Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang Menggunakan Metode Sondir, SPT, Metode Elemen Hingga pada Proyek Pembangunan Hotel Medan-Siantar, Sinaksak, Pematang Siantar

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1. Pendahuluan
Dalam perencanaan pondasi untuk suatu konstruksi dapat digunakan beberapa
macam tipe pondasi. Pemilihan tipe pondasi ini didasarkan atas :
-

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

-

besarnya beban dan berat bangunan atas.

-

keadaan tanah dimana bangunan tersebut akan didirikan.

-

biaya pondasi dibandingkan dengan bangunan atas.

Dari beberapa macam tipe pondasi yang umum digunakan salah satu

diantaranya adalah pondasi tiang pancang. Pemakaian pondasi tiang pancang
dipergunakan pada suatu bangunan apabila tanah dasar di bawah bangunan
tersebut tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity) yang cukup untuk
memikul berat bangunan beserta beban di atasnya, atau apabila tanah keras yang
mempunyai daya dukung cukup untuk memikul berat bangunan dan bebannya
terletak sangat dalam di bawah tanah.
Pondasi

tiang

pancang

ini

berfungsi

untuk

memindahkan

atau

mentransferkan beban - beban dari konstruksi di atasnya (upper structure) ke
lapisan tanah yang lebih dalam. Kebanyakan tiang pancang dipancangkan ke
dalam tanah, akan tetapi ada beberapa tipe yang dicor setempat dengan cara
dibuatkan lubang terlebih dahulu dengan mengebor tanah, sebagaimana kalau

Universitas Sumatera Utara

mengebor untuk penyelidikan tanah. Pada umumnya, tiang pancang dipancangkan
tegak lurus ke dalam tanah, tapi apabila diperlukan untuk dapat menahan gaya
horizontal maka tiang pancang akan dipancangkan miring (batter pile).
Tiang pancang saat ini banyak digunakan di Indonesia sebagai pondasi
bangunan, seperti jembatan, gedung bertingkat, pabrik atau gedung-gedung
industri, menara, dermaga, bangunan mesin-mesin berat, dan lain-lain. Bangunan
- bangunan tersebut merupakan konstruksi yang memiliki dan menerima beban
yang relatif berat. Penggunaan tiang pancang untuk konstruksi biasanya bertitik
tolak pada beberapa hal mendasar seperti anggapan adanya beban yang besar

sehingga pondasi dangkal jelas tidak dapat digunakan, kemudian jenis tanah pada
lokasi yang bersangkutan relatif lunak (lembek) sehingga pondasi dangkal 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.
2)Prosedur pelaksanaan tidak dipengaruhi oleh air tanah.
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.

Universitas Sumatera Utara

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

II.2. Macam – Macam Tiang Pancang
A. Menurut cara pemindahan beban, tiang pancang dibagi 2 yakni :
1. Point bearing pile (End bearing pile)
Disebut juga tiang pancang dengan tahanan ujung dimana tiang ini
meneruskan beban melalui tahanan ujung ke lapisan tanah keras.
2. Friction pile
-

Friction pile pada tanah dengan butir-butir tanah kasar (coarse grained)
dan sangat mudah dilalui oleh air (very permeable soil). Tiang ini
meneruskan beban ke tanah melalui gesekan kulit (skin friction). Pada
proses pemancangan tiang-tiang ini dalam suatu grup (kelompok) tiang
yang mana satu sama lainnya saling berdekatan akan menyebabkan
berkurangnya pori-pori tanah dan memadatkan (compact) tanah di antara
tiang-tiang tersebut dan tanah di sekeliling kelompok tiang tersebut. Oleh
karena itu tiang yang termasuk kategori ini disebut “Compaction Pile”.

-

Friction pile pada tanah dengan butir-butir yang sangat halus (very fine
grained) dan sukar dilalui air. Tiang ini juga meneruskan beban ke tanah
melalui kulit (skin friction), akan tetapi pada proses pemancangan
kelompok tiang tidak menyebabkan tanah di antara tiang–tiang ini menjadi
padat (compact). Karena itu tiang-tiang ini termasuk kategori yang disebut
“Floating Pile Foundation”.

Universitas Sumatera Utara

B. Menurut bahan yang digunakan, tiang pancang dibagi 4 yakni :
1. Tiang pancang kayu
2. Tiang pancang beton
a. Precast reinforced concrete pile
b. Precast prestressed concrete pile
c. Cast in place
- Franki
- Raymond
- Simplex
- Mac. Arthur
dan sebagainya

3. Tiang pancang baja :
-

H Pile

-

Pipe pile

4. Tiang pancang composite :
-

Kayu – beton

-

Baja – beton

1. Tiang Pancang Kayu
Pemakaian tiang pancang kayu ini adalah cara tertua dalam penggunaan tiang

pancang sebagai pondasi. Tiang kayu akan tahan lama dan tidak mudah busuk
apabila tiang kayu tersebut dalam keadaan terendam penuh di bawah muka air
tanah.

Sesudah

reruntuhan

daripada

menara,

penggalian

-

penggalian

memperlihatkan bahwa tiang pancang dari kayu yang telah dipancangkan ratusan
tahun masih dalam keadaan yang baik. Tiang pancang dari kayu lebih cepat rusak

atau busuk apabila dalam keadaan kering dan basah yang selalu berganti-ganti.

Universitas Sumatera Utara

Sedangkan pengawetan serta pemakaian obat-obatan pengawet untuk kayu
hanya akan menunda atau memperlambat kerusakan daripada kayu, akan tetapi
tetap tidak akan dapat melindungi untuk seterusnya. Oleh karena alasan tersebut
maka pemakaian pondasi untuk bangunan-bangunan permanen (tetap) yang
didukung oleh tiang pancang kayu, maka puncak daripada tiang pancang tersebut
di atas harus selalu lebih rendah daripada ketinggian muka air tanah terendah.
Pada pemakaian tiang pancang dari kayu biasanya tidak diizinkan untuk menahan
beban lebih tinggi dari 25 - 30 ton untuk setiap tiang. Tiang pancang kayu ini
sangat cocok untuk daerah rawa dan daerah-daerah dimana sangat banyak terdapat
hutan kayu seperti di Kalimantan, sehingga mudah memperoleh balok/tiang kayu
yang panjang dan lurus dengan diameter yang cukup besar untuk digunakan
sebagai tiang pancang.
Keuntungan pemakaian tiang pancang kayu :
1. Tiang pancang dari kayu relatif ringan sehingga mudah dalam
pengangkutan.
2. Kekuatan tarik besar sehingga pada waktu pengangkatan untuk

pemancangan tidak menimbulkan kesulitan seperti misalnya pada tiang
pancang beton precast.
3. Mudah untuk pemotongan apabila tiang kayu ini sudah tidak dapat masuk
lagi ke dalam tanah.
4. Tiang pancang kayu ini lebih sesuai/baik untuk friction pile daripada untuk
end bearing pile sebab tegangan tekannya relatif kecil.

