk tiang komposit 55 m dan panjang optimum 18 – 36 m. Jangkauan beban optimum untuk tiang komposit 250- 725 kN.

Kerugian-kerugian dalam penggunaan tiang komposit adalah sukar untuk mendapatkan sambungan baik di antara dua bahan, sedangkan keuntungannya adalah panjang yang cukup besar dapat disediakan dengan biaya yang komperatif rendah.

2.5 Tiang Dukung Ujung dan Tiang Gesek

Ditinjau dari cara mendukung beban, Pondasi tiang diklasifikasikan menjadi tiang dukung ujung (end bearing pile) dan tiang dukung gesek (friction pile). Sebuah tiang pancang dengan dukungan ujung mendapat seluruh daya dukungnya dari tanah di ujung tiang, dan hanya sebagian kecil berasal dari tanah

di atasnya. Umumnya tiang dukung ujung berada dalam zone tanah yang lunak yang berada diatas tanah keras. Tiang-tiang dipancang sampai mencapai batuan dasar atau lapisan keras lain yang dapat mendukung beban yang diperkirakan tidak mengakibatkan penurunan berlebihan. Kapasitas tiang sepenuhnya ditentukan dari tahanan dukung lapisan keras yang berada dibawah ujung tiang (gambar 2.6a). Sedangkan tiang dengan dukung gesek daya dukungnya berasal dari tanah disekitar tiang, yaitu berasal dari gesekan antara tanah dan tiang. Sebagian kecil beban didukung oleh tanah di sekitar ujung dari tiang (gambar 2.6b).

(a) (b)

Gambar 2.6 Tiang ditinjau dari cara mendukung beban : (a) tiang dukung ujung (end bearing pile); (b) tiang dukung gesek (friction pile).

Sumber : Hardiyatmo,2002

2.6 Faktor Aman

Untuk memperoleh kapasitas tiang, maka diperlukan untuk membagi kapasitas tiang ultimit tiang dengan faktor aman (safety factor). Faktor aman ini perlu diberikan dengan maksud :

- Untuk memberikan keamanan terhadap ketidakpastian metode hitungan yang digunakan.

- Untuk memberikan keamanan terhadap variasi kuat geser dan

- Untuk menyakinkan bahwa bahan tiang cukup aman dalam mendukung beban yang bekerja.

- Untuk menyakinkan bahwa penurunan total yang terjadi pada tiang tunggal atau kelompok tiang masih dalam batas-batas toleransi.

- Untuk menyakinkan bahwa penurunan tidak seragam di antara tiang-tiang masih dalam batas-batas toleransi.

Sehubungan dengan alasan butiran (d) dari hasil-hasil pengujian beban tiang, baik tiang pancang maupun tiang bor yang diameter kecil sampai sedang (600mm), penurunan akibat beban kerja (working load) yang terjadi lebih kecil dari 10 mm untuk faktor amannya tidak kurang dari 2,5 (Tomlinson, 1977).

2.7 Analisis Kapasitas Tiang Dengan Rumus Dinamis 2.7.1 Pemancangan Tiang Pancang

Tiang pancang dapat dipancang dengan setiap jenis palu, asalkan tiang pancang tersebut dapat menembus masuk pada ke dalaman yang telah ditentukan atau mencapai daya dukung yang telah ditentukan, tanpa kerusakan. Bilamana elevasi akhir kepala tiang pancang berada di bawah permukaan tanah asli, maka galian harus dilaksanakan terlebih dahulu sebelum pemancangan. Perhatian khusus harus diberikan agar dasar pondasi tidak terganggu oleh penggalian di luar batas-batas. Kepala tiang pancang baja harus dilindungi dengan bantalan topi atau mandrel dan kepala tiang kayu harus dilindungi dengan cincin besi tempa atau besi non-magnetik sebagaimana yang disyaratkan. Palu, topi baja, bantalan topi, katrol dan tiang pancang harus mempunyai sumbu yang sama dan harus terletak

dengan tepat satu di atas lainnya. Tiang pancang termasuk tiang pancang miring harus dipancang secara sentris dan diarahkan serta dijaga dalam posisi yang tepat.

Tiang pancang harus dipancang sampai penetrasi maksimum atau penetrasi tertentu atau ditentukan dengan pengujian pembebanan sampai mencapai kedalaman penetrasi akibat beban pengujian tidak kurang dari dua kali beban yang dirancang, yang diberikan menerus untuk sekurang-kurangnya 60 mm. Dalam hal tersebut, posisi akhir kepala tiang pancang tidak boleh lebih tinggi dari yang sudah ditentukan.

2.7.2 Alat Pancang

Alat pancang yang digunakan dapat dari jenis gravitasi, uap atau diesel. Untuk tiang pancang beton, umumnya digunakan jenis uap atau diesel. Berat palu pada jenis gravitasi sebaiknya tidak kurang dari jumlah berat tiang beserta topi pancangnya, tetapi sama sekali tidak boleh kurang dari setengah jumlah berat tiang beserta topi pancangnya, dan minimum 2 ton untuk tiang pancang beton.

Untuk tiang pancang baja, berat palu harus dua kali berat tiang beserta topi pancangnya. Alat pancang dengan jenis gravitasi, uap atau diesel yang disetujui, harus mampu memasukkan tiang pancang tidak kurang dari 3 mm untuk setiap pukulan pada 15 cm dari akhir pemancangan dengan daya dukung yang diinginkan. Energi total alat pancang tidak boleh kurang dari 970 kgm per pukulan. Alat pancang uap, angin atau diesel yang dipakai memancang tiang pancang beton harus mempunyai energi per pukulan, untuk setiap gerakan penuh dari pistonnya tidak kurang dari 635 kgm untuk setiap meter kubik beton tiang pancang tersebut.

Penumbukan dengan gerakan tunggal (single acting) atau palu yang dijatuhkan harus dibatasi sampai 1,2 meter dan lebih baik 1 meter. Penumbukan dengan tinggi jatuh yang lebih kecil harus digunakan bilamana terdapat kerusakan pada tiang pancang. Contoh-contoh berikut ini adalah kondisi yang dimaksud :

a. Bilamana terdapat lapisan tanah keras dekat permukaan tanah yang harus ditembus pada saat awal pemancangan untuk tiang pancang yang panjang. b. Bilamana terdapat lapisan tanah lunak yang dalam sedemikian hingga

penetrasi yang dalam terjadi pada setiap penumbukan.

c. Bilamana tiang pancang diperkirakan sekonyong-konyongnya akan

mendapat penolakan akibat batu atau tanah yang benar-benar tak dapat ditembus lainnya.

d. Bilamana serangkaian penumbukan tiang pancang untuk 10 kali pukulan terakhir telah mencapai hasil yang memenuhi ketentuan, penumbukan ulangan harus dilaksanakan dengan hati-hati, dan pemancangan yang terus menerus setelah tiang pancang hampir berhenti penetrasi harus dicegah, terutama jika digunakan palu berukuran sedang.

