Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang Diameter 0,6 Meter dengan Menggunakan Metode Analitis dan Metode Elemen Hingga pada Interchange Binjai dari Proyek Jalan Tol Medan - Binjai

DAFTAR PUSTAKA

Bowles, J. E., 1982, Foundation Analysis and Design, Terjemahan oleh Pantur Silaban. Jilid I,Penerbit Erlangga, Jakarta

Bowles, J. E., 1984, Foundation Analysis and Design, Terjemahan oleh Pantur Silaban. Jilid II,Penerbit Erlangga, Jakarta

Das, B. M., 1985, Principle of Geotechnical Engineering, Terjemahan oleh Noor Endah & Indra Surya Mochtar. Jilid I,Penerbit Erlangga, Jakarta.

Das, B. M., 1985, Principle of Geotechnical Engineering, Terjemahan oleh Noor Endah & Indra Surya Mochtar. Jilid II,Penerbit Erlangga, Jakarta.

Das, B. M., 2007, Principles of Foundation Engineering 6th Edition, Thomson Canada Limited, United States.

Hardiyatmo, H. C., 1996, Teknik Fondasi 1, PT. Gramedia Pustaka Umum, Jakarta

Hardiyatmo, H. C., 2002, Analisis dan Perancangan Fondasi 2, Gajah Mada University Press, Yogyakarta

Lambe, W. T., Whitman, R. V., 1969, Soil Mechanics, Jhon Willey & Sons, Inc., New York.

Manual Latihan Plaxis Versi 8

Marpaung, D. A., 2012, Analisis Daya Dukung Sistem Pondsi Kelompik Tiang Tekan Hidrolis (Studi Kasus Pada Proyek Pembangunan ITC Polonia Medan), Tugas Akhir Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.

Napitupulu, E. D. S., 2012, Analisis Kapasitas Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang dengan Menggunakan Metode Analitis Dan Elemen Hingga, jurnal Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara : Medan

Poulus, H.G., dan Davis, E.H., 1980, Pile Foundations Analysis and Design, : John Wiley and Sons Publishers, Inc., America

Rahayu, E. D., 2010, Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang Pada Proyek Pembangunan Sei Babalan Langkat, Tugas Akhir Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.

Rumajar, C. A. S., 2013, Analisa Daya Dukung dan Penurunan Pondasi TiangPancang ProyekPembangunan Gedung Pasca Sarjana Universitas Negeri Medan, Tugas Akhir Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.

Sardjono, H. S., 1988, Pondasi Tiang Pancang Jilid 1, Sinar Wijaya, Surabaya. Sardjono, H. S., 1991, Pondasi Tiang Pancang Jilid 2, Sinar Wijaya, Surabaya. Sembiring, P. D. L., 2014, Analisa Daya Dukung Pondasi Tiang Tekan Hidrolis

dengan Menggunakan Metode Analitis dan Elemen Hingga (Studi Kasus Proyek Pembangunan Bird’s Park Apartment), Tugas Akhir Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.

Sosrodarsono, S.,dan Nakazawa, 2005, Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi, PT Pradnya Paramita, Jakarta.

Tomlinson, M.J., 1977, Pile Design and Construction Practice First Edition, View Point Publishing, London

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Data Umum

Adapun data umum proyek pembangunan Jalan Tol Medan-Binjai adalah sebagai berikut :

1. Nama Proyek : Jalan Tol Medan-Binjai 2. Fungsi Bangunan : Interchange

3. Lokasi Proyek : Binjai

4. Perusahaan : PT. Hutama Karya 5. Pekerjaan : Pondasi Tiang Pancang 6. Diameter Pondasi Tiang : 60 cm

7. Mutu Beton : K-600

8. Panjang tiang pancang : 22 m

3.2. Metode Pengumpulan Data

Untuk mendukung penulisanTugas Akhir ini, penulis memperoleh data dari PT. Hutama Karya berupa data hasil :

- Standard Penetration Test (SPT) sebanyak 1 titik - Kalendering

- Denah dan detail pondasi

3.3. Tahap Penelitian

Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis melakukan beberapa tahap dan pelaksanaan sehingga tercapai maksud dan tujuan dari penelitian. Seperti yang diuraikan pada Bab I, tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk menghitung besarnya daya dukung pondasi tiang pancang yang didasarkan pada data pengujian di lapangan dengan menggunakan metode analisis dan metode elemen hingga, yakni dengan bantuan Program Plaxis.Dalam mencapai tujuan tersebut, maka dilakukan tahap-tahap sebagai berikut :

a. Tahap pertama

Mengumpulkan berbagai jenis literature dalam bentuk buku maupun tulisan ilmiah yang berhubungan dengan Tugas Akhir ini.

b. Tahap kedua

Mencari subjek sebagai sumber penulisan Tugas Akhir, dan mengumpulkan data-data yang diperlukan guna mendukung penulisan Tugas Akhir ini.Subjek pada penulisan Tugas Akhir ini adalah Proyek Pembangunan Jalan Tol Medan-Binjai.Data yang diperlukan untuk

penulisan Tugas Akhir ini didapatkan dari PT. Hutama Karyaselaku pelaksana pemancangan tiang pancang pada proyek tersebut.

c. Tahap ketiga

Melakukan analisa antara data yang diperoleh dari lapangan dengan buku dan jenis literature lainnya yang berhubungan dengan penulisan Tugas Akhir ini.

d. Tahap keempat

Pada tahap ini dilakukan perhitungan daya dukung pondasi tiang pancang secara konvensional sesuai dengan teori dan formula yang telah dibahas pada Tinjauan Pustaka.

Gambar 3-3. Potongan melintang Abutment 1

e. Tahap kelima

Mencari besarnya daya dukung tiang pancang menggunakan metode elemen hingga, dengan memodelkan perilaku tanah pada Program Plaxis. Adapun pemodelan tanah yang digunakan adalah model Mohr-Coulomb. f. Tahap keenam

Penulis akan membandingkan daya dukung pondasi tiang pancang yang diperoleh dengan metode analitis dengan perhitungan yang dilakukan dengan model Mohr-Coulomb pada Program Plaxis, kemudian mengambil kesimpulan dan saran.

v

Gambar 3-4. Alur Penelitian

Mulai

Studi Literatur

Pengumpulan Data

Analisis Data dan Perhitungan

Metode Analitis berdasarkan data SPT, dan

Kalendering

Metode Elemen Hingga dengan pemodelan Mohr-Coulomb pada program Plaxis

Analisishasilperhitungan

Kesimpulan dan Saran

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pendahuluan

Pada bab ini, penulis akan membahas perhitungan daya dukung aksial dan lateral pondasi tiang, yaitu dengan metode analitis dan metode numerik dengan bantuan Program Plaxis versi 8.2 . Daya dukung tiang akan dihitung dengan menggunakan data hasil SPT yaitu jumlah pukulan (N-value) dan daya dukung dari data hasil kalendering

4.2.Menghitung Kapasitas Daya Dukung Axial

Perhitungan daya dukung tiang pancang secara analitis dilakukan berdasarkan data SPT, dan Kalendering.

4.2.1. Menghitung kapasitas daya dukung tiang pancang berdasarkan data SPT. Menghitung kapasitas daya dukung tiang pancang dengan menggunakan data SPT dilakukan per lapisan tanah serta perhitungannya menggunakan metode Meyerhoff.Adapun data SPT yang digunakan diambil dari BH-1.Jenis tanah pada setiap lapisan bisa berbeda jenisnya.Untuk itu, perhitungan ini menggunakan dua jenis rumus yakni untuk jenis tanah non-kohesif (pasir) dan jenis tanah kohesif (lempung).

Data tiang pancang :

Diameter tiang pancang (d) = 60 cm Luas tiang pancang (Ap) = ¼ π d2

= ¼ π (60)2

= 2827,43 cm2 = 0,282743 m2 = 0,283 m2

Tabel 4.1. Stratifikasi lapisan tanah di lokasi proyek ( Bore Hole 1 ) Kedalaman

(m)

Tebal Lapisan (m)

Jenis Tanah

0-3 3

Deskripsi : Lempung berlanau Warna : Abu-abu

Konsistensi : Lunak Plastisitas : Tinggi NSPT : 0-4

3-6 3

Deskripsi : Pasir berlanau dan Lempung berlanau

Warna : Abu-abu cerah Konsistensi : Lunak

Plastisitas : Tinggi NSPT : 0-7

6-9 3

Deskripsi : Lempung berlanau dan pasir halus berlanau

Warna : Abu-abu Konsistensi : Lunak Plastisitas : Tinggi NSPT : 7-18

9-15 6

Deskripsi : Pasir halus berlanau Warna : Abu-abu gelap Konsistensi : Lepas

Plastisitas : Tidak Plastis NSPT : 9-18

15-21 6

Deskripsi : Pasir halus berlanau Warna : Abu-abu

Konsistensi : Lepas sampai sedang Plastisitas : Tidak Plastis

NSPT : 9-24

21-30 12

Deskripsi : Pasir Kasar Kelanauan Warna : Abu-abu

Konsistensi : Padat

Plastisitas : Tidak Plastis NSPT : 42-57

Keliling tiang pancang (P) = π d

= 188,50 cm A. Tanah non-kohesif

Sebagai contoh perhitungan untuk tanah non-kohesif, kita ambil data SPT pada kedalaman 24 meter ; N-SPT = 45,17

Daya dukung ujung tiang pancang pada tanah non-kohesif, berdasarkan persamaan (2.4) adalah:

�� = 40 x 45,17 x 24

0,6x 0,283 ≤400 × 45,17 × 0,283

�� = 5886,40kN > 5112.87kN

Untuk tahanan geser selimut tiang pada tanah non kohesif dari persamaan (2.6) adalah:

��= 2 × 45,17 × 1,885 × 3

��= 510,87kN

B. Tanah Kohesif

Daya dukung tiang pancang (Qp) untuk tanah kohesif kedalaman 6 meter dengan menggunakan persamaan (2.7) adalah sebagai berikut:

�� = 9 × 53,89 × 0,283

�� = 137,13 kN

Tahanan geser selimut tiang pada tanah kohesif dengan persamaan (2.9) adalah:

�� = 0,7 × 53,89 × 1,885 × 3

�� = 213,78 kN

4.2.2. Menghitung kapasitas daya dukung tiang pancang berdasarkan data kalendering

a) Menghitung kapasitas daya dukung tiang pancang dengan metode Danish Formula

Perhitungan kapasitas daya dukung dari pengambilan kalendering di lapangan dengan Danish Formula dilakukan pada satu buah titik pondasi, yaitu pondasi tiang pancang pada titik 4A

Data :

Dimensi tiang = D60( cm ) Luas tiang pancang (Ab) = 2827,43 cm2

Effisiensi alat pancang = 85 % (diambil dari Tabel 2.3) Energi alat pancang = 1800000 kgcm

Banyaknya penetrasi pukulan diambil dari data kalendering pemancangan di lapangan pada 10 (sepuluh) pukulan terakhir = 2,20 cm

Panjang tiang pancang (L) = 22 m =2200 cm

Modulus Elastisitas tiang = 4700 .��′� =4700 .√60

= 36406,043 Mpa = 364060,43 kg/cm2

Tabel 4.2.Perhitungan Daya Dukung Tiang Berdasarkan Data SPT Bore-Hole 1

Kedalaman (m)

Tebal

Lapis Layer

Lapisan Tanah

Nilai SPT

Cu α

Skin Friction (kN)

End Bearing

(kN)

Qu (kN) Qu (Ton)

Qall (Ton)