Universitas Sumatera Utara

Kerugian pemakaian tiang pancang kayu :
1. Karena tiang pancang jenis ini harus selalu terletak di bawah muka air
tanah yang terendah agar dapat tahan lama, maka kalau air tanah yang
terendah tersebut letaknya sangat dalam, hal ini akan menambah biaya
untuk penggalian.
2. Tiang pancang yang dibuat dari kayu mempunyai umur yang relatif kecil
dibandingkan tiang pancang yang dibuat dari baja ataupun beton, terutama
pada daerah yang tinggi air tanahnya sering naik dan turun.
3. Apabila pada waktu pemancangan pada tanah berbatu (gravel) ujung tiang
pancang kayu ini kurang lurus, maka pada waktu dipancangkan akan
menyebabkan penyimpangan terhadap arah yang telah ditentukan.

4. Tiang pancang kayu tidak tahan terhadap hal-hal yang menyebabkan
pembusukan, seperti jamur dan lain-lain.

Gambar 2.1 Tiang Pancang Kayu

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.2 Tiang Pancang Kayu

2. Tiang Pancang Beton
A. Precast Reinforced Concrete Pile
Precast reinforced concrete pile adalah tiang pancang dari beton bertulang yang
dicetak dan dicor dalam acuan beton (bekisting), kemudian setelah cukup kuat
lalu diangkat dan dipancangkan seperti pada tiang pancang kayu. Karena tegangan
tarik beton sangatlah kecil dan praktis dianggap nol, sedangkan berat sendiri
daripada beton cukup besar, maka tiang pancang beton haruslah diberi
penulangan-penulangan yang cukup kuat untuk menahan momen lentur yang akan
timbul pada waktu pengangkatan dan pemancangan.
Biasanya tiang pancang beton dicetak dan dicor di tempat pekerjaan, sehingga
mudah saat akan dibawa ke lokasi pemancangan. Tiang pancang jenis ini dapat

memikul beban yang besar (lebih dari 50 ton untuk setiap tiang) dan disesuaikan

Universitas Sumatera Utara

dengan dimensinya. Dalam perencanannya, panjang dari tiang pancang beton
precast ini harus dihitung dengan teliti, sebab kalau ternyata panjang tiang
pancang tidak sesuai dengan perencanaan, maka akan menjadi sulit karena harus
dilakukan penyambungan dan cukup memakan waktu.
Keuntungan pemakaian Precast reinfroced concrete pile :
1. Mempunyai tegangan tekan yang besar, tergantung dari mutu beton yang
direncanakan.
2. Dapat diperhitungkan baik sebagai “End Bearing Pile” maupun sebagai
“Friction Pile”.
3. Tiang pancang beton precast memiliki umur yang cukup lama, serta tahan
terhadap pengaruh air maupun bahan-bahan yang corrosive asalkan beton
dekking cukup tebal untuk melindungi tulangannya.
Kerugian pemakaian Precast reinforced concrete pile :
1. Diperlukan waktu yang cukup lama untuk menunggu sampai tiang beton
precast ini dapat digunakan.
2. Bila dilakukan pemotongan terhadap tiang, maka dalam pelaksanaannya
akan cukup sulit dan memerlukan waktu yang lama.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.3 Precast Reinforced Concrete Pile

Tabel 2.1 Nilai – nilai tipikal beban ijin tiang beton pracetak
Diameter Tiang (cm)

Beban tiang maksimum (kN)

30
35
40
45
50
60
Sumber : ( Hardiyatmo, 2002 )

300– 700
350 – 850
450 – 1200
500 – 1400
700 – 1750
800 - 2500

B . Precast Prestressed Concrete Pile
Precast prestressed concrete pile adalah tiang pancang dari beton prategang
yang menggunakan baja penguat dan kabel kawat sebagai gaya prategangnya
Keuntungan pemakaian precast prestressed concrete pile:
1. Kapasitas beban pondasi yang dipikulnya tinggi.
2. Tiang pancang tahan terhadap karat.
3. Kemungkinan terjadinya pemancangan keras dapat terjadi
Kerugian pemakaian precast prestressed concrete pile:
1. Pondasi tiang pancang sukar untuk ditangani.
2. Biaya permulaan dari pembuatannya tinggi.
3. Pergeseran cukup banyak sehingga prategang sukar untuk disambung.

Universitas Sumatera Utara

C. Cast In Place
Tiang pancang tipe ini dilakukan pengecoran di lokasi pemancangan dengan
cara dibuatkan lubang terlebih dahulu dalam tanah dengan cara mengebor tanah
seperti pengeboran pada waktu penyelidikan tanah.

Metode ini dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu :
1. Dengan menggunakan pipa baja yang dipancangkan ke dalam tanah,
kemudian diisi dengan beton dan ditumbuk sambil pipa baja tersebut
ditarik ke atas.
2. Menggunakan pipa baja yang dipancang ke dalam tanah, lalu diisi dengan
beton. Sedangkan pipa baja tersebut tetap tinggal di dalam tanah.
a. Franki – Pile
Tiang Franki merupakan salah satu tipe dari tiang beton bertulang yang
dicor setempat (cast in place). Adapun prinsip pelaksanaannya adalah sebagai
berikut :
1.

Pipa baja yang pada ujung bawahnya disumbat dengan beton yang
dicor di dalam ujung pipa dan telah mengeras .

2. Dengan penumbuk yang jatuh bebas (drop hammer) sumbat beton
tersebut ditumbuk.
3. Beton

terus

ditumbuk

sampai

mencapai

kedalaman

yang

direncanakan, hingga sumbat beton bagian bawah mulai melebar.

Universitas Sumatera Utara

4. Masukkan tulangan ke dalam pipa baja, bila perlu dilakukan
penyambungan maka harus dilakukan pengelasan.
5. Lakukan pengecoran pada pondasi Franki, sambil perlahan-lahan pipa
baja di tarik ke atas.

Gambar 2.4 Proses pembuatan Franki Pile
b. Solid Point Pipe Piles (Closed-end Pile)
Tiang pancang tipe ini hampir sama dengan pondasi Franki, tapi memiliki
perbedaan antara lain :
1.

