Analisa Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang pada Titik Bore Hole - 01 dengan Metode Analitis dan Metode Elemen Hingga (Studi Kasus : Hotel Medan Siantar Sinaksak – Pematang Siantar)

BAB III

METODOLOGI PENELETIAN

3.1. Data Umum

Proyek pembangunan Hotel Medan Siantar merupakan proyek pembangunan gedung bertingkat terdiri dari 10 lantai diatas permukaan tanah. Proyek ini berlokasi di jalan Tebing Tinggi – Pematang Siantar, Sinaksak Pematang Siantar

Adapun data umum proyek pembangunan Hotel adalah sebagai berikut :

1. Nama Proyek : Hotel Medan Siantar 2. Fungsi Bangunan : Penginapan

3. Lokasi Proyek : Jalan Tebing Tinggi – Pematang Siantar, Pematang Siantar

4. Pemilik Proyek : PT. TOR GANDA

5. Konsultan Perencana : RUDOLF MORIDA & ASSOCIATES 6. Kontraktor Pelaksana : RUDOLF MORIDA & ASSOCIATES

7. Status : Proyek Swasta

8. Kosultan Penelitian Tanah : Laboratorium Mekanika Tanah

Gambar 3.1. Lokasi Proyek

3.2. Data Teknis Tiang Pancang

Dari hasil penyelidikan tanah diperoleh data bahwa lapisan tanah bagian atas berupa tanah lempung berpasir, warna kuning kecoklatan, kekuatan lunak ke sangat padat, kadar air tinggi rendah dan plastis rendah. Sementara lapisan tanah keras terdapat pada kedalaman 18 m dari permukaan tanah pada data bore hole 1. Sehingga direncanakan pondasi dengan menggunakan tiang pancang.

Dalam proyek ini digunakan pondasi tiang pancang dengan spesifkasi sebagai berikut :

Jenis Pondasi : Pondasi Tiang Pancang

Diameter Tiang Pancang :

Panjang tiang pancang : 12 m

Mutu Beton : K-600

Kedalaman Pondasi Tiang : 18 meter

Gambar 3.2. Lokasi Titik Bore Hole

3.3. Metode Pengumpulan Data

Untuk mendukung penulisan Tugas Akhir ini, penulis memperoleh data – data sebagai berikut :

- Standard Penetration Test (SPT) sebanyak 2 titik

- Uji laboratorium ( atterberg limit, direct shear, specific grafity,

consolidation, sieve analysis dan water content)

1.4Tahap Penelitian

Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis melakukan beberapa tahapan 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 aksial dan lateral 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 literatur dalam bentuk buku maupun tulisan ilmiah yang berhubungan dengan Tugas Akhir ini.

b. Tahap kedua

Pada tahap ini di lakukan pengumpulan data-data dari hasil penyelidikan tanah dan data pemancangan. Data penyelidikan tanah berupa data sondir (Cone Penetration Test), SPT (Standard Penetration Test ) dan Uji laboratorium ( atterberg limit, direct shear, specific grafity, consolidation,

sieve analysis dan water content) diperoleh dari Laboratorium Mekanika

c. Tahap ketiga

Melakukan analisa terhadap data yang diperoleh dari lapangan dengan buku dan jenis literatur 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 di Tinjauan Pustaka.

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

Membandingkan daya dukung pondasi tiang pancang yang diperoleh dengan metode analitis dengan perhitungan yang dilakukan pada Program Plaxis dengan pemodelan tanah Mohr-Coulomb, kemudian mengambil kesimpulan dan saran.

Skema pelaksanaan studi ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

v

Gambar 3.3. Alur Penelitian

Mulai

Studi Literatur

Pengumpulan Data sekunder seperti sondir, SPT, dan uji

laboratorium.

Analisis Data dan Perhitungan

Metode Analitis berdasarkan data Sondir,SPT

dan laboratorium

Metode Elemen Hingga dengan pemodelan Mohr-Coulomb pada program Plaxis

Analisis hasil perhitungan

Kesimpulan dan Saran

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pendahuluan

Pada bab ini penulis akan membahas perhitungan daya dukung aksial pondasi tiang pancang, yaitu dengan metode analitis dan metode numerik menggunakan Metode Elemen Hingga yaitu bantuan Program Plaxis versi 8.2. Daya dukung tiang akan dihitung dengan menggunakan data hasil pengujian Sondir (Cone Penetration Test), SPT (Standard Penetration Test), dan data hasil pengujian laboratorium.

Adapun data yang diperoleh pada proyek ini antara lain : 1. Data hasil Sondir (Cone Penetration Test)

2. Data hasil SPT (Standard Penetration Test) 3. Data laboratorium

4.2.Menghitung Kapasitas Daya Dukung Aksial Pondasi Tiang Pancang

Perhitungan daya dukung tiang pancang secara analitis dilakukan berdasarkan data hasil Sondir (Cone Penetration Test) dan SPT (Standard

Penetration Test).

4.2.1. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data Sondir dengan Metode Meyerhoff

1. Titik S1

 Contoh perhitungan daya dukung pada kedalaman 1 m : - Perlawanan penetrasi konus (PPK) qc = 14 kg/cm2

- Luas penampang tiang (Ap) = ⁄

= ⁄ = 2826 cm2 - Keliling tiang (K) =

= = 188,4 cm

Maka, berdasarkan Persamaan (2.3) untuk kapasitas daya dukung tiang adalah : Qu = qc x Ap + JHL x K

Qu = (14 x 2826) + (70 x 188,4)

= 52.752 kg

= 52,752 ton

Untuk kapasitas daya dukung ijin (Qijin) dari Persamaan (2.4) adalah :

Qijin = qc x Ap+ JHL x K

3 5

Qijin = (14 x 2826) + (70 x 188,4)

3 5 = 15.826 kg

= 15,826 ton

Daya dukung terhadap kekuatan tanah untuk tiang tarik :

Tult =

=

=13,188 ton

Daya dukung ijin tarik :

Qall =

=

= 4,396 ton

Daya dukung terhadap kekuatan bahan :

Ptiang =

= ⁄

= 847.800 kg

= 847,8 ton

 Contoh perhitungan daya dukung pada kedalaman 2 m : - Perlawanan penetrasi konus (PPK) qc = 22 kg/cm2

- Jumlah hambatan lekat (JHL) = 148 kg/cm - Luas penampang tiang (Ap) = ⁄

= ⁄ = 2826 cm2 - Keliling tiang (K) =

= = 188,4 cm

Maka, berdasarkan Persamaan (2.3) untuk kapasitas daya dukung tiang adalah : Qu = qc x Ap + JHL x K

Qu = (22 x 2826) + (148 x 188,4)

= 90.055 kg

=90,055ton

Untuk kapasitas daya dukung ijin (Qijin) dari Persamaan (2.4) adalah :

Qijin = qc x Ap+ JHL x K

3 5

Qijin = (22 x 2826) + (148 x 188,4)

3 5 = 26.301 kg

= 26,301ton

Daya dukung terhadap kekuatan tanah untuk tiang tarik :

Tult =

=

=27883,2 kg

=27,8832 ton

Daya dukung ijin tarik :

Qall =

= 9,294 ton

Daya dukung terhadap kekuatan bahan :

Ptiang =

= ⁄

= 847.800 kg

= 847,8 ton

Tabel 4.1. Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Tiang Pancang pada Titik Sondir S-1 dengan Metode Meyerhoff

Kedalaman PPK

(qc) Ap JHL K Qult Qall

(m) (kg/cm2) cm2 (kg/cm) (cm) (ton) (ton)

0 0 2826 0 188,4 0 0

1 14 2826 70 188,4 52,752 15,826

2 22 2826 148 188,4 90,055 26,301

3 30 2826 254 188,4 132,634 37,831

4 27 2826 352 188,4 142,619 38,697

5 24 2826 434 188,4 149,590 38,961

6 27 2826 518 188,4 173,893 44,952

7 21 2826 626 188,4 177,284 43,370

8 21 2826 704 188,4 191,980 46,309

9 21 2826 790 188,4 208,182 49,549

10 24 2826 898 188,4 237,007 56,445

11 15 2826 1024 188,4 235,312 52,714

12 24 2826 1140 188,4 282,600 65,563

13 36 2826 1254 188,4 337,990 81,163

14 14 2826 1366 188,4 296,918 64,659

15 39 2826 1486 188,4 390,176 92,730

16 62 2826 1608 188,4 478,159 118,993

17 172 2826 1724 188,4 810,874 226,984

2. Titik S2

 Contoh perhitungan daya dukung pada kedalaman 1 m : - Perlawanan penetrasi konus (PPK) qc = 8 kg/cm2

- Jumlah hambatan lekat (JHL) = 68 kg/cm - Luas penampang tiang (Ap) = ⁄

= ⁄ = 2826 cm2 - Keliling tiang (K) =

= = 188,4 cm

Maka, berdasarkan Persamaan (2.3) untuk kapasitas daya dukung tiang adalah : Qu = qc x Ap + JHL x K

Qu = (8 x 2826) + (68 x 188,4)

= 35.419kg

= 35,419 ton

Untuk kapasitas daya dukung ijin (Qijin) dari Persamaan (2.4) adalah :

Qijin = qc x Ap+ JHL x K

3 5

Qijin = (8 x 2826) + (68 x 188,4)

3 5 = 10.098 kg

Daya dukung terhadap kekuatan tanah untuk tiang tarik :

Tult =

=

=12811,2 kg

=12,8112 ton

Daya dukung ijin tarik :

Qall =

=

= 4,270 ton

Daya dukung terhadap kekuatan bahan :

Ptiang =

= ⁄

= 847.800 kg

= 847,8 ton

 Contoh perhitungan daya dukung pada kedalaman 2 m : - Perlawanan penetrasi konus (PPK) qc = 8 kg/cm2

- Jumlah hambatan lekat (JHL) = 158 kg/cm - Luas penampang tiang (Ap) = ⁄

= ⁄ = 2826 cm2 - Keliling tiang (K) =

= = 188,4 cm

Maka, berdasarkan Persamaan (2.3) untuk kapasitas daya dukung tiang adalah : Qu = qc x Ap + JHL x K

Qu = (8 x 2826) + (158 x 188,4)

= 52.375 kg

= 52,375 ton

Untuk kapasitas daya dukung ijin (Qijin) dari Persamaan (2.4) adalah :

Qijin = qc x Ap+ JHL x K

3 5

Qijin = (22 x 2826) + (148 x 188,4)

3 5 = 13.489 kg

= 13,489ton

Daya dukung terhadap kekuatan tanah untuk tiang tarik :

Tult =

=

=29,7672 ton

Daya dukung ijin tarik :

Qall =

=

= 9,9224 ton

Daya dukung terhadap kekuatan bahan :

Ptiang =

= ⁄

= 847.800 kg

Tabel 4.2. Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Tiang Pancang pada Titik Sondir S-2 dengan Metode Meyerhoff