N N1 N2 NSPT Local Cumm

0,00 0,00 1 Lempung

berlanau 0,00 0,00 2,00 1,00 6,67 1,00 37,70 37,70 16,98 54,68 5,47 2,19

3,00 3,00 2 Pasir

berlanau 4,00 2,00 5,50 3,75 - - 42,41 80,11 212,25 292,36 29,24 11,69

6,00 3,00 3 Lempung

berlanau 7,00 3,67 12,50 8,08 53,89 0,70 213,32 293,43 137,26 430,69 43,07 17,23 9,00 3,00

4

Pasir halus berlanau

18,00 9,67 14,50 12,08 - - 136,66 430,09 2037,60 2467,69 246,77 98,71 12,00 3,00 11,00 12,00 10,00 11,00 - - 124,41 554,50 1245,20 1799,70 179,97 71,99 15,00 3,00

5

Pasir halus berlanau

9,00 12,67 16,50 14,58 - - 164,94 719,44 1018,80 1738,24 173,82 69,53 18,00 3,00 24,00 14,67 33,00 23,83 - - 269,56 989,00 2716,80 3705,80 370,58 148,23 21,00 3,00

6

Pasir kasar kelanauan

42,00 25,00 47,00 36,00 - - 407,16 1396,16 4754,40 6150,56 615,06 246,02 24,00 3,00 52,00 39,33 51,00 45,17 - - 510,84 1906,99 5886,40 7793,39 779,34 311,74 27,00 3,00 50,00 48,00 53,50 50,75 - - 573,98 2480,97 5660,00 8140,97 814,10 325,64 30,00 3,00 57,00 53,00 57,00 55,00 - - 622,05 3103,02 6452,40 9555,42 955,54 382,22

Kapasitas daya dukung ultimate tiang (Pu ) :

P_� = η×E

S+�η×E ×L

2×A ×Ep� 0,5 =

0,85∗1800000 2,20+�0,85 ×1800000 ×2200

2×2827 ,43 ×364060 ,43� 0,5

P_� = 439822 kg

P_� = 439,82 Ton

b) Menghitung kapasitas daya dukung tiang pancang dengan Metode Modified New Enginering News Record (ENR)

Diameter tiang pancang (D) = 60 cm

Panjang tiang = 22 m = 2200 cm Berat Tiang/ m = 0,395 T/m

Berat tiang keseluruhan (Wp) = 0,395*22 = 8,69 T Tinggi jatuh (h) = 5,55 m = 555 cm

Banyaknya penetrasi pukulan diambil dari data kalendering pemancangan di lapangan pada 10 (sepuluh) pukulan terakhir = 2,20 cm

Berat Hammer = 5 T Rdu=ef ×Wr × h

S+0,25 ×

Wr ×n2×Wp Wr +Wp

Rdu=0,85×5× 555

2,20+0,25 ×

5×0,42×8,69 5+8,69

Rdu= 488,90 T

4.3. Kapasitas Daya Dukung Lateral Pemancangan

Kapasitas daya dukung lateral (horizontal) berfungsi untuk mengetahui kestabilitasan apakah tanah tersebut akan runtuh atau tidak. Untuk menghitung daya dukung horizontal, terlebih dahulu kita harus menghitung faktor kekakuan tiang untuk jenis tanah non-kohesifnya.Dari data SPT diperoleh contoh tanah

tidak terganggu (Undisturbed Sample) dengan muka air tanah ( Ground Water Level ) pada kedalaman 2,65 m. Dengan menggunakan bantuan program Allpile diperoleh:

Sudut geser tanah(�) = 33,5o Berat isi tanah (�) = 18,2 kN/m3 Maka Kp = tan2(45o+33,5

2 ) = 3,464 Tiang

Diameter tiang pancang ( D ) = 60 cm Panjang Tiang pancang ( L ) = 22 m

Mutu beton ( f’c ) = 600 kg/cm2 = 60 Mpa Momen Ultimit (My ) = 17 Tm

E = 4700 .��′� =4700 .√60

E = 36406,0435 Mpa = 36406043,5 kN/m2 I = 1

64∗ � ∗(0,6)

4 _{= 0,006788 m}4

Perhitungan dilakukan dengan tahap berikut: 1. Perilaku tiang dan factor kekakuan tiang

Koefisien variasi modulus tanah (nh) = 1386 (Tabel 2.9 )

�= ��� �ℎ�

1 5

= �36406043 ,5∗0,006788 1386

5

�= 2,82 �

� ≥ 4�

22 � ≥11,28 �( tiang pancang dikategorikan sebagai tiang panjang / elastic pile)

2. Keruntuhan tiang akibat momen lentur maksimum tiang Jarak beban lateral dari permukaan tanah ( e ) = 0

Koefisien tekanan tanah pasif ( Kp ) = 3,464 Maka :

�� = 2∗ ��

�+ 0,54� �� ����

�� = 2∗170

0 + 0,54� ��

18,2∗0,6∗3,464

�� = 3872,446

√�� ��32 = 3872,446

�� = 244,684 ��

Maka beban izin lateral � = ��

�� � = 244,684

2,5

� = 97,87 ��= 9,787 ��� ≈9,79 ���

3. Cek terhadap grafik hubungan My/�4γKp dan �_�/�3γKp pada seperti terlihat pada gambar 2-21.

Tahanan momen ultimit= 170

0,63_{∗18,2∗3,464} = 20,81

Nilai tahanan ultimit sebesar 20,81 diplot ke grafik, sehingga diperoleh tahanan lateral ultimit sebesar 21.

21 = ��

3,464 � 18,2 � 0,63

�� = 285,97 ��

4.4. Penurunan Tiang (Settlement)

Pada kedalaman 24 m diperoleh nilai N untuk lapisan pasir = 52 Maka, qc= 4N = 208 kg/cm2 = 20,8 Mpa

Modulus elastisitas di sekitar tiang (Es) dapat dihitung dengan : Es = 3 . 20,8 Mpa = 62,4 Mpa

Menentukan modulus elastisitas tanah di dasar tiang : Eb = 10 .62,4 Mpa = 624 Mpa

Menentukan modulus elastisitas dari bahan tiang : Ep = 4700. √60

= 36406,043 Mpa Ra =

2827 ,43 cm 2827 ,43 cm

= 1,0

Menentukan faktor kekakuan tiang : K = 36406 ,043 . 1,0

60

= 606,767 Untuk��

� =

60

60 = 1, diameter ujung dan atas sama Untuk�

� =

2200

60 = 36,67

Dari masing – masing grafik di peroleh : Io = 0,058 ( untuk �

�= 36,67 ��

� = 1) (Gambar 2-22)

Rh = 0,73 ( untuk�_� = 36,67, ℎ_� = 30,5/21,8 ) (Gambar 2-24)

R� = 0,93 ( untuk�s = 0,3, K = 606,77) (Gambar 2-25)

Rb = 0,779 ( untuk_�� = 36,67, ��_��=10) (Gambar 2-26)

Penurunan dengan beban rencana 150 ton a. Untuk tiang apung atau tiang friksi

I = 0,058 x 1,522 x 0,73 x 0,93 = 0,061

�=150000�� . 0,061

624 kg

cm 2 . 60cm

= 0,244 ��

b. Untuk tiang dukung ujung

I = 0,058 x 1,522 x 0,779 x 0,93 ` = 0,064

�=150000�� . 0,064

624 kg

cm 2 . 60 cm

= 0,256 �� c. Untuk penurunan tiang elastis:

Qwp = Daya dukung ujung – daya dukung selimut

= 5886,40 – 510,84= 5375,57 kN Qws = 510,84kN

Ap = 0,283 m2

Ep = 364.060,43 kg/cm2 = 36.406.043,45 kN/ m2

L = 22 m

ξ = 0,67

Se = �5375 .57+0,67(510,84 )�22 0,283 x 36406043 ,45

Tabel 4.3. Penurunan Elastis Tiang Tunggal Lokasi

titik

Penurunan untuk tiang friksi

Penurunan untuk tiang dukung ujung

Penurunan elastis tiang tunggal

BH-1 2,44 mm 2,56 mm 12,20 mm

Maka dengan memperoleh hasil penurunan yang lebih kecil dari batas penurunan maksimum yaitu 12,20 mm < 25,4 mm dapat disimpulkan bahwa pondasi aman terhadap penurunan elastis.

4.5. Efisiensi Tiang pancang

Nilai pengali terhadap kapasitas daya dukung ultimit tiang tunggal dengan memperhatikan pengaruh kelompok tiang disebut efisiensi tiang.

Adapun data tiang kelompok: m= 12

n= 2

S= 1500 mm D= 600 mm

Gambar 4-1. Kelompok tiang � =����� � �� =����� 0.6

1.50= 21,801 ̊

• Metode Converse – Labore Formula (AASHO)

� ≤1,57._�+�_�−.�₂.�1,5 m≤1,57∗0,6∗12∗2

12+2−2

1,5 m≤1,88 m … … … . . Aman

�� = 1− �

90

(� −1)�+ (� −1)�

� . �

�� = 1−21,801

90

(2−1)∗12 + (12−1)∗2 12 . 2

�� = 1−0,343 = 0,657≈0,66

Tabel 4.4. Tabel Daya dukung ultimit tiang pancangMetode Converse – Labore Formula

Metode Efisiensi Jumlah Tiang

Daya dukung tiang tunggal (Ton)

Daya Dukung Tiang Kelompok (Ton)

SPT 0,66 24 779,34 12344,75

DANISH 0,66 24 439,82 6966,76

ENR 0,66 24 488,90 7744,18

MEH 0,66 24 255,25 4043,16

• Metode Los Angeles Group

�� = 1− _�.��_{.�.� ��}(� −1) +�(� −1) +√2(� −1)(� −1)�

�� = 1− 0,6

� ∗1,5∗12∗2�12(2−1) + 2(12−1) +√2(12−1)(2−1)�

�� = 1−0,263 = 0,737≈0,74

Tabel 4.5. Tabel Daya dukung ultimit tiang pancang dengan Metode Los Angeles

Metode Efisiensi Jumlah Tiang

Daya dukung tiang tunggal (Ton)

Daya Dukung Tiang Kelompok (Ton)

SPT _0,74 24 779,34 13841,08

DANISH _0,74 24 439,82 7811,20

ENR _0,74 24 488,90 8682,86

4.6. Perhitungan dengan Menggunakan Metode Elemen Hingga

Pada Metode Elemen Hingga daya dukung yang akan dihitung adalah daya dukung aksial pondasi tiang pancang.Pemodelan tanah yang digunakan adalah model Mohr – Coulomb dengan analisis axisymmetric, yaitu kondisi awal digambarkan seperempat namun sudah mewakili sisi yang lain karena dianggap simetris. Pada model ini perilaku tanah dianggap bersifat plastis sempurna.

Gambar 4-2.Parameter Tanah (kohesi, sudut geser dalam , dan berat jenis tanah saturated) yang di peroleh dari Allpile.

Model Mohr – Coulomb merupakan pemodelan umum dalam penyelidikan tanah dimana model ini membutuhkan parameter seperti Modulus Young, E (stiffness modulus), Poisson’s ratio (υ), sudut geser dalam (ø), kohesi (c), sudut

dilantansi (Ψ), dan berat isi tanah (γ).Dari hasil uji SPT dan laboratorium ini diambil dari penyelidikan tanah yang dilaksanakan oleh CV.Citra Soil Konsultan. Karena keterbatasan data, maka sebagian parameter tanah seperti sudut geser

Allpile. Sementara untuk γ unsaturated diperoleh dengan cara mengurangi γ saturated sebesar 9,81 (berat isi air).

Pemodelan dan parameter tanah tiap lapis

Tabel 4.7 menyajikan data yang akan mempermudah proses pemodelan tanah dalam program Metode Elemen Hingga.