Bahan yang digunakan sebagai tahanan ujungnya bukan beton,

melainkan besi tuang (cast iron)
2. Setelah pengecoran selesai dilakukan, pipa tidak ditarik keluar dan
tetap berada di dalam tanah.
Adapun prinsip pelaksanaannya adalah sebagai berikut :

Universitas Sumatera Utara

a. Ujung tiang dari besi tuang (cast iron) dimasukkan ke dalam tanah,
kemudian pipa diletakkan di atasnya. Pada ujung atas pipa dipasang
topi kemudian pipa dipancang.
b. Pipa dipancang ke dalam tanah.
c. Setelah pipa mencapai kedalaman yang direncanakan pemancangan
dihentikan. Kemudian di dalam pipa tersebut diisi dengan beton. Jika
ingin melakukan penyambungan maka dilakukan dengan cast-steel
drive sleeve. Penyambungan dapat juga dilakukan dengan sambungan
las. Tiang tipe ini dapat diperhitungkan sebagai end bearing pile
maupun friction pile.
Keuntungannya antara lain adalah ringan dalam pengangkutan (transport)
dan pengangkatan, mudah dalam proses pemancangan, dan kekuatan tekan yang
cukup besar.
c. Raymond Concrete Pile
Tiang Raymond termasuk salah satu tipe dari tiang pancang beton yang dicor
setempat (cast in place) dengan ujung bawah diameternya makin kecil (runcing).
Karena itu untuk panjang tiang yang relatif pendek akan menghasilkan tekanan
yang lebih besar dibandingkan dengan tiang yang prismatis (diameter konstan
sepanjang tiang). Tiang Raymond ini terdiri dari pipa shell yang tipis tebuat dari
baja dengan diberi alur berspiral sepanjang pipa.
d. Simplex Concrete Pile
Tiang ini dapat dipancang melalui tanah yang lembek (kurang compact)
maupun kedalaman tanah yang keras. Setelah pipa ditarik bidang keliling (kulit)

Universitas Sumatera Utara

beton langsung menekan tanah di sekitarnya karena itu tanah harus cukup kuat.
Adapun prinsip pelaksanaan tiang Simplex Concrete ini adalah :
1. Pipa dipancang dengan ujung bawah diberi sepatu baja sampai mencapai
kedalaman yang direncanakan.
2. Setelah cukup kemudian pipa dicor beton sambil pipa ditarik ke atas.
Kalau tanah di sekeliling tiang kurang kuat, maka dalam pipa dimasukkan
shell pipa tipis sebelum kita cor ke dalam pipa. Baru setelah shell tipis
dimasukkan beton dicor ke dalam shell tersebut.
3. Setelah pipa ditarik ke atas dan tiang simplex selesai dipancang. Tiang ini
dapat digunakan baik sebagai “End Bearing Pile” maupun sebagai
“Friction Pile”.

Gambar 2.5 Proses pembuatan Simplex Concrete Pile
e. Base-driven cased pile

Universitas Sumatera Utara

Termasuk ke dalam jenis tiang yang dicor setempat (cast in place)
dengan pipa baja (casing) yang tetap tinggal dalam tanah. Casing atau pipa baja
yang terbuat dari plat yang dilas berbentuk pipa. Diameter dari pipa ini biasanya
10 inch sampai 28 inch (25cm- 70 cm). Panjang tiang dapat ditambah dengan
cara dilas. Pada ujung pipa diberi sepatu dan sumbat beton yang dicor terlebih
dahulu seperti halnya pada tiang Franki.

Gambar 2.6 Proses pembuatan Base Driven Pile

B.3. Tiang Pancang Baja
Jenis-jenis tiang bajaini biasanya berbentuk H yang digiling atau
merupakan tiang pipa. Tiang H adalah tiang pancang yang memiliki perpindahan
volume yang kecil karena daerah penampangnya tidak terlalu besar. Pondasi tiang
H mempunyai suatu keuntungan kekakuan yang memadai yang mana tiang H ini
akan memecah bongkah-bongkah batu kecil atau memindahkannya ke satu sisi.

Universitas Sumatera Utara

Sambungan-sambungan dalam tiang baja dibuat dengan cara yang sama
seperti dalam kolom-kolom baja, yaitu dengan mengelas atau dengan pemakaian
baut. Kecuali untuk proyek-proyek kecil yang hanya membutuhkan sedikit
pondasi tiang, saat ini kebanyakan sambungan (splices) dibuat dengan
penyambung-penyambung sambungan yang telah dibuat terlebih dahulu.
Tingkat karat pada tiang baja berbeda-beda terhadap tekstur tanah, panjang
tiang yang berada dalam tanah dan kelembaban tanah. Pada umumnya tiang baja
akan berkarat di bagian atas yang dekat dengan permukaan tanah. Hal ini akan
disebabkan aerated condition (keadaan udara pada pori-pori tanah) pada lapisan
tanah tersebut dan adanya bahan-bahan organik dari air tanah. Hal ini dapat
ditanggulangi dengan memoles tiang baja dengan ter (coaltar) atau dengan sarung
beton sekurang-kurangnya 20” ( ± 50 cm ) dari muka air terendah. Selain itu,
karat pada bagian tiang yang terletak di atas tanah akibat udara (atmosphere
corrosion) dapat dicegah dengan pengecatan seperti pada konstruksi baja biasa.

Gambar 2.7 Pondasi Tiang Baja (Sumber : Bowles, 1991)

Universitas Sumatera Utara

4. Tiang Pancang Komposit
Tiang komposit adalah pondasi tiang yang terdiri dari dua bahan yang
berbeda yang bekerja bersama-sama sehingga menjadi satu kesatuan. Terkadang
pondasi tiang terbentuk dengan menghubungkan bagian atas dan bagian bawah
tiang dengan bahan yang berbeda, misalnya bahan beton di atas muka air tanah
dan bahan kayu tanpa perlakuan apapun di sebelah bawahnya. Berikut adalah
beberapa jenis tiang pancang komposit :
A). Water Proofed Steel and Wood Pile.
Tiang ini terdiri dari tiang pancang kayu untuk bagian yang di bawah
permukaan airtanah sedangkan bagian atas adalah beton. Kita telah mengetahui
bahwa kayu akan tahan lama/awet bila terendam air, karena itu bahan kayu disini
diletakan di bagian bawah yang mana selalu terletak dibawah air tanah.
Kelemahan tiang ini adalah pada tempat sambungan apabila tiang pancang ini
menerima gaya horizontal yang permanen. Adapun cara pelaksanaanya secara
singkat sebagai berikut:
a. Casing dan core ( inti ) dipancang bersama-sama dalam tanah hingga
mencapaikedalaman yang telah ditentukan untuk meletakkan tiang
pancang kayu tersebut dan ini harus terletak dibawah muka air tanah
yang terendah.
b. Kemudian core ditarik keatas dan tiang pancang kayu dimasukan dalam
casing dan terus dipancang sampai mencapai lapisan tanah keras.

Universitas Sumatera Utara

c.Secara mencapai lapisan tanah keras pemancangan dihentikan dan core
ditarik keluar dari casing. Kemudian beton dicor kedalam casing sampai
penuh terus dipadatkan dengan menumbukkan core ke dalam casing.
B). Composite Dropped in – Shell and Wood Pile
Tipe tiang ini hampir sama dengan tipe diatas hanya bedanya di sini
memakai shell yang terbuat dari bahan logam tipis permukaannya diberi alur
spiral. Secara singkat pelaksanaanya sebagai berikut:
a) Casing dan core dipancang bersama-sama sampai mencapai kedalaman
yang telah ditentukan di bawah muka air tanah.
b) Setelah mencapai kedalaman yang dimaksud core ditarik keluar dari
casing dan tiang pancang kayu dimasukkan dalam casing terus dipancang
sampai mencapai lapisan tanah keras. Pada pemancangan tiang pancang
kayu ini harus diperhatikan benar-benar agar kepala tiang tidak rusak atau
pecah.
c) Setelah mencapai lapisan tanah keras core ditarik keluar lagi dari casing.
d) Kemudian shell berbentuk pipa yang diberi alur spiral dimasukkan ke
dalam casing. Pada ujung bagian bawah shell dipasang tulangan berbentuk
sangkar yang mana tulangan ini dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat
masuk pada ujung atas tiang pancang kayu tersebut.
e) Beton kemudian dicor kedalam shell. Setelah shell cukup penuh dan padat
casing ditarik keluar sambil shell yang telah terisi beton tadi
ditahandengan cara meletakkan core diujung atas shell.
C). Composit Ungased – Concrete and Wood Pile.