Kedalaman PPK

(qc) Ap JHL K Qult Qijin

(m) (kg/cm2) cm2 (kg/cm) (cm) (ton) (ton)

0 0 2826 0 188,4 0 0

1 8 2826 68 188,4 35,419 10,098

2 8 2826 158 188,4 52,375 13,489

3 13 2826 240 188,4 81,954 21,289

4 16 2826 326 188,4 106,634 27,356

5 20 2826 430 188,4 137,532 35,042

6 15 2826 538 188,4 143,749 34,402

7 17 2826 632 188,4 167,111 39,828

8 27 2826 700 188,4 208,182 51,810

9 17 2826 774 188,4 193,864 45,178

10 15 2826 858 188,4 204,037 46,459

11 7 2826 922 188,4 193,487 41,335

12 16 2826 988 188,4 231,355 52,300

13 162 2826 1100 188,4 665,052 194,052

13.4 190 2826 1138 188,4 751,339 221,860

3. Titik S3

 Contoh perhitungan daya dukung pada kedalaman 1 m : - Perlawanan penetrasi konus (PPK) qc = 12 kg/cm2

- Jumlah hambatan lekat (JHL) = 72 kg/cm - Luas penampang tiang (Ap) = ⁄

= ⁄ = 2826 cm2 - Keliling tiang (K) =

= = 188,4 cm

Maka, berdasarkan Persamaan (2.3) untuk kapasitas daya dukung tiang adalah : Qu = qc x Ap + JHL x K

Qu = (12 x 2826) + (72 x 188,4)

= 47.477 kg

= 47,477ton

Untuk kapasitas daya dukung ijin (Qijin) dari Persamaan (2.4) adalah :

Qijin = qc x Ap+ JHL x K

3 5

Qijin = (12 x 2826) + (72 x 188,4)

3 5 = 14.017 kg

= 14,017ton

Daya dukung terhadap kekuatan tanah untuk tiang tarik :

Tult =

=

=13564,8 kg

=13,5648 ton

Daya dukung ijin tarik : Qall =

= 4,5216 ton

Daya dukung terhadap kekuatan bahan :

Ptiang =

= ⁄

= 847.800 kg

= 847,8 ton

 Contoh perhitungan daya dukung pada kedalaman 2 m : - Perlawanan penetrasi konus (PPK) qc = 11 kg/cm2

- Jumlah hambatan lekat (JHL) = 170 kg/cm - Luas penampang tiang (Ap) = ⁄

= ⁄ = 2826 cm2 - Keliling tiang (K) =

= = 188,4 cm

Maka, berdasarkan Persamaan (2.3) untuk kapasitas daya dukung tiang adalah : Qu = qc x Ap + JHL x K

Qu = (11 x 2826) + (170 x 188,4)

= 63.114 kg

Untuk kapasitas daya dukung ijin (Qijin) dari Persamaan (2.4) adalah :

Qijin = qc x Ap+ JHL x K

3 5

Qijin = (11 x 2826) + (170 x 188,4)

3 5 = 16.768 kg

= 16,768 ton

Daya dukung terhadap kekuatan tanah untuk tiang tarik :

Tult =

=

=32.028 kg

=32,028 ton

Daya dukung ijin tarik : Qall =

=

= 10,676 ton

Daya dukung terhadap kekuatan bahan :

= ⁄

= 847.800 kg

= 847,8 ton

Tabel 4.3. Perhitungan Daya Dukung Ultimit dan Daya Dukung Ijin Tiang Pancang pada Titik Sondir S-3 dengan Metode Meyerhoff

Kedalaman PPK

(qc) Ap JHL K Qult Qijin

(m) (kg/cm2) cm2 (kg/cm) (cm) (ton) (ton)

0 0 2826 0 188.4 0 0

1 12 2826 72 188.4 47,477 14,017

2 11 2826 170 188.4 63,114 16,768

3 23 2826 262 188.4 114,359 31,538

4 22 2826 354 188.4 128,866 34,063

5 19 2826 454 188.4 139,228 35,005

6 32 2826 534 188.4 191,038 50,265

7 42 2826 604 188.4 232,486 62,323

8 17 2826 680 188.4 176,154 41,636

9 15 2826 764 188.4 186,328 42,918

10 23 2826 862 188.4 227,399 54,146

11 27 2826 964 188.4 257,920 61,758

12 24 2826 1076 188.4 270,542 63,152

13 121 2826 1144 188.4 557,476 157,088

13.4 198 2826 1170 188.4 779,976 230,602

4.2.2. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data Sondir dengan metode Aoki dan De Alencar

Data tiang pancang :

- Diameter tiang pancang (D) = 60 cm - Keliling tiang pancang ( As) =

π

x D

= 3,14 x 60 = 188,4 cm

- Luas penampang tiang pancang (Ab) = ¼ x

π

x D2

= ¼ x 3,14 x 602 = 2826 cm2

1. Titik S1

a. Perhitungan kapasitas daya dukung ujung tiang (qb)

Kedalaman tiang pancang = 17,40 m

Tabel 4.4. Nilai Perlawanan Penetrasi Konus (qc) pada Titik Sondir S-1

Nilai qca diambil rata-ratanya yaitu sebesar :

qca = 47 + 78 + 136 + 172 + 196 + 201 + 201 + 201 + 201 + 201 + 201

11 = 185,091kg/cm2

Dari Persamaan (2.8) kapasitas daya dukung ujung (qb) adalah

qb = qca (base) (nilai Fb diambil dari tabel 2.4 ; Fb = 1,75)

Fb

qb = 185,091 = 105,766 kg/cm2

1,75

Maka, kapasitas daya dukung ujung tiang adalah : Qb = qb x Ab

Kedalaman (m) Penetrasi konus (kg/cm2)

16,40 47

16,60 78

16,80 136

17,00 172

17,20 196

17,40 201

17,60 201

17.80 201

18,00 201

18,20 201

= 105,766 x 2826 = 298.895,523 kg

= 298,895 ton

b. Perhitungan kapasitas daya dukung kulit (Qs)

0,00 m

Pasir (SW)

17,40 m qc = 44,111 kg/cm2

- 17,40

Gambar 4.1. Nilai qc (side) pada titik S-1

Dari Persamaan (2.9) kapasitas tahanan kulit persatuan luas (f) adalah : f = qc (side)

α

s (Nilai

α

s dan Fs diambil dari tabel 2.4 dan 2.5)

Fs

f = 44,1110,03 = 0,378 kg/cm2

Maka, kapasitas daya dukung kulit adalah : Qs = f. As

= 0,378 x 188,4 x 1740 = 123.945,356 kg

= 123,945 ton

Kapasitas daya dukung ultimit adalah :

Qu = Qb + Qs

= 298,895 + 123.945

= 422,840 ton

Kapasitas ijin tiang (Qa) :

Qa = Qu

SF

= 422,840 = 169,136 ton 2,5

2. Titik S2

a. Perhitungan kapasitas daya dukung ujung tiang (qb)

Kedalaman tiang pancang = 13,40 m

Tabel 4.5. Nilai Perlawanan Penetrasi Konus (qc) pada Titik Sondir S-2

Kedalaman (m) Penetrasi konus (kg/cm2)

12,40 58

12,60 72

12,80 131

Nilai qca diambil rata-ratanya yaitu sebesar :

qca = 58 + 72 + 131 + 162 + 152 + 190 + 190 + 190 + 190 + 190 +190

11 = 155,909 kg/cm2

Dari Persamaan (2.8) kapasitas daya dukung ujung (qb) adalah

qb = qca (base) (nilai Fb diambil dari tabel 2.4 ; Fb = 1,75)

Fb

qb = 155,909 = 89,091 kg/cm2

1,75

Maka, kapasitas daya dukung ujung tiang adalah : Qb = qb x Ab

= 89,091 x 2826 = 251770,909kg

= 251,771 ton

13,20 152

13,40 190

13,60 190

13,80 190

14,00 190

14,20 190

b. Perhitungan kapasitas daya dukung kulit (Qs)

0,00 m

Pasir (SW)

13,40 m qc = 37,928 kg/cm2

- 13,40 m

Gambar 4.2. Nilai qc (side) pada titik S-2

Dari Persamaan (2.9) kapasitas tahanan kulit persatuan luas (f) adalah : f = qc (side)

α

s (Nilai

α

s dan Fs diambil dari tabel 2.4 dan 2.5)

Fs

f = 37,928 0,03 = 0,325 kg/cm2

3,5

Maka, kapasitas daya dukung kulit adalah : Qs = f. As

= 0,325 x 188,4 x 1340 = 82.048,2 kg

= 82,048 ton

Untuk kapasitas daya dukung ultimit adalah :

= 251,771 + 82,048

= 333,819 ton

Kapasitas ijin tiang (Qa) :

Qa = Qu

SF

= 333,819 = 133,527 ton 2,5

3. Titik S3

a. Perhitungan kapasitas daya dukung ujung tiang (qb)

Kedalaman tiang pancang = 13,40 m

Tabel 4.6. Nilai Perlawanan Penetrasi Konus (qc) pada Titik Sondir S-3

Nilai qca diambil rata-ratanya yaitu sebesar :

qca = 37+ 51 + 72 + 121 + 176 + 198 + 198 + 198 + 198 + 198 +198

11 = 149,545kg/cm2

Dari Persamaan (2.8) kapasitas daya dukung ujung (qb) adalah

Kedalaman (m) Penetrasi konus (kg/cm2)

12,40 37

12,60 51

12,80 72

13,00 121

13,20 176

13,40 198

13,60 198

13,80 198

14,00 198

14,20 198

qb = qca (base) (nilai Fb diambil dari tabel 2.4 ; Fb = 1,75)

Fb

qb = 149,545 = 85,454 kg/cm2

1,75

Maka, kapasitas daya dukung ujung tiang adalah : Qb = qb x Ab

= 85,454 x 2826 = 241.494,5 kg

= 241,494ton

b. Perhitungan kapasitas daya dukung kulit (Qs)

0,00 m

Pasir (SW)

13,40 m qc = 41,857 kg/cm2

- 13,40 m

Gambar 4.3. Nilai qc (side) pada titik S-3

Dari Persamaan (2.9) kapasitas tahanan kulit persatuan luas (f) adalah : f = qc (side)

α

s (Nilai

α

s dan Fs diambil dari tabel 2.4 dan 2.5)

Fs

f = 41,857 0,03 = 0,358 kg/cm2 3,5

Maka, kapasitas daya dukung kulit adalah :

Qs = f. As

= 0,358 x 188,4 x 1340 = 90.575,030kg

= 90,575 ton

Untuk kapasitas daya dukung ultimit adalah :

Qu = Qb + Qs

= 241,494+ 90,575

= 332,069 ton

Kapasitas ijin tiang (Qa) :

Qa = Qu

SF

= 332,069 = 132,827 ton 2,5

4.2.3. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data SPT (Standard Penetration Test)

Untuk menghitung kapasitas daya dukung Tiang pancang ini menggunakan data SPT (Standard Penetration Test) dilakukan per lapisan tanah menggunakan metode Meyerhoff. Perhitungan dibatasi hanya pada data SPT (Standard

Penetration Test) diambil dari BH-1.

