Pondasi Tiang Dukung Ujung dan Tiang Gesek

Nora Christina Siboro : Perbandingan Perhitungan Kapasitas Tiang Dengan Rumus Dinamis, 2009. USU Repository © 2009 mekanis ringan seperti pengadukan dalam air. Walaupun demikian, kenyataan tidak ada perbedaan yang mencolok antara batuan dan tanah. Batuan yang paling kuat dan keraspun dapat dilemahkan melalui proses pelapukan oleh cuaca, dan beberapa tanah yang mengalami pengerasan dapat mempunyai kekuatan setara dengan batuan yang mengalami pelapukan. Secara umum, telah diketahui bahwa tanah dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa golongan berdasarkan sifat-sifat teknik tertentu yang mirip. Oleh karena itu, mengklasifikasikan dengan tepat material bawah permukaan tanah merupakan langkah penting untuk setiap pekerjaan pondasi. Istilah-istilah utama yang dipakai sarjana teknik sipil untuk tanah adalah kerikil, pasir, lanau, dan lempung. Pada kondisi alam, tanah dapat terdiri dari dua atau lebih campuran jenis-jenis tanah dan kadang-kadang terdapat pula kandungan bahan organik. Material campurannya kemudian dipakai sebagai nama tambahan dibelakang material unsur utamanya. Sebagai contoh, lempung berlanau adalah tanah lempung yang mengandung lanau dengan material utamanya adalah lempung dan sebagainya. Tanah terdiri dari 3 komponen, yaitu udara, air dan bahan padat. Udara dianggap tidak mempunyai pengaruh teknis, sedangkan air sangat mempengaruhi sifat-sifat teknis tanah. Ruang diantara butiran-butiran, sebagian atau seluruhnya dapat terisi oleh air atau udara. Bila rongga tersebut terisi air seluruhnya, tanah dikatakan dalam kondisi jenuh. Bila rongga terisi udara dan air, tanah pada kondisi jenuh sebagian partially saturated. Tanah kering adalah tanah yang tidak mengandung air sama sekali atau kadar airnya nol Hardiyatmo, 1996.

2.3 Pondasi

Nora Christina Siboro : Perbandingan Perhitungan Kapasitas Tiang Dengan Rumus Dinamis, 2009. USU Repository © 2009 Berdasarkan kondisi tanah pondasi, beberapa pondasi dapat digunakan. Jika tanah di dekat permukaan mampu mendukung beban strukturnya secara langsung, maka pondasi dangkal seperti pondasi telapak, pondasi memanjang, pondasi rakit raft foundation dapat digunakan. Pondasi telapak adalah bagian terbawah dari dinding atau pelebaran alas kolom dengan tujuan untuk meneruskan beban pada tanah dasar pada suatu tekanan yang sesuai dengan sifat-sifat tanah yang bersangkutan. Pondasi rakitraft foundation adalah pondasi yang terdiri dari pelat tunggal yang meluas, yang mendukung beban struktur secara keseluruhan. Jika tanah di permukaan tidak mampu mendukung beban struktur di atasnya atau beban perlu dipindahkan ke material yang lebih kuat di tanah yang paling dalam, pondasi dalam seperti pondasi tiang pile foundation atau pondasi sumuran pier foundation dapat digunakan. Pondasi tiang dapat mendukung beban struktur yang sangat besar karena kedalamannya sedemikian rupa dengan penampang melintang yang kecil dibanding tingginya dan biasanya dipancang dengan hammer atau vibrator. Pondasi sumuran lebih pendek dari pondasi tiang dan umumnya berpenampang melintang yang diameternya lebih besar.