Universitas Sumatera Utara

Dasar pemilihan tiang composite tipe ini adalah:
1. Lapisan tanah keras dalam sekali letaknya sehingga tidak memungkinkan
untuk menggunakan cast in place concrete pile, sedangkan kalau
menggunakan precast concrete pile terlalu panjang, akibatnya akan susah
dalam transport dan mahal.
2. Muka air tanah terendah sangat dalam sehingga bila menggunakan tiang
pancang kayu akan memerlukan galian yang cukup dalam agar tiang
pancang kayu tersebut selalu berada dibawah permukaan air tanah
terendah.
Adapun prinsip pelaksanaan tiang composite ini adalah sebagai berikut:
a.Casing baja dan core dipancang bersama-sama dalam tanah sehinggasampai
padakedalaman tertentu ( di bawah muka air tanah ).
b. Core ditarik keluar dari casing dan tiang pancang kayu dimasukkan casing
terus dipancang sampai kelapisan tanah keras.
c. Setelah sampai pada lapisan tanah keras core dikeluarkan lagi dari casing
dan beton sebagian dicor dalam casing. Kemudian core dimasukkan lagi
dalam casing.
d. Beton ditumbuk dengan core sambil casing ditarik ke atas sampai jarak
tertentu sehingga terjadi bentuk beton yang menggelembung seperti bola
diatas tiang pancang kayu tersebut.
e. Core ditarik lagi keluar dari casing dan casing diisi dengan beton lagi
sampai padat setinggi beberapa sentimeter diatas permukaan tanah.

Universitas Sumatera Utara

Kemudian beton ditekan dengan core kembali sedangkan casing ditarik
keatas sampai keluar dari tanah.
f. Tiang pancang composite telah selesai
Tiang pancang composit seperti ini sering dibuat oleh The Mac Arthur
Concrete Pile Corp.

D). Composite Dropped – Shell and Pipe Pile
Dasar pemilihan tipe tiang seperti ini adalah:
1. Lapisan tanah keras letaknya terlalu dalam bila digunakan cast in place
concrete.
2. Muka air tanah terendah terlalu dalam kalau digunakan tiang composit
yang bagian bawahnya terbuat dari kayu.
Cara pelaksanaan tiang tipe ini adalah sebagai berikut:
a. Casing dan core dipasang bersama-sama sehingga casing seluruhnya
masuk dalam tanah. Kemudian core ditarik.
b. Tiang pipa baja dengan dilengkapi sepatu pada ujung bawah dimasukkan
dalam casing terus dipancang dengan pertolongan core sampai ke tanah
keras.
c. Setelah sampai pada tanah keras kemudian core ditarik keatas kembali.

Universitas Sumatera Utara

d.Kemudian shell yang beralur pada dindingnya dimasukkan dalam casing
hingga bertumpu pada penumpu yang terletak diujung atas tiang pipa baja,
bila diperlukan pembesian maka besi tulangan dimasukkan dalam shell
dan kemudian beton dicor sampai padat.
e. Shell yang telah terisi dengan beton ditahan dengancore sedangkan casing
ditarik keluar dari tanah. Lubang disekeliling shell diisi dengan tanah atau
pasir. Variasi lain pada tipe tiang ini dapat pula dipakai tiang pemancang
baja H sebagai ganti dari tiang pipa.
E). Franki Composite Pile
Prinsip tiang ini hampir sama dengan tiang Franki biasa hanya bedanya disini
pada bagian atas dipergunakan tiang beton precast biasa atau tiang profil H dari
baja.
Adapun cara pelaksanaan tiang komposit ini adalah sebagai berikut:
a. Pipa dengan sumbat beton dicor terlebih dahulu pada ujung bawah pipa
baja dipancang dalam tanah dengan drop hammersampai pada tanah
keras. Cara pemasangan ini sama seperti pada tiang Franki biasa.
b. Setelah pemancangan sampai pada kedalaman yang telah direncanakan,
pipa diisi lagi dengan beton dan terus ditumbuk dengan drop hammer
sambil pipa ditarik lagi ke atas sedikit sehingga terjadi bentuk beton
seperti bola.
c. Setelah tiang beton precast atau tiang baja H masuk dalam pipa sampai
bertumpu pada bola beton pipa ditarik keluardari tanah.

Universitas Sumatera Utara

d. Rongga disekitar tiang beton precast atau tiang baja H diisi dengan kerikil
ataupasir.
II.3. Penyelidikan Tanah (Soil Investigation)
Penyelidikan tanah merupakan fase awal dalam desain konstruksi sipil, seperti
contohnya dalam perencanaan pondasi, pemadatan timbunan, bendungan maupun
kestabilan lereng. Secara umum maksud dari pekerjaan penyelidikan tanah adalah
untuk mendapatkan data teknis atau parameter tanah yang dapat mewakili kondisi
tanah setempat untuk digunakan sebagai parameter desain.
Penyelidikan tanah (soil investigation) adalah proses pengambilan contoh
(sample) tanah yang bertujuan untuk menyelidiki karakteristik tanah tersebut.
Dalam mendesain pondasi, penting bagi para engineer untuk mengetahui sifat
setiap lapisan tanah, (seperti berat isi tanah, daya dukung, ataupun daya rembes),
dan juga ketinggian muka air tanah. Oleh sebab itu, soil investigation adalah
pekerjaan awal yang harus dilakukan sebelum memutuskan akan menggunakan
jenis pondasi dangkal atau pondasi dalam.
Aspek-aspek yang ingin diketahui dan didapatkan dari penyelidikan tanah. antara
lain :

1. Jenis dan profil lapisan tanah atau batuan secara visual dan terperinci.
2. Kedalaman tanah keras (hard/dense soil) dan daya dukungnya.
3. Level muka air tanah (ground water level).
4. Data Index Properties dan Engineering Properties.

Universitas Sumatera Utara

5. Analisa teknis yang menghasilkan rekomendasi desain untuk jenis pondasi
yang akan digunakan, termasuk daya dukung pondasi dangkal, daya
dukung pondasi dalam dan penurunan.
6. Menentukan besarnya tekanan tanah terhadap dinding penahan tanah atau
pangkal jembatan (abutment).
7. Analisis

teknis

yang

menghasilkan

rekomendasi

desain

pemadatan/penimbunan.
8. Menyelidiki keamanan suatu struktur bila penyelidikan dilakukan pada
bangunan yang telah ada sebelumnya.
9. Pada konstruksi jalan raya dan irigasi, penyelidikan tanah berguna untuk
menentukan letak-letak saluran, gorong-gorong, pennetuan lokasi dan
macam bahan timbunan.