1. Langkah pertama dalam pemodelan tanah pada program Plaxis adalah mengatur parameter dasar dari model elemen hingga. Hal ini dilakukan pada jendela pengaturan global (general setting).

2. Kemudian menggambarkan struktur tanah yang ingin dianalisa. Pilih garis geometri (geometry line) dengan mengambil lebar sebesar 20d (d = diameter tiang) dan kedalaman tanah sebesar 30m.

Gambar 4-3. Lembar Tab Proyek dari Jendela General setting

3. Untuk membentuk kondisi batas, klik tombol jepit standar maka akan terbentuk jepit penuh pada bagian dasar dan jepit rol pada sisi-sisi vetikal.

Gambar 4-4. Gambar struktur tanah yang akan dianalisa Tabel 4.6.Tabel data tiang pancang

No Keterangan Nilai

1 Lokasi Bore Hole1

2 Jenis Pondasi Tiang Pondasi tiang pancang

3 Diameter Tiang (m) 0,6

4 Panjang Tiang (m) 21,8

5 Luas Penampang (m2) 0,283

6 Modulus Elastisitas (E) (kN/m2) 36406043 7 Momen Inersia (I) (m4) 0,00678

8 EA (kN/m) 10295628,96

9 EI (kNm2/m) 246832,97

10 Angka Poisson (μ) 0,12

4. Gambarkanlah struktur tanah tersebut sesuai dengan kedalaman lapisan-lapisan tanah di lapangan.Kemudian masukkan data material dengan

dengan menggunakan tombol material sets. Pilih soil & interface pada set type. Inputmaterial set pada bore hole1 dengan 5 jenis lapisan tanah, dimana material mode adalah Mohr Coloumb dan material set adalah drained untuk pasir.

Sedangkan untuk tiang pancang material mode adalah elastic. Gambarkan tiang bor yang menggunakan tombol pelat (plate).Gambarkan sampai kedalaman 22 m.

Tabel 4.7 Input Parameter Tanah untuk Program Metode Elemen Hingga Lokasi Bore Hole 1 Kedalaman (m) No Lap Jenis tanah dan Konsistensi tanah Tebal lap (m) MAT (m) Dsat kN/m3 Duns et kN/ m3 kx (m/day) ky (m/day) Es'

kN/m2 μ' _kN/mC' 2 ø Ψ

3 1

Silty Sand N=4

3 -2,65 16,5 6,69 8,64 8,64 5500 0,25 0,008 29 0 loose

6 2

Silty clay N=7

3 - 19,6 9,79 0,000864 0,000864 5000 0,35 41,9 0 0 Medium

12 3 Silty sand

N=9 6 - 18,2 8,39 8,64 8,64 5500 0,25 0,008 33,5 3,5 Loose

18 4

Silty Sand

N=42 _{6 - 19,2 9,39 8,64 8,64 25000 0,35 0,008 37,5 7,5} Dense

30 5

Silty Sand

N=57 12 - 21,2 11,39 86,4 86,4 55200 0,35 0,008 41,2 11,2 Very

5. Gambarkan beban permukaan (surface load) dengan memilih sistem beban terpusat A (point loads).

6. Langkah selanjutnya adalah dengan membuat kondisi batas (boundary conditions), dengan mengklik tombol standard fixities . Sebagai hasilnya, program akan mendefenisikan tanah seperti mengalami kondisi tumpuan jepit penuh pada bagian dasar dan kondisi tumpuan jepit – rol pada sisi vertikal.

7. Klik pada tombol generatemesh, akan tampil distribusi elemen mesh pada jendela output. Klik tombol <Update> untuk kembali pada tampilan awal. Kemudian klik tombol initial conditions untuk memodelkan muka air tanah.

8. Klik pada tombol phreatic level untuk menggambarkan kedalaman muka air tanah. Kemudian klik tombol generate water pressure untuk mendefenisikan tekanan air tanah.

9. Klik tombol kalkulasi (calculate) untuk memulai perhitungan daya dukung tiang pancang.

Gambar 4-6. Besar Nilai Penurunan yang Terjadi Setelah Hasil Perhitungan Berdasarkan perhitungan program Plaxis dihasilkan penurunan sebesar 18,72 mm lebih kecil dari batas penurunan maksimum yaitu 18,72 mm < 25,4 mm maka pondasi dinyatakan aman terhadap penurunan.

Dari hasil perhitungan dengan menggunakan program Plaxis di dapat nilai

Σ Msf fase 2 (sebelum konsolidasi) sebesar 5,109 (Gambar 4-7). Maka nilai

Quadalah :

Qu = Σ Msf x 500 kN = 5,109 x 500 kN

Gambar 4-7. Hasil kalkulasi dan besar nilai MSF pada fase 2

Gambar 4-8. Nilai Phi Reduction Titik Bore Hole 1 pada Fase 4(Sesudah Konsolidasi)

Nilai Σ Msf fase 4 (setelah konsolidasi) sebesar 5,111 (Gambar 4-8). Qu

titik bore hole1adalah :

Qu = Σ Msf x 500kN = 5,111 x 500kN

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan pada Proyek Pembangunan Jalan Tol Medan-Binjai (Interchange Binjai), maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Perbandingan hasil perhitungan kapasitas daya dukung ultimit tiang pancang adalah sebagai berikut :

No. Tiang SPT (Ton)

Kalendering ( Ton ) _MEH ( Ton )

Danish ENR

4A 241,83 439,82 488,90 255,25

2. Hasil perhitungan kapasitas daya dukung lateral u l t i m i t tiang pancang tunggal dengan metode Broms secara analitis bernilai 24,47 Ton dan secara grafis bernilai 28,60 Ton.

3. Berikut tabel hasil perhitungan penurunan elastis tiang tunggal :

No. Bentuk Penurunan Penurunan Tiang (mm) 1. _{Untuk tiang apung atau tiang friksi 2,44}

2. _{Untuk tiang dukung ujung 2,56} 3. _{Penurunan tiang elastis 12,20}

4. _{Metode Elemen Hingga 18,72}

4. Dari Metode Converse-Labore diperoleh efisiensi grup tiang pancang sebesar 0,66 dan dari metode Los Angeles efisiensi grup tiang pancang sebesar 0,74.

5. Dari Metode Converse-Labore diperoleh daya dukung ultimit grup tiang pancang disajikan sebagai berikut:

Metode Efisiensi Jumlah Tiang

Daya dukung ultimit tiang tunggal (Ton)

Daya dukung ultimit tiang kelompok (Ton)

SPT 0,66 24 779,34 12344,75

DANISH 0,66 24 439,82 6966,76

ENR 0,66 24 488,90 7744,18

MEH 0,66 24 255,25 4043,16

6. Dari metode Los Angeles daya dukung ultimit grup tiang pancang adalah: Metode Efisiensi Jumlah

Tiang

Daya dukung ultimit tiang tunggal (Ton)

Daya Dukung ultimit tiang kelompok (Ton)

SPT 0,74 24 779,34 13841,08

DANISH 0,74 24 439,82 7811,20

ENR 0,74 24 488,90 8682,86

MEH 0,74 24 255,25 4533,24

5.2 Saran

1. Penulis menyarankan agar sebaiknya pengawasan dalam pengujian SPT maupun pengujian Kalendering dilakukan secara teliti. Hal ini sangatlah penting mengingat human error dapat menyebabkan kekeliruan dalam proses pengolahan data perhitungan.

2. Jika ingin menghitung besarnya daya dukung pada suatu pondasi tiang pancang, sebaiknya kita memiliki data teknis dan data laboratorium (parameter tanah) yang lengkap. Kelengkapan data akan sangat membantu untuk mendapatkan perhitungan yang lebih akurat, baik secara analitis maupun secara metode elemen hingga dengan bantuan Program Plaxis

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Umum

Pondasi merupakan salah satu struktur bangunan yang terletak pada bagian paling bawah bangunan.Keberadaan pondasi tidak dapat dipisahkan dari struktur bangunan karena pondasi berfungsi untuk meneruskan gaya-gaya atau beban yang bekerja pada struktur atas ke tanah dasar yang cukup keras.Karena fungsi tersebut maka keberadaan pondasi tidak dapat diabaikan.Menurut Bowles (1997) pondasi adalah bagian dari suatu sistem rekayasa yang menopang beban dan meneruskan beban serta beratnya sendiri kepada dan kedalam tanah dan batuan yang terletak dibawahnya.

Berdasarkan struktur beton bertulang, pondasi berfungsi untuk :

1. Mendistribusikan dan memindahkan beban – beban yang bekerja pada struktur bangunan diatasnya ke lapisan tanah dasar yang dapat mendukung struktur tersebut.

2. Mengatasi penurunan yang berlebihan dan penurunan yang tidak sama pada struktur di atasnya.

3. Memberi kestabilan pada struktur dalam memikul beban horizontal akibat angin, gempa bumi dan sebagainya.

Dalam menentukan perencanaan pondasi suatu bangunan ada dua hal yang harus diperhatikan pada tanah bagian bawah pondasi, yaitu:

1. Daya dukung pondasi harus lebih besar daripada beban yang bekerja pada pondasi baik beban statik maupun beban dinamiknya.

2. Penurunan yang terjadi akibat pembebanan tidak boleh melebihi penurunan yang diijinkan

2.2. Penyelidikan Tanah

Hampir semua bangunan dibangun di atas permukaan tanah maka tanah merupakan bagian penting dalam konstruksi.Apabila tanah cukup keras dan mampu memikul beban maka pondasi dapat dibangun secara langsung diatas permukaan tanah.

Secara teknik tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel padat tersebut (Das,1995).

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 di antara 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).

Penyelidikan tanah merupakan salah satu tahapan awal yang diperlukan dalam perencanaan pondasi.Penyelidikan tanah bertujuan untuk memperoleh keterangan yang diperlukan tentang tanah dan mengetahui sifat-sifat teknis tanah misalnya karakteristik kekuatan, berat isi tanah, daya dukung, ataupun daya rembes, dan juga ketinggian muka air tanah.

Secara sederhana tanah dapat diilustrasikan sebagai berikut:

Gambar 2-1. Elemen-elemen tanah

Adapun tujuan dari penyelidikan tanah ini pada umumnya mencakup maksud – maksud sebagai berikut :

1. Untuk menentukan kondisi alamiah dan lapisan – lapisan tanah di lokasi ditinjau.

2. Untuk mendapatkan sampel tanah asli (undisturbed) dan tidak asli (disturbed) untuk mengidentifikasi tanah tersebut secara visual dan untuk keperluan pengujian di laboratorium.

3. Untuk menentukan kedalaman tanah keras.

4. Untuk melakukan uji lapangan (in-situ field test) seperti uji rembesan, uji geser vane dan uji penetrasi baku.

5. Untuk mengamati kondisi pengaliran air dari lokasi tanah tersebut.

6. Untuk mempelajari kemungkinan timbulnya masalah perilaku bangunan yang sudah ada di sekitar lokasi pembangunan tersebut.

Ada dua jenis penyelidikan tanah yang biasa dilakukan, yaitu penyelidikan di lapangan (in situ) dan penyelidikan di laboratorium (laboratory test). Adapun jenis penyelidikan di lapangan, seperti pengeboran (hand boring ataupun machine boring), Standard Penetration Test (SPT), Cone Penetrometer Test (sondir), Dynamic Cone Penetrometer, dan Sand Cone Test. Sedangkan jenis penyelidikan di laboratorium terdiri dari uji index properties tanah (Atterberg Limit, Water Content, Spesific Gravity, Sieve Analysis) dan engineering properties tanah (direct shear test, triaxial test, consolidation test, permeability test, compaction test, CBR test, dan lain-lain ).