Ada dua rumus yang digunakan untuk melakukan perhitungan ini yaitu: 1. Jenis tanah kohesif (lempung).

2. Jenis tanah non - kohesif (pasir).

Hal ini dikarenakan jenis tanah pada setiap lapisan bisa berbeda jenisnya. 1. Daya pondasi tiang pancang pada tanah kohesif (lempung)

Contoh perhitungan diambil dari kedalaman 1 m Jenis tanah : Lempung berpasir

N-SPT : 4

Luas penampang tiang : 0,2826 m2 Keliling tiang : 1,884 m a. Daya dukung ujung tiang pancang Qp = 9 x cu x Ap

Dimana :

Ap = luas penampang tiang = 0,2826 m2

cu = Kohesi undrained (kN/m2)

= N-SPT x 2/3 x 10

= 4 x 2/3 x 10

= 26,667 kN/m2 Qp = 9 x 26,667 x 0,2826

= 67,825 kN

= 6,7825 ton

b. Daya dukung selimut tiang pancang

Qs =

α

x cu xp x Li

α

= Faktor adhesi = 0,55 (Reese & Wright,1977) p = Keliling tiang = 1,884 m

Li = Panjang lapisan tanah = 1 m Qs = 0,55 x 26,667 x 1,884 x 1

= 27,632 kN = 2,7632 ton

2. Daya pondasi tiang pancang pada tanah non-kohesif (pasir). Contoh perhitungan diambil dari kedalaman 16 m

Jenis tanah : Pasir berlempung N-SPT : 8

a. Daya dukung ujung tiang pancang

Qp = 40 x N-SPT x Lb/D x Ap< 400 x N-SPT x Ap

dimana :

Qp = Tahanan ujung ultimate (ton)

Ap = Luas penampang tiang pancang = 0,2826 m2

Lb = Kedalaman penyelidikan tanah di lapangan = 2 m

D = Diameter tiang pancang (m) = 0,6 m Qp = 40 x 8 x 2/0,6 x 0,2826 < 400 x 8 x 0,2826

= 301,44 kN < 901,32 kN = 30,144 ton

b. Daya dukung selimut tiang pancang Qs = 2 x N-SPT x p x Li

Li = Panjang lapisan tanah = 2 m p = Keliling tiang = 1,884 m Qs = 2 x 8 x 1,884 x 2

=60,288 kN =6,0288ton

Tabel 4.7. Perhitungan daya dukung tiang pancang berdasarkan data Standard Penetration Test (SPT)

BH 1

Kedalaman Lapisan ke -

Deskripsi

N-SPT Cu Α

Skin friction End Bearing (KN) Qult (KN) Qult (ton) Qijin (ton) Jenis tanah

Kohesif/Non-kohesif Local (KN) Cumm (KN) 0

1 Lempung

berpasir Kohesif

0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 4 26,667 0,550 27,632 27,632 67,824 95,456 9,546 3,818

2

2 Lempung

berpasir Kohesif

7 46,667 0,550 48,356 75,988 118,692 194,680 19,468 7,787

3 6 40,000 0,550 41,448 117,436 101,736 219,172 21,917 8,767

4

3 Pasir

berlempung Non-kohesif

5 - 18,840 136,276 94,200 230,476 23,048 9,219

6 6 - 45,216 181,492 226,080 407,572 40,757 16,303

8 6 - 45,216 226,708 226,080 452,788 45,279 18,112

9 6 - 22,608 249,316 113,040 362,356 36,236 14,494

10

4 Pasir

berlempung Non-kohesif

6 - 22,608 271,924 113,040 384,964 38,496 15,399

12 5 - 37,680 309,604 188,400 498,004 49,800 19,920

14 7 - 52,752 362,356 263,760 626,116 62,612 25,045

15 7.5 - 28,260 390,616 141,300 531,916 53,192 21,277

16

5 Pasir Non-kohesif 8 - 30,144 420,760 150,720 571,480 57,148 22,859

18 60 - 452,160 872,920 2260,800 3133,720 313,372 125,349

20

6 Pasir

berbatu Non-kohesif

60 - 452,160 1325,080 2260,800 3585,880 358,588 143,435

4.3. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang Pancang Untuk mengetahui tanah runtuh atau tidak akibat adanya beban horizontal yang terjadi pada tiang, maka perlu dihitung daya dukung horizontal. Untuk menghitung daya dukung horizontal, terlebih dahulu hitung faktor kekakuan tiang untuk tanah non-kohesif. Perhitungan kapasitas daya dukung lateral tiang pancang menggunakan metode Broms.

Data :

Daya dukung lateral (BH- 01 pada kedalaman 18 m) Jenis tanah : granular

Berat isi tanah (γ) = 21,5 kN/m3 Sudut geser tanah (ø) = 41,9o Tiang :

Diameter tiang pancang (D) = 0,6 m Panjang tiang pancang (L) = 12 m

Mutu beton (f’c) = 600 kg/ cm2 = 60 Mpa Momen ultimit (My) = 17 Tonmeter = 170 kNm

E = 4700 √

= 36.406,043 Mpa = 36.406.043 kN/m2 I =

π (0,6) 4

= m4

Perhitungan dilakukan dengan tahap berikut :

1) Cek perilaku tiang dan hitung faktor kekakuan tiang Koefisien variasi modulus tanah (nh) = 11779 kN/m3

T =

√

= 1,814 m (Persamaan 2.18)

L ≥ 4 T

12 m ≥ 7,256 m

(jenis tiang pancang dikategorikan tiang panjang/elastic pile) 2) Cek keruntuhan tiang akibat momen lentur maksimum tiang Jarak beban lateral dari permukaan tanah (e ) = 0

Koefisien tekanan tanah pasif Kp ⁄

Kp = ⁄

= 5,021

Maka :

Hu =

√

(Persamaan 2.38)

Hu = 295,019 kN = 29,509 Ton

Beban ijin lateral

H =

= 118,007 kN = 11,80 Ton

3) Cek terhadap grafik hubungan My/D4γKp dan Hu/D3γKp maka akan

Gambar 4.4. Grafik Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Granuler

Tahanan momen ultimit =

= 13,151

Nilai tahanan ultimit sebesar 25,345 diplot ke grafik di atas, sehingga diperoleh tahanan lateral ultimit sebesar 20.

12,45 =

Hu = 290,303 kN = 29,03 Ton

H

=

= 116,121 kN = 11,612 Ton

Hasil yang diperoleh dengan cara analitis tidak berbeda jauh dengan cara grafis.

4.4. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan 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 diasumsikan perilaku tanah bersifat plastis sempurna. Dalam perhitungan Metode Elemen Hingga, 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).

Parameter tanah dari hasil uji sondir, SPT dan laboratorium ini diambil dari penyelidikan tanah yang dilaksanakan oleh Laboratorium Mekanika Tanah Nomensen Medan Karena keterbatasan data, maka sebagian parameter tanah pada lapisan tertentu diasumsikan berdasarkan buku referensi teori mekanika tanah dan studi parameter tanah dengan menggunakan program All-Pile.

Data-Data yang dimasukkan dalam pemodelan menggunakan Metode Elemen Hingga, yaitu sebagai berikut :

1. Data tiang pancang

Data – data yang harus diketahui Sebelum melakukan pemodelan pondasi tiang pancang yaitu terlebih dahulu harus mengetahui data-data teknis tiang pondasi tersebut harus diketahui serta data yang dibutuhkan dalam

perhitungan daya dukung pondasi baik manual maupun dengan Metode Elemen Hingga.

Tabel 4.8. Data Tiang Pancang

No Keterangan Nilai

1 Lokasi Bore Hole 1

2 Jenis Pondasi Tiang Pondasi tiang pancang

3 Diameter Tiang (m) 0,6

4 Panjang Tiang (m) 18

5 Luas Penampang (m2) 0,2826

6 Modulus Elastisitas (E) (kN/m2) 36.406.043,45 7 Momen Inersia (I) (m4) 0,0063585

8 Berat jenis (γ) (kN/m3) 24

9 EA (kN/m) 10.288.347,75

10 EI (kNm2/m) 231.487,824

11 Angka Poisson (μ) 0,12

2. Deskripsi dan parameter tanah setiap lapisan

Karena data - data dari hasil penyelidikan tanah kurang lengkap, tidak semua data yang kita butuhkan dalam perhitungan Metode Elemen Hingga di sajikan dalam laporan hasil penyelidikan tanah maka dilakukan studi parameter tanah dengan menggunakan program All-Pile. serta koreksi-koreksi yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya.

Berikut disajikan tabel yang akan mempermudah proses pemodelan tanah dalam Metode Elemen Hingga.

Tabel 4.9. Input Parameter Tanah untuk Metode Elemen Hingga

Lapisan ke -

Depth Jenis Tanah Tebal Kedalaman γdry γwet Kx Ky Es’

µ' c

Φ Ψ

Dan Lapisan Muka Air

(m) Konsistensi Tanah Tanah (kN/m3) (kN/m3) (m/day) (m/day) (kN/m2) (kN/m2)

Tanah (m) (m)

1 0 – 1

Lempung berpasir

1 - 8,0 17,8 0,000864 0,000864 4030,008 0,35 20,9 0 0

Lunak N = 4 2 2 – 3

Lempung berpasir

2 - 9,4 19,2 0,000864 0,000864 6045,012 0,35 35,9 0 0

Kaku N = 6 3 3 – 9

Pasir berlempung

6 - 7,3 17,1 8,64 8,64 6045,012 0,4 0 28,7 0

Lepas N = 6

4 9 – 15

Pasir berlempung

6 13,5 – 14 7,6 17,4 8,64 8,64 6122,500 0,4 0 29 0

Sedang-lepas-sedang N = 7

5 15 - 18

Pasir

3 - 11,7 21,5 86,4 86,4 6600,000 0,2 0 41,8 11,8

Padat-sangat padat N = 60

6 18 -

22,5

Pasir berbatu

5,50 - 11,7 21,5 864 864 6600,000 0,2 0 41,8 11,8

Sangat padat N = 60

Proses Pemodelan Pada Program Plaxis

Proses pemasukan data dilakukan dengan proses sebagai berikut :

1. Langkah pertama dalam setiap analisis yaitu atur parameter dasar dari model elemen hingga di jendela pengaturan global.

Gambar 4.4. Kotak Dialog Pengaturan Global (general setting) pada Plaxis

2. Pemodelan tanah digambar menggunakan garis geometri , diambil dengan lebar sebesar 20D (D = diameter tiang) dan kedalaman 22 m (kedalaman bore hole-1) yang terdiri dari beberapa layer dengan ketebalan tertentu.