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), dan Cone Penetrometer Test (sondir).
Sedangkanjenis 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,
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)

Universitas Sumatera Utara

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.

II.3.1. Cone Penetrometer Test ( Sondering Test )
Pengujian 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.Penyelidikan

sondir

dilakukan

berdasarkan standar ASTM D 3441.
Berdasarkan kapasitasnya, alat sondir dibagi menjadi dua jenis :

Universitas Sumatera Utara

a. Sondir ringan, dengan kapasitas 2 ton. Sondir ringan digunakan untuk
mengukur tekanan konus sampai 150 kg/cm2 atau penetrasi konus telah
mencapi kedalaman 30 m.
b. Sondir berat, dengan kapasitas 10 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 :
1

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

2 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.

Gambar 2.8 Konus Sondir dalam Keadaan Tertekan dan Terbentang

Universitas Sumatera Utara

(Sosrodarsono & Nakazawa, 2005)
Cara pembacaan sondir dilakukan secara manual dan bertahap, yaitu dengan
mengurangihasil

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.
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. Jumlah Hambatan Lekat ( JHL )

Dimana :

���� = ∑�0 ��

PK

= Perlawanan penetrasi konus ( qc ) (kg/cm2)

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 (kg/cm)

Hasil penyelidikan dengan sondir ini digambarkan dalam bentuk gafik
yang menyatakan hubungan antara kedalaman setiap lapisan tanah dengan

Universitas Sumatera Utara

perlawanan penetrasi konus atau perlawanan tanah terhadap konus yang
dinyatakan dalam gaya per satuan luas. Hambatan lekat adalah perlawanan geser
tanah terhadap selubung bikonus yang dinyatakan dalam gaya per satuan panjang.

.

Gambar 2.9 Cara Pelaporan Hasil Uji Sondir (Sardjono, 1988)

Tabel 2.2 Harga – harga Empiris ϕ dan Dr Pasir dan Lumpur Kasar Berdasarkan
Sondir
Penetrasi Konus
Densitas
Sudut Geser
PK = qc (kg/cm2)
Relatif Dr (%)
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 : ( Djatmiko & Edy, 1997)
II.3.2. Standard Penetration Test (SPT)
Tujuan percobaan SPT yaitu untuk menentukan kepadatan relatif lapisan
tanah tersebut dari pengambilan contoh tanah dengan tabung, dapat diketahui
jenis tanah dan ketebalan dari setiap lapisan tanah tersebut. Selain itu, tujuan
percobaan SPT adalah untuk memperoleh datakumulatif pada perlawanan

Universitas Sumatera Utara

penetrasi tanahdan menetapkan kepadatan dari tanah yang tidak berkohesi yang
biasanya sulitdiambil sampelnya.Pelaksanaan pekerjaan SPT berdasarkan standar
ASTM D 1586.
Pengujian Standard Penetration Test dilakukan setiap interval kedalaman
pemboran 2 meter. Tabung SPT harus mempunyai ukuran OD 2 inch, ID 1 3/8
inch dan panjang 24 inch dengan tipe split spoon sample.Hammer yang dipakai
mempunyai berat 140 lbs (63,5 kg) dan tinggi jatuh bebas hammer adalah 30 inch
(75 cm). Tabung SPT ditekan kedalaman dasar lobang sedalam 15 cm, kemudian
untuk setiap interval 15 cm dilakukan pemukulan dan perhitungan jumlah
pemukulan untuk memasukkan split spoon sample ke dalam tanah sedalam (3x15)
cm.
Jumlah pukulan tersebut merupakan angka N dari pelaksanaan SPT
dimana nilai N yang diperhitungkan adalah jumlah pukulan pada 15 cm kedua dan
15 cm ketiga (2x15 cm = 30 cm).

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.10 Alat Percobaan Penetrasi Standard
Sumber :Sosrodarsono& Nakazawa,2005

Angka penetrasi sangat berguna sebagai pedoman dalam eksplorasi tanah
dan untuk memperkirakan kondisi lapisan tanah. Hubungan antara angka penetrasi
standar dengan sudut geser tanah dan kepadatan relatif untuk tanah berpasir,
secara perkiraan dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

Tabel 2.3

Hubungan antara angka penetrasi standar dengan sudut geser
dalam dan kepadatan relatif pada tanah pasir

Angka penetrasi

Kepadatan Relatif Dr

standar (SPT)

(%)

0-5

0-5

26-30

5-10

5-30

28-35

10-30

30-60

35-42

30-50

60-65

38-46

Sudut geser dalam (φ)

Sumber:Braja M.Das-NoorEndah, MekanikaTanah.1985
Hubunganantara

harga

N

denganberatisiyangsebenarnyahampirtidakmempunyaiarti
karenahanyamempunyaipartikelkasar
(Tabel2.3).Hargaberatisiyangdimaksudsangat tergantungpadakadarair.
Tabel2.4 Hubunganantara N denganBeratIsiTanah
Tanahtidak

HargaN

50

12-16

14-18

16-20

18-23

25

Beratisi
Kohesif
Tanah

γkN/m³
HargaN

Universitas Sumatera Utara

Kohesif

Beratisi

14-18
16-18
16-18
γkN/m³
Sumber:MekanikaTanah&TeknikPondasi,SosrodarsonoSuyonoIr.1983

>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 di bawah 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

II.3.3. Penyelidikan Tanah di Laboratorium
Penyelidikan di laboratorium merupakan tindak lanjut dari apa yang sudah
dilakukan di lapangan, dimana di laboratorium ini akan diolah dan diselidiki lebih
lanjut

sampel

tanah

yang

sudah

diambil

dari

lokasi

penyelidikan

lapangan. Parameter yang ingin diperoleh dari pengujian laboratorium adalah :
a. Index properties (undisturbed sample)
1. Unit weight (berat isi) .............................mengacu pada ASTM D 2937.
2. Specific gravity (berat jenis)................... mengacu pada ASTM D 854.
3. Atterberg limit .......................................mengacupada ASTM D 4318.
4. Grain size analysis (analisa saringan) ...mengacu pada ASTM D 442.
5. Water content (kadar air) ......................mengacu pada ASTM D 2216.
6. Consolidation test ..................................mengacu pada ASTM D 2435.

Universitas Sumatera Utara

7. Direct shear test ....................................mengacu pada ASTM D 3080.

Data tersebut di atas berupa gambaran item pekerjaan apa saja yang
termasuk dalam lingkup pekerjaan penyelidikan tanah. Detail dan jumlah item
bisa bervariasi kembali lagi bergantung pada parameter desain dan data hasil
peyelidikan tanah yang diinginkan.

