16
2.3 Pondasi Tiang
Pondasi adalah struktur bagian bawah bangunan yang berhubungan langsung dengan tanah atau bagian bangunan yang terletak di bawah permukaan
tanah yang mempunyai fungsi memikul beban bangunan di atasnya. Pondasi harus diperhitungkan untuk dapat menjamin kestabilan bangunan terhadap beratnya
sendiri, beban-beban bangunan beban isi bangunan, gaya-gaya luar seperti tekanan angin, gempa bumi dan lain-lain.
Pondasi tiang adalah suatu konstruksi pondasi yang mampu menahan gaya orthogonal kesumbu tiang dengan jalan menyerap lenturan. Pondasi tiang dibuat
menjadi satu kesatuan yang monolit dengan menyatukan pangkal tiang pancang yang terdapat dibawah konstruksi, dengan tumpuan pondasi. Sosrodarsono dan
Nakazawa, 2000. Pondasi tiang digunakan untuk mendukung bangunan bila lapisan tanah
kuat terletak sangat dalam. Pondasi jenis ini dapat juga digunakan untuk mendukung bangunan yang menahan gaya angkat keatas, terutama pada
bangunan-bangunan tingkat yang tinggi yang dipengaruhi oleh gaya-gaya penggulingan akibat angin. Tiang-tiang juga digunakan untuk mendukung
bangunan dermaga. Hardiyatmo, 2003.
2.4 Klasifikasi Pondasi Tiang
Terdapat 2 klasifikasi pondasi, yaitu : a. Pondasi dangkal
Adalah pondasi yang memindahkan beban langsung ke lapisan permukaan tanah. Pada prinsipnya pondasi dangkal hanya mengandalkan tahanan ujungnya
Universitas Sumatera Utara
17 saja, karena tahanan gesek dindingnya tahanan selimut kecil. Yang termasuk
jenis pondasi dangkal adalah pondasi telapak spread footing, pondasi memanjang continous footing dan pondasi rakit mat foundation.
a b
c
d e
Gambar 2.2 Macam-macam tipe pondasi : a Pondasi memanjang, b Pondasi telapak, c Pondasi rakit, d Pondasi sumuran, e Pondasi tiang
Hardiyatmo, 1996
Beban
Beban
Beban
Pondasi Tikar
Universitas Sumatera Utara
18 1. Pondasi dalam deep foundation
Perbandingan kedalaman dengan lebar pondasi lebih dari empat DB ≥ 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 2.2d, 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 2.2e, terbuat dari kayu, beton dan baja. Diameter lebih kecil dan lebih panjang dibanding pondasi sumuran Bowles, 1991.
Pondasi yang akan digunakan didasarkan pada: fungsi konstruksi atas, beban berat konstruksi atas termasuk berat sendiri , pembandingan kondisi tanah.
2.5 Penggolongan Pondasi Tiang Pancang
Pada perencanaan pondasi, pemilihan jenis pondasi tiang pancang untuk berbagai jenis keadaan tergantung pada banyak variabel. Faktor - faktor yang
perlu dipertimbangkan di dalam pemilihan tiang pancang antara lain tipe dari tanah dasar yang meliputi jenis tanah dasar dan ciri - ciri topografinya, alasan
teknis pada waktu pelaksanaan pemancangan dan jenis bangunan yang akan dibangun. Pondasi tiang dapat digolongkan berdasarkan material yang digunakan
dan berdasarkan cara penyaluran beban yang diterima tiang ke dalam tanah.
2.5.1 Pondasi tiang pancang menurut pemakaian bahan dan karakteristik strukturnya
Tiang pancang dapat dibagi kedalam beberapa kategori antara lain :
Universitas Sumatera Utara
19
A. Tiang pancang kayu
Jenis pondasi tiang yang paling primitif adalah tiang kayu. Pondasi jenis ini mudah diperoleh, dapat dipotong sesuai dengan panjang yang diinginkan, dan
pada kondisi lingkungan tertentu dapat bertahan lama, akan tetapi tiang kayu dapat mengalami pembusukan atau rusak akibat dimakan serangga.