Untuk memancang tiang pada posisi yang tepat, cepat, dan dengan biaya yang rendah, pemukul dan crane-nya haruslah dipilih dengan teliti agar sesuai dengan keadaan disekitarnya, jenis dan ukuran tiang, tanah, dan perancahnya. Tiang pancang dipancang dengan alat pemukul yang dapat berupa pemukul (hammer) mesin uap, pemukul getar, atau pemukul jatuh.

(a) (b)

(c) (d)

Gambar 2.7. Skema pemukul tiang : (a) Pemukul aksi tunggal (single acting hammer), (b) Pemukul aksi double (double acting hammer), (c) Pemukul diesel (diesel hammer), (d) Pemukul getar (vibratory hammer).

Sumber : Hardiyatmo, 2002 a. Pemuku l Aksi Tungga l (Single Acting Hammer)

Pemukul aksi tunggal berbentuk memanjang dengan ram yang bergerak naik oleh udara atau uap yang terkompresi, sedangkan turunnya ram disebabkan oleh beratnya sendiri. Energi pemukul aksi tunggal adalah sama dengan berat ram yang dikalikan tinggi jatuhnya (Gambar 2.7.a).

b. Pemuku l Aksi Ganda (Double Acting Hammer)

Pemukul aksi double menggunakan uap atau udara untuk mengangkat ram dan untuk mempercepat gerakkan ke bawah. Kecepatan pukulan dan energi output biasanya lebih tinggi daripada pemukul aksi tunggal (Gambar 2.7.b).

c. Pemuku l Diesel (Diesel Hammer)

Pemukul Diesel terdiri atas silinder, ram, blok anvil, dan sistem injeksi bahan bakar (Gambar 2.7.c dan Gambar 2.8).

Gambar 2.8 Diesel Hammer

Sumber : Ir. Susy Fatena Rostiyanti, 2002

Alat pemancangan tiang tipe ini berbentuk lebih sederhana dibandingkan dengan hammer lainnya. Dalam pengoperasiannya, energi alat didapat dari berat ram yang menekan udara di dalam silinder. Pemukul Diesel dibedakan menjadi 2 tipe (Gambar 2.9) yaitu Open Ended dan Closed Ended.

- Open Ended

Pada hammer Open Ended, pemukul dijatuhkan dengan tenaga gravitasi dan energi yang diteruskan ke landasan dengan pukulan langsung. Bahan bakar dimasukkan ke ruang yang disebut ruang pembakaran yang ada diantara pemukul dan landasan. Desakan dari pemukul yang terjadi akan menyalakan bahan bakar dan mampu mengangkat lagi pemukulnya. Untuk jangka waktu tertentu tekanan dari gas yang terbakar tersebut juga bekerja pada landasan dan akan menaikkan besar tenaga pancangnya (Gambar 2.9b).

- Closed Ended

Pada hammer Closed Ended, rumah-rumahan lebih luas dari silindernya dengan tujuan membentuk ruang pantul dimana udara ditekan oleh pemukul yang bergerak naik. Udara yang tertekan tersebut bertindak

sebagai pegas yang membatasi naiknya pemukul dan selanjutnya memperpendek pukulan. Hal ini akan dapat mengembalikan energi yang ada ke penumbuk pada saat pukulan ke bawah (Gambar 2.9c).

Gambar 2.9 Skema Diagram Hammer (a) hammer tipe single acting dengan tenaga uap. (b) Hammer dengan tenaga diesel tipe open ended. (c) Hammer dengan tenaga diesel tipe closed

ended.

Sumber : Ralph B.Peck

d. Pemuku l Getar (Vibratory Hammer)

Alat ini sangat baik dimanfaatkan pada tanah lembab. Jika material di lokasi berupa pasir kering maka pekerjaan menjadi lebih sulit karena material tersebut tidak terpengaruh dengan adanya getaran yang dihasilkan oleh alat. Alat ini memiliki beberapa batang horizontal dengan beban eksentris.

Pondasi tiang dapat dipancang dengan menggunakan pembangkit tenaga berupa beban statis dan sepanjang beban yang berputar eksentrik, dengan jumlah pukulan dapat dihitung, yang diatur dengan sedemikian rupa sehingga komponen horizontal gaya sentrifugal dapat dihilangkan sedangkan komponen vertikal bertambah (Gambar 2.7d).

Hammer dengan vibrator terdiri dari beberapa jenis yang berbeda pada tipe penggerak dan frekuensi getaran. Hammer frekuensi getar rendah dapat dioperasikan dengan frekuensi konstan antara 10-30 Hz. Jika besar frekuensi dapat dibuat sama dengan frekuensi alami sistem, tipe ini dikenal Resonant

Driver. Frekuensi dari tipe ini dapat dihitung biasanya 50-150 Hz. Jika sistem berada pada resonansi, tiang pancang menunjukkan displacement ke atas dan ke bawah yang bertenaga, dan dibatasi oleh redaman tanah yang mengelilinginya Sebagian besar gerakan ke bawah disebabkan oleh berat tiang pancang dan alat pancangnya.

Penetrasi dapat berlangsung cepat jika tahanan tidak berlebihan dan menghalangi berat dan tenaga pemancangan. Karena gaya tarik ke atas crane dapat melebihi gaya tarik ke bawah, maka tanpa adanya perlawanan ujung tiang pemancangan vibrator akan sangat efektif.

e. Pemukul Jatuh (Drop Hammer)

Pemukul jatuh (Drop hammer) merupakan palu berat yang diletakkan pada ketinggian tertentu di atas tiang (Gambar 2.10). Pemukul jatuh terdiri dari blok pemberat yang dijatuhkan dari atas palu tersebut kemudian dilepaskan dan jatuh mengenai bagian atas tiang. Untuk mengindari tiang menjadi rusak akibat tumbukan ini, pada kepala tiang dipasang semacam topi atau cap sebagai penahan energi taua shock absorbe, biasanya cap dibuat dari kayu. Palu dijatuhkan sepanjang alurnya. Pada bagian atas palu terdapat kabel yang berfungsi untuk menahan supaya palu tidak jatuh lebih jauh.

Gambar 2.10 Drop Hammer Sumber : Ir. Susy Fatena Rostiyanti, 2002.