II.4. Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang
II.4.1 Analisis Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil Sondir
Di antara perbedaaan tes di lapangan, sondir atau cone penetration test
(CPT) seringkali sangat dipertimbangkan berperan dalam perencanaan geoteknik.
CPT atau sondir ini tes yang sangat cepat, sederhana, ekonomis dan tes tersebut
dapat dipercaya di lapangan dengan pengukuran terus-menerus dari permukaan
tanah-tanah dasar. CPT atau sondir ini dapat juga mengklasifikasi lapisan tanah
dan dapat memperkirakan kekuatan dan karakteristik dari tanah. Di dalam
perencanaan pondasi tiang pancang (pile), data tanah sangat diperlukan dalam
merencanakan kapasitas daya dukung (bearing capacity) dari tiang pancang
sebelum pembangunan dimulai, guna menentukan kapasitas daya dukung ultimit
dari tiang pancang. Kapasitas daya dukung ultimit ditentukan dengan persamaan
sebagai berikut :
Qu= Qb+ Qs= qbAb+ f.As

(2.1)

dimana :
Qu= Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang pancang. (ton)
Qb= Kapasitas tahanan di ujung tiang. (ton)

Universitas Sumatera Utara

Qs= Kapasitas tahanan kulit. (ton)
qb= Kapasitas daya dukung di ujung tiang persatuan luas. (ton/m2)
Ab= Luas di ujung tiang. (m2)
f = Satuan tahanan kulit persatuan luas. (ton/m2)
As= Luas kulit tiang pancang. (m2)
Perencanaan pondasi tiang pancang dengan sondir diklasifikasikan atas
beberapa metode diantaranya :
II.4.1.1. Metode Aoki dan De Alencar
Aoki dan Alencar mengusulkan untuk memperkirakan kapasitas dukung
ultimit dari data sondir. Kapasitas dukung ujung persatuan luas (qb) diperoleh
sebagai berikut :
qb = qca (base)
Fb

(2.2)

dimana :
qca (base) = Perlawanan konus rata-rata 1,5D diatas ujung tiang, 1,5D dibawah
ujung tiang dan Fbadalah faktor empirik tahanan ujung tiang
tergantung pada tipe tiang. (kg/cm2)
Tahanan kulit per satuan luas (f) diprediksi sebagai berikut :
f = qc (side) αs
Fs

(2.3)

dimana :
qc (side) = Perlawanan konus rata-rata pada masing-masing lapisan sepanjang
tiang. (kg/cm2)

Universitas Sumatera Utara

Fs

= Faktor empirik tahanan kulit yang tergantung pada tipe tiang.

Fb

= Faktor empirik tahan ujung tiang yang tergantung pada tipe tiang.

Faktor Fb dan Fs diberikan pada Tabel 2.5 dan nilai-nilai faktor empirik

αsdiberikan pada Tabel 2.6.
Tabel 2.5 Faktor empirik Fb dan Fs
Tipe Tiang Pancang
Tiang Bor
Baja
Beton Pratekan
Sumber : Titi & Farsakh, 1999

Fb
3,5
1,75
1,75

Tabel 2.6 Nilai faktor empirik untuk tipe tanah
Tipe Tanah
αs (%)
Tipe Tanah
Pasir
1,4
Pasir berlanau
Pasir berlanau
Pasir kelanauan
2,0
dengan lempung
Pasir kelanauan
2,4
Lanau
dengan lempung
Pasir berlempung
Lanau berlempung
2,8
dengan lanau
dengan pasir
Pasir berlempung
3,0
Lanau berlempung
Sumber : Titi & Farsakh, 1999

Fs
7,0
3,5
3,5

αs (%)
2,2

Tipe Tanah
Lempung berpasir
Lempung berpasir
dengan lanau
Lempung berlanau
dengan pasir

αs (%)
2,4

3,0

Lempung berlanau

4,0

3,4

Lempung

6,0

2,8
3,0

Pada umumnya , nilai αs untuk pasir = 1,4 %, nilai αs untuk lanau = 3,0 %, dan
nilai αs untuk lempung = 1,4 %.
II.4.1.2. Metode Langsung
Metode langsung ini dikemukakan oleh beberapa ahli diantaranya
Meyerhoff, Tomlinson, dan Begemann. Daya dukung pondasi tiang dinyatakan
dalam rumus sebagai berikut :
Qu = qc x Ap + JHL x K

(2.4)

dimana :
Qu = Kapasitas daya dukung tiang pancang (ton)

Universitas Sumatera Utara

2,8
3,0

qc

= Tahanan ujung sondir (Perlawanan penetrasi konus pada kedalaman yang
ditinjau). (ton/m2)

Dapat digunakan faktor koreksi Meyerhoff.
qc 1 = Rata-rata PPK (qc) 8D di atas ujung tiang
qc 2 = Rata-rata PPK (qc) 4D di atas ujung tiang
JHL = Jumlah hambatan lekat (ton/m)
K

= Keliling tiang pancang (m)

Ap

= Luas penampang tiang pancang (m2)

Adapun daya dukung ijin pondasi tiang pancang adalah :
Qu ijin = qc x Ap+ JHL x K
3
5

(2.5)

dimana :
Qu ijin = Kapasitas daya dukung ijin tiang pancang (ton)
qc

= Tahanan ujung sondir (ton/m2)

JHL

= Jumlah hambatan lekat (ton/m)

K

= Keliling tiang pancang (m)

Ap

= Luas penampang tiang pancang (m2)

3 dan 5 merupakan faktor keamanan untuk daya dukung dan gesekan selimut pada
tiang pancang.
Dari hasil uji sondir ditunjukkan bahwa tahanan ujung sondir ( harga tekan
konus ) bervariasi terhadap kedalaman. Oleh sebab itu pengambilan harga qcuntuk
daya dukung di ujung tiang kurang tepat. Suatu rentang di sekitar ujung tiang
perlu dipertimbangkan dalam menentukan daya dukungnya. Menurut Meyerhoff :
qp = qc (untuk keperluan praktis)

Universitas Sumatera Utara

qp = (2/3 – 3/2) qc

(2.6)

dimana :
qp = Tahanan ujung ultimate (ton/m2)
qc = Harga rata – rata tahanan ujung konus 2D dibawah ujung tiang (ton/m2)

II.4.2. Analisis Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil SPT
II.4.2.1. Daya Dukung Tiang Pancang pada Tanah Non-Kohesif
a. Daya dukung ujung tiang pancang pada tanah non-kohesif
Qp = 40 x N-SPT x Lb/D x Ap< 400 x N-SPT x Ap

(2.7)

dimana :
Qp = Tahanan ujung ultimate (ton)
Ap = Luas penampang tiang pancang (m2)
Lb = Kedalaman penyelidikan tanah di lapangan (m)
D = Diameter tiang pancang (m)

b. Tahanan geser selimut pada tanah non-kohesif
Qs = 2 x N-SPT x p x Li

(2.8)

dimana :
Li = Panjang lapisan tanah (m)
p = Keliling tiang (m)

Universitas Sumatera Utara

II.4.2.2. Daya Dukung Tiang Pancang pada Tanah Kohesif
a. Daya dukung ujung tiang pancang pada tanah kohesif
Qp = 9 x cu x Ap

(2.9)

dimana :
Ap = Luas penampang tiang (m2)
cu = Kohesi undrained (kN/m2)
= N-SPT x 2/3 x 10
b. Tahanan geser selimut pada tanah kohesif
Qs = αx cu xp x Li