2.4 Pondasi Tiang Pancang

Pondasi tiang adalah suatu konstruksi pondasi yang mampu menahan gaya-gaya horizontal ke sumbu tiang dengan menyerap lenturan. Pondasi tiang dibuat menjadi satu kesatuan yang monolit dengan menyatukan pangkal tiang pancang yang terdapat dibawah konstruksi dengan tumpuan pondasi Sasrodarsono,2005. Nora Christina Siboro : Perbandingan Perhitungan Kapasitas Tiang Dengan Rumus Dinamis, 2009. USU Repository © 2009 Tiang pancang adalah bagian–bagian konstruksi yang dibuat dari kayu, beton, dan baja, yang digunakan untuk meneruskan mentransmisikan beban- beban permukaan ke tingkat-tingkat permukaan yang lebih rendah di dalam massa tanah Bowles, 1991. Fungsi dari tiang pancang adalah untuk memindahkan atau mentransfer beban-beban dari konstruksi di atasnya ke lapisan tanah keras yang letaknya sangat dalam. Dalam pelaksanaan pemancangan pada umumnya dipancang tegak lurus dalam tanah, tetapi ada juga yang dipancang miring battle pile untuk dapat menahan gaya-gaya horizontal yang bekerja. Sudut kemiringan yang dapat dicapai oleh tiang tergantung dari alat yang dipergunakan serta disesuaikan pula dengan perencanaannya. Tiang pancang umumnya digunakan : 1. Untuk mengangkat beban-beban konstruksi di atas tanah ke dalam atau melalui sebuah stratumlapisan tanah. Didalam hal ini beban vertikal dan beban lateral boleh terlibat. 2. Untuk menentang gaya desakan ke atas, gaya guling, seperti untuk telapak ruang bawah tanah di bawah bidang batas air jenuh atau untuk menopang kaki-kaki menara terhadap guling. 3. Memampatkan endapan-endapan tak berkohesi yang bebas lepas melalui kombinasi pembebanan isi tiang pancang dan getaran dorong. Tiang pancang ini dapat ditarik kemudian. 4. Mengontrol lendutanpenurunan bila kaki-kaki yang tersebar atau telapak berada pada tanah tepi atau didasari oleh sebuah lapisan yang kemampatannya tinggi. Nora Christina Siboro : Perbandingan Perhitungan Kapasitas Tiang Dengan Rumus Dinamis, 2009. USU Repository © 2009 5. Membuat tanah di bawah pondasi mesin menjadi kaku untuk mengontrol amplitudo getaran dan frekuensi alamiah dari sistem tersebut. 6. Sebagai faktor keamanan tambahan di bawah tumpuan jembatan pir, khususnya jika erosi merupakan persoalan. 7. Dalam konstruksi lepas pantai untuk meneruskan beban-beban di atas permukaan air melalui air dan kedalam tanah yang mendasari air tersebut. Hal seperti ini adalah mengenai tiang pancang yang ditanamkan sebagain dan yang terpengaruh oleh baik beban vertikal maupun beban lateral Bowles, 1991. Menurut Hardiyatmo 2002, Pondasi tiang digunakan untuk beberapa maksud, antara lain: 1. Untuk meneruskan beban bangunan yang terletak di atas air atau tanah lunak, ke tanah pendukung yang kuat. 2. Untuk meneruskan beban ke tanah yang relatif lunak sampai kedalaman tertentu sehingga bangunan mampu memberikan dukungan yang cukup untuk mendukung beban tersebut oleh gesekan dinding tiang dengan tanah disekitarnya. 3. Untuk mengangker bangunan yang dipengaruhi oleh gaya angkat ke atas akibat tekanan hidrostatis atau momen penggulingan. 4. Untuk menahan gaya-gaya horizontal dan gaya yang arahnya miring. 5. Untuk memadatkan tanah pasir, sehingga kapasitas dukung tanah tersebut bertambah. 6. Untuk mendukung pondasi bangunan yang permukaan tanahnya mudah tergerus air. Nora Christina Siboro : Perbandingan Perhitungan Kapasitas Tiang Dengan Rumus Dinamis, 2009. USU Repository © 2009 Pondasi tiang dapat dibagi menjadi 3 kategori sebagai berikut: 1. Tiang Perpindahan Besar large displacement pile. Tiang perpindahan besar large displacement pile, yaitu tiang pejal atau berlubang dengan ujung tertutup yang dipancang ke dalam tanah sehingga terjadi perpindahan volume tanah yang relatif besar. Termasuk dalam tiang perpindahan besar adalah tiang kayu, tiang beton pejal, tiang beton prategang pejal atau berlubang, tiang baja bulat tertutup pada ujungnya. 2. Tiang Perpindahan Kecil small displacement pile Tiang perpindahan kecil small displacement pile, adalah sama seperti tiang kategori pertama hanya volume tanah yang dipindahkan saat pemancangan relatif kecil, contohnya: tiang beton berlubang dengan ujung terbuka, tiang beton prategang berlubang dengan ujung terbuka, tiang baja H, tiang baja bulat ujung terbuka, tiang ulir. 3. Tiang Tanpa Perpindahan non displacement pile Tiang tanpa perpindahan non displacement pile, terdiri dari tiang yang dipasang di dalam tanah dengan cara menggali atau mengebor tanah. Termasuk dalam tiang tanpa perpindahan adalah tiang bor, yaitu tiang beton yang pengecorannya langsung di dalam lubang hasil pengeboran tanah pipa baja diletakkan di dalam lubang dan dicor beton Hardiyatmo, 2002.