Contoh tanah ( soil sampling ) yang didapatkan sebagai hasil penyelidikan tanah ini, dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :

a. Contoh tanah tidak terganggu (Undisturbed Soil)

Suatu contoh tanah dikatakan tidak terganggu apabila contoh tanah itu dianggap masih menunjukkan sifat-sifat asli tanah tersebut. Sifat asli yang dimaksud adalah contoh tanah tersebut tidak mengalami perubahan pada strukturnya, kadar air, atau susunan kimianya. Contoh tanah seperti ini tidaklah mungkin bisa didapatkan, akan tetapi dengan menggunakan teknik – teknik pelaksanaan yang baik, maka kerusakan – kerusakan pada contoh tanah tersebut dapat diminimalisir. Undisturbed soil digunakan untuk percobaan engineering properties.

b. Contoh tanah terganggu ( Disturbed Soil )

Contoh tanah terganggu adalah contoh tanah yang diambil tanpa adanya usaha – usaha tertentu untuk melindungi struktur asli tanah

tersebut.Disturbed soil digunakan untuk percobaan uji index properties tanah.

Program penyelidikan ini harus direncanakan sedemikan rupa hingga jumlah informasi maksimum dapat diperoleh dengan biaya minimum.

Standard Penetration Test (SPT) merupakan uji penetrasi standar untuk memperoleh informasi jenis dan kekuatan tanah dari suatu lapisan bawah permukaan tanah.SPT sering digunakan untuk mendapatkan daya dukung tanah secara langsung di lokasi.Pengujian Standard Penetration Test dilakukan setiap interval kedalaman pemboran 2 meter. Percobaan ini dilakukan dalam satu lubang bor dengan memasukkan tabung sampel yang berdiameter 35 mm sedalam 304,5 mm dengan memakai suatu beban penumbukan (drive weight) seberat 63 kg dan dijatuhkan dari ketinggian 750 mm. Banyak pukulan palu untuk memasukkan tabung sampel sedalam 304,5 mm dinyatakan sebagai nilai N.

Tujuan percobaan Standard Penetration Test(SPT) ini adalah untuk menentukan kepadatan relatif lapisan dari tanah dengan pengambilan contoh tanah dengan tabung, sehingga jenis tanah dan ketebalan setiap lapisan tanah dapat diketahui serta untuk memperoleh data yang kumulatif pada perlawanan penetrasi tanah dan menetapkan kepadatan dari tanah yang tidak berkohesi yang biasanya sulit diambil sampelnya.

Adapun keuntungan dan kekurangan dari penggunaan test ini adalah: Keuntungan :

1. Dapat digunakan untuk mengidentifikasi jenis tanah secara visual.

2. Dapat digunakan untuk mendapatkan parameter secara kualitatif melalui

3. Test ini dapat dilakukan dengan cepat dan operasinya relatif sederhana. 4. Biaya yang digunakan relatif murah.

5. Prosedur pengujian sederhana dapat dilakukan secara manual. 6. Dapat digunakan pada sembarang jenis tanah dan batuan lunak. 7. Sampel tanah terganggu dapat diperoleh untuk identifikasi jenis tanah. 8. Uji SPT pada pasir,hasilnya dapat langsung digunakan untuk memprediksi

kerapatan relatif dan kapasitas daya dukung tanah. Kekurangan:

1. Profil kekuatan tanah tidak menerus.

2. Perlu ketelitian dalam pelaksanaan test ini.

3. Hasil yang didapat merupakan contoh tanah terganggu. 4. Interpretasi hasil SPT bersifat empiris.

5. Ketergantungan pada operator dalam menghitung.

Nilai N yang diperoleh merupakan data sangat kasar bila digunakan tanah lempung.

Percobaan Standard Penetration Test (SPT)dilakukan dengan prosedur sebagai berikut :

1. Siapkan peralatan Standard Penetration Test (SPT) yang diperlukan, seperti ; mesin bor, batang bor, split barrel, hammer, dan lain-lain.

2. Lakukan pengeboran sampai kedalaman uji, lubang dibersihkan dari kotoran hasil pengeboran, split barrel segera dipasangkan pada bagian dasar lubang bor.

4. Dengan bantuan mesin bor, tumbuklah batang bor dengan hammer seberat 63 kg dan ketinggian jatuh 75 cm. Setiap kedalaman 15 cm, catatlah berapa jumlah pukulannya dan lakukan terus sampai mencapai kedalaman 45 cm.

Contoh:

N1 = 2 pukulan / 15 cm; N2 = 3 pukulan / 15 cm; N3 = 4 pukulan / 15 cm

Maka total jumlah pukulan adalah penjumlahan nilai N2 dan N3 = 3 + 4 = 7

pukulan. Nilai N1 tidak dimasukkan ke dalam penjumlahan karena lapisan

15 cm pukulan pertama dianggap sisa kotoran pengeboran yang tertinggal pada dasar lubang bor, yang perlu dibersihkan agar memperkecil efisiensi gangguan.

5. Hasil pengambilan contoh tanah dari tabung tersebut dibawa ke permukaan untuk diidentifikasi jenis tanahnya meliputi komposisi, struktur, warna, konsistensi. Kemudian masukkan sampel tanah tersebut ke dalam botol tanpa dipadatkan, lalu ke core box.

6. Gambarkan grafik hasil percobaan SPT. Catatan : pengujian dihentikan apabila nilai SPT ≥ 50 untuk empat kali interval.

Hasil uji penetrasi lapangan dengan SPT dilaporkan menjadi satu dengan log bor dari hasil pengeboran dalam bentuk formulir seperti diperlihatkan dalam lampiran, biasanya digabung dengan bore log.

2.3. Pondasi

Pondasi diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu: 1. Pondasi dangkal (shallow foundation)

Pondasi dangkal digunakan apabila terdapat lapisan tanah yang cukup tebal dengan kualitas yang baik yang mampu mendukung bangunan itu pada permukaan tanah atau sedikit di bawah permukaan tanah.. Pondasi dangkal didesain dengan kedalaman lebih kecil atau sama dengan lebar dari pondasi tersebut ���

� ≤ 1�.

Gambar 2-2. Alat Percobaan Penetrasi Standar (Sosrodarsono, 2000)

Kekuatan pondasi dangkal ada pada luas alasnya, karena pondasi ini berfungsi untuk meneruskan sekaligus meratakan beban yang diterima oleh tanah.Pondasi dangkal ini digunakan apabila beban yang diteruskan ke tanah tidak terlalu besar.Misalnya, rumah sederhana satu lantai, dua lantai, bangunan ATM, pos satpam, dan sebagainya.

2. Pondasi dalam (deep foundation).

Pondasi dalam digunakan apabila lapisan tanah kerasnya berada di kedalaman yang letaknya sangat dalam. Digunakan juga untuk mendukung bangunan yang menahan gaya angkat ke atas, terutama pada bangunan-bangunan tingkat tinggi yang dipengaruhi oleh gaya-gaya penggulingan akibat beban angin.

2.3.1. Pondasi tiang

Pondasi tiang merupakan suatu konstruksi pondasi untuk suatu bangunan yang tanah dasar di bawah bangunan tersebut tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity) yang cukup untuk memikul beban berat bangunan dan beban yang diterimanya atau apabila tanah pendukung yang mempunyai daya dukung yang cukup letaknya sangat dalam. Pada umumnya pondasi tiang ditempatkan tegak lurus (vertikal) di dalam tanah, tetapi apabila diperlukan dapat dibuat miring agar dapat menahan gaya – gaya horizontal. Sudut kemiringan yang dicapai tergantung dari alat yang digunakan serta disesuaikan dengan perencanaan.

Pondasi tiang digunakan untuk beberapa maksud, antara lain :

• Untuk meneruskan beban bangunan yang terletak di atasnya atau tanah lunak, ke tanah pendukung yang kuat.

• 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.

• Untuk mengangker bangunan yang dipengaruhi oleh gaya angkat ke atas akibat tekanan hidrostatis atau momen penggulingan.

• Untuk menahan gaya – gaya horizontal dan gaya yang arahnya miring. • Untuk memadatkan tanah pasir, sehingga kapasitas dukung tanah tersebut

bertambah.

• Untuk mendukung pondasi bangunan yang permukaan tanahnya mudah tergerus air (Hardiyatmo, 2002).

Ditinjau dari cara mendukung beban, tiang dapat dibagi menjadi 3 (tiga) macam yaitu:

 Tumpuan ujung (End Bearing Pile)

Menurut Hardiyatmo, 2002, tiang dukung ujung (End Bearing Pile) adalah tiang yang kapasitas dukungnya ditentukan oleh tahanan ujung tiang. Umumnya tiang dukung ujung berada dalam zone tanah yang lunak yang berada di atas 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 di bawah ujung tiang (Gambar 2-3).

Gambar 2-3. Tumpuan ujung (End Bearing Pile) (Hardiyatmo, 2002)

 Tumpuan geser/sisi (Friction pile)

Tiang gesek (friction pile) adalah tiang yang kapasitas dukungnya lebih ditentukan oleh perlawanan gesek antara dinding tiang dan tanah disekitarnya

(Gambar 2-4).Tahanan gesek dan pengaruh konsolidasi lapisan tanah di bawahnya diperhitungkan pada hitungan kapasitas tiang (Hardiyatmo, 2002). Atau dengan kata lain kemampuan tiang pancang dalam menahan beban hanya mengandalkan gaya geseran antara tiang dengan tanah disekelilingnya. Hal ini bisa terjadi karena pada dasarnya kenyataan di lapangan mengenai data kondisi tanah tidak bisa diprediksi, sehingga sering kita jumpai suatu keadaan dimana lapisan yang memenuhi syarat sebagai lapisan pendukung yang baik ditemui pada kedalaman yang dalam, sehingga akan menyebabkan biaya yang sangat mahal.

Pada kenyataan seperti ini praktis daya dukung yang didapat adalah dari gesekan antara sisi tiang dengan tanah disekelilingnya namun bukan berarti perlawanan di ujungnya tidak ada, tapi pada kenyataannya tumpuan di ujung ini juga memiliki andil dalam memberikan daya dukung walaupun kecil.

Perbedaan dari kedua jenis tiang pancang ini, semata-mata hanya dari segi kemudahan, karena pada umumnya tiang pancang berfungsi sebagai kombinasi antara friction pile (tumpuan sisi) dan end bearing pile (tumpuan ujung).Kecuali tiang pancang yang menembus tanah yang sangat lembek sampai lapisan tanah dasar yang padat.

 Tiang tahanan lekatan (Adhesive Pile)

Bila tiang dipancangkan di dasar tanah pondasi yang memiliki nilai kohesi yang tinggi, maka beban yang diterima oleh tiang akan ditahan oleh lekatan antara tanah di sekitar dan permukaan tiang

Gambar 2-5. Pondasi tiang dengan tahanan lekatan (Sardjono, 1988) Pondasi tiang pancang menurut pemasangannya dibagi menjadi dua yaitu tiang pancang pracetak dan tiang pancang yang dicor di tempat.

 Tiang pancang pracetak

Tiang pancang pracetak adalah tiang pancang dari beton bertulang yang dicetak dan dicor dalam acuan beton (bekisting), kemudian setelah cukup kuat atau keras lalu diangkat dan dipancangkan. Tiang pancang beton ini dapat memikul beban lebih besar dari 50 ton untuk setiap tiang, tetapi tergantung pada dimensinya. Penampang tiang pancang pracetak dapat berupa lingkaran, segi empat dan segi delapan.

