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

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Umum
Pondasi merupakan salah satu struktur bangunan yang terletak pada bagian
paling bawah bangunan.Keberadaan pondasi tidak dapat dipisahkan dari struktur
bangunan karena pondasi berfungsi untuk meneruskan gaya-gaya atau beban yang
bekerja pada struktur atas ke tanah dasar yang cukup keras.Karena fungsi tersebut
maka keberadaan pondasi tidak dapat diabaikan.Menurut Bowles (1997) pondasi
adalah bagian dari suatu sistem rekayasa yang menopang beban dan meneruskan
beban serta beratnya sendiri kepada dan kedalam tanah dan batuan yang terletak
dibawahnya.
Berdasarkan struktur beton bertulang, pondasi berfungsi untuk :
1. Mendistribusikan dan memindahkan beban – beban yang bekerja pada
struktur bangunan diatasnya ke lapisan tanah dasar yang dapat mendukung
struktur tersebut.
2. Mengatasi penurunan yang berlebihan dan penurunan yang tidak sama
pada struktur di atasnya.
3. Memberi kestabilan pada struktur dalam memikul beban horizontal akibat
angin, gempa bumi dan sebagainya.
Dalam menentukan perencanaan pondasi suatu bangunan ada dua hal yang

harus diperhatikan pada tanah bagian bawah pondasi, yaitu:
1. Daya dukung pondasi harus lebih besar daripada beban yang bekerja pada
pondasi baik beban statik maupun beban dinamiknya.

5
Universitas Sumatera Utara

2. Penurunan yang terjadi akibat pembebanan tidak boleh melebihi penurunan
yang diijinkan
2.2. Penyelidikan Tanah
Hampir semua bangunan dibangun di atas permukaan tanah maka tanah
merupakan bagian penting dalam konstruksi.Apabila tanah cukup keras dan
mampu memikul beban maka pondasi dapat dibangun secara langsung diatas
permukaan tanah.
Secara teknik tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat
(butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu
sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel
padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong di antara
partikel-partikel padat tersebut (Das,1995).
Tanah terdiri dari 3 komponen, yaitu udara, air, dan bahan padat. Udara

dianggap tidak mempunyai pengaruh teknis, sedangkan air sangat mempengaruhi
sifat-sifat teknis tanah. Ruang di antara butiran-butiran, sebagian atau seluruhnya
dapat terisi oleh air atau udara.Bila rongga tersebut terisi air seluruhnya, tanah
dikatakan dalam kondisi jenuh.Bila rongga terisi udara dan air, tanah pada kondisi
jenuh sebagian (partially saturated). Tanah kering adalah tanah yang tidak
mengandung air sama sekali atau kadar airnya nol (Hardiyatmo, 1996).
Penyelidikan tanah merupakan salah satu tahapan awal yang diperlukan
dalam perencanaan pondasi.Penyelidikan tanah bertujuan untuk memperoleh
keterangan yang diperlukan tentang tanah dan mengetahui sifat-sifat teknis tanah
misalnya karakteristik kekuatan, berat isi tanah, daya dukung, ataupun daya
rembes, dan juga ketinggian muka air tanah.

6
Universitas Sumatera Utara

Secara sederhana tanah dapat diilustrasikan sebagai berikut:

Gambar 2-1. Elemen-elemen tanah
Adapun tujuan dari penyelidikan tanah ini pada umumnya mencakup
maksud – maksud sebagai berikut :

1. Untuk menentukan kondisi alamiah dan lapisan – lapisan tanah di lokasi
ditinjau.
2. Untuk mendapatkan sampel tanah asli (undisturbed) dan tidak asli
(disturbed) untuk mengidentifikasi tanah tersebut secara visual dan untuk
keperluan pengujian di laboratorium.
3. Untuk menentukan kedalaman tanah keras.
4. Untuk melakukan uji lapangan (in-situ field test) seperti uji rembesan, uji
geser vane dan uji penetrasi baku.
5. Untuk mengamati kondisi pengaliran air dari lokasi tanah tersebut.
6. Untuk mempelajari kemungkinan timbulnya masalah perilaku bangunan
yang sudah ada di sekitar lokasi pembangunan tersebut.