3. Setelah selesai memodelkan struktur tanah, kemudian gambarkan dinding diafragma sebagai tiang dengan cara menggunakan tombol pelat . Kemudian gunakan tombol antar muka (interface) yang di indikasikan

Pemodelan Axisymmetry

sebagai garis teputus-putus sepanjang garis geometri untuk memisahkan kekakuan lebih dari satu elemen, yaitu kekakuan antara tanah dan tiang. 4. Setelah itu gambarkan beban permukaan, yaitu sistem beban A-beban

terpusat dengan menggunakan , kemudian input nilai bebannya dengan mengklik ujung beban.

5. Untuk membentuk kondisi batas, klik tombol jepit standar (standard

fixities) , maka akan terbentuk jepit penuh pada bagian dasar dan

jepit rol pada sisi-sisi vetikal.

6. Kemudian masukkan data material dengan menggunakan tombol

material set . Untuk data tanah, pilih soil & interface pada set type,

sedangkan data tiang pilih plates pada set type. Setelah itu seret data-data yang telah diinput ke dalam pemodelan geometri awal, seperti gambar berikut.

7. Kemudian klik Generate mesh untuk membagi-bagi elemen menjadi

beberapa bagian yang beraturan sehingga mempermudah dalam perhitungan , diupdate, klik initial condition, kondisi awal setelah terbentuknya jaring-jaring elemen (generated mesh) menandakan model elemen pada beberapa kondisi yaitu kondisi awal untuk tekanan air yang didapat dengan memodelkan muka air tanah, dan kondisi tegangan efektif awal.

Gambar 4.6. Generate Mesh

8. Kemudian klik tombol initial conditions untuk memodelkan muka air tanah. Klik pada tombol phreatic level untuk menggambarkan kedalaman muka air tanah.

Gambar 4.7. Initial water pressurepada program Plaxis

9. Kemudian klik tombol generate water pressure untukmendefenisikan tekanan air tanah. Lalu setelah muncul diagram active pore pressures, klik

update, maka akan kembali ke tampilan initial water pressure, lalu klik initial pore pressure, dan generate pore pressure maka akan muncul

diagram untuk effective stresses.

Gambar 4.9. Kondisi Effective Stresses

10.initial stresses dan ok kemudian diupdate, akhirnya calculate yes, dan

akan muncul kotak dialog perhitungan.

11.Selanjutnya akan dilakukan perhitungan dengan mengklik tombol

Calculate, lalu buatlah perhitungan Phase 1 dan Phase 2 seperti gambar di

bawah ini.

12.Sebelum melakukan perhitungan, terlebih dahulu lakukan pemilihan titik node sebagai titik yang ditinjau, titik node A yang terletak di ujung atas tiang dan diupdate. Kemudian pada phase 1 dilakukan pendefinisian beban. Dengan cara klik parameters, define, dan aktifkan beban dengan cara klik ujung beban dan update. Beban yang dimaksud adalah beban ijin rencana yaitu sebesar 200 ton.

Gambar 4.12. Pemilihan titik nodal

Gambar 4.13. Proses Perhitungan

13.Maka akan keluar kotak dialog yang berisi nilai Phi Reductionsebagai berikut.

Gambar 4.14. Nilai Phi Reduction pada program Plaxis

Nilai phi/c reduction

Nilai Σ Msf 2 (setelah konsolidasi) sebesar 1,7263 Qu titik bore hole 1 adalah :

Qu = Σ Msf x 2500 kN

= 1,7263 x250 kN

= 4315,75 kN = 431, 575 Ton

4.5. Menghitung Efisiensi Tiang Pancang Kelompok

Gambar 4.15 Detail Tiang Pancang Kelompok Syarat jarak antar tiang

S <

dimana :

D = diameter tiang pancang = 0,6 m m = Jumlah baris tiang = 1

n = Jumlah tiang dalam satu baris = 2 S = jarak antar tiang = 3D = 3(0,6) = 1,8 m maka,

1,8 <

4.5.1 Metode Converse-Labarre Formula

Eg = 1-

θ

(Persamaan 2.58) θ = arc tan d/s

= arc tan 0,6/1,8 = 18,435

Eg = 1 – 18,435 Eg = 0,897

Qg = Eg . n . Qa (Persamaan 2.61)

Maka, berdasarkan perhitungan data SPT dan Sondir, diperoleh nilai daya dukung tiang pancang kelompok sebagai berikut :

Contoh perhitungan Sondir menurut metode Meyerhoff - Pada S1 kedalaman 17,40 m, Qa = 255,810 ton

Maka. Qg = (0,897)(2)( 255,810)

= 405,103 ton

Selanjutnya perhitungan daya dukung tiang pancang kelompok menurut

Converse-Laberre Formuladapat dilihat pada Tabel 4.10

Tabel 4.10. Daya Dukung Tiang Kelompok menurut Converse-Laberre Formula Berdasarkan Data Sondir Metode Meyerhoff

Titik Kedalaman (m)

Efisiensi (Eg)

Jumlah Tiang

(n) Qa (ton) Qg (ton)

S1 17,40 0,897 2 255,810 405,103

S2 13,40 0,897 2 221,859 398.015

Tabel 4.11. Daya Dukung Tiang Kelompok menurut Converse-Laberre Formula Berdasarkan Data Sondir Metode Aoki dan De Alencar

Tabel 4.12 Daya Dukung Tiang Kelompok menurut Converse-Laberre Formula Berdasarkan Data SPT

4.5.2. Metode Los Angeles Group

Eg = 1 -

{m(n - 1) + (m – 1) + √ (m – 1)(n – 1)} (Persamaan 2.59) Eg = 1-

{1(2 - 1) + (1 – 1) + √ (1 – 1)(2 – 1)} Eg = 0,833

Qg = Eg . n . Qa (Persamaan 2.61)

Maka, berdasarkan perhitungan data Sondir dan SPT, diperoleh nilai daya dukung tiang pancang kelompok sebagai berikut :

Contoh perhitungan Sondir menurut metode Aoki dan De Alencar - Pada titik S4 kedalaman 17,40 m, Qa = 255,810ton

Maka. Qg = (0,833)(2)( 255,810)

= 426,179 ton

Selanjutnya perhitungan daya dukung tiang pancang kelompok menurut Los

Angeles Group dapat dilihat pada Table d bawah ini.

Titik Kedalaman (m)

Efisiensi (Eg)

Jumlah Tiang

(n) Qa (ton) Qg (ton)

S1 17,40 0,897 2 169,136 303,429

S2 13,40 0,897 2 133,527 239,547

S3 13,40 0,897 2 132,827 238,291

Titik Kedalaman (m)

Efisiensi (Eg)

Jumlah Tiang

(n) Qa (ton) Qg (ton)

Tabel 4.13. Daya Dukung Tiang Kelompok menurut Los Angeles Group Berdasarkan Data Berdasarkan Data Sondir Metode Meyerhoff

Tabel 4.14. Daya Dukung Tiang Kelompok menurut Los Angeles Group Berdasarkan Data Sondir Metode Aoki dan De Alencar

Tabel 4.15 Daya Dukung Tiang Kelompok menurut Los Angeles Group Berdasarkan Data SPT

4.6. Diskusi

Dari hasil perhitungan daya dukung pondasi tiang pancang baik secara analitis maupun metode elemen hingga, diperoleh hasil sebagai berikut :

1. Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang berdasarkan Data sondir :

Titik Kedalaman (m)

Efisiensi (Eg)

Jumlah Tiang

(n) Qa (ton) Qg (ton)

S1 17,40 0,833 2 255,810 426,179

S2 13,40 0,833 2 221,859 369,617

S3 13,40 0,833 2 230,602 384,183

Titik Kedalaman (m)

Efisiensi (Eg)

Jumlah Tiang

(n) Qa (ton) Qg (ton)

S1 17,40 0,833 2 169,136 281,780

S2 13,40 0,833 2 133,527 222,456

S3 13,40 0,833 2 132,827 221,289

Titik Kedalaman (m)

Efisiensi (Eg)

Jumlah Tiang

(n) Qa (ton) Qg (ton)

BH-01 18 0,833 2 125,349 208,831

Metode

Meyerhoff Aoki dan De Alencar Qult (ton) Qijin (ton) Qult (ton) Qijin (ton)

S1 900,363 255,809 442,840 169,136 S2 751,339 221,859 333,814 133,527 S3 779,976 230,601 332,069 132,827

2. Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang berdasarkan Data SPT :

3. Kapasitas Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang Pancang berdasarkan metode Broms pada Titik BH- 01 pada kedalaman 18 m :

4. Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dengan Metode Elemen Hingga menggunakan program Plaxis.

Titik Kedalaman (m) Qult (ton)

BH-1 18 431, 575

5. Nilai Efisiensi Tiang Pancang Kelompok

Dari hasil perhitungan di atas, didapatkan hasil yang berbeda - beda dari setiap metode yang digunakan. Berdasarkan metode Meyerhoff hasil kapasitas daya dukung tiang pancang jauh lebih besar dibandingkan dengan metode Aoki dan De Alencar . Menurut metode Meyerhoff, didapat hasil Qu yang cukup besar

sehingga harus dibagikan dengan SF (safety factor) yang besar pula agar diperoleh Qizin yang realistis dan aman. Sedangkan nilai Qu yang diperoleh

Titik End

bearing(ton)

Skin friction

(ton) Qult(ton) Qijin(ton)

BH-1 226,08 87,920 313,372 125,349

Metode Gaya Lateral Ultimit (Hu) (ton)

Gaya Lateral Izin (H) (ton)

Analitis 29,501 11,800

Grafis 29,030 11,612

Metode Efisiensi Tiang (Eg)

Converse – Labarre Formula 0,8976 Los Angeles Group 0,8333

dengan metode SPT dan Metode Elemen Hingga diperoleh hasil yang cukup mendekati, sehingga hasilnya cukup dapat dipercaya.

Sedangkan daya dukung lateral berdasarkan cara analitis dan grafis, diperoleh nilai Hu dan H yang tidak terlalu jauh bedanya.