Keuntungan pemakaian tiang pancang pracetak pile yaitu:

1. Tiang pancang pracetak mempunyai tegangan tekan yang besar tergantung pada mutu beton yang digunakan;

2. Dapat diperhitungkan baik sebagai end bearing pile ataupun friction pile 3. Tahan lama dan tahan terhadap pengaruh air ataupun bahan – bahan

4. Karena tidak berpengaruh oleh muka air tanah maka tidak memerlukangalian tanah yang banyak untuk poernya

Kerugian pemakaian tiang pancang pracetak:

• Karena berat sendirinya besar maka biaya pengangkutannya akan mahal

• Bila memerlukan pemotongan, maka pelaksanaannya akan lebih sulit dan membutuhkan waktu yang lebih lama juga;

• Bila panjang tiang kurang dan karena panjang tiang tergantung pada alat pancang (pile driving) yang tersedia, maka akan sukar untuk penyambungan dan memerlukan alat penyambung khusus;

• Apabila dipancang di sungai atau di laut tiang akan bekerja sebagai kolom terhadap beban vertical dan dalam hal ini akan ada tekuk sedangkan terhadap beban horizontal akan bekerja sebagai cantilever.

Gambar 2-6 Tiang Pancang Precast Reinforced Concrete Pile Tiang pancang pracetak ini menurut cara pemasangannya terdiri dari : • Cara penumbukan

Dimana tiang pancang tersebut dipancangkan ke dalam tanah dengan cara penumbukan oleh alat penumbuk (hammer).

Dimana tiang pancang tersebut dipancangkan ke dalam tanah dengan cara penggetaran oleh alat penggetar (vibrator).

• 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, yaitu :

a. Cara pengeboran sebelumnya, yaitu dengan cara mengebor tanah sebelumnya lalu tiang dimasukkan kedalamnya dan ditimbun kembali.

b. Cara pengeboran inti, yaitu tiang ditanamkan dengan mengeluarkan tanah dari bagian dalam 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 ke luar dari ujung serta keliling tiang, sehingga tidak dapat dipancangkan kedalam tanah.

 Tiang yang dicor ditempat (Cast in Place Pile)

Tiang yang dicor di tempat (cast in place pile) ini menurut teknik penggaliannya terdiri dari beberapa macam cara yaitu :

• Cara penetrasi alas

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

• Cara penggalian

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

a. Penggalian dengan tenaga manusia

Penggalian lubang pondasi tiang pancang dengan tenaga manusia adalah penggalian lubang pondsi 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.

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.

Berdasarkan perpindahannya pondasi tiang pancang dapat dibagi menjadi 3 kategori, sebagai berikut :

 Tiang perpindahan besar (Large displacement pile)

Yaitu tiang pejal atau berlubang dengan ujung tertutup dipancang ke dalam tanah sehingga terjadi perpindahan volume tanah yang relative besar seperti tiang kayu, tiang beton pejal, tiang beton prategang (pejal atau berlubang), tiang baja bulat (tertutup pada ujungnya).

 Tiang perpindahan kecil (Small displacement pile)

Yaitu sama seperti tiang kategori pertama hanya volume tanah yang dipindahkan saat pemancangan relative kecil, contohnya tiang beton berlubang

dengan ujung terbuka, tiang beton prategang berlubang dengan ujung terbuka, tiang baja H, tiang baja bulat ujung terbuka, dan tiang ulir.

 Tiang tanpa perpindahan (Non displacement pile)

Terdiri dari tiang yang dipasang di dalam tanah dengan cara menggali atau mengebor tanah seperti bored pile, yaitu tiang beton yang pengecorannya langsung di dalam lubang hasil pengeboran tanah (pipa baja diletakkan di dalam lubang dan dicor beton) (Hardiyatmo, 2002).

2.3.2. Alat pancang tiang

Tiang pancang dipancang dengan menggunakan alat pemukul tiang berupa pemukul (hammer) mesin uap, pemukul getar atau pemukul yang hanya dijatuhkan. Penutup (pile cap) biasanya diletakkan menutup kepala tiang yang kadang-kadang dibentuk dalam geometri tertutup.

a) Pemukul jatuh (Drop hammer)

Pemukul jatuh terdiri dari blok pemberat yang dijatuhkan dari atas. Pemberat ditarik dengan tinggi jatuh tertentu kemudian dilepas dan menumbuk tiang.Pemakaian alat tipe ini membuat pelaksanaan pemancangan berjalan lambat, sehingga alat ini hanya dipakai pada volume pekerjaan pemancangan yang kecil.

b) Pemukul aksi tiang (Single-acting hammer)

Pemukul aksi tunggal berbentuk memanjang dengan ram yang bergerak naik oleh udara atau uap yang terkompresi, sedangkan gerakan turun ram

disebabkan oleh beratnya sendiri. Energi pemukul aksi tunggal adalah sama dengan berat ram dikalikan tinggi jatuh.

Gambar 2-7. Pemukul aksi tunggal (single actinghammer) (Bowles,1984)

Pemukul aksi tunggal.Pada alas pukulan, katup masukan terbuka dengan tekanan uap menaikkan balok besi panjang.Pada puncak angkatan uap ditutup dan masuk menjadi pembuang yang membiarkan balok besi jatuh. c) Pemukul aksi double (Double-acting hammer)

Pemukul aksi double menggunakan uap atau udara untuk mengangkat ram dan untuk mempercepat gerakan ke bawahnya. Kecepatan pukulan dan energi output biasanya lebih tinggi daripada pemukul aksi tunggal.

Gambar 2-8. Pemukul aksi rangkap (double acting hammer) (Bowles,1984)

Pemukul aksi rangkap. Balok besi panjang dalam kedudukan bawah menekan S2, yang membuka klep masuk dan menutup klep buang di Bdan menutup klep masuk dan membuka klep buang di A; palu kemudian naik oleh tekanan uap di B. Balok besi panjang dalam kedudukan atas menekan S1, yang menutup klep masuk B dan membuka klep buang; klep A buang menutup; uap masuk dan mempercepat balok besi panjang ke bawah. d) Pemukul diesel (Diesel hammer)

Pemukul diesel terdiri dari silinder, ram, balok anvil dan sistem injeksi bahan bakar. Pemukul tipe ini umumnya kecil, ringan dan digerakkan dengan adalah jumlah benturan dari ram ditambah energi hasil dari ledakan.

Kran mula-mula mengangkat balok besi.Balok besi dilepas dan jatuh; pada titik yang dipilih bahan bakar diinjeksikan.Balok besi beradu dengan landasan, yang menyalakan bahan bakar.Ledakan yang dihasilkan

mendorong tiang pancang dan mengangkat balok besi untuk siklus berikutnya.

Gambar 2-9. Pemukul diesel (dieselhammer) (Bowles,1984)

Pada perencanaan pondasi tiang, pada umumnya diperkirakan pengaturan tiang – tiangnya terlebih dahulu seperti letak / susunan, diameter dan panjang tiang. Dalam pengaturan tiang – tiang tersebut perlu diperhatikan beberapa hal berikut :

1. Tiang yang berbeda kualitas bahannya atau tiang yang memiliki diameter berbeda tidak boleh dipakai untuk pondasi yang sama;

2. Tiang miring dipakai apabila besarnya gaya horizontal yang bekerja pada kelompok tiang terlalu besar untuk ditampung oleh tiang vertikal;

3. Jarak yang dianjurkan antara tiang dalam satu kelompok adalah antara 0, 60 sampai 2,0 meter.

Perencanaan suatu pondasi tiang biasanya dilaksanakan sesuai dengan prosedur sebagai berikut :

1. Menentukan kriteria perencanaan, seperti beban – beban yang bekerja pada dasar tumpuan (poer), parameter tanah, situasi dan kondisi bangunan di

sekitar lokasi, besar pergeseran yang diijinkan dan tegangan ijin dari bahan – bahan pondasi;

2. Memperkirakan diameter, jenis, panjang, jumlah dan susunan tiang; 3. Menghitung daya dukung vertikal tiang tunggal (single pile);

4. Menghitung faktor efisiensi dalam kelompok tiang dan daya dukung vertical yang diijinkan untuk sebuah tiang dalam satu kelompok tiang; 5. Menghitung beban vertikal yang bekerja pada setiap tiang dalam

kelompok tiang;

6. Memeriksa beban yang bekerja pada setiap tiang apakah masih dalam batasan daya dukung yang diijinkan. Apabila tidak sesuai, maka perkiraan diameter, jumlah atau susunan tiang pada prosedur yang kedua harus dihitung kembali kemudian dilanjutkan dengan prosedur berikutnya;

7. Menghitung daya dukung mendatar setiap tiang dalam kelompok;

8. Menghitung beban horizontal yang bekerja pada setiap tiang dalam kelompok;

9. Menghitung penurunan (bila diperlukan) kemudian merencanakan struktur tiang.

2.3.3. Metode pelaksanaan pemancangan tiang pancang

Pemancangan tiang pancang adalah usaha yang dilakukan untuk menempatkan tiang pancang di dalam tanah sehingga berfungsi sesuai perencanaan.Penggunaan metode yang tepat, praktis, cepat dan aman sangat membantu dalam penyelesaian pekerjaan pada suatu proyek konstruksi. Secara umum tahapan pekerjaan pondasi tiang pancang sebagai berikut :

Berikut langkah-langkah untuk memulai persiapan pengerjaan pada lokasi proyek: 1. Membuat tanda, tiap tiang pancang harus diberitanda serta tanggal saat tiang

tersebut dicor. Titik-titik angkat yang tercantum pada gambar harus dibubuhi tanda dengan jelas pada tiang pancang. Untuk mempermudah perekaan, maka tiang pancang diberi tanda setiap 1 meter.

2. Pengangkatan/pemindahan, tiang pancang harus dipindahkan/diangkat dengan hati-hati sekali guna menghindari retak maupun kerusakan lain yang tidak diinginkan.

3. Rencanakan final set tiang, untuk menentukan pada kedalaman mana pemancangan tiang dapat dihentikan, berdasarkan data tanah dan data jumlah pukulan terakhir (final set).

4. Rencanakan urutan pemancangan, dengan pertimbangan kemudahan manuver alat. Lokasi stok material agar diletakkan dekat dengan lokasi pemancangan. 5. Tentukan titik pancang dengan theodolith dan tandai dengan patok.

6. Pemancangan dapat dihentikan sementara untuk peyambungan batang berikutnya bila level kepala tiang telah mencapai level muka tanah sedangkan level tanah keras yang diharapkan belum tercapai.

Proses penyambungan tiang :

a. Tiang diangkat dan kepala tiang dipasang pada helmet seperti yang dilakukan pada batang pertama.

b. Ujung bawah tiang didudukkan di atas kepala tiang yang pertama sedemikian sehingga sisi-sisi pelat sambung kedua tiang telah berhimpit dan menempel menjadi satu.

d. Tempat sambungan las dilapisi dengan anti karat.

7. Selesai penyambungan, pemancangan dapat dilanjutkan seperti yang dilakukan pada batang pertama. Penyambungan dapat diulangi sampai mencapai kedalaman tanah keras yang ditentukan.

8. Pemancangan tiang dapat dihentikan bila ujung bawah tiang telah mencapai lapisan tanah keras/final set yang ditentukan.

9. Pemotongan tiang pancang pada cut off level yang telah ditentukan.

• Proses pengangkatan

1. Pengangkatan tiang untuk disusun (dengan dua tumpuan)

Metode pengangkatan dengan dua tumpuan ini biasanya pada saat penyusunan tiang beton, baik itu dari pabrik ke trailer ataupun dari trailer ke penyusunan lapangan.Persyaratan umum dari metode ini adalah jarak titik angkat dari kepala tiang adalah 1/5 L.

2. Pengangkatan dengan satu tumpuan

Metode pengangkatan ini biasanya digunakan pada saat tiang sudah siap akan dipancang oleh mesin pemancangan sesuai dengan titik pemancangan yang telah ditentukan di lapangan.