Tiang kayu diperoleh dari pohon yang berdiameter 150 - 400 mm dan panjang 6 - 15 m. beban maksimum yang dapat dipikul oleh tiang kayu tunggal
adalah sekitar 270 – 300 kN. Pondasi tiang kayu sangat cocok digunakan sebagai
tiang gesekan. Tiang ini umumnya mengalami kerusakan ringan saat dipancang, sehingga tidak direkomendasikan untuk digunakan sebagai tiang tahanan ujung
pada tanah pasir padat atau tanah berbatu. Untuk mengatasi kerusakan pada pemancangan pondasi tiang kayu dapat ditempuh cara sebagai berikut :
Menggunakan palu ringan Pada ujungnya diberi gelang baja, cincin besi dan sepatu dari besi
Sebelum pemancangan dilakukan pemboran pre-drilling
Gambar 2.3 Tiang pancang kayu Sardjono, 1991
Universitas Sumatera Utara
20
B. Tiang pancang beton
Tiang pancang jenis ini terbuat dari beton seperti biasanya. Tiang pancang ini dapat dibagi dalam 3 macam berdasarkan cara pembuatannya Bowles, 1991,
yaitu: a. Precast Reinforced Concrete Pile
Precast Reinforced Concrete Pile adalah tiang pancang beton bertulang
yang dicetak dan dicor dalam acuan beton bekisting yang setelah cukup keras kemudian diangkat dan dipancangkan. Karena tegangan tarik beton kecil dan
praktis dianggap sama dengan nol, sedangkan berat sendiri beton besar, maka tiang pancang ini harus diberikan penulangan yang cukup kuat untuk menahan
momen lentur yang akan timbul pada waktu pengangkatan dan pemancangan. Tiang pancang ini dapat memikul beban yang lebih besar dari 50 ton untuk
setiap tiang, hal ini tergantung pada jenis beton dan dimensinya. Precast Reinforced Concrete Pile
penampangnya dapat berupa lingkaran, segi empat, segi delapan dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Universitas Sumatera Utara
21 Gambar 2.4 Tiang pancang beton segitiga precast concrete pile
b. Precast Prestressed Concrete Pile Tiang pancang Precast Prestressed Concrete Pile adalah tiang pancang
beton yang dalam pelaksanaan pencetakannya sama seperti pembuatan beton prestess, yaitu dengan menarik besi tulangannya ketika dicor dan dilepaskan
setelah beton mengeras seperti dalam Gambar 2.5. Untuk tiang pancang jenis ini biasanya dibuat oleh pabrik yang khusus membuat tiang pancang, untuk ukuran
dan panjangnya dapat dipesan langsung sesuai dengan yang diperlukan.
Gambar 2.5 Tiang pancang Precast Prestressed Concrete Pile Bowles, 1991
Universitas Sumatera Utara
22 c. Cast in Place
Cast in Place merupakan tiang pancang yang dicor ditempat dengan cara
membuat lubang ditanah terlebih dahulu dengan cara melakukan pengeboran. Pada Cast in Place ini dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu :
1. Dengan pipa baja yang dipancangkan ke dalam tanah, kemudian diisi dengan beton dan ditumbuk sambil pipa baja tersebut ditarik keatas.
2. Dengan pipa baja yang dipancang ke dalam tanah, kemudian diisi dengan beton sedangkan pipa baja tersebut tetap tinggal di dalam tanah.