(2.10)

dimana :

α= Koefisien adhesi antara tiang dan tanah
cu = Kohesi undrained (kN/m2)
= N-SPT x 2/3 x 10
p = Keliling tiang (m)
Li = Panjang lapisan tanah (m)

II.4.3. Analisis Daya Dukung Tiang Pancang dari Data Penyelidikan
Laboratorium
II.4.3.1. Analisis Daya Dukung Tiang Pancang dari Data Parameter Kuat
Geser Tanah

Universitas Sumatera Utara

Berdasarkan hasil pemeriksaan tanah melalui beberapa percobaan akan
didapatkan nilai berat isi tanah (γ), nilai kohesif tanah (c) serta nilai sudut geser
tanah (ϕ).Perkiraan kapasitas daya dukung pondasi tiang pancang pada tanah pasir
dan lempung didasarkan pada data parameter kuat geser tanah, ditentukan dengan
perumusan sebagai berikut :
1. Daya dukung ujung pondasi tiang pancang (end bearing)
a. Pada tanah kohesif
Qp = Ap x cu x Nc*

(2.11)

dimana :
Qp = Tahanan ujung per satuan luas (ton)
Ap = Luas penampang tiang pancang (m2)
cu

= Undrained cohesion , (ton/m2)

Nc* = Faktor daya dukung tanah, untuk pondasi tiang pancang nilai Nc* = 9
(Whitaker and Cooke, 1966).
Untuk mencari nilai cu dapat digunakan persamaan di bawah ini :

α* = 0,21 + 0,25 pa< 1

(2.12)

cu
dimana :

α* = Faktor adhesi = 0,4
pa= Tekanan atmosfer = 1,058 ton/ft2 = 101,3 kN/m2

b. Pada tanah non-kohesif
Qp = Ap . q’ (Nq – 1)

(2.13)

dimana :
Qp = Tahanan ujung per satuan luas (ton)

Universitas Sumatera Utara

Ap = Luas penampang tiang pancang (m2)
q' = Tekanan vertikal efektif (ton/m2)
Nq* = Faktor daya dukung tanah
Vesic (1967) mengusulkan korelasi antara ϕ dan Nq* seperti terlihat pada
gambar di bawah ini :

Gambar 2.11 Hubungan antara ϕ dan Nq* (Vesic,1967)
2. Daya dukung selimut pondasi tiang pancang (skin friction)
Qs = fi . Li. p

(2.14)

dimana :
fi = Tahanan satuan skin friction (ton/m2)
Li = Panjang lapisan tanah (m)
p = Keliling tiang pancang (m)
Qs = Daya dukung selimut tiang pancang (ton)
a. Pada tanah kohesif
f = αi* . cu

(2.15)

dimana :

Universitas Sumatera Utara

αi* = Faktor adhesi = 0,55 (Reese & Wright,1977)
cu = Undrained cohesion (ton/m2)

b. Pada tanah non-kohesif
f = K0 . σv’. tan δ

(2.16)

dimana :
K0 = Koefisien tekanan tanah
= 1 – sinϕ
σv’ = Tegangan vertikal efektif tanah (ton/m2)
= γ . L’
L’ = 15 D
D = diameter tiang pancang (m)
δ = 0,8ϕ

II.4.3.2. Tahanan Ujung Ultimate
Kapasitas maksimum tahanan ujung dari sebuah tiang pancang dapat
dihitung dengan menggunakan data pengujian laboratorium maupun data
pengujian penetrasi. Jika menggunakan data laboratorium maka perhitungan
kapasitas ultimate tahanan ujung berdasarkan Meyerhoff sebagai berikut :
Ppu = Ap (c.Nc + η.q’.Nq)

(2.17)

dimana :
Ppu

= Kapasitas tahanan ujung ultimate tiang pancang (kg/cm2)

Ap

= Luas penampang tiang pancang (cm2)

c

= Kohesi tanah (kg/cm2)

Universitas Sumatera Utara

Nc,Nq = Faktor kapasitas daya dukung, bergantung pada sudut geser tanah (ϕ)
q'

= Tegangan vertikal efektif pada tiang pancang (kg/cm2)

η

= 1 untuk semua kecuali menurut Vesic (1975) dimana :

η

= 1 + 2K0
3

K0

= Koefisien tekanan tanah keadaan diam = 1 – sinϕ

Faktor-faktor daya dukung Nc dan Nq dapat dilihat pada grafik berikut :

Gambar 2.12 Grafik daya dukung tanah menurut Meyerhof

Tabel 2.7. Faktor daya dukung Meyerhof

Universitas Sumatera Utara

II.4.3.3. Tahanan Kulit (Skin Resistance)
Perhitungan kapasitas ultimate tahanan kulit (skin resistance) dengan
menggunakan kombinasi tegangan total dan tegangan efektif. Ada tiga metode
yang digunakan untuk menghitung tahanan kulit pada tiang pancang dalam tanah
kohesif. Metode – metode ini disebut metode α, metode λ dan metode ß. Metode –
metode ini digunakan juga untuk tiang pancang di dalam tanah tak berkohesif,
semua kasus secara umum, kapasitas tahanan kulit dihitung sebagai :
Pps = Σ As. fs. (ΔL)

(2.18)

dimana :
Pps = Kapasitas ultimate tahanan kulit (kg)
As = Luas permukaan efektif pada fs bekerja dan biasanya dihitung sebagai
keliling x pertambahan penanaman ΔL (cm2)
ΔL = Pertambahan panjang yang tertanam untuk setiap lapisan tanah (cm)

Universitas Sumatera Utara

fs = Tahanan kulit yang akan dihitung dengan menggunakan salah satu metode
di atas (kg/cm2)
1. Metode α
Metode α diusulkan oleh Tomlinson (1977) tahan kulit dibagi menjadi dua
jenis yaitu lempung dan pasir dihitung sebagai berikut :
a. untuk tanah lempung
fs = α.cu

(2.19)

b. untuk tanah pasir
fs = 0,5.q’.K.tanδ

(2.20)

dimana :
fs = Tahanan kulit (kg/cm2)
α = Koefisien yang nilainya dapat dilihat pada gambar 2.13
cu = Kohesi rata-rata setiap lapisan tanah yang ditinjau (kg/cm2)
q’ = Tegangan vertikal efektif pada elemen ∆L (kg/cm2)
Ks = Koefisien rata-rata tekanan tanah pada seluruh panjang yang tertanam
dipengaruhi oleh jenis tiang dan kondisi tanah dapat dilihat pada Tabel 2.8
δ = Sudut geser efektif diantara tanah dengan tiang pancang atau nilai pada Tabel
2.8

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.13 Variasi harga α berdasarkan kohesi tanah
Tabel 2.8 Nilai Ks untuk tiang pada pasir
Ks for
Pile Type
Steel
Concrete
Wood
Sumber : (Brom 1965)

2.