Adapun persyaratan utama dari metode pengangkatan satu tumpuan ini adalah jarak antara kepala tiang dengan titik angker berjarak L/3.

• Proses pemancangan

1. Alat pancang ditempatkan sedemikian rupa sehingga as hammer jatuh pada patok titik pancang yang telah ditentukan.

Gambar 2-10. Pangangkatan Tiang dengan Dua Tumpuan

2. Tiang diangkat pada titik angkat yang telah disediakan pada setiap lubang. Tiang didirikan disamping driving lead dan kepala tiang dipasang pada helmet yang telah dilapisi kayu sebagai pelindung dan pegangan kepala tiang

Gambar 2-11. Pengangkatan Tiang dengan Satu Tumpuan

3. Ujung bawah tiang didudukkan secara cermat di atas patok pancang yang telah ditentukan.

4. Penyetelan vertikal tiang dilakukan dengan mengatur panjang backstay sambil diperiksa dengan waterpass sehingga diperoleh posisi yang betul-betul

vertikal. Sebelum pemancangan dimulai, bagian bawah tiang diklem dengan center gate pada dasar driving lead agar posisi tiang tidak bergeser selama pemancangan, terutama untuk tiang batang pertama.

5. Pemancangan dimulai dengan mengangkat dan menjatuhkan hammer secara kontiniu ke atas helmet yang terpasang di atas kepala tiang.

• Quality Control 1. Kondisi fisik tiang.

a. Seluruh permukaan tiang tidak rusak atau retak. b. Umur beton telah memenuhi syarat.

c. Kepala tiang tidak boleh mengalami keretakan selama pemancangan. 2. Toleransi.

Vertikalisasi tiang diperiksa secara periodik selama proses pemancangan berlangsung. Penyimpangan arah vertikal dibatasi tidak lebih dari 1:75 dan penyimpangan arah horizontal dibatasi tidak lebih dari 75 mm.

3. Penetrasi

Tiang sebelum dipancang harus diberi tanda pada setiap setengah meter di sepanjang tiang untuk mendeteksi penetrasi per setengah meter. Dicatat jumlah pukulan untuk penetrasi setiap setengah meter.

4. Final set

Pemancangan baru dapat dihentikan apabila telah dicapai final set sesuai perhitungan.

2.3.4. Kalendering

Secara umum kalendering digunakan pada pekerjaan pemancangan tiang pancang (beton maupun pipa baja) untuk mengetahui daya dukung tanah secara

empiris melalui perhitungan yang dihasilkan oleh proses pemukulan alat pancang. Alat pancang bisa berupa diesel hammer maupun hydraulic hammer. Biasanya kalendering dalam proses pemancangan tiang pancang merupakan item wajib yang harus dilaksanakan dan menjadikan laporan untuk proyek. Perhitungan kalendering menghasilkan output yang berupa daya dukung tanah dalam Ton. Sebenarnya metode pelaksanaan kalendering hanyalah sederhana.Alat yang disediakan cukup spidol, kertas milimeterblok, selotip, waterpass, dan kayu pengarah spidol agar selalu pada posisinya.Alat tersebut biasanya juga telah disediakan oleh subkon pancang.Dan pelaksanannyapun merupakan bagian dari kontrak pemancangan.Pelaksanaanya dilakukan pada saat 10 pukulan terakhir. Kapan saat dilaksanakan kalendering adalah saat hampir mendekati top pile yang disyaratkan, dan faktor lain yang disesuaikan kondisi dilapangan.

(a) (b) (c)

Gambar 2-12. Urutan pemancangan : (a) Pemancangan tiang, (b) Penyambungan tiang, (c) Kalendering/final set

Tahapan pelaksanaanya yaitu:

2. Memasang kertas milimeter blok pada tiang pancang menggunakan selotip atau lem.

3. Menyiapkan spidol yang ditumpu pada papan penopang dan waterpass tukang, kemudian menempelkan ujung spidol pada kertas milimeter.

4. Menjalankan pemukulan.

5. Satu orang melakukan kalendering dan satu orang mengawasi serta menghitung jumlah pukulan.

6. Setelah 10 pukulan kertas milimeter diambil.

7. Tahap ini bisa dilakukan 2-3kali agar memperoleh grafik yang bagus.

8. Usahakan kertas bersih, karena kalau menggunakan diesel hammer biasanya kena oli dan grafiknya jadi kurang valid karena tertutup oli.

9. Setelah tahapan selesai hasil kalendering ditanda tangani kontraktor, pengawas, dan direksi lapangan untuk selanjutnya dihitung daya dukungnya.

Gambar 2-13. Persiapan Pelaksanaan Kalendering dan Pembacaan Kalendering (Hutama Karya)

2.4. Kapasitas Daya Dukung Aksial Pemancangan

Uji Standard Penetration Test (SPT) ini dapat dilakukan untuk hampir semua jenis tanah.Berdasarkan pengalaman oleh beberapa hari, berbagai korelasi empiris dengan parameter tanah telah didapatkan.Dari pelaksanaan pengujian dengan metode SPT, maka angka N dari suatu lapisan dapat diketahui dan dari angka tersebut dapat ditentukan karakteristik suatu lapisan tanah seperti pada Tabel 2.1.

Harga N dari pasir yang diperoleh dari pengujian Standard Penetration Test (SPT) dan hubungan antara kepadatan relatif dengan sudut geser dalam dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.1. Hal-hal yang Perlu Dipertimbangkan untuk Penentuan Harga N (Sosrodarsono, 1983)

Klasifikasi Hal-hal yang perlu diperhatikan dan dipertimbangkan Hal yang perlu

dipertimbangkan secara menyeluruh dari

hasil-hasil survey sebelumnya.

Unsur tanah, variasi daya dukung vertical (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

Tahan 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

Harga N yang diperoleh dari SPT tersebut diperlukan untuk memperhitungkan daya dukung tanah.Daya dukung tanah tergantung pada kuat

geser tanah. Hipotesis pertama mengenai kuat geser tanah diuraikan oleh Coulomb yang dinyatakan dengan :

� =�+ �tan∅………..(2.1) dimana :

τ = kekuatan geser tanah (kg/cm2

) c = kohesi tanah (kg/cm2)

σ = tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm2

)

ϕ = sudut geser tanah (°)

Untuk mendapatkan sudut geser tanah dari tanah tidak kohesif (pasiran) biasanya dapat digunakan rumus Dunham (1962) sebagai berikut :

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

∅ = √12 �+ 15 ………..(2.2) Tabel 2.2.Hubungan �_ϒ, ϕ, dan N Tanah Pasir (Sosrodarsono, 2000) Nilai N

Kepadatan Relatif

�ϒ= _����� − �

��� − ����

Sudut Geser Dalam Menurut

Peck

Menurut Meyerhoff 0 – 4 Sangat Lepas 0 – 0,2 < 28,5 < 30

4 – 10 Lepas 0,2 – 0,4 28,5 – 30 30 – 35 10 – 30 Sedang 0,4 – 0,6 30 -36 35 – 40 30 - 50 Padat 0,6 – 0,8 36 – 41 40 – 45 >50 Sangat Padat 0,8 -1 >41 >45

2. Butiran pasir bersegi dengan gradasi seragam, maka sudut gesernya : ∅ = 0,3 �+ 27 ……….(2.3)

Angka penetrasi sangat berguna sebagai pedoman dalam eksplorasi tanah dan untuk memperkirakan kondisi lapisan tanah.

Tabel 2.3. Hubungan antara Angka Penetrasi Standard dengan Sudut Geser Dalam dan kepadatan Relatif Pada Tanah Pasir (Das, 1985)

Angka Penetrasi Standart, N Kepadatan Relatif Dr (%)

Sudut Geser Dalam ø (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

Hubungan antara angka penetrasi standart dengan sudut geser tanah dan kepadatan relatif untuk tanah berpasir, secara perkiraan dapat dilihat pada Tabel (2.3).

Hubungan antara harga N dengan berat isi yang sebenarnya hampir tidak mempunyai arti karena hanya mempunyai partikel kasar (Tabel 2. 4). Harga berat isi yang dimaksud sangat tergantung pada kadar air.

Tabel 2.4. Hubungan antara N dengan Berat Isi Tanah (Sosrodarsono, 1983) Tanah tidak

Kohesif

Harga N < 10 10-30 30-50 >50

Berat isi γ kN/m3

12-16 14-18 16-20 18-23 Tanah kohesif Harga N < 4 4-15 16-25 >25

Berat isi γ kN/m3

16-18 16-18 16-18 >20

Pada tanah tidak kohesif daya dukung sebanding dengan berat isi tanah, hal ini berarti bahwa tinggi muka air tanah banyak mempengaruhi daya dukung pasir.Tanah dibawah muka air mempunyai berat isi efektif yang kira – kira setengah berat isi tanah di atas muka air.

Tanah dapat dikatakan mempunyai daya dukung yang baik, dapat dinilai dari ketentuan berikut ini :

1. Lapisan kohesif mempunyai nilai SPT, N >35

2. Lapisan kohesif mempunyai harga kuat tekan (qu) 3 - 4 kg/cm2 atau harga SPT, N >15

Hasil percobaan pada SPT ini hanya merupakan perkiraan kasar, jadi bukan merupakan nilai yang teliti. Dalam pelaksanaan umumnya hasil sondir lebih dapat dipercaya dari pada percobaan SPT. Perlu menjadi catatan bagi kita bahwa jumlah pukulan untuk 15 cm pertama yang dinilai N1 tidak dihitung karena permukaan tanah dianggap sudah terganggu.

1. Daya dukung pondasi tiang pada tanah non kohesif �� = 40 × NSPT ×

�

� × Ap ≤400 ×���� × Ap...(2.4)

���� =(�1+₂�2)...(2.5)

Dimana :

NSPT = rata-rata nilai N-SPT di dekat ujung tiang (sekitar 10D (diameter)

di atas dan 4D dibawah ujung tiang)

N1 = harga rata-rata dari dasar ke 10D ke atas N2 = harga rata-rata dari dasar ke 4D ke bawah 2. Tahanan geser selimut tiang pada tanah non kohesif

�� = 2 ×���� ×�×�� ...…...(2.6)

Dimana :

Li = Panjang lapisan tanah (m) P = Keliling Tiang (m)

�� = 9 �� ��...(2.7)

Dimana :

Ap = Luas penampang tiang (m2)

cu = Kohesi undrained (kN/m2)

�� = ���� ×2₃× 10...(2.8)

Gambar 2-14. Nilai N-SPT untuk Desain Tahanan Ujung pada Tanah Pasiran(Bowles, 1984)

4 Tahanan geser selimut tiang pada tanah kohesif

�� =��� ��� ... (2.9)

Dimana :

α = Koefisien adhesi antara tanah dan tiang cu = Kohesi undrained (kN/m2)

p = Keliling tiang (m)

Gambar 2-15. Grafik hubungan antara kuat geser (Cu) dengan Faktor Adhesi (α)

2.4.2. Kapasitas daya dukung tiang pancang dari data Kalendering

Kapasitas daya dukung tiang pancang dari data kalendering memakai 2 metode, yaitu :

1. Metode Danish Formula P_� = η×E

S+�η×E ×L 2×A ×Ep�

0,5 ...…………...….………...(2.10)

Tabel 2.5. Effisiensi Jenis Alat Pancang( Sosrodarsono, 1997)

Jenis Alat Pancang Effisiensi

Pemukul jatuh (drop hammer) 0,75 – 1,00 Pemukul aksi tunggal (single acting hammer) 0,75 – 0,85 Pemukul aksi double (double acting hammer) 0,85

Pemukul diesel (diesel hammer) 0,85 -1,00

Dimana :

η = effisiensi alat pancang (Tabel 2.5) E = energi alat pancang (kg-cm) L = panjang tiang pancang (m)

2. Metode Modified New Enginering News Record (ENR) Rdu=

ef ×Wr × h

S+0,25 ×

Wr ×n2×Wp

Wr +Wp ……….…...(2.11)

Dimana :

ef = effisiensi hammer (%)(Tabel 2.6) Wr = berat hammer (Ton)

Wp = berat pile (Ton) (Tabel 2.7) S = penetrasi pukulan per cm (cm) n = koefisien restitusi = 0,4 (Tabel 2.8) h = tinggi jatuh hammer (cm)

Tabel 2.6. Nilai Effisiensi Hammer(Sosrodarsono, 1997)

Tipe Hammer Efficienci, ef Single and Double acting Hammer 0,7 – 0,8

Diesel Hammer 0,8 – 0,9

Drop hammer 0,7 -0,9

2.5.Kapasitas Daya Dukung Lateral Pemancangan

Gaya tahanan maksimum dari beban lateral yang bekerja pada tiang tunggal adalah merupakan permasalahan interaksi antara elemen bangunan agak kaku dengan tanah, yang mana dapat diperlakukan berdeformasi sebagai elastis ataupun plastis.