7
Universitas Sumatera Utara

Ada dua jenis penyelidikan tanah yang biasa dilakukan, yaitu penyelidikan
di lapangan (in situ) dan penyelidikan di laboratorium (laboratory test). Adapun
jenis penyelidikan di lapangan, seperti pengeboran (hand boring ataupun machine
boring),

Standard Penetration Test (SPT), Cone Penetrometer Test (sondir),

Dynamic Cone Penetrometer, dan Sand Cone Test. Sedangkan jenis penyelidikan
di laboratorium terdiri dari uji index properties tanah (Atterberg Limit, Water
Content, Spesific Gravity, Sieve Analysis) dan engineering properties tanah (direct
shear test, triaxial test, consolidation test, permeability test, compaction test, CBR
test, dan lain-lain ).
Contoh tanah ( soil sampling ) yang didapatkan sebagai hasil penyelidikan
tanah ini, dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :
a. Contoh tanah tidak terganggu (Undisturbed Soil)
Suatu contoh tanah dikatakan tidak terganggu apabila contoh tanah itu
dianggap masih menunjukkan sifat-sifat asli tanah tersebut. Sifat asli yang
dimaksud adalah contoh tanah tersebut tidak mengalami perubahan pada
strukturnya, kadar air, atau susunan kimianya. Contoh tanah seperti ini
tidaklah mungkin bisa didapatkan, akan tetapi dengan menggunakan
teknik – teknik pelaksanaan yang baik, maka kerusakan – kerusakan pada
contoh tanah tersebut dapat diminimalisir. Undisturbed soil digunakan
untuk percobaan engineering properties.
b. Contoh tanah terganggu ( Disturbed Soil )
Contoh tanah terganggu adalah contoh tanah yang diambil tanpa adanya

usaha

–

usaha

tertentu

untuk

melindungi

struktur

asli

tanah

8
Universitas Sumatera Utara

tersebut.Disturbed soil digunakan untuk percobaan uji index properties
tanah.
Program penyelidikan ini harus direncanakan sedemikan rupa hingga
jumlah informasi maksimum dapat diperoleh dengan biaya minimum.
Standard Penetration Test (SPT) merupakan uji penetrasi standar untuk
memperoleh informasi jenis dan kekuatan tanah dari suatu lapisan bawah
permukaan tanah.SPT sering digunakan untuk mendapatkan daya dukung tanah
secara langsung di lokasi.Pengujian Standard Penetration Test dilakukan setiap
interval kedalaman pemboran 2 meter. Percobaan

ini dilakukan dalam satu

lubang bor dengan memasukkan tabung sampel yang berdiameter 35 mm sedalam
304,5 mm dengan memakai suatu beban penumbukan (drive weight) seberat 63 kg
dan dijatuhkan dari ketinggian 750 mm. Banyak pukulan palu untuk memasukkan
tabung sampel sedalam 304,5 mm dinyatakan sebagai nilai N.
Tujuan percobaan Standard Penetration Test(SPT) ini adalah untuk
menentukan kepadatan relatif lapisan dari tanah dengan pengambilan contoh tanah
dengan tabung, sehingga jenis tanah dan ketebalan setiap lapisan tanah dapat

diketahui serta untuk memperoleh data yang kumulatif pada perlawanan penetrasi
tanah dan menetapkan kepadatan dari tanah yang tidak berkohesi yang biasanya
sulit diambil sampelnya.
Adapun keuntungan dan kekurangan dari penggunaan test ini adalah:
Keuntungan :
1. Dapat digunakan untuk mengidentifikasi jenis tanah secara visual.
2. Dapat digunakan untuk mendapatkan parameter secara kualitatif melalui
korelasi empiris.

9
Universitas Sumatera Utara

3. Test ini dapat dilakukan dengan cepat dan operasinya relatif sederhana.
4. Biaya yang digunakan relatif murah.
5. Prosedur pengujian sederhana dapat dilakukan secara manual.
6. Dapat digunakan pada sembarang jenis tanah dan batuan lunak.
7. Sampel tanah terganggu dapat diperoleh untuk identifikasi jenis tanah.
8. Uji SPT pada pasir,hasilnya dapat langsung digunakan untuk memprediksi
kerapatan relatif dan kapasitas daya dukung tanah.
Kekurangan:

1. Profil kekuatan tanah tidak menerus.
2. Perlu ketelitian dalam pelaksanaan test ini.
3. Hasil yang didapat merupakan contoh tanah terganggu.
4. Interpretasi hasil SPT bersifat empiris.
5. Ketergantungan pada operator dalam menghitung.
Nilai N yang diperoleh merupakan data sangat kasar bila digunakan tanah
lempung.
Percobaan Standard Penetration Test (SPT)dilakukan dengan prosedur
sebagai berikut :
1. Siapkan peralatan Standard Penetration Test (SPT) yang diperlukan,
seperti ; mesin bor, batang bor, split barrel, hammer, dan lain-lain.
2. Lakukan pengeboran sampai kedalaman uji, lubang dibersihkan dari
kotoran hasil pengeboran, split barrel segera dipasangkan pada bagian
dasar lubang bor.
3. Berikan tanda pada batang setiap 15 cm dengan total 45 cm.

10
Universitas Sumatera Utara

4. Dengan bantuan mesin bor, tumbuklah batang bor dengan hammer seberat

63 kg dan ketinggian jatuh 75 cm. Setiap kedalaman 15 cm, catatlah
berapa jumlah pukulannya dan lakukan terus sampai mencapai kedalaman
45 cm.
Contoh:
N1 = 2 pukulan / 15 cm; N2 = 3 pukulan / 15 cm; N3 = 4 pukulan / 15 cm
Maka total jumlah pukulan adalah penjumlahan nilai N2 dan N3 = 3 + 4 = 7
pukulan. Nilai N1 tidak dimasukkan ke dalam penjumlahan karena lapisan
15 cm pukulan pertama dianggap sisa kotoran pengeboran yang tertinggal
pada dasar lubang bor, yang perlu dibersihkan agar memperkecil efisiensi
gangguan.
5. Hasil pengambilan contoh tanah dari tabung tersebut dibawa ke
permukaan untuk diidentifikasi jenis tanahnya meliputi komposisi,
struktur, warna, konsistensi. Kemudian masukkan sampel tanah tersebut
ke dalam botol tanpa dipadatkan, lalu ke core box.
6. Gambarkan grafik hasil percobaan SPT. Catatan : pengujian dihentikan
apabila nilai SPT ≥ 50 untuk empat kali interval.
Hasil uji penetrasi lapangan dengan SPT dilaporkan menjadi satu dengan
log bor dari hasil pengeboran dalam bentuk formulir seperti diperlihatkan dalam
lampiran, biasanya digabung dengan bore log.
2.3. Pondasi

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

11
Universitas Sumatera Utara

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

dari pondasi tersebut � �� ≤ 1�.

Gambar 2-2. Alat Percobaan Penetrasi Standar (Sosrodarsono, 2000)
Kekuatan pondasi dangkal ada pada luas alasnya, karena pondasi ini
berfungsi untuk meneruskan sekaligus meratakan beban yang diterima
oleh tanah.Pondasi dangkal ini digunakan apabila beban yang diteruskan
ke tanah tidak terlalu besar.Misalnya, rumah sederhana satu lantai, dua
lantai, bangunan ATM, pos satpam, dan sebagainya.

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

12
Universitas Sumatera Utara

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

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

•

Untuk meneruskan beban ke tanah yang relatif lunak sampai kedalaman
tertentu sehingga bangunan mampu memberikan dukungan yang cukup
untuk mendukung beban tersebut oleh gesekan dinding tiang dengan tanah
disekitarnya.

•

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

•

Untuk menahan gaya – gaya horizontal dan gaya yang arahnya miring.

•

Untuk memadatkan tanah pasir, sehingga kapasitas dukung tanah tersebut
bertambah.

•

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

13
Universitas Sumatera Utara

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

 Tumpuan ujung (End Bearing Pile)
Menurut Hardiyatmo, 2002, tiang dukung ujung (End Bearing Pile) adalah
tiang yang kapasitas dukungnya ditentukan oleh tahanan ujung tiang.
Umumnya tiang dukung ujung berada dalam zone tanah yang lunak yang
berada di atas tanah keras. Tiang-tiang dipancang sampai mencapai batuan
dasar atau lapisan keras lain yang dapat mendukung beban yang diperkirakan
tidak mengakibatkan penurunan berlebihan. Kapasitas tiang sepenuhnya
ditentukan dari tahanan dukung lapisan keras yang berada di bawah ujung
tiang (Gambar 2-3).