Gambar 2.6 Tiang pancang Cast in place pile Sardjono, 1991
C. Tiang pancang baja.
Pondasi tiang baja umumnya berbentuk pipa atau profil H dan umumnya tiang jenis ini ringan, kuat, mampu menahan beban yang berat dan penyambungan
Universitas Sumatera Utara
23 tiang dapat dilakukan dengan sangat mudah. Tiang baja pipa dapat dipancang
dengan bagian ujung tertutup maupun terbuka. Berdasarkan pengalaman, bentuk ujung terbuka lebih menguntungkan dari segi kedalaman penetrasi dan dapat
dikombinasi dengan pemboran bila diperlukan. Selain itu, tanah yang berada pada bagian dalam pipa dapat dikeluarkan dengan mudah dan dapat diisi kembali
dengan beton jika diinginkan. Untuk penetrasi ke dalam tanah berbatu disarankan menggunakan tiang
baja profil H., karena jenis ini tidak banyak mendesak volume tanah dan tidak menyebabkan penyembulan. Tiang pipa memiliki inersia lebih tinggi daripada
tiang H, sehingga dapat digunakan untuk memikul beban lateral yang besar. Tipe lain dari tiang baja yang digunakan untuk memikul beban ringan
adalah screw pile yang pemasangannya dilakukan dengan cara memutar tiang tersebut ke dalam tanah tanpa adanya penggalian. Tiang ini dapat digunakan
untuk semua jenis tanah dan paling sering digunakan untuk menahan tarik tension piles
. Kelemahan dari tiang baja adalah memiliki sifat korosi terhadap asam maupun air. Tingkat karat pada tiang pancang baja sangat berbeda-beda
terhadap tekstur tanah, panjang tiang yang berada dalam tanah dan keadaan kelembapan tanah.
a. Pada tanah yang memiliki tekstur tanah yang kasarkesap, maka karat yang terjadi karena adanya sirkulasi air dalam tanah tersebut hampir mendekati
keadaan karat yang terjadi pada udara terbuka. b. Pada tanah liat clay yang mana kurang mengandung oksigen maka akan
menghasilkan tingkat karat yang mendekati keadaan karat yang terjadi karena terendam air.
Universitas Sumatera Utara
24 c. Pada lapisan pasir yang dalam letaknya dan terletak dibawah lapisan
tanah yang padat akan sedikit sekali mengandung oksigen maka lapisan pasir tersebut juga akan akan menghasilkan karat yang kecil sekali pada
tiang pancang baja.
Pada umumnya tiang pancang baja akan berkarat di bagian atas yang dekat dengan permukaan tanah. Hal ini disebabkan karena Aerated-Condition keadaan
udara pada pori-pori tanah pada lapisan tanah tersebut dan adanya bahan-bahan organis dari air tanah. Hal ini dapat ditanggulangi dengan memoles tiang baja
tersebut dengan ter coaltar atau dengan sarung beton sekurang-kurangnya 20” ± 60 cm dari muka air tanah terendah.
Karatkorosi yang terjadi karena udara atmosphere corrosion pada bagian tiang yang terletak di atas tanah dapat dicegah dengan pengecatan seperti
pada konstruksi baja biasa.
Gambar 2.7 Tiang pancang baja Sardjono, 1991
Universitas Sumatera Utara
25
D. Tiang pancang komposit.
Tiang pancang 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 di
atas muka air tanah dan bahan kayu tanpa perlakuan apapun disebelah bawahnya. Biaya dan kesulitan yang timbul dalam pembuatan sambungan menyebabkan cara
ini diabaikan.