Kemudian dari hasil perhitungan efisiensi tiang pancang kelompok, menurut Converse – Labarre Formula dan Los Angeles Group diperoleh hasil

yang tidak jauh berbeda juga. Maka dengan adanya efisiensi ini jika tiang pancang dipancang secara berkelompok akan membuat daya dukung tiang pancang tersebut berkurang.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

1. Pada proyek pembangunan hotel medan siantar, desain beban yang digunakan adalah 200 ton.

2. Hasil perhitungan daya dukung pondasi tiang pancang berdasarkan data Sondir, SPT, dan Metode Elemen Hingga adalah :

a. Daya Dukung Tiang Pancang berdasarkan data Sondir : 1. Berdasarkan metode Meyerhoff :

- Pada titik S1 kedalaman 17,40 diperoleh Qu = 900,363 ton Qijin = 255,809 ton

- Pada titik S2 kedalaman 13,40 diperoleh Qu = 751,339 ton Qijin = 221,859 ton

-Pada titik S2 kedalaman 13,40 diperoleh Qu = 779,976 ton Qijin = 230,601 ton

2. Berdasarkan metode Aoki dan De Alencar :

-Pada titik S1 kedalaman 17,40 diperoleh Qu = 442,840 ton Qijin = 169,136 ton

-Pada titik S2 kedalaman 13,40 diperoleh Qu = 333,814 ton Qijin = 133,527 ton

-Pada titik S2 kedalaman 13,40 diperoleh Qu = 332,069 ton Qijin = 132,827 ton

b. Daya Dukung Tiang Pancang berdasarkan data SPT pada BH- 01 dan kedalaman 18 m diperoleh :

- Qu = 313,372 ton - Qijin = 125,349 ton

c. Daya dukung lateral tiang pancang berdasarkan metode Broms pada Titik BH- 01 dan kedalaman 18 m

1. Berdasarkan metode Analitis diperoleh : - Hu = 29,501 ton

- Hijin = 11,800 ton

2. Berdasarkan metode Grafis diperoleh : - Hu = 29,030 ton

- Hijin = 11,612 ton

d. Daya Dukung Tiang Pancang dengan Metode Elemen Hingga menggunakan program Plaxis pada Titik BH – 01 kedalaman 18 m diperoleh :

Qu = 345,2 ton

e. Nilai Efisiensi Tiang Pancang Kelompok

1. Berdasarkan metode Converse – Labarre Formula diperoleh:

Eg = 0,897

2. Berdasarkan metode Los Angeles Group diperoleh: Eg = 0,833

3. Perbandingan kapasitas daya dukung tiang pancang menggunakan data SPT dangan Metode Elemen Hingga yaitu Program Plaxis Pada kedalaman 18 m.

SPT Plaxis Mohr – Coulomb

Perbedaan Persentase (%)

Qu 313,372 345,2 31,828 9,22

4. Perbedaan besar daya dukung yang didapatkan dari setiap metode dapat disebabkan oleh bedanya titik pengujian dan kedalaman pada setiap metode, sehingga jenis dan sifat tanah yang diteliti juga berbeda, cara pelaksanaan pengujian di lapangan yang kurang teliti (human error), dan perbedaan parameter yang digunakan dalam setiap metode perhitungan. 5.2 Saran

1. Jika ingin menghitung besarnya daya dukung pada suatu pondasi tiang pancang, sebaiknya kita memiliki datateknis 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

2. Pengujian dilapangan dan dilaboratorium harus benar–benar di lakukan secara teliti. Hal ini sangatlah penting karena sedikit kekeliruan dapat menyebabkan hasil yang diperoleh tidak akurat dan tidak sesuai standar yang telah ditetapkan.

3. Sebaiknya dilakukan penelitian dengan pengawasan yang ketat agar tidak terjadi kesalahan (human error).

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pendahuluan

Langkah pertama yang dikerjakan dalam pembangunan suatu konstruksi adalah pekerjaan pondasi baik itu pekerjaan gedung, jembatan, terowongan, menara, dan tanggul. Pondasi adalah suatu konstruksi pada bagian dasar struktur bangunan yang berfungsi untuk meneruskan beban yanga diakibatkan struktur pada bagian atas kepada lapisan tanah yang berada pada bagian bawah struktur tanpa mengakibatkan keruntuhan geser tanah, dan penurunan tanah pondasi yang berlebihan. Maka dari itu, untuk mengantisipasi terjadinya hal – hal yang tidak diinginkan pada struktur bangunan sebaiknya terlebih dahulu harus diperhitungkan beban – beban yang bekerja, gaya – gaya luar seperti tekanan angin, gempa bumi dan sebagainya. Agar dapat menjamin kestabilan struktur bangunan tersebut.

Suatu perencanaan pondasi dikatakan benar apabila beban yang diteruskan oleh pondasi ke tanah tidak melampaui kekuatan tanah yang bersangkutan (Braja M. Das,1995).

Ada dua hal yang harus diperhatikan dalam perencanaan pembangunan pondasi, yaitu :

a.Daya dukung pondasi yang direncanakan harus lebih besar dari pada beban atau gaya – gaya yang bekerja pada struktur tersebut.

b.Besarnya penurunan pondasi yang disebabkan oleh pembebanan tidak boleh melebihi penurunan yang diijinkan.

Pondasi dibedakan atas dua jenis, yaitu pondasi dangkal (shallow

foundation), dan pondasi dalam (deep foundation). Pondasi dangkal digunakan

apabila lapisan tanah keras terletak tidak jauh dari permukaan tanahnya. Pondasi dangkal didesain dengan kedalaman lebih kecil atau sama dengan lebar dari pondasi tersebut . Sedangkan pondasi dalam digunakan apabila lapisan tanah kerasnya terletak jauh dari permukaan tanah. Pondasi dalam didesain dengan kedalaman lebih besar atau sama dengan lebar dari pondasi tersebut

(Das, 1995). 2.2 Tanah

Dalam pandangan teknik sipil, tanah adalah material utama yang menerima dan penyaluran beban yang ditimbulkan oleh konstruksi bangunan yang dibuat diatasnya (upper structure). Maka dari itu kita harus mengetahui keadaan dan kondisi tanah agar struktur pondasi kita tersebuat aman. Kita pastikan keadaan tanah tersebut mampu memikul, mendukungnya, serta tidak mengakibatkan kerusakan tanah dan penurunan yang berlebihan.

Defenisi Tanah

Dalam pengertian teknis secara umum, tanah didefenisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak terikat (tersementasi) secara kimia satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk disertai zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel padat tersebut (Braja M Das, 1995).

Tanah terdiri dari tiga komponen yaitu air, udara, dan bahan padat. Udara dianggap tidak mempunyai pengaruh teknis sedangkan air sangat mempengaruhi

sifat – sifat teknis tanah. Ruang – ruang diantara butiran – butiran sebagian atau seluruhnya dapat terisi oleh air atau udara. Bila rongga terisi oleh air seluruhnya tanah dikatakan dalam kondisi jenuh. Sedangkan bila rongga terisi air dan udara tanah pada kondisi jenuh sebagian (Partially Saturated).

Dikarenakan merupakan gabungan dari partikel-partikel padat, udara dan air tadi menyebabkan tanah mempunyai komposisi dua atau tiga fase yang berbeda. Pada saat tanah berada dalam keadaan kering tanah akan terdiri dari dua fase yaitu butiran padat dan partikel udara. Jika pada tanah yang jenuh seluruhnya terdiri dari dua fase juga yaitu butiran padat dan air pori, sedangkan pada tanah keadaan jenuh sebagian maka terdiri dari tiga fase yaitu butiran padat, udara serta air pori.

Komponen-komponen tanah tersebut akan diperjelas pada gambar berikut:

Gambar 2.1. Diagram Fase Tanah (Sumber, Mekanika Jilid 1, Braja M. Das)

2.3 Penyelidikan Tanah (Soil Investigation)

Untuk membangun sebuah bangunan dengan beban berat, terlebih dahulu dilakukan penyelidikan tanah (soil investigation) agar dapat diketahui sifat fisik,

karakteristik dan daya dukung lapisan tanah untuk keperluan desain tipe dan bentuk pondasi yang optimum dan ekonomis.

Penyelidikan tanah (soil investigation) adalah pekerjaan awal yang harus dilakukan sebelum memutuskan akan menggunakan jenis pondasi dangkal atau pondasi dalam.

Penyelidikan tanah (soil investigation) adalah proses pengambilan contoh (sample) tanah yang bertujuan untuk :

1. Menentukan sifat – sifat tanah yang terkait dengan perencanaan struktur yang akan dibangun diatasnya.

2. Menentukan kapasitas daya dukung tanah menurut tipe pondasi yang dipilih.

3. Menentukan tipe dan kedalaman pondasi. 4. Untuk mengetahui posisi muka air tanah 5. Untuk memprediksi besarnya penurunan 6. Menentukan besarnya tekanan tanah

Penyelidikan tanah (soil investigation) ada dua jenis yaitu : 1. Penyelidikan di lapangan (in situ test)

Jenis penyelidikan di lapangan seperti pengeboran (hand boring ataupun machine boring), Cone Penetrometer Test (sondir), Standard

Penetration Test (SPT), Sand Cone Test dan Dynamic Cone Penetrometer.

2. Penyelidikan di laboratorium (laboratory test)

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, dan CBR).

Dari hasil penyelidikan tanah diperoleh contoh tanah (soil sampling) yang 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.

2.3.1 Percobaan Cone Penetrometer Test ( Sondering Test )

Pengujian Cone Penetrometer Test (CPT) atau sering disebut dengan sondir adalah proses memasukkan suatu batang tusuk dengan ujung berbentuk kerucut bersudut 60° dan luasan ujung 1,54 inch2 ke dalam tanah dengan kecepatan tetap 2 cm/detik. Dengan pembacaan manometer yang terdapat pada alat sondir tersebut, kita dapat mengukur besarnya kekuatan tanah pada

kedalaman tertentu. Sehigga dapat diketahui dari berbagai lapisan tanah memikul kekuatan yang berbeda.

Menurut kapasitasnya, alat sondir dibagi menjadi dua jenis yaitu :

a. Sondir ringan, dengan kapasitas dua ton. Sondir ringan digunakan untuk mengukur tekanan konus sampai 150 kg/cm2 atau penetrasi konus telah mencapi kedalaman 30 cm.

b. Sondir berat, dengan kapsitas sepuluh ton. Sondir berat digunakan untuk mengukur tekanan konus sampai 500 kg/cm2 atau penetrasi konus telah mencapai kedalaman 50 m.

Ada dua tipe ujung konus pada sondir mekanis :

a. Konus biasa, yang diukur adalah perlawanan ujung konus dan biasanya digunakan pada tanah yang berbutir kasar dimana besar perlawanan lekatnya kecil.

b. Bikonus, yang diukur adalah perlawanan ujung konus dan hambatan lekatnya dan biasanya digunakan untuk tanah berbutir halus.

Tahanan ujung konus dan hambatan lekat dibaca setiap kedalaman 20 cm. Cara pembacaan sondir dilakukan secara manual dan bertahap, yaitu dengan mengurangi hasil pengukuran (pembacaan manometer) kedua terhadap pengukuran (pembacaan manometer) pertama. Pembacaan sondir akan dihentikan apabila pembacaan manometer mencapai > 150 kg/cm2 (untuk sondir ringan) sebanyak tiga kali berturut-turut.