Gambar 2-3. Tumpuan ujung (End Bearing Pile) (Hardiyatmo, 2002)
 Tumpuan geser/sisi (Friction pile)
Tiang gesek (friction pile) adalah tiang yang kapasitas dukungnya lebih
ditentukan oleh perlawanan gesek antara dinding tiang dan tanah disekitarnya

14
Universitas Sumatera Utara

(Gambar 2-4).Tahanan gesek dan pengaruh konsolidasi lapisan tanah di
bawahnya diperhitungkan pada hitungan kapasitas tiang (Hardiyatmo, 2002).
Atau dengan kata lain kemampuan tiang pancang dalam menahan beban hanya
mengandalkan gaya geseran antara tiang dengan tanah disekelilingnya. Hal
ini bisa terjadi karena pada dasarnya kenyataan di lapangan mengenai data
kondisi tanah tidak bisa diprediksi, sehingga sering kita jumpai suatu keadaan
dimana lapisan yang memenuhi syarat sebagai lapisan pendukung yang baik
ditemui pada kedalaman yang dalam, sehingga akan menyebabkan biaya yang
sangat mahal.
Pada kenyataan seperti ini praktis daya dukung yang didapat adalah dari
gesekan antara sisi tiang dengan tanah disekelilingnya namun bukan berarti
perlawanan di ujungnya tidak ada, tapi pada kenyataannya tumpuan di ujung
ini juga memiliki andil dalam memberikan daya dukung walaupun kecil.
Perbedaan dari kedua jenis tiang pancang ini, semata-mata hanya dari segi
kemudahan, karena pada umumnya tiang pancang berfungsi sebagai
kombinasi antara friction pile (tumpuan sisi) dan end bearing pile (tumpuan
ujung).Kecuali tiang pancang yang menembus tanah yang sangat lembek
sampai lapisan tanah dasar yang padat.

Gambar 2-4. Tumpuan geser/sisi (Friction Pile) (Hardiyatmo, 2002)

15
Universitas Sumatera Utara

 Tiang tahanan lekatan (Adhesive Pile)
Bila tiang dipancangkan di dasar tanah pondasi yang memiliki nilai kohesi
yang tinggi, maka beban yang diterima oleh tiang akan ditahan oleh lekatan
antara tanah di sekitar dan permukaan tiang

Gambar 2-5. Pondasi tiang dengan tahanan lekatan (Sardjono, 1988)
Pondasi tiang pancang menurut pemasangannya dibagi menjadi dua yaitu
tiang pancang pracetak dan tiang pancang yang dicor di tempat.
 Tiang pancang pracetak
Tiang pancang pracetak adalah tiang pancang dari beton bertulang yang
dicetak dan dicor dalam acuan beton (bekisting), kemudian setelah cukup kuat
atau keras lalu diangkat dan dipancangkan. Tiang pancang beton ini dapat
memikul beban lebih besar dari 50 ton untuk setiap tiang, tetapi tergantung
pada dimensinya. Penampang tiang pancang pracetak dapat berupa lingkaran,
segi empat dan segi delapan.
Keuntungan pemakaian tiang pancang pracetak pile yaitu:
1. Tiang pancang pracetak mempunyai tegangan tekan yang besar tergantung
pada mutu beton yang digunakan;
2. Dapat diperhitungkan baik sebagai end bearing pile ataupun friction pile
3. Tahan lama dan tahan terhadap pengaruh air ataupun bahan – bahan
korosifasal beton dekingnya cukup tebal untuk melindungi tulangannya;

16
Universitas Sumatera Utara

4. Karena

tidak

berpengaruh

oleh

muka

air

tanah

maka

tidak

memerlukangalian tanah yang banyak untuk poernya
Kerugian pemakaian tiang pancang pracetak:
•

Karena berat sendirinya besar maka biaya pengangkutannya akan
mahal

•

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

•

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

•

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

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

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

•

Cara penggetaran

17
Universitas Sumatera Utara

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

•

Cara penanaman
Dimana permukaan tanah dilubangi terlebih dahulu sampai kedalaman
tertentu, lalu tiang pancang dimasukkan, kemudian lubang tadi ditimbun
lagi dengan tanah.
Cara penanaman ini ada beberapa metode yang digunakan, yaitu :
a. Cara pengeboran sebelumnya, yaitu dengan cara mengebor tanah
sebelumnya lalu tiang dimasukkan kedalamnya dan ditimbun
kembali.
b. Cara pengeboran inti, yaitu tiang ditanamkan dengan mengeluarkan
tanah dari bagian dalam tiang.
c. Cara pemasangan dengan tekanan, yaitu tiang dipancangkan ke
dalam tanah dengan memberikan tekanan pada tiang.
d. Cara pemancaran, yaitu tanah pondasi diganggu dengan semburan
air yang ke luar dari ujung serta keliling tiang, sehingga tidak dapat
dipancangkan kedalam tanah.