Universitas Sumatera Utara
26
2.5.2 Pondasi tiang pancang menurut pemasangannya
Pondasi tiang pancang menurut cara pemasangannya dibagi dua bagian besar, yaitu :
A. Tiang pancang pracetak
Bentuk penampang tiang ini dapat berbagai rupa namun umumnya berbentuk lingkaran, persegi empat, segi tiga dan oktagonal. Pembuatan tiang
beton pracetak adalah dengan cara dicetak di lokasi tertentu, kemudian diangkut ke lokasi pembangunan. Tiang beton pracetak dapat dibuat berlubang maupun
tidak. Tiang beton pracetak dibuat berlubang dengan tujuan untuk menghemat berat tiang itu sendiri. Ukuran yang biasa dipakai untuk tiang yang tidak
berlubang adalah berkisar antara 20 sampai 60 cm, sedangkan untuk tiang yang bagian tengahnya berlubang diameternya dapat mencapai 140 cm. Panjang tiang
beton pracetak yang tidak berlubang biasanya berkisar antara 20 sampai 40 m, sedangkan untuk tiang beton pracetak yang bagian tengahnya berlubang panjang
tiang dapat mencapai 60 m. Pondasi tiang beton pracetak dirancang agar mampu menahan gaya dan
momen lentur yang timbul pada saat pengangkatan dan tegangan-tegangan saat pemancangan disamping beban yang harus dipikul. Tipe tiang ini dapat bersifat
sebagai tiang gesekan maupun tiang tahanan ujung. Keuntungan tiang beton pracetak adalah sebagai berikut :
Bahan tiang dapat diperiksa sebelum dipasang Prosedur pemasangan tidak dipengaruhi oleh air tanah
Tiang dapat dipancang sampai kedalaman yang dalam Pemancangan tiang dapat menambah kepadatan tanah granuler
Universitas Sumatera Utara
27 Adapun kerugian dari tiang beton pracetak, yaitu :
Penggembungan tanah akibat pemancangan dapat menimbulkan masalah Tiang kadang-kadang rusak akibat pemancangan
Bila diameter tiang terlalu besar akan sulit dilakukan pemancangan Pemancangan tiang dapat mempengaruhi bangunan di sekitarnya
Penulangan dipengaruhi oleh tegangan yang terjadi pada waktu pengangkutan dan pemancangan tiang
B. Tiang yang dicor ditempat cast in place pile
Tiang yang dicor ditempat cast in place pile ini menurut teknik penggaliannya terdiri dari beberapa macam cara yaitu :
1. Cara penetrasi alas Cara penetrasi alas yaitu pipa baja yang dipancangkan kedalam tanah
kemudian pipa baja tersebut dicor dengan beton. 2. Cara penggalian
Cara ini dapat dibagi lagi menurut peralatan pendukung yang digunakan antara lain :
a. Penggalian dengan tenaga manusia Penggalian lubang pondasi tiang pancang dengan tenaga manusia adalah
penggalian lubang pondasi yang 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.
Universitas Sumatera Utara
28 b. Penggalian dengan tenaga mesin
Penggalian lubang pondasi tiang pancang dengan tenaga mesin adalah penggalian lubang pondasi dengan bantuan tenaga mesin, yang memiliki
kemampuan lebih baik dan lebih canggih.
2.6 Peralatan Pemancangan Driving Equipment
Untuk memancangkan tiang pancang ke dalam tanah digunakan alat pancang. Pada dasarnya alat pancang terdiri dari tiga macam, yaitu :
1. Drop hammer 2. Single - acting hammer
3. Double - acting hammer Bagian - bagian yang paling penting pada alat pancang adalah pemukul
hammer, leader, tali atau kabel dan mesin uap.
2.7 Hidrolik Sistem
Hidrolik Sistem adalah suatu metode pemancangan pondasi tiang dengan menggunakan mekanisme hydraulic jacking foundation system, dimana sistem ini
telah mendapatkan hak paten dari United States, United Kingdom, China dan New Zealand.