Gambar 2.2. Konus Sondir dalam Keadaan Tertekan dan Terbentang (Sosrodarsono & Nakazawa, 2005)

Langkah-langkah yang dilaksanakan dalam percobaan sondir adalah sebagai berikut:

1. Membersihkan lokasi sekitar sondir dari rerumputan dan bebatuan, sehingga terdapat permukaan yang rata.

2. Memasang angker dan mengaturatur mesin sondir bisa berdiri vertikal tempat yang akan diperiksa dan pasang manometer,

3. Mengisi mesin sondir dengan oil, Usahakan pengisian oil sondir sampai bebas udara.

4. Memasang konus atau batang konus tersebut pada ujung pipa sondir pertama.

6. Menyiapkan alat-alat untuk pembacaan antara lain tutup kran-kran dan jarum manometer harus pada posisi 0.

7. Kemudian kran pada manometer 0–60 kg/cm2 dan 0–250 kg/cm2 dibuka dan mulai penekanan. Umumnya konus atau batang konus mencapai kedalaman 20 cm, manometer dibaca, mula-mula perlawanan tanah konis untuk penekanan 4 cm ke bawah sama 20 cm akan didapat pembacaan tahanan (JP) yaitu perlawanan penetrasi konis (PK) dan hambatan lekat (HL). Pembacaan manometer yaitu saat terjadi loncatan pada jarum manometer.

8. Kemudian dilakukan penekanan untuk kedalaman 20 cm berikutnya. Kemudian ulangi lagi pembacaan tekanan konus atau batang konus pada pembacaan total.

9. Harus diperhatikan jika tanahnya makin keras dan PK + JP mendekati 90 kg/cm2 dilakukan pergantian manometer dengan jalan menutup kran manometer 0–60 kg/cm2 pindah manometer 0–250 kg/cm2.

10.Pembacaan PK dan JP dilakukan tiap 20 cm dan seterusnya. Pembacaan dihentikan jika didapat pembacaan PK tiga kali berturut-turut melebihi 200 kg/cm2 atau sampai kedalaman 30 m.

11.Apabila digunakan konis tidak memakai batang konis maka pembacaan manometer hanya dilakukan pada penekanan pertama (PK). Penekanan dilakukan pada setiap penekanan pipa sedalam 20 cm, dan

12.Untuk sondir berat pada waktu tekanan manometer tiga kali berturut-turut melebihi 500 kg/cm2 atau kedalaman maksimum 30 m dihentikan.

Dari hasil test sondir ini didapatkan nilai jumlah perlawanan ( JP ) dan nilai perlawanan konus (PK), sehingga hambatan lekat (HL) didapatkan dengan menggunakan rumus :

1. Hambatan Lekat ( HL )

(2.1) 2. Jumlah Hambatan Lekat ( JHL )

(2.2)

Dimana :

PK = Perlawanan penetrasi konus ( qc )

JP = Jumlah perlawanan ( perlawanan ujung konus + selimut )

A = Interval pembacaan ( setiap pembacaan 20 cm )

B = Faktor alat = luas konus / luas torak = 10 cm

i = Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau ( m )

JHL = Jumlah Hambatan Lekat

Hasil penyelidikan dengan sondir ini digambarkan dalam bentuk gafik yang menyatakan hubungan antara kedalaman setiap lapisan tanah dengan perlawanan penetrasi konus atau perlawanan tanah terhadap konus yang dinyatakan dalam

gaya per satuan luas. Hambatan lekat adalah perlawanan gesertanah terhadap selubung bikonus yang dinyatakan dalam gaya per satuan panjang.

.

Gambar 2.3 Cara Pelaporan Hasil Uji Sondir (Sumber: Sardjono, 1988)

Hasil – hasil perhitungan ini digambarkan dalam kertas grafik/kurva yang telah tersedia.

Gambar 2.4. Kurva percobaan sondir (Sumber: Soedarmo, 1993)

Gambar 2.5. Alat sondir dengan konus biasa (Sumber:Soedarmo, 1993)

Tabel 2.1. Harga – harga Empiris ϕ dan Dr Pasir dan Lumpur Kasar Berdasarkan

Sondir

Penetrasi konus PK = qc (kg/cm2)

Densitas relatif Dr (%)

Sudut geser dalam (°)

20 - 25 – 30

20 – 40 20 – 40 30 – 35

40 – 120 40 – 60 35 – 40

120 – 200 60 – 80 40 – 45

>200 >80 >45

(Sumber: Soedarmo, 1993)

Tujuan dari pengujian sondir ini yaitu :

1. Untuk mengetahui kedalaman dan kekuatan lapisan – lapisan tanah 2. Untuk mengetahui perlawanan penetrasi konus (penetrasi terhadap

3. Untuk mengetahui jumlah hambatan lekat tanah (perlawana geser tahah terhadap selubung bikonus yang dinyatakan dalam gaya persatuan panjang),

Selain itu pengujian sondir ini memiliki kelebihan, yaitu : 1. Baik untuk lapisan tanah lempung

2. Dapat dengan cepat menentukan lapisan tanah keras 3. Dapat memperkirakan perbedaa lapisan tanah

4. Dapat menghitung daya dukung tanah dengan rumus empiris 5. Baik digunakan untuk menentukan letak muka air tanah.

Dan kekurangan dari percobaan sondir ini yaitu :

1. Tidak cocok digunakan pada lapisan tanah berbutir kasar ( keras ). 2. Hasil penyondiran diragukan apabila letak alat tidak vertikal atau konus

dan bikonus bekerja tidak baik.

3. Setiap penggunaan alat sondir harus dilakukan kalibrasi dan pemeriksaan perlengkapan antara lain :

 Manometer yang digunakan masih dalam keadaan baik sesuai dengan standard yang berlaku.

 Ukuran konus yang akan digunakan haus sesuai dengan ukuran standard (d = 36 mm)

 Jarum manometer harus menentukan awal nilai nol.

 Dalam pembacaan harus hati – hati. 2.3.2. Pengujian dengan Standard Penetration Test (SPT)

Standard Penetration Test (SPT) sering digunakan untuk mendapatkan daya

penetration test) berasal dari Amerika Serikat. Pengujian langsung dilapangan

dengan metode Standard Penetration Test (SPT) dilakukan dalam satu lubang bor dengan memasukkan tabung sampel yang berdiameter 35 mm sedalam 305 mm, kedalam tanah pada dasar lubang bor dengan memakai suatu beban penumbuk dengan berat 140 lb (63 kg) yang dijatuhkan dari ketinggian 30 in ( 75 cm). Setelah memasuki kedalam tanah 6 in (15 cm) jumlah pukulan ditentukan untuk memasukkannya kedalam sedalam 12 in (30cm) berikutnya. Jumlah pukulan ini disebut nilai N (N value) atau Number of blows, dengan satuan pukulan/kaki (blows per foot).

Pengujian Standard Penetration Test dilakukan setiap interval kedalaman pemboran 2 meter. Percobaan SPT relatif lebih sederhana bila dibandingkan dengan percobaan sondir. Selain itu, contoh tanah terganggu dapat diperoleh untuk identifikasi jenis tanah, sehingga interpretasi kuat geser dan deformasi tanah dapat diperkirakandengan baik.

Gambar 2.6. Alat Percobaan Penetrasi Standard (Sumber : Sosrodarsono & Nakazawa, 2005)

Pengamatan dan perhitungan SPT dilakukan sebagai berikut : a. Mula-mula tabung SPT dipukul ke dalam tanah sedalam 45 cm yaitu

kedalaman yang diperkirakan akan terganggu oleh pengeboran.

b. Kemudian untuk setiap kedalaman 15 cm dicatat jumlah pukulan yang dibutuhkan untuk memasukkannya.

c. Jumlah pukulan untuk memasukkan split spoon 15 cm pertama dicatat sebagai N1. Jumlah pukulan untuk memasukkan 15 cm kedua adalah N2

dan jumlah pukulan untuk memasukkan 15 cm ketiga adalah N3 . Jadi

total kedalaman setelah pengujian SPT adalah 45 cm dan menghasilkan N1, N2, dan N3.

d. Angka SPT ditetapkan dengan menjumlahkan 2 angka pukulan terakhir (N2+N3) pada setiap interval pengujian dan dicatat pada lembaran

Drillig Log.

e. Setelah selesai pengujian, tabung SPT diangkat dari lubang bor ke permukaan tanah untuk diambil contoh tanahnya dan dimasukkan ke dalam kantong plastik untuk diamati di laboratorium.

Kemudian hasil dari pekerjaan bor dan SPT dituangkan dalam lembaran drilling log. Uji SPT dapat dihentikan jika jumlah pukulan melebihi 50 kali sebelum penetrasi 30 cm tercapai.

Tujuan Percobaan SPT yaitu :

 Untuk menentukan kepadatan relatif dan sudut geser (ϕ) lapisan tanah tersebut dari pengambilan contoh tanah dengan tabung.

 Untuk memperoleh data yang kumulatif pada perlawanan penetrasi tanah dan menetapkan kepadatan dari tanah yang tidak berkohesi yang biasanya sulit diambil sampelnya.

Tabel 2.2. Hubungan Dr, ϕ dan N dari pasir (Peck, Meyerhoff)

Nilai N Kepadatan Relatif (Dr)

Sudut Geser Dalam Menurut

Peck

Menurut Meyerhoff 0-4 0,0-0,2 Sangat

lepas

<28,5 <30

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

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

30-50 0,6-0,8 Padat 36-41 40-45

> 50 0,8-1,0 Sangat padat

> 41 > 45 ( Sumber : Sosrodarsono, 2000)

Tabel 2.3. Hubungan Dr, ϕ dan N dari pasir (Terzaghi)

( Sumber : Sosrodarsono, 2000)

Keuntungan dan kerugian pengujian SPT (Standard Penetration Test ) adalah sebagai berikut:

1. Keuntungan:

 Dapat diperoleh nilai N dan contoh tanah (terganggu).

 Prosedur pengujian sederhana, dapat dilakukan secara manual.  Dapat digunakan pada sembarang jenis tanah dan batuan lunak.

Relative Density (Dr) N

Very Soft / Sangat Lunak < 2

Soft / Lunak 2 – 4

Medium / Kenyal 4 – 8 Stiff / Sangat Kenyal 8 – 15

Hard / Keras 15 – 30

 Pengujian SPT pada pasir, hasilnya dapat digunakan secara langsung untuk memprediksi kerapatan relatif dan kapasitas daya dukung tanah.

2. Kerugian :

 Sampel dalam tabung SPT diperoleh dalam kondisi terganggu.  Nilai N yang diperoleh merupakan data sangat kasar, bila

digunakan untuk tanah lempung.

 Derajat ketidak pastian hasil uji SPT yang diperoleh bergantung pada kondisi alat dan operator.

 Hasil tidak dapat dipercaya dalam tanah yang mengandung banyak kerikil.

2.3. Pondasi

Pada umumnya jenis pondasi dapat digolongkan menjadi 2 tipe yaitu : 2.3.1. Pondasi Dangkal (Shallow Foundation)

Pondasi jenis ini biasanya dilaksanakan pada tanah dengan kedalaman tanah tidak lebih dari 3 meter atau sepertiga dari lebar alas pondasi. Dengan kata lain, pondasi ini diterapkan pada tanah yang keras atau stabil yang mendukung struktur bangunan yang tidak terlalu berat dan tinggi, dengan kedalaman tanah keras kurang dari 3 meter. Pondasi dangkal tidak disarankan untuk dilaksanakan pada jenis tanah yang kurang stabil atau memiliki kepadatan tanah yang buruk, seperti tanah bekas rawa/gambut. Bila kondisi memaksa untuk dilaksanakan pada tanah yang kurang stabil, harus diadakan perbaikan tanah terlebih dahulu dengan sistem memakai cerucup/tiang pancang yang ditanam dibawah pondasi.