2.4.1 Tiang Pancang Kayu

Tiang pancang kayu dibuat dari kayu yang biasanya diberi pengawet dan dipancangkan dengan ujungnya yang kecil sebagian bagian yang runcing. Tapi Nora Christina Siboro : Perbandingan Perhitungan Kapasitas Tiang Dengan Rumus Dinamis, 2009. USU Repository © 2009 biasanya apabila ujungnya yang besar atau pangkal dari pohon dipancangkan untuk tujuan tertentu, seperti dalam tanah yang sangat lembek dimana tanah tersebut akan kembali memberi perlawanan dan dengan ujungnya yang tebal terletak pada lapisan yang keras untuk daya dukung yang lebih besar. Dalam beberapa situasi pondasi tiang kayu cukup handal dan dianggap cukup murah. Pondasi tiang kayu tidak dapat menahan gaya tekan karena kerusakan akibat pemancangan yang keras sewaktu dipancang di tanah. Kerusakan ujung tiang dapat ditanggulangi dengan pemakaian sepatu besi, untuk beberapa jenis hammer yang ada, bahaya patahnya tiang dapat dikurangi dengan membasi tekanan pada tiang dan jumlah pukulan hammer. Pondasi tiang kayu tidak dapat dipancang pada tanah keras tanpa mengalami kerusakan, Beban maksimum yang dapat dipikul oleh tiang kayu tunggal dapat mencapai 270 - 30 kN. Walaupun pondasi tiang kayu dapat menahan gaya tekanan pada tanah terendam, tiang tersebut dapat ambruk akibat lapuk pada zona diatas tanah terendam. Di beberapa tempat tiang-tiang dapat mengalami kerusakan atau kehancuran akibat dimakan serangga seperti rayap. Umur pemakaian pondasi tiang kayu di atas muka dapat ditingkatkan dengan perawatan, misalnya menggunakan creosote bertekanan creosote under pressure. Umur efektif perawatan belum dapat ditetapkan dengan pasti namun telah diketahui lebih dari 40 tahun. Pondasi tiang kayu pada tanah payau dan tepi laut dapat rusak karena gangguan organisme laut seperti teredo dan limnoria. Proses perusakan terjadi selama bertahun-tahun, tapi pada keadaan ekstrem proses ini dapat terjadi hanya dalam jangka waktu beberapa bulan saja. Perawatan kimiawi kurang Nora Christina Siboro : Perbandingan Perhitungan Kapasitas Tiang Dengan Rumus Dinamis, 2009. USU Repository © 2009 menunjukkan hasil yang baik. Oleh karena itu tiang kayu sebaiknya tidak dipakai pada tempat-tempat yang berhubungan dengan air garam.