Sistem ini terdiri dari suatu hydraulic ram yang ditempatkan pararel dengan tiang yang akan dipancang, dimana untuk menekan tiang tersebut
ditempatkan sebuah mekanisme berupa plat penekan yang berada pada puncak tiang dan juga ditempatkan sebuah mekanisme pemegang grip tiang, kemudian
Universitas Sumatera Utara
29 tiang ditekan ke dalam tanah. Dengan sistem ini tiang akan tertekan secara
kontiniu ke dalam tanah, tanpa suara, tanpa pukulan dan tanpa getaran. Penempatan sistem penekan hydraulic yang senyawa dan menjepit pada
dua sisi tiang menyebabkan didapatkannya posisi titik pancang yang cukup presisi dan akurat. Ukuran diameter piston mesin hydraulic jack tergantung dengan besar
kapasitas daya dukung mesin tersebut. Sebagai pembebanan, ditempatkan balok –
balok beton atau plat – plat besi pada dua sisi bantalan alat yang pembebanannya
disesuaikan dengan muatan yang dibutuhkan tiang. Keunggulan teknologi hidrolik sistem ini yang ditinjau dari beberapa segi,
antara lain adalah : 1. Bebas getaran
Bila suatu proyek yang akan dikerjakan berdampingan dengan bangunan, pabrik atau instansi yang sarat akan peralatan instrumentasi yang sedang
bekerja, maka teknologi hydraulic jacking system ini akan menyelesaikan masalah wajib bebas getaran terhadap instalasi yang ada tersebut.
2. Bebas pengotoran lokasi kerja dan udara serta bebas dari kebisingan Teknologi pemancangannya bersih dari asap dan partikel debu jika
menggunakan drop hammer serta bebas dari unsur berlumpur jika menggunakan bore piles. Karena sistem ini juga tidak bising akibat suara
pukulan pancang seperti pada drop hammer, maka untuk lokasi yang membutuhkan ketenangan seperti rumah sakit, sekolah dan bangunan di
tengah kota, teknologi ini tidak akan membuat lingkungan sekitarnya terganggu. hydraulic jacking system ini juga disebut dengan teknologi
berwawasan lingkungan environment friendly.
Universitas Sumatera Utara
30 3. Daya dukung aktual pertiang diketahui
Seperti kita ketahui bahwa kondisi tanah asli di bawah pondasi yang akan dibangun umumnya terdiri dari lapisan
– lapisan yang berbeda ketebalannya, jenis tanah maupun daya dukungnya. Dengan hydraulic
jacking system, daya dukung setiap tiang dapat diketahui dan dimonitor
langsung dari manometer yang dipasang pada peralatan hydraulic jacking system
sepanjang proses pemancangan berlangsung. 4. Harga yang ekonomis
Teknologi hydraulic jacking ini tidak memerlukan pemasangan tulangan ekstra penahan impack pada kepala tiang seperti pada tiang pancang
umumnya. Disamping itu, dengan sistem pemancangan yang simpel dan cepat menyebabkan biaya operasional yang lebih hemat.
5. Lokasi kerja yang terbatas Dengan tinggi alat yang relatif rendah, hydraulic jacking system ini dapat
digunakan pada basement, ground floor atau lokasi kerja yang terbatas, Alat hydraulic jacking system ini dapat dipisahkan menjadi beberapa
komponen sehingga memudahkan untuk dapat dibawa masuk atau keluar lokasi kerja.
Kekurangan dari teknologi, hydraulic jacking system antara lain adalah : 1. Apabila terdapat batu atau lapisan tanah keras yang tipis pada ujung tiang
yang ditekan, maka hal tersebut akan mengakibatkan kesalahan pada saat pemancangan.
2. Sulitnya mobilisasi alat pada daerah lunak ataupun pada daerah berlumpur biasanya pada areal tanah timbunan.
Universitas Sumatera Utara
31 3. Karena hydraulic jacking ini mempunyai berat sekitar 120 ton dan saat
permukaan tanah yang tidak sama daya dukungnya, maka hal tersebut akan dapat mengakibatkan posisi alat pancang menjadi miring bahkan
tumbang. Kondisi ini akan sangat berbahaya terhadap keselamatan pekerja.
4. Pergerakan alat hydraulic jacking ini sedikit lambat, proses pemindahannya relatif lama untuk pemancangan titik yang berjauhan.