Ukuran umum palu berkisar antara 250-1500kg. Tinggi jatuh palu berkisar antara 1.5 sampai 7 meter yang tergantung dari jenis bahan dasar pondasi. Jika diperlukan energi yang besar untuk memancang tiang pondasi maka sebaiknya menggunakan palu yang berat dengan tinggi jatuh yang kecil daripada palu yang lebih ringan dengan tinggi jatuh yang besar.

Pemakaian alat tipe ini membuat pelaksanaan pemancangan berjalan lambat, sehingga hanya cocok untuk pekerjaan pemancangan skala kecil. Jenis ini masih digunakan tetap kebanyakan sekarang hammer digerakkan dengan mesin uap dan tenaga diesel.

Dalam pekerjaan pemancangan tiang terdapat nama alat-alat, yaitu :

- Anvil, adalah bagianterletak pada dasar pemukul yang menerima benturan

dari ram dan mentransfernya ke kepala tiang.

- Helmet atau drive cap (penutup pancang), adalah bahan yang dibuat dari

baja cor yang diletakkan di atas tiang untuk mencegah tiang dari kerusakan saat pemancangan dan juga menjaga As tiang sama dengan As pemukul.

- Cushion (bantalan), adalah terbuat dari kayu keras atau bahan lain yang

ditempatkan diantara penutup tiang (pilecap) dan puncak tiang untuk melindungi kepala tiang dari kerusakan dari tegangan yang berlebihan dan mempunyai pengaruh khusus pada gelombang tegangan yang timbul pada tiag selama pemancangan. Pemilihan bantalan yang sesuai mempengaruhi karakteristik pemancangan tiang, seberapa dalam tiang dapat dipancang, daya dukungnya, dan lain-lain.

- Ram, adalah bagian pemukul yang bergerak ke atas dan ke bawah yang

- Leader, adalah rangka baja dengan dua bagian paralel untuk mengatur tiang agar pada saat tiang dipancang arahnya benar.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan penumbuk adalah kemungkinan pemancangannya dan manfaatnya secara ekonomis. Hal ini perlu diperhatikan dalam memilih jenis penumbuk berdasarkan sifat-sifat dari berbagai hammer yang diperlihatkan dalam Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Jenis dan Karakteristik Bermacam-macam Pemukul (Hammer) Pemukul yang dijatuhkan (drop hammer) Pemukul bertenaga uap (udara) Pemukul bertenaga Diesel (diesel hammer) Pemukul Getar (Vibrator hammer) K E U N T U N G A N - Peralatan sederhana.

- Tinggi jatuh dapat diperiksa dengan mudah.

- Kesulitan kecil dan biaya operasi rendah.

-Kemampuan baik.

-Miring ataupun di dalam air. -Kepala tiang tidak begitu cepat rusak. -Beberapa mesin

dapat dipakai untuk menarik. - Mudah dipindahkan. - Menghasilkan daya pukul yang besar. - Kemampuan baik. - Biaya bahan

bakar rendah.

-Mampu dalam arah dan kedudukan yang tepat. -Suara pemukulan hampir tak terdengar. -Kepala tiang

tidak begitu cepat rusak. Mampu memancang dan menarik. K E R U G I A N

- Kepala tiang mudah rusak. - Panjang

pemancangan terbatas. - Sering menjadi

eksentris pemancangan lambat.

- Banyak bahayanya pada pemancangan tidak langsung.

-Diperlukan Kompresor berukuran besar. -Pipa karet

merupakan rintangan. -Tinggi jatuh tak

dapat dikendalikan. -Pemukulan menimbulkan suara gaduh, dan kompresor menimbulkan bunga api, asap, dan suara berisik. - Karena bebannya berat, alat menjadi besar. - Pada lapisan

lunak pengerjaan menjadi lambat. Pemukulan memjadi suara gaduh dan terjadi percikan-percikan minyak pelumas.

-Memerlukan tenaga listrik yang besar. -Kurang mampu

mengubah sifat-sifat tanah.

2.8 Rumus Dinamis

Dalam penjabaran rumus pancang, terlebih dahulu perlu ditunjukkan notasi-notasi dan satuan yang akan dipakai :

A = Luas penampang tiang (L2) eh = efisiensi palu (hammer eficiency)

Eh = Energi pemukul dari pabrik per atuan waktu (FL)

g = percepatan gravitasi (LT-2) h = tinggi jatuh ram (L)

I = jumlah impuls menyebabkan kompresi/perubahan momentum (FT) k1 = kompresi elastic capblock dan pile cap (L)

k2 = kompresi elastik tiang, yaitu

AE L x

Qu _(L)

k3 = kompresi elastic tanah (L)

L = panjang tiang (L)

m = massa (berat / gravitasi) (FT2L-1) Mr = ram momentum = Mr.v (FT) n = koefisien restitusi

nI = jumlah impuls yang menyebabkan restitusi (FT) Qu = kapasitas ultimate tiang (F)

s = penetrasi per pukulan (L)

vce = kecepatan tiang dan ram pada akhir periode kompresi (LT-1)

vi = kecepatan ram pada saat benturan (LT-1)

vp = kecepatan tiang pada akhir periode restitusi (LT-1)

vr = kecepatan ram pada akhir periode restitusi (LT-1)

Qu s sebelum tumbukan

sesudah tumbukan

Posisi tiang saat pemukul menumbuk penutup tiang

y = s + kompresi elastik bahan Vp

vi h

Wp

Wr = berat ram (termasuk berat casing untukpemukul aksi dobel) (F)

Rumus pancang dapat diperoleh dengan cara sebagai berikut ini (Gambar 2.11). Saat pemukul membentur kepala tiang, momentum dari balok besi panjang (ram) awal :

(

)

g x W

Mr = r vi ………. (2.1)

Pada akhir periode pemampatan momentum (kompresi) dari balok besi panjang :

(

)

_I

g x W

Mr = r vi − ……….. (2.2)

Dengan kecepatan :

(

)

         



 ₋

=

r i

r ce

W g I g

v x W

v ……… (2.3a)

Gambar 2.11 Notasi yang digunakan dalam rumus dinamis tiang pancang Sumber : Hardiyatmo, 2002

Segera setelah tumbuka n, momentum tiang (Mp) = I, maka kecepatan tiang :

( )

_I

W g v

p

Bila dianggap tiang dan ram belum terpisah pada periode akhir kompresi, kecepatan sesaat tiang dan ram sama. Oleh sebab itu dari persamaan (2.3a) dan (2.3b):

(

)

(

r p

)

r i W W g x W v I +

= Wp

……… (2.3c)

Pada akhir periode restitusi, momentum tiang :

p p v g W nI

I+ = ……… (2.3d)