2.4.2 Pancang Beton Pracetak

Tiang beton pracetak umumnya berbentuk prisma atau bulat Gambar 2.1. dan ada juga berbentuk bujur sangkar pejal atau berongga dan segi delapan pejal atau berongga Gambar 2.2. Tiang-tiang dicetak di lokasi tertentu, kemudian diangkut ke lokasi pembangunan. Ukuran diameter yang biasanya digunakan untuk tiang yang tidak berlubang diantara 20-60 cm. Untuk tiang yang berlubang diameternya dapat mencapai 140 cm. Panjang tiang beton pracetak biasanya berkisar 20-40 m. Untuk tiang berlubang bisa sampai 60 m. Beban maksimum untuk tiang ukuran kecil berkisar 300-800 kN. Gambar 2.1 Tiang Beton Pracetak Sumber : Hardiyatmo, 2002 Gambar 2.2 Bentuk dan Diameter Tiang Pracetak Sumber : Bowles, 1991 Tiang ini menurut cara pemasangannya terdiri dari : 1. Cara Penumbukan Nora Christina Siboro : Perbandingan Perhitungan Kapasitas Tiang Dengan Rumus Dinamis, 2009. USU Repository © 2009 Dimana tiang dipancangkan ke dalam tanah dengan cara penumbukan oleh alat pemuku l hammer. 2. Cara Penggetaran Dimana tiang tersebut dipancang kedalam tanah dengan cara penggetaran dengan alat penggetar vibrator. 3. Cara Penanaman Dimana permukaan tanah dilubangi terlebih dahulu sampai kedalaman tertentu, lalu tiang pancang dimasukkan, kemudian lubang tadi ditimbun lagi dengan tanah. Cara penanaman ini ada beberapa metode yang digunakan : a. Cara pengeboran sebelumnya, yaitu dengan cara mengebor tanah sebelumnya, lalu tiang dimasukkan ke dalamnya dan ditimbun lagi. b. Cara pengeboran inti, yaitu tiang ditanamkan dengan mengeluarkan tanah dari dalam bagian tiang. c. Cara pemasangan dengan tekanan, yaitu tiang dipancangkan ke dalam tanah dengan memberikan tekanan pada tiang. d. Cara pemancaran, yaitu tanah pondasi diganggu dengan semburan air yang keluar dari ujung serta keliling tiang, sehingga tidak dapat dipancangkan kedalam tanah. Keuntungan pemakaian tiang pancang pracetak adalah sebagai berikut : 1. Bahan tiang dapat diperiksa sebelum pemancangan. 2. Prosedur pelaksanaan tidak dipengaruhi oleh air tanah. 3. Tiang dapat dipancang sampai kedalamam yang dalam. 4. Pemancangan tiang dapat menambah kepadatan tanah granuler. Nora Christina Siboro : Perbandingan Perhitungan Kapasitas Tiang Dengan Rumus Dinamis, 2009. USU Repository © 2009 Kerugian : 1. Penggembungan permukaan tanah dan gangguan tanah akibat pemancangan dapat menimbulkan masalah. 2. Tiang kadang-kadang rusak akibat pemancangan. 3. Pemancangan sulit, bila diameter tiang terlalu besar. 4. Pemancangan menimbulkan gangguan suara, getaran, dan deformasi tanah yang dapat menimbulkan kerusakan bangunan di sekitarnya. 5. Penulangan dipengaruhi oleh tegangan yang terjadi pada waktu pengangkutan dan pemancangan tiang.

2.4.3 Tiang Beton Cetak di Tempat Cast In Place Pile

Tiang beton cetak di tempat terdiri dari 2 tipe, yaitu : 1. Tiang yang berselubung pipa. 2. Tiang yang tidak berselubung pipa. Pada Tiang yang berselubung pipa, pipa baja dipancang terlebih dahulu ke dalam tanah. Kemudian, ke dalam lubang dimasukkan adukan beton. Pada akhirnya nanti, pipa besi akan tetap tinggal di dalam tanah. Termasu tiang jenis ini adalah tiang Standart Raimond Gambar 2.3 Gambar 2.3Tiang Standart Raimond Sumber : Hardiyatmo, 2002 Nora Christina Siboro : Perbandingan Perhitungan Kapasitas Tiang Dengan Rumus Dinamis, 2009. USU Repository © 2009 Pada tiang yang tidak berselubung pipa, pipa baja yang berlubang dipancang lebih dahulu ke dalam tanah. Kemudian ke dalam lubangnya adukan beton dan pipa ditarik keluar ketika atau sesudah pengecoran. Termasuk jenis tiang ini adalah tiang Franki Gambar 2.4. Gambar 2.4 Tiang Franki Sumber : Hardiyatmo, 2002 Tiang yang dicor di tempat Cast In Place Pile ini menurut teknik penggaliannya terdiri dari beberapa macam cara, yaitu : 2. Cara Penetrasi Alas Cara penetrasi alas yaitu pipa baja yang dipancangkan kedalam tanah kemudian pipa baja tersebut dicor dengan beton. 3. Cara Penggalian Cara ini dapat dibagi lagi menurut peralatan pendukung yang digunakan antara lain : - Penggalian dengan tenaga manusia Penggalian lubang masih sangat sederhana dan merupakan cara konvensional. Hal ini dapat dilihat dengan cara pembuatan pondasi dalam, yang pada umumnya hanya mampu dilakukan pada kedalaman tertentu. - Penggalian dengan tenaga mesin Nora Christina Siboro : Perbandingan Perhitungan Kapasitas Tiang Dengan Rumus Dinamis, 2009. USU Repository © 2009 Penggalian dengan bantuan tenaga mesin yang memiliki kemampuan lebih baik dan lebih canggih. 2.4.4 Tiang Pancang Baja Jenis-jenis tiang pancang baja ini biasanya berbentuk H yang digiling atau merupakan tiang pancang pipa, empat persegi panjang, segi enam, dan lain- lainnya Gambar 2.5. Pipa-pipa baja yang diisi beton setelah dipancang dan tiang baja profil H merupakan tiang yang umum digunakan, terutama bila kondisi lapangan memerlukan pemancangan berat. Pemancangan pondasi tiang baja profil H kedalam tanah lebih cepat dibanding tipe lain. Oleh karena itu tiang–tiang baja sering digunakan untuk mencapai tanah keras pada kedalaman besar. Jika pemancangannya berat khususnya jika bebannya besar karena ada batuan yang keras, sayap–sayap profil kemungkinan akan rusak dan tiang dapat membengkok Kendala–kendala ini dapat dikurangi bila gejalanya dapat diketahui selama pemancangan. Balok yang mempunyai flens lebar wide-flange beam atau balok-I dapat juga digunakan, tapi bentuk H khususnya dibuat sebanding untuk menahan tegangan pancangan yang keras yang mungkin dialami oleh tiang pancang tersebut. Gambar 2.5 Tiang Pancang Baja Sumber : Hardiyatmo, 2002 Nora Christina Siboro : Perbandingan Perhitungan Kapasitas Tiang Dengan Rumus Dinamis, 2009. USU Repository © 2009 Keuntungan dari tiang pancang baja ini adalah : Mudah disambung, kapasitas tinggi, pergeseran kecil, sanggup menembus rintangan-rintangan. Sedangkan kerugiannya adalah mudah berkarat. Tiang pancang baja ini paling cocok untuk dukungan ujung pada bantuan dan mereduksi kapasitas yang diperbolehkan untuk tempat berkarat.