Metode kerja pondasi tiang pancang sistem tekan hydraulic static pile driver Tiang pacang harus dirancang, dicor dan dirawat untuk memperoleh kekuatan
yang diperlukan sehingga tahan terhadap pengangkutan, penanganan, dan tekanan akibat pemancangan tanpa kerusakan. Tiang pancang segi empat harus
mempunyai sudut-sudut yang ditumpulkan. Pipa pancang berongga hollow piles harus digunakan bilamana panjang tiang yang diperlukan melebihi dari biasanya.
Baja tulangan harus disediakan untuk menahan tegangan yang terjadi akibat pengangkatan, penyusunan dan pengangkutan tiang pancang maupun tegangan
yang terjadi akibat pemncangan dan beban-beban yang didukung. Selimut beton tidak boleh kurang dari 40 mm dan bilamana tiang pancang terekspos terhadap air
laut atau korosi lainnya, selimut beton tidak boleh kurang dari 75 mm.
Universitas Sumatera Utara
32 Gambar 2.8 Langkah Pelaksanaan Pondasi Tiang
Pelaksanaannya akan dijelaskan di bawah ini: 1. Mobilisasi Tiang Pancang
Tiang pancang yang telah diproduksi di pabrik akan di antar ke lokasi proyek, setelah sampai di proyek perlu kita perhatikan kondisi tiang dan
pastikan kondisi tiang bagus dan tidak ada keretakan pada tiang, hal lain yang perlu diperhatikan adalah tata cara pengangkatan tiang pancang dari kenderaan
pengangkut ke tempat penyimpanan tiang, tiang diangkat menggunakan crane dengan posisi tiang seperti gambar dibawah ini :
Mengatur lalu lintas dan jalan akses untuk mobilisasi alat pemancang
Mengatur posisi tiang
Pemancangan tiang
Penyambungan tiang
Kepala tiang Produksi tiang
Membawa tiang pancang ke lokasi
Universitas Sumatera Utara
33 Gambar 2.9 Posisi tiang pada saat di angkat
2. Persiapan Lokasi Pemancangan Mempersiapkan lokasi dimana alat pemancang akan diletakan, tanah
haruslah dapat menopang berat alat. Bilamana elevasi akhir kepala tiang pancang berada di bawah permukaan tanah asli, maka galian harus
dilaksanakan terlebih dahulu sebelum pemancangan.
3. Persiapan Alat Pemancang Pelaksana harus menyediakan alat untuk memancang tiang yang sesuai
dengan jenis tanah dan jenis tiang pancang sehingga tiang pancang tersebut dapat menembus masuk pada kedalaman yang telah ditentukan atau mencapai
daya dukung yang telah ditentukan,tanpa kerusakan. Bila diperlukan, pelaksana dapat melakukan penyelidikan tanah terlebih dahulu. Alat pancang
yang digunakan dapat dari jenis drop hammer, diesel atau hidrolik.
Universitas Sumatera Utara
34 Gambar 2.10 Alat pemancang hidrolik
4. Penyimpanan tiang pancang Tiang pancang disimpan di sekitar lokasi yang akan dilakukan
pemancangan. Tiang pancang disusun seperti piramida, dan dialasi dengan kayu 510. Penyimpanan dikelompokan sesuai dengan type, diameter, dimensi
yang sama.
Gambar 2.11 Penyimpanan tiang pancang 5. Pemancangan
Kepala tiang pancang harus dilindungi dengan bantalan topi atau mandrel.Tiang pancang diikatkan pada sling yang terdapat pada alat, lalu
Universitas Sumatera Utara
35 ditarik sehingga tiang pancang masuk pada bagian alat. Setelah kemiringan
telah sesuai, kemudian dilakukan pemancangan.
Gambar 2.12 Proses pemancangan 6. Penyambungan
Bila kedalaman pemancangan lebih dalam dari pada panjang tiang pancang satu batang, maka perlu dilakukan penyambungan dengan tiang
pancang kedua, yaitu dengan pengelasan.
Gambar 2.13 Penyambungan tiang pancang
2.8 Kapasitas Daya Dukung 2.8.1 Kapasitas daya dukung tiang dari data sondir