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.

Pondasi dangkal terdiri dari berbagai jenis, yaitu : 1. Pondasi Batu Bata

Pondasi batu bata biasa digunakan untuk pondasi dinding, terutama digunakan pada bangunan rumah tinggal tidak bertingkat, seluruh beban atap/ beban bangunan umumnya dipikul oleh dinding dan diteruskan ke tanah melalui pondasi menerus sepanjang dinding bangunan. Keuntungan memakai pondasi ini adalah beban bangunan dapat disalurkan secara merata, dengan catatan seluruh pondasi berdiri diatas tanah keras. Sementara kelemahannya, pondasi batu bata telah lama ditinggalkan karena tergolong mahal dan pemasangannya membutuhkan waktu yang lama karena batu-bata merupakan bahan yang rentan terhadap air sehingga pemasangannya harus dapat terselimuti dengan baik, serta tidak memiliki kekuatan yang bisa diandalkan. Akan tetapi, pondasi ini tetap digunakan untuk menahan beban ringan, misalnya pada teras.

Gambar 2.7. Pondasi Batu Bata (Sumber : Architec Moo, 2014)

2. Pondasi Telapak /Umpak

Pondasi umpak dipakai untuk bangunan sederhana yang umumnya dibuat dari rangka kayu dengan dinding dari papan atau anyaman bambu. Pondasi umpak dipasang di bawah setiap tiang-tiang penyangga. Tiang-tiang ini satu dan lainnya saling dihubungkan dengan balok-balok kayu yang dipasang dibagian bawah tiang yang juga untuk menumpu papan-papan lantainya, dan dibagian atas tiang yang menyatu dengan rangka atapnya. Untuk memelihara keawetan kayu-kayunya, pondasi umpak dibuat sampai keluar dari permukaan tanah setinggi ± 1.00 m.

Gambar 2.8. Pondasi Umpak (Sumber : M. Hanif A.S, 2011)

3. Pondasi Batu Kali

Bahan dasarnya adalah batu kali dan sering kita temui pada bangunan-bangunan rumah tinggal. Pondasi ini masih digunakan, karena selain kuat, pondasi ini masih tergolong murah. Bentuknya yang trapesium dengan ukuran tinggi 60 – 80 cm, lebar pondasi bawah 60 – 80 cm dan lebar pondasi atas 20 – 30 cm.

Gambar 2.9. Pondasi Batu Kali (Sumber : Atadroe, 2011)

4. Pondasi Rakit

Pondasi rakit yaitu pondasi yang digunakan untuk mendukung bangunan yang terletak pada tanah lunak atau digunakan bila susunan kolom- kolom jaraknya dekat disemua arahnya, sehingga bila dipakai pondasi telapak, sisi- sisinya akan berimpit satu sama lain

Gambar 2.10. Pondasi Rakit

5. Pondasi Telapak/Footplat

Pondasi ini kadang – kadang sering dijumpai pada lapisan tanah keras. Letaknya pada kedalaman lebih dari 1.50 m dari permukaan tanah setempat. Bila digunakan pondasi menerus akan sangat mahal dan tidak efisien. Untuk mengatisinya dapat digunakan pondasi yang dibuat dibawah kolom – kolom pendukung bangunan disebut pondasi setempat. Jadi yang merupakan pondasi utama pendukung bangunan adalah pondasi setempat. Dasar pondasi telapak bisa berbentuk persegi panjang atau persegi.

Gambar 2.11. Pondasi Telapak/Footplat (Sumber : M. Hanif A.S, 2011)

6. Pondasi konstruksi sarang laba-laba.

Pondasi ini merupakan pondasi dangkal konvensional, kombinasi antara sistem pondasi plat beton pipih menerus dengan sistem perbaikan tanah. Pondasi ini memamfaatkan tanah sebagai bagian dari struktur pondasi itu sendiri. Pondasi Sarang Laba-Laba dapat dilaksanakan pada bangunan 2 hingga 8 lantai yang didirikan diatas tanah dengan daya dukung rendah. Sedangkan pada tanah dengan daya dukung tinggi, bisa digunakan pada bangunan lebih dari 8 lantai.

Plat beton tipis menerus itu di bagian bawahnya dikakukan oleh rib-rib tegak tipis yang relatif tinggi, sehingga secara menyeluruh berbentuk kotak terbalik. Rib-rib tegak dan kaku tersebut diatur membentuk petak-petak segitiga dengan hubungan kaku (rigit). Rib-rib tersebut terbuat dari beton bertulang. Sementara rongga yang ada dibawah plat diantara rib-rib diisi dengan perbaikan tanah/pasir yang dipadatkan dengan baik, lapis demi lapis per 20 cm.

Gambar 2.12. Pondasi konstruksi sarang laba-laba (Sumber : M. Hanif A.S, 2011)

2.4.2 Pondasi Dalam (Deep Foundation)

Pondasi dalam adalah pondasi yang didirikan dipermukaan tanah dengan kedalam tertentu dimana daya dukung dasar pondasi dipengaruhi oleh beban struktural dan kondisi permukaan tanah. Pondasi dalam biasanya dipasang pada kedalaman lebih dari 3 m di bawah elevasi permukaan tanah. Pondasi dalam dapat dijumpai dalam bentuk pondasi tiang pancang, dinding pancang dan caissons atau pondasi kompensasi. Pondasi dalam dapat digunakan untuk mentransfer beban ke lapisan yang lebih dalam untuk mencapai kedalam yang tertentu sampai didapat jenis tanah yang mendukung daya beban strutur bangunan

sehingga jenis tanah yang tidak cocok di dekat permukaan tanah dapat dihindari. Daya dukung pondasi dalam mengandalkan ujung (poing bearing), gesekan

(friction), lekatan (adhesive), dan gabungan.

Jenis–jenis pondasi dalam diantaranya, yaitu : 1. Pondasi Sumuran

Pondasi sumuran adalah suatu bentuk peralihan antara pondasi dangkal dan pondasi tiang. Pondasi sumuran sangat tepat digunakan pada tanah kurang baik dan lapisan tanah kerasnya berada pada kedalaman lebih dari 3m. Diameter sumuran biasanya antara 0.80 - 1.00 m dan ada kemungkinan dalam satu bangunan diameternya berbeda-beda, ini dikarenakan masing-masing kolom berbeda bebannya. Disebut pondasi Sumuran, karena dalam pengerjaannya membuat lubang-lubang berbentuk sumur. Lobang ini digali hingga mencapai tanah keras atau stabil. Sumur-sumur ini diberi buis beton dengan ketebalan kurang lebih 10 cm dengan pembesian. Dasar dari sumur dicor dengan ketebalan 40 cm sampai 1,00 m, diatas coran tersebut disusun batu kali sampai dibawah 1,00 m buis beton teratas. Ruang kosong paling atas dicor kembali dan diberi angker besi, yang gunanya untuk mengikat plat beton diatasnya. Plat beton ini mirip dengan pondasi plat setempat, yang fungsinya untuk mengikat antar kolom yang disatukan oleh sloof beton.

Pondasi ini digunakan apabila beban kerja pada struktur pondasi cukup berat dan letak tanah keras atau lapisan tanah dengan daya dukung tinggi relatif tidak terlalu dalam. Pondasi ini kurang populer

sebab banyak kekurangannya, diantaranya boros adukan beton dan untuk ukuran sloof haruslah besar. Hal tersebut membuat pondasi ini kurang diminati.

Gambar 2.13. Pondasi Sumuran (Sumber : Atadroe, 2011)

2. Pondasi Bored Pile

Pondasi Bored Pile adalah bentuk pondasi dalam yang dibangun di dalam permukaan tanah dengan kedalaman tertentu. Pondasi di tempatkan sampai ke dalaman yang dibutuhkan dengan cara membuat lobang yang dibor dengan alat khusus. Setelah mencapai kedalaman yang disyaratkan, kemudian dilakukan pemasangan kesing/begisting yang terbuat dari plat besi, kemudian dimasukkan rangka besi pondasi yang telah dirakit sebelumnya, lalu dilakukan pengecoran terhadap lobang yang sudah di bor tersebut. Pekerjaan pondasi ini tentunya

dibantu dengan alat khusus, untuk mengangkat kesing dan rangka besi. Setelah dilakukan pengecoran kesing tersebut dikeluarkan kembali.

Sistem kerja pondasi ini hampir sama dengan Pondasi Pile (Tiang Pancang), yaitu meneruskan beban stuktur bangunan diatas ke tanah dasar dibawahnya sampai kedalaman tanah yang dianggap kuat (memiliki daya dukung yang cukup). Untuk itu diperlukan kegiatan sondir sebelumnya, agar daya dukung tanah dibawah dapat diketahui pada kedalaman berapa meter yang dianggap memadai untuk mendukung konstruksi diatas yang akan dipikul nantinya.

Jenis pondasi ini cocok digunakan untuk lokasi pekerjaan yang disekitarnya rapat dengan bangunan orang lain, karena proses pembuatan pondasi ini tidak menimbulkan efek getar yang besar, seperti pembuatan Pondasi Pile (Tiang Pancang) yang pemasangannya dilakukan dengan cara pukulan memakai beban/hammer.

Kelebihan dari Pondasi Bored Pile, yaitu :

 Volume betonnya sedikit

 Biayanya relatif murah

 Ujung pondasi bisa bertumpu pada tanah keras Kekurangan dari Pondasi Bored Pile, yaitu :

 Diperlukan peralatan bor

 Pelaksanaan yang kurang bagus dapat menyebabkan pondasi keropos karena unsur semen larut oleh air tanah.

Gambar 2.14. Pondasi Tiang Bor (Bored Pile) (Sumber : Atadroe, 2011)

3. Pondasi Tiang Pancang (driven pile)

Pondasi tiang pancang ini merupakan pondasi yang banyak digunakan untuk pembangunan gedung berlantai banyak seperti apartmen, rumah sakit,perkantoran dan lain – lain. Pondasi tiang pancang ini hampir sama dengan pondasi bored pile. Namun pondasi tiang pancang memiliki kekuatan yang lebih besar dibandingkan dengan pondasi bored pile. Tiang pancang bentuknya panjang dan langsing yang menyalurkan beban ke tanah yang lebih dalam. Bahan utama dari tiang adalah kayu, baja, dan beton. Tiang pancang yang

terbuat dari bahan ini adalah dipikul, dibor atau didongkrak ke dalam tanah dan dihubungkan dengan pile cap (pier).

Po

tii _{Gambar 2.15. Pondasi Tiang Pancang Bulat Berongga}

(Sumber : PT. Wijaya Karya Beton)

3. Pondasi Tiang Franki (franki pile)

Tiang franki adalah salah satu dari tiang beton yang dicor di tempat.