Subsitusikan persamaan (2.3c) ke persamaan (2.3d) diperoleh :

i p r r r p v W W W n W v + +

= ……… (2.3e)

Pada akhir periode restitusi, momentum ram :

g v x W nI I g v x

W_{p i r r}

= −

− ……… (2.3f)

Subsitusikan persamaan (2.3c) ke persamaan (2.3f) diperoleh :

i p r p r r v W W W n W v + −

= ……… (2.3g)

Energi total yang tersedia dalam tiang dan ram pada akhir periode restitusi adalah: (1/2 mv2)ram + (1/2 mv2)pile

Subsitusikan persamaan (2.3e) dan persamaan (2.3g) dengan beberapa persamaan dapat diperoleh :

p r p r r h p p r r W W W n W h W e v g W v g W + + ⇒ + 2 2 2 2

2 ……… (2.3h)

Jika sistem 100% efisien, Qu dikalikan dengan perpindahan tiang (s) : Qu s = ehWrh

Perpindahan puncak tiang sesaat adalah s + k1 + k2+ k3 , dimana hanya (s) yang

permanen. Energi input aktual pada tiang :

ehWrh = Qu (s + k1 + k2+ k3) = Qu (s + C)

penggantian suku pertama energi ekivalen dengan ekivalen dari persamaan (2.3h), diperoleh :

p r

p r

r h

W W

W n W C s

h W e Qu

+ + +

=

2

……… (2.3i)

Cumming (1940) menunjukkan bahwa persamaan (2.3h) telah mengikutsertakan efek-efek kehilangan yang diasosiasikan dengan k1, bentuk dari

persamaan (2.3i) umumnya lebih diterima dan dipakai.

Suku k2 dapat diambil sebagai pemampatan elastis dari tiang AE

L x Qu

.dengan

energi regang yang bersangkutan sebesar AE

L x Q_u

2

2

.

Nilai-nilai k1 dapat dilihat dari Tabel 2.2. Nilai efisiensi pemukul (eh)

bergantung pada kondisi pemukul dan blok penutup (capblock) dan kondisi tanah (khususnya untuk pemukul uap). Jika belum ada data yangtepat, nilai-nilai eh

dalam Tabel 2.3 dapat dipakai sebagai acuan. Nilai-nilai restitusi n ditunjuk dalam Tabel 2.4, dimana nilai-nilai aktualnya bergantung pada tipe dan kondisi bahan capblock dan bantalan kepala tiang.

Nilai k3 dapat diambil (Bowles, 1982)

K3 = 0 untuk tanah keras (batu, pasir sangat padat dan kerikil)

Tabel 2.2 Nilai-nilai k1 (Chellis,1961)

Bahan Tiang

Nilai k1 (mm) ,untuk tegangan akibat

pukulan pemancangan di kepala tiang 3.5 MPa 7 MPa 10.5 MPa 14 MPa

Tiang baja atau pipa langsung pada

kepala tiang 0 0 0 0

Tiang langsung pada kepala tiang 1.3 2.5 3.8 5

Tiang beton pracetak dengan 75-110

mm bantalan di dalam cap 3 6 9 12.5

Baja tertutup cap yang berisi bantalan kayu untuk tiang baja H atau tiang pipa

1 2 3 4

Piringan fiber 5 mm diantara dua

pelat baja 10 mm 0.5 1 1.5 2

Sumber : Bowles,1993

Tabel 2.3 Nilai Efisiensi eh(Bowles, 1977)

Type Efisiensi (eh)

Pemukul Jatuh (Drop Hammer)

Pemuku l Aksi Tungga l (Single Acting Hammer) Pemuku l Aksi Dobel (Double Acting Hammer) Pemuku l Diesel (Diesel Hammer)

0.75 – 1.0 0.75 – 0.85

0.85 0.85 – 1.0 Sumber : Bowles,1993

Tabel 2.4 Koefiensi restitusi n ( ASCE, 1941)

Material n

Broomed wood 0

Tiang kayu padat pada tiang baja 0.25

Bantalan kayu padat pada tiang 0.32

Bantalan kayu padat pada alas tiang 0.40

Landasan baja pada baja (steel on steel anvil) pada tiang baja atau

beton 0.50

Pemukul besi cor pada tiang beton tanpa penutup (cap) 0.40

Sumber : Bowles,1993

Dengan menuliskan persamaan (2.3i) serta mengeluarkan faktor ½ dari semua suku k untuk energi regang. Maka rumus yang digunakan untuk persamaan Hilley (1930), yaitu :

p r p r r h W W W n W k k k s h W e Qu + + + + + = 2 3 2 1 ) ( 2

1 ………

(2.4)

Untuk pemukul aksi ganda (double acting hammer) atau pemukul uap diferensial, maka Chellis (1941,1961) menganjurkan bentuk persamaan Hilley :

p r p r h h W W W n W k k k s E e Qu + + + + + = 2 3 2 1 ) ( 2

1 ………

(2.5)

(Wr x h = Eh)

Menurut Chellis, banyak energi per satuan waktu yang ditetapkan pabrik sebesar Eh berdasarkan pada suatu suku berat ekivalen W dan tinggi jatuh ram (h)

sebagai berikut :

Eh = Wh = (Wr + berat kosen kotak) h

Pemeriksaan hati-hati dari persamaan (i) serta pemisahan suku-suku akan menghasilkan :

Energi yang masuk = kerja + kehilangan tumbukan + kehilangan sungkup tanah

3 2 1 2 ) 1 ( k Q k Q k Q W W n W W e s Q h W

e _{u u u}

r p p h h u r

h + + +

+ − +

= …………

(2.6)

Nilai-nilai k1 dapat dihitung berdasarkan tabel nilai efisiensi eh

dan untuk k2 :

E x A L x Qu

k₂= ………

(2.7)

= 2,5 mm – 5 mm pada tanah yang lainnya.