Tiang vertikal yang menanggung beban lateral akan menahan beban ini dengan memobilisasi tahanan tanah pasif yang mengelilinginya. Pendistribusian tegangan tanah pasif akibat beban lateral akan mempengaruhi kekakuan tiang,

kekakuan tanah dan kondisi ujung tiang. Secara umum tiang yang menerima beban lateral dapat dibagi dalam dua bagian besar, yaitu tiang pendek (rigid pile) dan tiang panjang (elastic pile).

Jika kepala tiang dapat berinteraksi dan berotasi akibat beban geser dan/atau momen maka tiang tersebut dapat dikatakan berkepala bebas (free head). Sedangkan jika kepala tiang hanya bertranslasi maka disebut dengan kepala jepit (fixed head).

Tabel 2.7. Klasifikasi Tiang Pancang Bulat Berongga(Wika Beton)

Outside Diameter (mm) Unit Weight (Kg/m) Class Panjang Tiang (m) dan Diesel Hammer Concrete Cross Section

(cm2)

Section Modulus

(m3)

Momen Lentur (ton m) Allowable Axial Load (ton) Retak Batas

300 115 A2

A3 B C

6 – 15

452 2368,70

2389,60 2431,40 2478,70 2,5 3,0 3,5 4,0 3,75 4,50 6,30 8,00 72,60 70,75 67,50 65,40

350 145 A1

A3 B C

6 – 15 582 3646,00

3693,90 3741,70 3787,60 3,5 4,2 5,0 6,0 5,25 6,30 9,00 12,00 93,10 89,50 86,40 85,00

400 195 A2

A3 B C

6 – 16 765 5481,50

5537,40 5591,30 5678,20 5,5 6,5 7,5 9,0 8,25 9,75 13,5 18,0 121,10 117,60 114,40 111,50

450 235

A1 A2 A3 B C

6 – 16 929 7591,60

7655,60 7717,10 7783,80 7929,00 7,5 8,5 10 11 12,5 11,25 12,75 15,00 19,80 25,00 149,50 145,80 143,80 139,10 134,90

500 290

A1 A2 A3

6 – 16 1159 10505,00

10579,30 10653,50 10,5 12,5 14 15,75 18,75 21,00 185,30 181,70 178,20

B C 10727,80 10944,60 15 17 27,00 34,00 174,90 169,00

600 395

A1 A2 A3 B C

6 – 16 1570 17482,80

17577,70 17792,70 17949,60 18263,40 17 19 22 25 29 25,50 28,50 33,00 45,00 58,00 252,70 249,00 243,20 238,30 229,50

Panjang tiang interval per m’ dengan mutu beton K-600 Tabel 2.8. Koefisien Restitusi(Sosrodarsono, 1997)

Pile Material Coefficient of restitution, n Cast iron hammer and concrete pile

(without cap)

0,4 – 0,5

Wood cushion and concrete pile (without cap)

0,3 – 0,4

Wooden Pile 0,25 – 0,3

Menurut McNulty (1956), tiang yang disebut berkepala jepit (fixed head) adalah tiang yang yang ujung atasnya terjepit dalam pile cap paling sedikit sedalam 60 cm, sedangkan tiang berkepala bebas (free head) adalah tiang yang tidak terjepit ke dalam pile cap atau terjepit ke dalam pile cap tetapi kurang dari 60 cm.

Beban lateral yang diijinkan pada pondasi tiang diperoleh berdasarkan salah satu dari dua kriteria berikut :

• Beban lateral ijin ditentukan dengan membagi beban ultimit dengan suatu faktor keamanan.

• Beban lateral ditentukan berdasarkan defleksi maksimum yang diijinkan.

Metode analisis yang dapat digunakan adalah : • Metode Broms (1964)

• Metode Brinch Hansen (1961) • Metode Reese-Matlock (1956)

Gambar 2-16 Tiang Panjang Dikenai Beban Lateral (Broms, 1964)

Tabel 2.9 Nilai-nilai nh untuk Tanah Granuler (c = 0)

Kerapatan relatif (Dr) Tak padat Sedang Padat Interval nilai A 100-300 300 - 1000 1000 - 2000

Nilai A dipakai 200 600 1500

nh pasir terendam air

(kN/m3) Terzaghi Reese dkk

2425 7275 19400

1386 4850 11779

5300 16300 34000

Untuk menentukan kapasitas lateral tiang langkah pertama yang perlu kita lakukan adalah menentukan apakah tiang tersebut berperilaku sebagai tiang panjang atau tiang pendek. Hal tersebut dilakukan dengan menentukan faktor kekakuan tiang R dan T. Faktor kekakuan tersebut dipengaruhi oleh kekauan tiang EI dan kompresibilitas tanah yang dinyatakan dalam modulus tanah (K) yang tidak konstan untuk sembarang tanah tetapi bergantung pada lebar dan kedalaman tanah yang dibebani.

Tabel 2.10 Nilai – nilai nhuntuk Tanah Kohesif

Tanah nh (kN/m3) Referensi

Lempung terkonsolidasi normal

Lunak

166 – 3518 277 - 554

Reese dan Matlock (1956) Davisson – Prakash (1963)

Lempung terkonsolidasi normal

organik

111 - 277 111 - 831

Peck dan Davidsson (1962) Davidsson (1970)

Gambut 55

27,7 - 111

Davidsson (1970) Wilson dan Hilts (1967)

Loess 8033 - 11080 Bowles (1968)

Dari nilai-nilai faktor kekakuan R dan T yang telah dihitung, Tomlinson (1977) mengusulkan criteria tiang kaku (tiang pendek) dan tiang elastis (tiang panjang) yang dikaitkan dengan panjang tiang yang tertanam dalam tanah (L).

Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.11. Batasan ini terutama digunakan untuk menghitung defleksi tiang oleh akibat gaya horizontal.

Untuk tanah berupa lempung kaku terkonsolidasi berlebihan (stiff over consolidated clay), modulus tanah umumnya dianggap konstan di seluruh kedalamannya. Faktor kekakuan R dinyatakan dengan persamaan :

� = ���

�

4

………...(2.12) (sumber :Broms, 1964)

K = khd = �1

1,5 = modulus tanah

E = modulus elastik tiang (kN/m2) I = momen inersia tiang (m4) d = diameter tiang

k1 = modulus reaksi subgrade dari Terzaghi (kg/cm3)

Tabel 2.11 Kriteria Tiang Kaku dan Tiang Tidak Kaku (Porous, 1964)

Tipe Tiang

Modulus tanah (K) bertambah dengan

kedalaman

Modulus tanah (K) konstan

Kaku L ≤ 2T L ≤ 2R

Tidak Kaku L≤ 4T L≤ 3,5R

2.5.1. Kapasitas ultimit tiang pancang dengan Metode Brooms a. Tiang dalam tanah kohesif

Broms mengusulkan cara pendekatan sederhana untuk mengestimasi distribusi tekanan tanah yang menahan tiang dalam lempung, yaitu tahanan tanah dianggap sama dengan nol di permukaan tanah sampai kedalaman 1,5d dan konstan sebesar 9cu untuk kedalaman yang lebih besar dari 1,5d tersebut.

• Tiang ujung bebas

Untuk tiang panjang, tahanan tiang terhadap gaya lateral akan ditentukan oleh momen maksimum yang dapat ditahan tiang itu sendiri (My). Untuk tiang

pendek, tahanan tiang terhadap gaya lateral lebih ditentukan oleh tahanan tanah di sekitar tiang. Pada gambar dapat dijelaskan bahwa f mendefinisikan letak momen maksimum, dimana pada titik ini gaya lintang pada tiang sama dengan nol.

� = ��

9�_��………..(2.13)

dan

����� = ��(� = 1,5�+ 0,5�)………(2.14)

• Tiang ujung jepit

Pada tiang ujung jepit, Brooms menganggap bahwa momen yang terjadi pada tubuh tiang yang tertanam di dalam tanah sama dengan momen yang terjadi di ujung atas tiang yang terjepit oleh pile cap.

Gambar 2-17 Mekanisme Keruntuhan pada tiang ujung bebas pada tanah kohesif menurut Broms (a) Tiang Pendek (b) Tiang Panjang (Broms,1964)

Gambar 2-18 Tiang ujung jepit pada tanah kohesif (a) Tiang Pendek (b) Tiang Panjang (Broms, 1964)

Untuk tiang panjang, tahanan ultimit tiang terhadap beban lateral dapat dihitung dengan persamaan :

�� =_1,52_��_+0,5� _� ………..(2.15)

Sedangkan untuk tiang pendek, Hu dapat dicari dengan persamaan :

�� = 9��� ( � −1,5�)………...(2.16)

��� �� = ��(0,5�+ 0,75�)……….(2.17)

b. Tiang Dalam Tanah Granuler

Untuk tiang dalam tanah granuler (c = 0), Brooms (1964) berasumsi sebagai berikut :

1. Tekanan tanah aktif yang bekerja di belakang tiang diabaikan

2. Distribusikan tekanan tanah pasif di sepanjang tiang bagian depan sama dengan tiga kali tekanan tanah pasif Rankine

3. Bentuk penampang tiang tidak berpengaruh terhadap tekanan tanah ultimit atau tahanan tanah lateral

4. Tahanan lateral sepenuhnya termobilisasi pada gerakan tiang yang diperhitungkan.

(a) (b)

Gambar 2-19. Grafik tahanan lateral ultimit tiang pada tanah kohesif (a) Tiang Pendek (b) Tiang Panjang (Broms, 1964)

Distribusi tekanan tanah dinyatakan oleh persamaan :

�� = 3����……….(2.18)

dimana :

�� = tahanan tanah ultimit

�� = tekanan overburden efektif

�� = ���2(450+ �₂)

� = sudut geser dalam efektif • Tiang ujung bebas

Untuk tiang pendek, tiang dianggap berotasi di dekat ujung bawah tiang. Tekanan yang terjadi di tempat ini dianggap dapat digantikan oleh gaya terpusat yang bekerja pada ujung bawah tiang.