δ
20
0,75 ϕ
0,67 ϕ

Low relative
density
0,5
1,0
1,5

High relative
density
1,0
2,0
4,0

Metode λ

Vijayvergia dan Focht (1972) menyajikan sebuah metode alternatif untuk
mendapatkan tahanan kulit fs untuk sebuah tiang pancang didalam lempung
sebagai berikut:
fs = λ ( q’+ 2cu )

(2.21)

dimana :
fs = Tahanan kulit (kg/cm2)
q’ = Tegangan vertikal efektif pada elemen ∆L (kg/cm2)

Universitas Sumatera Utara

cu = Kohesi rata-rata setiap lapisan tanah yang ditinjau (kg/cm2)
λ = Koefisien yang didapat dari Gambar 2.14

Gambar 2.14 Grafik hubungan harga λ dengan kedalaman
3.

Metode β
Sejumlah organisasi telah menganalisa kembali data – data yang ada dan

dilengkapi dengan pengujian – pengujian paling akhir, mengusulkan bahwa
korelasi pengujian beban dan kapasitas tiang pancang, hasil perhitungan lebih
baik dapat ditentukan dengan menggunakan parameter – parameter tegangan
efektif. Persamaan berikut dapat ditetapkan untuk semua tanah normal konsolidasi
adalah :
fs = K.q’.tan δ

(2.22)

atau dapat juga dirumuskan
fs = β.q’

(2.23)

dimana :
q’ = Tekanan efektif rata – rata yang bekerja pada ∆L (kg/cm 2)

Universitas Sumatera Utara

β = K.tanδ ; dimana tanδ adalah koefisen gesekan efektif di antara tiang pancang
dengan tanah, K adalah koefisien tanah lateral yang biasanya digunakan harga
K0.
Harus diperhatikan bahwa didalam jangkauan nilai praktis daripada Ko dan
tan φ. Maka hasil perkalian (yakni ß) mempunyai nilai rata–rata sebesar 0,25
sampai ke 0,40 dengan nilai rata – rata sebesar 0,32.

II.4.4. Analisis Daya Dukung Tiang Pancang dengan Menggunakan Metode
Elemen Hingga (Menggunakan Program Plaxis)
II.4.4.1. Pendahuluan

Plaxis adalah program yang berbasis metode elemen hingga (finite
element method) untuk aplikasi geoteknik, berguna untuk mensimulasikan
perilaku tanah. Dasar – dasar teori yang dipakai yang antara lain : teori deformasi,
teori aliran air tanah, teori konsolidasi, teori elemen hingga yang sesuai dengan
geoteknik. Sedangkan metode numerik yang menjadi dasar pemograman Plaxis
ini, adalah integrasi numerik elemen – elemen garis dan integrasi numerik elemen
- elemen berbentuk segitiga. Akurasi hasil ( output ) yang didapatkan dari
pemakaian program Plaxis ini, apabila ingin dibandingkan dengan hasil yang
sebenarnya di lapangan, bergantung pada keahlian pengguna dalam memodelkan
permasalahan, pemahaman terhadap model – model, penentuan parameter yang
digunakan, dan kemampuan menginterpretasi hasil analisis menggunakan
program Plaxis tersebut. Di dalam program Plaxis ada beberapa jenis pemodelan
tanah, diantaranya model tanah Mohr – Coulomb dan model tanah lunak (Soft
Soil).Program komputer ini menggunakan elemen segitiga dengan pilihan 6 nodal

Universitas Sumatera Utara

atau 15 nodal. Dengan menggunakan elemen ini akurasi hasil analisis sudah
cukup teliti dan dapat diandalkan.

Plaxis terdiri dari 4 program :
1. Input program
2. Calculation program
3. Output program
4. Curve program

Adapun tahapan – tahapan analisa dengan menggunakan metode elemen
hingga adalah sebagai berikut :
a) Pemilihan Tipe Elemen
Ada tiga pembagian elemen secara garis besar dalam metode elemen
hingga, yaitu
-

1D (line elements) ; sering dipakai dalam pemodelan beam element. Beam
elementmenerima momen tahanan (bending moment),
tegangan normal dan juga tegangan geser.

-

2D (plane elements) : bentuk elemen 2D yang umum dipakai dalah triangular
element

(segitiga)

dan

quadrilateral

element

(segiempat).
-

3D

: secara umum elemen – elemen 3D bisa dibedakan
menjadi solid elements, shell elements, dan solid – shell
elements. Bentuk elemen 3D yang umum dipakai adalah
tetrahedral element (limas segitiga) dan hexahedral
element (balok).

Universitas Sumatera Utara

-

-

-

Gambar 2.15 Jenis-Jenis Elemen

Di dalam elemen terdapat dua jenis titik, yaitu titik nodal dan juga titik
integrasi. Titik nodal adalah titik yang berguna sebagai penghubung antar elemen.
Perpindahan ataupun deformasi terjadi pada titik nodal. Titik integrasi (stress
point) dapat digunakan untuk menghitung tegangan dan regangan yang terjadi
pada elemen.

Gambar 2.16 Titik Nodal dan Integrasi
II.4.4.2. Fungsi Perpindahan (Shape Function)

Universitas Sumatera Utara

Fungsi perpindahan atau shape function (N) adalah fungsi yang
menginterpolasikanperpindahan di titik nodal ke perpindahan di elemen dengan
menggunakan segitiga Pascal.
Dalam pemilihan fungsi perpindahan, hal mendasar yang perlu diketahui
adalah fungsi perpindahan di titik yang ditinjau selalu bernilai satu dan bernilai
nol (0) di titik lainnya.

Gambar 2.17 Jenis Fungsi Perpindahan

II.4.4.3. Matriks Kekakuan
Persamaan dari matriks kekakuan adalah sebagai berikut :

Universitas Sumatera Utara

dimana
[D]

: matriks konstitutif yang nilainya bergantung pada jenis
permodelan .

[k]

: matriks kekakuan (stiffness matrix)

[B]

: matriks interpolasi regangan

1
� = 1−� ��
0
�

�
1
0

0
0 �Untuk elemen plane stress
1−�
2

1−�
� = (1+�)(1−2�) � �
0
�

(2.24)

�
1−�
0

0
0 �Untuk elemen plane strain
1−�

(2.25)

2

II.4.4.4. Pemodelan pada Program Plaxis
Dalam menggunakan program Plaxis, pengguna harus mengetahui
terlebih dahulu konsep pemodelan yang akan dipilih. Sebelum melakukan
perhitungan secara numerik, maka terlebih dahulu dibuat model dari pondasi tiang
pancang yang akan dianalisis, seperti Gambar 2.18 berikut ini :

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.18 Pemodelan Pondasi Tiang Pancang pada Program Plaxis
Material yang dipergunakan dalam pemodelan tersebut adalah material
tanah dan material pondasi, dimana masing-masing material mempunyai sifat
teknis yang mempengaruhi perilakunya. Dalam program Plaxis, sifat – sifat
tersebut diwakili oleh parameter dan pemodelan yang spesifik.Pemodelan pada
Plaxis mengasumsikan perilaku tanah bersifat isotropis elastic linier berdasarkan
Hukum Hooke. Akan tetapi, model ini memiliki keterbatasan dalam memodelkan
perilaku tanah, sehingga umumnya digunakan unt