Selain rumus Hilley, terdapat rumus-rumus dinamis lain, sebagai berikut :

a. Rumus Engineering News Record (ENR)

Energi yang masuk = energi digunakan + energi hilang

Energi yang digunakan sama dengan tahanan tiang waktu pemancangan (driving resistance) dikalikan dengan perpindahan tiang. Jika energi yang masuk (energy input) telah diketahui, dapat diestimasikan besarnya energi yang hilang yang berdasarkan pada pengalaman. Dengan mengamati gerakan tiang waktu dipancang dapat ditentukan tahanan tiang waktu pemancangan. Energi yang dihasilkan oleh pemukul ditransformasikan sebagai gaya (Qu) yang menghasilkan penetrasi tiang sebesar s dan energi yang hilang sewaktu pemancangan (∆E):

E = Qu s + ∆E ………

(2.8)

Jika ∆E = Qu C dan E = Wr h, dengan C = konstanta empiris untuk energi hilang

sewaktu pemancangan, Wr = berat pemukul, h = tinggi jatuh pemukul. Maka

persamaan yang terjadi : Wr h = Qu s + Qu C

= Qu (s + C) ………

(2.9)

Dari persamaan ini diperoleh :

C s

h W

Q_u r

+

= ………

Nilai C pada umumnya diambil 0,1” (0,254 cm) untuk pemukul dengan mesin tenaga uap dan 1’ (2,54 cm) untuk pemukul yang dijatuhkan (drop hammer). Persamaan di atas merupakan formula pemancangan tiang yang disarankan oleh Sander (1851). Pada formula tersebut faktor aman (FS) diambil kira-kira 6. setelah bertahun-tahun, rumus Rumus Engineering News Record (ENR) disempurnakan menjadi :

p r

p r

r h u

W W

W n W C s

h W e Q

+ + +

= ( 2 ) ………

(2.11)

b. Rumus Danish (Olson and Flate, 1967); (FS) adalah 3 – 6.

1

C s

E e

Q_u h h

+

= ………

(2.12)

E A

L E e

C h h

2

1 =

c. Rumus Eytelwein (Chellis, 1941); FS adalah 6.

   

  + =

r p h h u

W W s

E e Q

1 . 0

………

(2.13)

d. Rumus Gates (Gates, 1957)

(

b s

)

E e a

Q_u = _{h h} −log ………

(2.14)

= 0,85 untuk semua palu yang lain

satuan S a b

SI mm 104,5 2,4

Inch 27 1,0

Faktor keamanan (FS) adalah 3

e. Rumus Janbu (Mansur and Hunter, 1970) ; FS adalah 3 - 6

s k

E e Q

u h h

u = ………

(2.15)

Dengan :

  

 + =

d d

u

C C

k 1 λ

2

15 . 0 75 . 0

s E A

L E e W

W

C h h

r p

d = + λ =

f. Rumus Navy-Mc.Kay ; FS adalah 6.

(

1 0.3C1

)

s E e

Q_u h h

+

= ………

(2.16)

r p W W C₁ =

g. Rumus Kode Bangunan Uniform Pantai Pasific (International Conference of Building Officials,1982) Faktor keamanan adalah 4

2 1

C s

C E e

Q h h

u

+

= ………

AE L x Q C W

W W n W

C u

p r

p r

= +

+

= 2

2

1 ;

) (

n = 0.25 untuk tiang pancang baja = 0.1 untuk semua tiang pancang lain

h. Rumus Michigan State Highway of Commision (1965)

p r

p r

h h u

W W

W n W C s

E e Q

+ + +

= 1.25 ( 2 ) ………

(2.18)

Nilai C adalah 0.1” atau 0.254 cm Faktor keamanan (FS) adalah 6.

BAB III

APLIKASI PENGGUNAAN RUMUS DINAMIS DALAM TIANG PANCANG

3.1Perbedaan antara Beban Statis dan Dinamis

Keseimbangan gaya didasarkan atas kondisi statis, dimana gaya-gaya tersebut tetap intensitasnya, tetap tempatnya, dan tetap arah/ gaya-gaya kerjanya. Gaya-gaya tersebut disebut beban statis. Kondisi sepeti ini berbeda dengan beban dinamis, dengan pokok-pokok perbedaan sebagai berikut :

a. Beban dimanis adalah beban yang berubah-ubah menurut waktu.

b. Beban dinamis hanya bekerja pada rentang waktu tertentu.

c. Beban dimanis dapat menyebabkan timbulnya gaya inersia pada pusat

massa yang arahnya berlawanan dengan arah gerakan.

d. Beban dinamis lebih kompleks dibanding dengan beban statis, baik dari

bentuk fungsi bebannya maupun akibat yang ditimbulkan.

e. Karena beban dinamis berubah-ubah intensitasnya menurut waktu, maka

pengaruhnya terhadap struktur berubah-ubah menurut waktu.

f. Karena beban dinamis menimbulkan respon yang berubah-ubah menurut

waktu, maka struktur yang bersangkutan akan ikut bergerak. Dalam hal ini beban akan melakukan resistensi terhadap gerakan dan umumnya dikatakan bahan yang bersangkutan mempunyai kemampuan untuk meredam getaran. Dengan demikian pada pembebanan dinamis, akan

terdapat peristiwa redaman yang hal ini tidak ada pada pembebanan statis (Widodo, 2000).

Inertial Forces

Gambar 3.1 Pembeban Statis dan Pembebanan Dinamis Sumber : Widodo, 2000

Untuk proses pemancangan saat kondisi tanah pasir yang tidak padat dan jenuh air, pemancangan tersebut mengakibatkan penurunan kapasitas tiang dibanding dengan kondisi pembebanan statis (pembebanan akibat beban struktur). Sedangkan pada kondisi tanah plastis (Lempung, lanau), tahanan gesek tiang sangat kecil dibanding dengan tahanan gesek sesudah waktu yang lama. Namun tahanan tiang terhadap pukulan dinamis jauh lebih besar daripada tahanan beban statis yang diterapkan pada periode yang waktu yang lama. Oleh sebab itu berbagai cara dilakukan untuk menentukan hubungan antara tahanan dinamis tiang selama pemancangan dengan kapasitas tiang terhadap pembebanan statis. Hubungan tersebut disebut rumus tiang pancang, dimana rumus tersebut harus tidak bergantung waktu. Jika pemakaian rumusnya tepat.

3.2Perhitungan

Sebuah tiang pancang dengan panjang tiang 10 m akan dipancang dengan K25 (Diesel hammer) yang diproduksi oleh Kobe Diesel Hammers. Penetrasi

pukulan diambil dari data Kalendering pemancangan di lapangan pada 10 pukulan terakhir adalah 2.4 centimeter dan data-data :

- Effisiensi alat pancang (eh) = 85 % (diambil dari Tabel 2.3)

- Alat pancang K25 dari Kobe Diesel Hammers (tabel Hammer) : 1. Energi alat pancang (Eh) = 68.73 kN.m

2. Berat ram (Wr) = 24.50 kN

3.2.1 Tiang Pancang Pracetak (Precast Concrete Pile)

Tiang pancang beton pracetak (precast concrete pile)diameter 40 cm dengan mutu beton K-500 (fc’ = 41.5 MPa), data sebagai berikut :

- Diameter tiang (D) = 40 cm = 0.40m

- Luas tiang pancang (As) = 1₄.π.D2 = 1₄.π.(0.40)2 =0.1256m2 - Modulus Elastisitas tiang (Ep) = 4700 fc' =4700 41.5

= 30277.63201= 30277632.01 kN/m2 - Berat tiang pancang (W) = Bj.beton x As x L

= 24 kN/m3 x 0.1256 m2 x 10m = 30.144kN.