Gambar 2.16. Pondasi Tiang Franki (Franki Pile) (Sumber : Bowles, 1991)

Keterangan gambar di atas :

1. Pipa baja dengan ujungnya disumbat beton yang sudah mengering. 2. Dengan penumbuk jatuh bebas (drop hammer) sumbat beton

tersebut ditumbuk. Akibat dari tumbukan tersebut, pipa beton dan sumbatnya akan masuk ke dalam tanah.

3. Pipa terus ditumbuk dan sudah mencapai lapisan tanah keras. 4. Setelah itu pipanya ditarik ke luar ke atas sambil dilakukan

pengecoran.

5. Tiang Franki sudah selesai, sumbat beton melebar sehingga ujung bawah akan berbentuk seperti jamur (The Mushrom Base) sehingga tahanan ujung menjadi besar. Sedangkan permukaan tiang tidak lagi rata, sehingga lekatannya dengan tanah menjadi sangat kasar. 2.5. Tiang Pancang

Pondasi tiang (pile foundation) adalah suatu konstruksi pondasi yang mampu menahan gaya orthogonal (gaya tegak lurus) 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 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. Pondasi tiang ini berfungsi untuk menyalurkan beban-beban yang diterimanya dari konstruksi di atasnya ke lapisan tanah dalam yang mampu memikul berat bangun tersebut.

Pondasi tiang ini berfungsi untuk menyalurkan beban-beban yang diterimanya dari konstruksi di atasnya ke lapisan tanah dalam yang mampu memikul berat bangun tersebut.

2.5.1. Definisi Tiang Pancang

Pondasi tiang pancang (pile cap foundation) adalah bagian dari struktur yang digunakan untuk menerima dan mentransfer (menyalurkan) beban dari struktur ataske tanah penunjang yang terletak pada kedalaman tertentu. Tiang pancang bentuknya panjang dan langsing yang menyalurkan beban ke tanah yang lebih dalam. Bahan utama dari tiang adalah kayu, baja (steel), dan beton. Tiang pancang yang terbuat dari bahan ini adalah dipukul, dibor atau di dongkrak ke dalam tanah dan dihubungkan dengan pile cap (poer). Tergantung juga pada tipe tanah, material dan karakteristik penyebaran beban tiang pancang diklasifikasikan berbeda-beda.

Dalam merencanakan pondasi untuk suatu konstruksi dapat digunakan beberapa macam tipe pondasi. Pemilihan tipe pondasi ini didasarkan atas :

1. Fungsi bangunan atas (upper structure) yang akan dipikul oleh pondasi tersebut.

2. Besarnya beban dan berat dari bangunan atas.

3. Kondisi tanah dimana bangunan tersebut akan didirikan. 4. Biaya pondasi dibandingkan dengan bangunan atas.

Kegunaan dari pondasi tiang pancang ini meliputi beberapa hal, yaitu diantaranya adalah :

1. Untuk membawa beban-beban konstruksi di atas permukaan tanah ke dalam tanah melalui lapisan tanah. Dalam hal ini, trasfer gaya yang terjadi tidak hanya menyangkut beban gaya vertikasl saja, namun juga meliputi gaya lateral.

2. Untuk menahan gaya desakan ke atas yang sering kali menyebabkan terjadinya kegagalan guling, seperti untuk telapak ruangan bawah tanah di bawah bidang batas air jenuh. Pondasi telapak dapat juga dipakai untuk menopang kaki-kaki menara terhadap kegagalan guling, dimana gaya momen yang dihasilkan dari beban horisontal (dalam hal ini beban angin) dapat ditahan oleh gaya friksi tanah terhadap permukaan pondasi tiang pancang.

3. Dapat memampatkan endapan tak berkohesi yang bebas lepas di dalam tanah dengan melalui kombinasi perpindahan isi tiang pancang dan getaran dorongan saat pemancangan. Dalam pelaksanaannya, pondasi tiang pancang tersebut dapat ditarik keluar kemudian.

4. Mengontrol penurunan bila kaki-kaki yang tersebar atau telapak berada pada tanah tepi atau didasari oleh sebuah lapisan yang kemampatannya tinggi.

5. Membuat tanah di bawah pondasi sebuah mesin menjadi kaku untuk mengontrol amplitudo getaran dan frekuwensi alamiah dari sistem mesin tersebut bila dijalankan. Dalam hal ini, transfer beban dinamis akibat getaran (vibrasi) sebuah mesin dapat dilaksanakan dengan baik tanpa harus mengubah struktur tanah, dimana tanah menjadi kaku dan teredam dari vibrasi mesin.

6. Sebagai faktor keamanan tambahan di bawah tumpuan jembatan dan tiang khususnya, jika erosi merupakan persoalan yang potensial. Dengan adanya pondasi tiang pancang, kegagalan gelincir yang dapat disebabkan oleh erosi dan beban horisontal akan dapat diatasi.

7. Dalam konstruksi yang didirikan pada lepas pantai, pondasi tiang pancang digunakan untuk meneruskan beben-beban yang terjadi di atas permukaan air pada struktur ke dalam air dan ke dalam dasar tanah yang mendasari air tersebut. Hal ini berlaku pada pondasi tiang pancang yang ditanamkan sebagian ke dalam tanah pada dasar air dan yang terpengaruh oleh beban vertikal dan tekuk serta beban lateral. Dengan demikian, dengan dipakainya pondasi tiang pancang pada suatu struktur pada lepas pantai, selain memanfaatkan daya dukung tanah seperti pondasi pada umumnya, juga memanfaatkan daya dukung air untuk menjaga kestabilan struktur.

Penggunaan tiang pancang untuk konstruksi biasanya bertitik tolak pada beberapa hal mendasar seperti anggapan adanya beban yang besar sehingga pondasi langsung jelas tidak dapat digunakan, kemudian jenis tanah pada lokasi yang bersangkutan relatif lunak (lembek) sehingga pondasi langsung tidak ekonomis lagi untuk dipergunakan. Mengingat pembuatan pondasi tiang pancang dibandingkan dengan pembuatan pondasi lain, pondasi ini mempunyai beberapa keuntungan sebagai berikut :

1) Waktu pelaksanaannya relatif cepat.

3) Kekuatan tiang yang dihasilkan dapat diandalkan karena tiang dibuat di pabrik dengan pemeriksaan kualitas yang ketat.

4) Pelaksanaannya lebih mudah.

Pondasi tiang juga mempunyai kelemahan sebagai berikut :

1) Pemancangan sulit dilakukan apabila diameter tiang terlalu besar. 2) Harga pondasi tiang mahal.

3) Pada pelaksanaan pemancangan tiang menimbulkan getaran dan kebisingan pada daerah sekitar yang berpenduduk padat.

4) Bila panjang tiang pancang kurang, maka dilakukan penyambungan. Penyambungan ini sulit dan memerlukan alat penyambung khusus.

Struktur yang menggunakan pondasi tiang pancang apabila tanah dasar tidak mempunyai kapasitas daya pikul yang memadai. Jika hasil pemeriksaan tanah menunjukkan bahwa tanah dangkal tidak stabil dan kurang keras atau apabila besarnya hasil estimasi penurunan tidak dapat diterima, pondasi tiang pancang dapat menjadi bahan pertimbangan. Tiang pancang juga digunakan untuk kondisi tanah yang normal untuk menahan beban horizontal. Tiang pancang merupakan metode yang tepat untuk pekerjaan di atas air, seperti jetty atau dermaga.

Dalam mendesain pondasi tiang pancang mutlak diperlukan informasi mengenai :

- Data tanah dimana bangunan akan didirikan.

- Daya dukung tiang pancang sendiri (baik single atau group pile).

Gaya geser negatif (negative skin friction) adalah suatu gaya yang bekerja pada sisi tiang pancang dan bekerja ke arah bawah sehingga memberikan penambahan beban secara vertikal selain beban luar yang bekerja. Negative skin

friction berbeda dengan positif skin friction, karena positif skin friction justru

membantu memberikan gaya dukung pada tiang dalam melawan beban luar/vertikal yang bekerja dengan cara memberikan perlawanan geser disisi-sisi tiang, dengan arah kerja yang berlawanan dari arah gaya luar yang bekerja ataupun gaya dari negative skin friction.

Negatif skin friction terjadi ketika lapisan tanah yang diperkirakan

mengalami penurunan cukup besar akibat proses konsolidasi, dimana akibat proses konsolidasi ini tiang mengalami gaya geser dorong ke arah bawah yang bekerja pada sisi-sisi tiang (karena terbebani). Keadaan ini disebut sebagai keadaan tiang mengalami gaya geser negatif (negative skin friction). Jika jumlah gaya-gaya sebagai akibat dari beban luar dan gaya geser negatif ini melebihi gaya dukung tanah yang diizinkan, akan terjadi penurunan tiang yang disertai dengan penurunan tanah disekitarnya.

2.5.2 Jenis-Jenis Tiang Pancang

Pondasi tiang pancang dapat digolongkan berdasarkan pemakaian bahan, cara penyaluran beban, cara pemasangannya, dan berdasarkan perpindahan tiang.

1. Pondasi tiang pancang menurut pemakaian bahan

Tiang pancang dapat dibagi ke dalam beberapa kategori sebagai berikut :

DAFTAR NOTASI

Ap = luas penampang tiang (m2)

B = lebar atau diameter tiang (m) Cp = koefisien empiris

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

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

Eb = modulus elastisitas tanah di dasar tiang (kN/m2)

Eg = Efisiensi kelompok tiang 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

g = jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang (m)

H = tebal lapisan (m) Hu = Gaya lateral ultimit

I = momen inersia tiang (cm4) ID = diameter dalam (m)

I0 = faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah

mampa (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 setiap

interval kedalaman pemboran (m) m = Jumlah baris tiang

My = momen leleh (kN-m)

N-SPT = nilai N-SPT

n = koefisien restitusi

n = Jumlah tiang dalam satu baris nh = koefisien fariasi modulus

P = keliling tiang (m)

PK = Perlawanan penetrari konus, qc (Kg/cm2) po = tekanan overburden efektif

pu = tahanan tanah ultimit

Qb = Tahanan ujung ultimit tiang (kg) Q

ijin = Kapasitas daya dukung ijin tiang (kg)

Q

p = Tahanan Ujung Ultimate (kN)

Qs = Tahanan gesek ultimit dinding tiang (kg/cm 2) Q

ult = Kapasitas daya dukung maksimal/akhir (kg)

Rb = faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung

Rh = faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada

tanah keras

Rk = faktor koreksi kemudah mampatan tiang

Rμ = faktor koreksi angka poisson s = Jarak pusat ke pusat tiang

α = koefisien adhesi antara tanah dan tiang = 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) = koefisien dari skin friction

μ = poisson’s ratio

ψ = sudut dilantansi (o)

Lampiran I Data- data Hasil pengujian Sondir

Lampiran II Data- data Hasil pengujian SPT