��0.5 �� �

3_�

�

�+� ……….(2.19)

Momen maksimum terjadi pada jarak f di bawah permukaan tanah, dimana : �� = 1,5 �����2……….(2.20)

dan

�= 0,82 _� ��

����………..(2.21)

sehingga momen maksimum dapat dinyatakan oleh persamaan

����� =��(�+ 1,5�)………..(2.22)

• Tiang ujung jepit

Untuk tiang ujung jepit yang kaku (tiang pendek), keruntuhan tiang akan berupa translasi, beban lateral ultimit dinyatakan oleh :

Sedangkan untuk tiang ujung jepit yang tidak kaku (tiang panjang), dimana momen maksimum mencapai My di dua lokasi (Mu+ = Mu-) maka Hu dapat

diperoleh dari persamaan :

�� =

2�_�

�+0,54 _����_�

��

………..(2.24)

Gambar 2-20 Tiang ujung bebas pada tanah granuler (a) Tiang Pendek (b) Tiang Panjang (Broms,1964)

Gambar 2-21 Tiang ujung jepit dalam tanah granuler menurut Broms (a) Tiang pendek (b) Tiang Panjang (Broms, 1964)

2.5.2 Faktor keamanan

Dari hasil banyak pengujian beban tiang, baik tiang pancang maupun tiang bor yang berdiameter kecil sampai sedang (600 mm), sehubungan dengan alasan butir (d), penurunan akibat beban bekerja (working load) yang terjadi lebih kecil dari 10 mm untuk faktor aman yang tidak kurang dari 2,5 (Tomlinson, 1977).

Gambar 2-22. Grafik tahanan lateral ultimit tiang pada tanah granuler (Broms, 1964)

Tabel 2.12. Faktor Keamanan yang Disarankan (Hardiyatmo,2002)

Klasifikasi Struktur

Faktor keamanan (SF) Kontrol

baik

Kontrol Normal

Kontrol Jelek

Kontrol sangat jelek

Monumental 2,3 3 3,5 4

Permanaen 2 2,5 2,8 3,4

Sementara 1,4 2 2,4 2,8

2.6. Penurunan Tiang (Settlement)

Terdapat dua hal yang perlu diketahui mengenai penurunan, yaitu: a. Besarnya penurunan yang akan terjadi.

b. Kecepatan penurunan

Istilah penurunan (settlement) digunakan untuk menunjukkan gerakan titik tertentu pada bangunan terhadap titik referensi yang tetap.Umumnya, penurunan yang tidak seragam lebih membahayakan bangunan dari pada penurunan totalnya.

Selain dari kegagalan daya dukung (bearing capacity failure) tanah, setiap proses penggalian selalu dihubungkan dengan perubahan keadaan tegangan di dalam tanah. Perubahan tegangan pasti akan disertai dengan perubahan bentuk, umumnya ini yang menyebabkan penurunan pada pondasi.

Menurut Poulus dan Davis (1980), penurunan jangka panjang untuk pondasi tunggal tidak perlu ditinjau karena penurunan tiang akibat konsolidasi dari tanah relatif kecil.Hal ini disebabkan karena pondasi tiang direncanakan terhadap dukung ujung dan kuat dukung friksinya atau penjumlahan dari kedua nya.

Perkiraan penurunan tiang tunggal dapat dihitung berdasarkan : a. Untuk tiang apung atau friksi

�= � .�

�� .� ………...(2.25)

dimana :

� = �_�.�_�.�_ℎ.�_�……….(2.26) b. Untuk tiang dukung ujung

�= _�� .�

� .� ……….(2.27)

dimana :

� = �_�.�_�.�_�.�_�……….(2.28) Keterangan :

S = besar penurunan yang terjadi Q = besar beban yang bekerja D = diameter tiang

Es = modulus elastisitas bahan tiang

Io = faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat

(Incompressible) dalam massa semi tak terhingga

Rk = faktor koreksi kemudahmampatan tiang untuk μ = 0,3

Rh = faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada tanah keras

Rμ = faktor koreksi angka poisson

Rb = faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung

h = kedalaman

K adalah suatu ukuran kompressibilitas relatif dari tiang dan tanah yang dinyatakan oleh persamaan :

�= �� .��

�� ………(2.29)

dimana :

�� = 1�� 4��2

……….(2.30) dengan :

K = faktor kekakuan tiang

EP = modulus elastisitas dari bahan tiang

Es = modulus elastisitas tanah di sekitar tiang

Eb = 10 Es = modulus elastisitas tanah di dasar tiang

Terzaghi menyarankan nilai μ = 0,3 untuk tanah pasir, μ= 0,4 sampai 0,43

tanah pasir dan μ = 0,4 sampai 0,5 untuk tanah lempung. Sedangkan Io, Rk, Rh, Rμ,

dan Rb dapat dilihat pada gambar 2-23, 2-24, 2-25, 2-26, dan 2-27.

Gambar 2-23 Faktor penurunan Io (Poulus dan Davis, 1980)

Gambar 2-25 Koreksi kedalaman Rh (Poulus dan Davis, 1980)

Gambar 2-27 Koreksi kekakuan lapisan pendukung Rb (Poulos dan Davis, 1980) 2.7. Penurunan Tiang Elastis

Untuk tiang elastis penurunan segera/ Elastis (Immediate/Ellastic Settlement) penurunan yang dihasilkan oleh distorsi massa tanah yang tertekan, dan terjadi pada volume konstan. Termasuk penurunan pada tanah-tanah berbutir kasar dan tanah-tanah berbutir halus yang tidak jenuh, karena penurunan terjadi segera setelah terjadi penerapan beban.

Persamaan penurunan segera atau penurunan elastis dari pondasi yang diasumsikan terletak pada tanah yang homogen, elastis dan isotropis pada media semi tak terhingga, dinyatakan dengan:

Se = (Qwp +ξQws ).L

Dimana :

Se = penurunan elastis dari tiang (mm)

Qwp = daya dukung yang bekerja pada ujung tiang dikurangi daya

dukungfriction (kN)

Qws = daya dukung friction (kN)

Ap = luas penampang tiang pancang (m2)

L = panjang tiang pancang (m)

Ep = modulus elastisitas dari bahan tiang (kN/ m2)

ξ = koefisien dari skin friction, ambil 0,67(Gambar 2.33) D = diameter tiang (m)

Nilai ξtergantung dari unit tahanan friksi (kulit) alami (the nature of unit friction resistance)di sepanjang tiang terpancang di dalam tanah. Nilai ξ= 0,5 untuk bentuk unit tahanan fiksi alaminya berbentuk seragam atau simetris, seperti persegi panjang atau parabolik seragam, umumnya pada tanah lempung atau lanau. Sedangkan untuk tanah pasir nilai ξ= 0,67 untuk bentuk unit tahanan fiksi alaminya berbentuk segitiga.

Gambar 2-28. Variasi jenis bentuk unit tahanan friksi (kulit) alami terdistribusi sepanjang tiang tertanam ke dalam tanah (Bowles, 1993)

vi

4.4 PenurunanTiang ... 81

4.5 Efisiensi Tiang Pancang ... 83

4.6 Perhitungan dengan menggunakan Metode Elemen Hingga ... 85

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 92

5.1 Kesimpulan ... 92

5.2 Saran ... 93

DAFTAR PUSTAKA ... 94

LAMPIRAN ... 96

LAMPIRAN 1 LAY OUT DENAH ABUTMENT DAN PRECAST PILE ... 97

LAMPIRAN 2 DRILLING LOG ... 98

vii DAFTAR TABEL

No. Judul hal

2.1 Hal-Hal yang Perlu Dipertimbangkan Untuk Penentuan Harga N

31

2.2 Hubungan antara Harga N-SPT, Sudut Geser Dalam, dan Kepadatan Relatif

32

2.3 Hubungan antara Angka Penetrasi Standard dengan Sudut Geser Dalam dan kepadatan Relatif Pada Tanah Pasir

32

2.4 Hubungan antara Harga N-SPT dan Berat Isi Tanah 33

2.5 Effisiensi Jenis Alat Pancang 36

2.6 Nilai Effisiensi Hammer 37

2.7 Klasifikasi Tiang Pancang Bulat Berongga 38

2.8 Koefisien Restitusi 39

2.9 Nilai-nilai nh untuk Tanah Granuler (c = 0) 40

2.10 Nilai-nilai nh untuk Tanah Kohesif 40

2.11 Kriteria Tiang Kaku dan Tiang Tidak Kaku 42

2.12 Faktor Keamanan yang Disarankan 47

2.13 Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah 63 2.14 Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah 64

viii 2.15 Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Pasir 2.16 Hubungan Jenis Tanah, Konsistensi dan Poisson’s Ratio (μ) 2.17 Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah

4.1 Stratifikasi Lapisan Tanah di Lokasi Proyek Bore Hole 1 4.2 Perhitungan Daya Dukung Tiang Berdasarkan

Data SPT Bore Hole 1

4.3 Penurunan Elastis tiang tunggal

4.4 Tabel Daya dukung ultimit tiang pancang Metode Converse – Labore Formula

4.5 Tabel Daya dukung ultimit tiang pancang dengan Metode Los Angeles

4.6 Data Tiang Pancang

4.7 Input Parameter untuk Program Metode Elemen Hingga Lokasi

Bore Hole 1

65 65 67 74 77

83 84

84

87 88

ix

DAFTAR NOTASI

Ap = luas penampang tiang (m2)

B = lebar atau diameter tiang (m) BN = jumlah pukulan

BPM = jumlah pukulan permenit

BTA = integritas tiang/keutuhan tiang (%)

CSX = tegangan tekan maksimum pada posisi sensor (Mpa) Cp = koefisien empiris

Cs = konstanta Empiris c = kohesi tanah (kg/cm²) cu = kohesi undrained (kN/m2)

D = diameter tiang (m) Dr = kerapatan relatif (%)

E = energi alat pancang (kg-cm)

EMX = energi maksimum yangditransfer (ton-m) Eb = modulus elastisitas tanah di dasar tiang (kN/m2)

Ep = modulus elastis tiang (kN/m2)

Es = modulus elastisitas tanah di sekitar tiang (kN/m2)

Es = modulus elastisitas bahan tiang (kN/m2) e = angka pori

ef = effisiensi hammer (%)

f = jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m) Gs = specific gravity

x g =jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang (m) H = tebal lapisan (m)

h = tinggi jatuh hammer (m) I = momen inersia tiang (cm4)

ID = diameter dalam (m)

I0 = faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat

(Incompressible) dalam massa semi tak terhingga K = faktor kekakuan tiang

k = koefisien permeabilitas

ki = modulus reaksi subgrade dari Terzaghi

kh = koefisien permeabilitas arah horizontal

kv = koefisien permeabilitas arah vertikal

L = panjang tiang pancang (m) Lb = panjang lapisan tanah (m)

Li =tebal lapisan tanah, pengujian SPT dilakukan setiapinterval

kedalaman pemboran (m) My = momen leleh (kN-m)

N-SPT = nilai N-SPT

n = koefisien restitusi

nh = koefisien fariasi modulus

P = keliling tiang (m)

po = tekanan overburden efektif

pu = tahanan tanah ultimit

xi Qwp = daya dukung yang bekerja pada ujung tiang dikurangi daya

dukungfriction (kN)

Qws = daya dukung friction (kN)

Rb = faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung

Rh = faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada tanah

keras

Rk = faktor koreksi kemudahmampatan tiang

R_μ = faktor koreksi angka poisson S = penetrasi pukulan per cm (cm) Se = penurunan elastis dari tiang (mm) S = besar penurunan yang terjadi (mm) Wp = berat pile (Ton)

Wr = berat hammer (Ton)

α = koefisien adhesi antara tanah dan tiang

ŋ

= effisiensi alat pancang

Ø = sudut geser dalam

� = berat isi tanah (kN/m3)

γdry = berat jenis tanah kering (kN/m3)

γsat = berat jenis tanah jenuh (kN/m3)

γw = berat isi air (kN/m3)

ξ = koefisien dari skin friction

μ =poisson’s ratio