- Topi + cap = 7.607 kN.

- Berat Tiang Pancang (Wp) = 30.144 kN + 7.607 kN = 37.751 kN.

Maka perhitungan untuk tiang pancang beton pracetak adalah : a. Perhitungan Kapasitas Tiang dengan Metode Hilley

p r

p r

r h

W W

W n W k k k s

h W e Qu

+ + +

+ +

=

2

3 2

1 )

( 2 1

MPa x x As W k r 1951 . 0 100 1256 1000 50 . 24

1 = = = dari Tabel 2.2 diperoleh :

k1 = 3mm = 0.003m

u u u u Q x k Q x x Q k AE L x Q k 6 2 2 2 10 6296 . 2 58 . 3802870 10 01 . 30277632 1256 . 0 10 − = = = =

k3 = 2.5mm = 0.0025m

h m

W E r h 8053 . 2 50 . 24 73 . 68 = = =

n = 0.5 u u u u u u Q Q Q Q x Q x x Q 6 6 2 6 10 . 3148 . 1 02675 . 0 849383 . 31 545175981 . 0 00125 . 0 10 . 3148 . 1 0015 . 0 024 . 0 42037 . 58 751 . 37 50 . 24 751 . 37 ) 5 . 0 ( 50 . 24 ) 0025 . 0 10 . 6296 . 2 003 . 0 ( 2 1 024 . 0 8053 . 2 50 . 24 85 . 0 − − − + = + + + = + + + + + = 849383 . 31 10 . 3148 . 1 02675 .

0 Qu+ −6Qu2=

kN Q Q Q x u u u 0825 . 1128 0 849383 . 31 02675 . 0 10 3148 .

1 6 2

=

= −

+

−

mm m k k x x k 967 . 2 002967 . 0 58 . 3802870 11280825 01 . 30277632 1256 . 0 10 0825 . 1128 2 2 2 = = = =

Dari k2 = 0.002967m dapat menghasilkan :

kN Q x x x Q u u 0707 . 1128 751 . 37 50 . 24 751 . 37 ) 5 . 0 ( 50 . 24 ) 0025 . 0 002967 . 0 003 . 0 ( 2 1 024 . 0 8053 . 2 50 . 24 85 . 0 2 = + + + + + =

Untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan. Kapasitas ijin tiang (Qall) pada final set :

kN Q kN Q SF Q Q all all u all 0178 . 282 4 0707 . 1128 = = =

b. Perhitungan Kapasitas Tiang dengan Metode ENR

p r p r r h u W W W n W C s h W e Q + + + = ( ) 2

C = 1inch = 2.54 cm = 0.0254m n = 0.5

h m

W E r h 8053 . 2 50 . 24 73 . 68 = = =

maka : . 7258 . 644 751 . 37 50 . 24 ) 751 . 37 ) 5 . 0 ( 50 . 24 ( 0254 . 0 024 . 0 8053 . 2 50 . 24 85 . 0 2 kN Q x x x Q u u = + + + =

Untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan. Kapasitas ijin tiang (Qall) pada final set :

. 4543 . 107 6 7258 . 644 kN Q kN Q SF Q Q all all u all = = =

c. Perhitungan Kapasitas Tiang dengan Rumus Danish

E A L E e C C s E e

Q h h h h

u 2 1 1 = + = m x x x x

C 0.00876

01 . 30277632 1256 . 0 2 10 73 . 68 85 . 0

1 = =

Maka : 00876 . 0 024 . 0 73 . 68 85 . 0 + = x Qu kN Q_u =1783.2876

Untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan. Kapasitas ijin tiang (Qall) pada final set:

kN Q kN Q SF Q Q all all u all 4292 . 594 3 2876 . 1783 = = =

d. Perhitungan Kapasitas Tiang dengan Rumus Gates

(

b s

)

E e a

Qu = h h −log

b = 2.4 a = 104.5

(

2.4 log0.024

)

73 . 68 85 . 0 5 . 104 − = x Qu

Qu = 1601.4026 kN.

Untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan. Kapasitas ijin tiang (Qall) pada final set :

kN Q kN Q SF Q Q all all u all 8009 . 533 3 4026 . 1601 = = =

e. Perhitungan Kapasitas Tiang dengan Rumus Janbu

s k E e Q u h h u =     + = d d u C C

r p d

W W C =0.75+ 0.15

9811 . 0 50 . 24 751 . 37 15 . 0 75 . 0 = + = d d C C 2 s E A L E

eh h

= λ 26671 . 0 4535 . 2190 205 . 584 ) 024 . 0 ( 01 . 30277632 1256 . 0 10 73 . 68 85 . 0 2 = = = λ λ λ x x x x

Dengan Cd = 0.9811, = 0.26671 dari hasil perhitungan, maka :

24781 . 1 9811 . 0 26671 . 0 1 9811 .

0  =

     + = u k Jadi, kN x x

Qu 19850.7678

024 . 0 24781 . 1 73 . 68 85 . 0 = =

Untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan. Kapasitas ijin tiang (Qall) pada final set :

kN Q kN Q SF Q Q all all u all 1279 . 325 6 7678 . 1950 = = =

f. Perhitungan Kapasitas Tiang dengan Rumus Navy-Mc.Kay

(

1 0.3C1

)

s E e

Q_u h h

+ =

Maka :

(

1 (0.3 1.5409

)

024 . 0

73 . 68 85 . 0

x x Q_u

+ =

Qu = 1664.6781 kN

Selanjutnya perhitungan ditabelkan. Kapasitas ijin tiang (Qall) pada final set :

SF Q Qall = u

kN Q

kN Q

all all

4464 . 277

6 6781 . 1664

= =

g. Perhitungan Kapasitas Tiang dengan Rumus Kode Bangunan Uniform Pantai Pasific (International Conference of Building Officials,1982)

r p W W C₁ =

5409 . 1

50 . 24

751 . 37

1 1 1

= =

=

C C

W W C

r p

2 1 C s C E e

Q h h

u

+

= n = 0.1

p r p r W W W n W C + + = ( ) 2 1 39963 . 0 751 . 37 50 . 24 751 . 37 ) 1 . 0 ( 50 . 24 1 2 1 = + + = C x C

Menentukan nilai C2 :

01 . 30277632 1256 . 0 10 2 2 x x Q C AE L x Q C u u = = u Q x C2 2.6296 10 6

−

=

Dari perhitungan diperoleh C1 = 0.39963, dan C2 = 2.6296x10-6Qu dapat

(

)

0 153797 . 23 024 . 0 10 6296 . 2 153797 . 23 10 6296 . 2 024 . 0 10 6296 . 2 024 . 0 39963 . 0 73 . 68 85 . 0 2 6 2 6 6 = − + = + + = − − − u u u u u u Q Q x Q x Q Q x x x Q

Qu = 879.9104 kN.

mm C m C C x x C AE L x Q C u 314 . 2 002314 . 0 58 . 3802870 104 . 8799 01 . 30277632 1256 . 0 10 9104 . 879 2 2 2 2 2 = = = = = Ini menghasilkan 002314 . 0 024 . 0 39633 . 0 73 . 68 85 . 0 +

= x x

Q_u

Qu =880.0627kN

Karena nilai Qu-nya mendekati maka tidak perlu menghitung ulang C2.

Untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan. Kapasitas ijin tiang (Qall) pada final set:

kN Q kN Q SF Q Q all all u all 0157 . 220 4 0627 . 880 = = =

h. Perhitungan Kapasitas Tiang dengan Rumus Michigan State Highway of Commision (1965).

. 0685 . 1500 751 . 37 50 . 24 751 . 37 ) 5 . 0 ( 50 . 24 ( 00254 . 0 024 . 0 73 . 68 85 . 0 25 . 1 2 kN Q x x x Q u u = + + + =

Untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan. Kapasitas ijin tiang (Qall) pada final set :

kN Q kN Q SF Q Q all all u all 0114 . 250 6 0685 . 1500 = = =

i. Perhitungan Kapasitas Tiang dengan Rumus Eytelwein

      + = r p h h u W W s E e Q 1 . 0

(

)

kN Q kN kN m m kN x Q u u 0466 . 328 50 . 24 751 . 37 1 . 0 024 . 0 . 73 . 68 85 . 0 = + =

Untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan. Kapasitas ijin tiang (Qall) pada final set:

kN Q kN Q SF Q Q all all u all 6774 . 54 6 0466 . 328 = = =

3.2.2 Tiang Pancang Pipa Baja OD 54 Inch.

Bila tiang pancang pracetak (precast concrete pile) diganti dengan tiang pancang pipa baja OD 54 inch dengan asumsi berat tiang (Wp) yang hampir sama

yaitu 37.751 kN, data-data tiang baja:

E = 2.1 x 105 Mpa = 2.1 x 108 kN/m2 Asbaja = 63.4 inc2 = 0.0409 m2 (Tabel A-2)

Wp = (215 x 0.1488164) + 7.607 = ±37.751 kN.

Dapat dihitung kapasitas tiang dengan rumus dinamis sebagai berikut: a. Perhitungan Kapasitas Tiang dengan Metode Hilley

p r p r r h W W W n W k k k s h W e Qu + + + + + = 2 3 2 1 ) ( 2 1 MPa x x As W k r 599 . 0 100 409 1000 50 . 24

1 = = = dari Tabel 2.2 diperoleh :

k1 = 1mm = 0.001m

u u u Q x k x x x Q k AE L x Q k 6 2 8 2 2 10 16428 . 1 ) 10 1 . 2 ( 0409 . 0 10 − = = =

k3 = 2.5mm = 0.0025m

h m

W E r h 8053 . 2 50 . 24 73 . 68 = = =

n = 0.5 u u u u u u Q Q Q Q x Q x x Q 7 7 2 6 8214 . 5 02575 . 0 849383 . 31 545175981 . 0 00125 . 0 10 . 8214 . 5 0005 . 0 024 . 0 42037 . 58 751 . 37 50 . 24 751 . 37 ) 5 . 0 ( 50 . 24 ) 0025 . 0 10 . 16428 . 1 001 . 0 ( 2 1 024 . 0 8053 . 2 50 . 24 85 . 0 − − − + = + + + = + + + + + = 849383 . 31 10 . 8214 . 5 02575 .

0 Qu+ −7Qu2=

kN Q Q Q x u u u 092205 . 1204 0 849383 . 31 02575 . 0 10 8214 .

5 7 2

=

= −

+

−

Dengan nilai Qu = 1204.092205 kN maka nilai k2 dapat diperoleh :

m x k x x x k 4 2 8 2 10 4019 . 1 ) 10 1 . 2 ( 0409 . 0 10 092205 . 1204 − = =

Dari k2 = 1.4019x10-4m dapat menghasilkan :

kN Q x x x x Q u u 5115 . 1233 751 . 37 50 . 24 751 . 37 ) 5 . 0 ( 50 . 24 ) 0025 . 0 ) 10 4019 . 1 ( 001 . 0 2 1 024 . 0 8053 . 2 50 . 24 85 . 0 2 4 = + + + + + = ₋

Untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan. Kapasitas ijin tiang (Qall) pada final set :

kN Q kN Q SF Q Q all all u all 3779 . 308 4 5115 . 1233 = = =

b. Perhitungan Kapasitas Tiang dengan Metode ENR

p r p r r h u W W W n W C s h W e Q + + + = ( ) 2

C = 1inch = 2.54 cm = 0.0254m n = 0.5

h m

W E r h 8053 . 2 50 . 24 73 . 68 = = = maka : . 7258 . 644 751 . 37 50 . 24 ) 751 . 37 ) 5 . 0 ( 50 . 24 ( 0254 . 0 024 . 0 8053 . 2 50 . 24 85 . 0 2 kN Q x x x Q u u = + + + =

Untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan. Kapasitas ijin tiang (Qall) pada final set :

. 4543 . 107 6 7258 . 644 kN Q kN Q SF Q Q all all u all = = =

E A L E e C C s E e

Q h h h h

u 2 1 1 = + = m x x x x x

C 0.005831716

) 10 1 . 2 ( 0409 . 0 2 10 73 . 68 85 . 0 8

1 = =

Maka : 005831716 . 0 024 . 0 73 . 68 85 . 0 + = x Q_u kN Qu =1958.3352

Untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan. Kapasitas ijin tiang (Qall) pada final set:

kN Q kN Q SF Q Q all all u all 7784 . 652 3 3352 . 1958 = = =

d. Perhitungan Kapasitas Tiang dengan Rumus Gates

(

b s

)

E e a

Q_u = _{h h} −log

b = 2.4 a = 104.5

(

2.4 log0.024

)

73 . 68 85 . 0 5 . 104 − = x Qu

Qu = 1601.4026 kN.

Untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan. Kapasitas ijin tiang (Qall) pada final set :

kN Q kN Q SF Q Q all all u all 8009 . 533 3 4026 . 1601 = = =

e. Perhitungan Kapasitas Tiang dengan Rumus Janbu

s k E e Q u h h u =     + = d d u C C

k 1 λ

r p d

W W C =0.75+ 0.15

9811 . 0 50 . 24 751 . 37 15 . 0 75 . 0 = + = d d C C 2 s E A L E

e_{h h}

= λ 1181 . 0 ) 024 . 0 ( ) 10 1 . 2 ( 0409 . 0 10 73 . 68 85 . 0 2 8 = = λ λ x x x x x

Dengan Cd = 0.9811, = 0.1181 dari hasil perhitungan, maka :

09921505 . 1 9811 . 0 1181 . 0 1 9811 .

0  =

     + = u k Jadi,

kN x

x

Qu 2214.4780

024 . 0 09921505 . 1 73 . 68 85 . 0 = =

Untuk perhitungan selanjutnya ditabelkan. Kapasitas ijin tiang (Qall) pada final set :

kN Q kN Q SF Q Q all all u all 0797 . 369 6 4780 . 2214 = = =

f. Perhitungan Kapasitas Tiang dengan Rumus Navy-Mc.Kay

(

1 0.3C1

)

s E e

Q_u h h

+ =

Maka :

(

1 (0.3 1.5409

)

024 . 0 73 . 68 85 . 0 x x Q_u + =

Qu = 1664.6781 kN

Selanjutnya perhitungan ditabelkan. Kapasitas ijin tiang (Qall) pada final set :

r p W W C1 =

5409 . 1 50 . 24 751 . 37 1 1 1 = = = C C W W C r p

kN Q kN Q SF Q Q all all u all 4464 . 277 6 6781 . 1664 = = =

g. Perhitungan Kapasitas Tiang dengan Rumus Kode Bangunan Uniform Pantai Pasific (International Conference of Building Officials,1982)

2 1 C s C E e

Q h h

u

+

= n = 0.5 (tiang baja)

p r p r W W W n W C + + = ( ) 2 1 5451759811 . 0 751 . 37 50 . 24 751 . 37 ) 5 . 0 ( 50 . 24 1 2 1 = + + = C x C

Menentukan nilai C2 :

) 10 1 . 2 ( 0409 . 0 10 8 2 2 x x x Q C AE L x Q C u u = = u Q x C2 1.16428 10 6

−

=

4. Pada perbandingan tersebut diperoleh bahwa rumus ENR, rumus Eytelwein, rumus Gates, rumus Navy-Mc.Kay, dan rumus Michigan, hanya mempertimbangkan berat tiang dan tidak mempertimbangkan faktor-faktor kompresi elastik dari tiang seperti luasan tiang (As), panjang tiang (L), dan elastisitas tiang.

5. Dari beberapa hasil perhitungan kapasitas tiang dengan menggunakan rumus-rumus dinamis, rumus Hilley adalah yang paling dapat dipercaya karena rumus ini memperhitungkan luasan (As), panjang tiang (L) dan kompresi elastisitas (blok penutup/capblock dan pile cap, tiang, tanah) serta tinggi jatuh tiang.

6. Dalam perhitungan kapasitas dengan rumus dinamis, data-data tanah tidak dipakai sehingga tidak dapat dihitung dengan rumus statis.

5.2 Saran

Perlu diperhatikan bahwa rumus dinamis tiang hanya berlaku untuk tiang tunggal, dan tidak memperhitungkan hal-hal sebagai berikut :

a. Kelakuan tanah yang terletak di bawah kelompok tiang dalam mendukung beban struktur,

b. Reduksi tahanan gesek dinding tiang sebagai akibat pengaruh kelompok tiang,

DAFTAR PUSTAKA

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.

Das. B.M, 1984, Principles of Foundation Engineering, Fourth Edition, Library of Congress Cataloging in Publication Data, Washington D.C. Departemen PU, Divisi 7 Struktur Tiang Pancang, Hhtp:

Divisi 7 strukutr tiang pancang.

Hardiyatmo, Hary Christady, 1996, Teknik Pondasi 1, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

Hardiyatmo, Hary Christady, 2002, Teknik Pondasi 2, Edisi Kedua, Beta Offset, Yokyakarta.

Ralph Peck B, dkk, 1996, Teknik Fondasi, Gadjah Mada University Press, Yokyakarta.

Sosrodarsono Suyono, Ir, 2005, Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

Susy Rostiyanti Fatena.Ir, 2002, Alat Berat untuk Proyek Konstruksi, PT. Rineka Cipta, Jakarta.

Wahyu Hidayat, 2008, Tugas Akhir, Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang pada Proyek Pembangunan Islamic Center Kabupaten Kampar – Riau, Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara. Medan.

Widodo, MSCE,Ph.D, Ir, 2000, Respon Dinamik Struktur Elastik, UII Press, Jogjakarta.

Tabel A-2 Bagian- bagian Tiang pancang baja OD Dalam (cm) Ketebalan dinding Berat per lin ft.lb Beton Yd3/ft

Luas, inci2

in cm beton Baja

18 (45.72) 20 (50.80) 24 (60.96) 30 (76.20) 36 (91.44) 42 (107) 48 (122) 54 (137) 0.219 0.250 0.312 0.375 0.250 0.312 0.375 0.500 0.250 0.312 0.375 0.500 0.375 0.500 0.375 0.500 0.375 0.500 0.375 0.500 0.375 0.500 0.556 0.635 0.792 0.953 0.635 0.792 0.953 1.27 0.635 0.792 0.953 1.27 0.953 1.27 0.953 1.27 0.953 1.27 0.953 1.27 0.953 1.27 41.5 47.4 59.0 70.6 52.7 65.7 78.6 104.1 63.4 79.1 94.6 125.5 118.7 157.5 142.7 189.6 166.7 221.6 190.7 253.7 215 285 0.0623 0.0619 0.0610 0.0601 0.0768 0.0758 0.0749 0.0729 0.1116 0.1104 0.1093 0.1067 0.1728 0.1700 0.2510 0.2474 0.3436 0.3395 0.4509 0.4462 0.573 0.567 242.2 240.5 237.1 233.7 298.6 294.9 291.0 283.5 433.7 429.2 424.5 415.5 672.0 660.5 975.8 962.1 133.0 132.0 175.3 173.5 222.8 220.6 12.23 13.94 17.34 20.76 15.51 19.30 23.12 30.63 18.7 23.2 27.8 36.9 34.9 46.3 42.0 55.8 49.0 65.2 56.1 74.6 63.4 84.0 Sumber : Bowles, 1993