2.4.5 Tiang Pancang Komposit

Tiang komposit adalah tiang pancang yang terdiri dari dua bahan yang berbeda yang bekerja bersama-sama sehingga merupakan satu tiang. Kadang- kadang pondasi tiang dibentuk dengan menghubungkan bagian atas dan bagian bawah tiang dengan bahan yang berbeda, misalnya dengan bahan beton diatas muka air tanah dan bahan kayu tanpa perlakuan apapun disebelah bawahnya. Panjang maksimum untuk tiang komposit 55 m dan panjang optimum 18 – 36 m. Jangkauan beban optimum untuk tiang komposit 250- 725 kN. Kerugian-kerugian dalam penggunaan tiang komposit adalah sukar untuk mendapatkan sambungan baik di antara dua bahan, sedangkan keuntungannya adalah panjang yang cukup besar dapat disediakan dengan biaya yang komperatif rendah.

2.5 Tiang Dukung Ujung dan Tiang Gesek

Ditinjau dari cara mendukung beban, Pondasi tiang diklasifikasikan menjadi tiang dukung ujung end bearing pile dan tiang dukung gesek friction pile. Sebuah tiang pancang dengan dukungan ujung mendapat seluruh daya dukungnya dari tanah di ujung tiang, dan hanya sebagian kecil berasal dari tanah Nora Christina Siboro : Perbandingan Perhitungan Kapasitas Tiang Dengan Rumus Dinamis, 2009. USU Repository © 2009 di atasnya. Umumnya tiang dukung ujung berada dalam zone tanah yang lunak yang berada diatas tanah keras. Tiang-tiang dipancang sampai mencapai batuan dasar atau lapisan keras lain yang dapat mendukung beban yang diperkirakan tidak mengakibatkan penurunan berlebihan. Kapasitas tiang sepenuhnya ditentukan dari tahanan dukung lapisan keras yang berada dibawah ujung tiang gambar 2.6a. Sedangkan tiang dengan dukung gesek daya dukungnya berasal dari tanah disekitar tiang, yaitu berasal dari gesekan antara tanah dan tiang. Sebagian kecil beban didukung oleh tanah di sekitar ujung dari tiang gambar 2.6b. a b Gambar 2.6 Tiang ditinjau dari cara mendukung beban : a tiang dukung ujung end bearing pile; b tiang dukung gesek friction pile. Sumber : Hardiyatmo,2002

2.6 Faktor Aman