 Tiang yang dicor ditempat (Cast in Place Pile)
Tiang yang dicor di tempat (cast in place pile) ini menurut teknik
penggaliannya terdiri dari beberapa macam cara yaitu :
•

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

18
Universitas Sumatera Utara

•

Cara penggalian
Cara ini dapat dibagi lagi urut peralatan pendukung yang digunakan
antara lain :
a. Penggalian dengan tenaga manusia
Penggalian lubang pondasi tiang pancang dengan tenaga manusia
adalah penggalian lubang pondsi yang masih sangat sederhana dan
merupakan cara konvensional. Hal ini dapat dilihat dengan cara
pembuatan pondasi dalam, yang pada umumnya hanya mampu
dilakukan pada kedalaman tertentu.
b. Penggalian dengan tenaga mesin
Penggalian lubang pondasi tiang pancang dengan tenaga mesin
adalah penggalian lubang pondasi dengan bantuan tenaga mesin,
yang memiliki kemampuan lebih baik dan lebih canggih.
Berdasarkan perpindahannya pondasi tiang pancang dapat dibagi menjadi

3 kategori, sebagai berikut :
 Tiang perpindahan besar (Large displacement pile)
Yaitu tiang pejal atau berlubang dengan ujung tertutup dipancang ke
dalam tanah sehingga terjadi perpindahan volume tanah yang relative besar
seperti tiang kayu, tiang beton pejal, tiang beton prategang (pejal atau
berlubang), tiang baja bulat (tertutup pada ujungnya).
 Tiang perpindahan kecil (Small displacement pile)
Yaitu sama seperti tiang kategori pertama hanya volume tanah yang
dipindahkan saat pemancangan relative kecil, contohnya tiang beton berlubang

19
Universitas Sumatera Utara

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

 Tiang tanpa perpindahan (Non displacement pile)
Terdiri dari tiang yang dipasang di dalam tanah dengan cara menggali atau
mengebor tanah seperti bored pile, yaitu tiang beton yang pengecorannya
langsung di dalam lubang hasil pengeboran tanah (pipa baja diletakkan di
dalam lubang dan dicor beton) (Hardiyatmo, 2002).
2.3.2. Alat pancang tiang
Tiang pancang

dipancang dengan menggunakan alat pemukul tiang

berupa pemukul (hammer) mesin uap, pemukul getar atau pemukul yang hanya
dijatuhkan. Penutup (pile cap) biasanya diletakkan menutup kepala tiang yang
kadang-kadang dibentuk dalam geometri tertutup.
a) Pemukul jatuh (Drop hammer)
Pemukul jatuh terdiri dari blok pemberat yang dijatuhkan dari atas.
Pemberat ditarik dengan tinggi jatuh tertentu kemudian dilepas dan
menumbuk

tiang.Pemakaian

alat

tipe

ini

membuat

pelaksanaan

pemancangan berjalan lambat, sehingga alat ini hanya dipakai pada
volume pekerjaan pemancangan yang kecil.
b) Pemukul aksi tiang (Single-acting hammer)
Pemukul aksi tunggal berbentuk memanjang dengan ram yang bergerak
naik oleh udara atau uap yang terkompresi, sedangkan gerakan turun ram

20
Universitas Sumatera Utara

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

Gambar 2-7. Pemukul aksi tunggal (single actinghammer) (Bowles,1984)
Pemukul aksi tunggal.Pada alas pukulan, katup masukan terbuka dengan
tekanan uap menaikkan balok besi panjang.Pada puncak angkatan uap
ditutup dan masuk menjadi pembuang yang membiarkan balok besi jatuh.
c) Pemukul aksi double (Double-acting hammer)
Pemukul aksi double menggunakan uap atau udara untuk mengangkat ram
dan untuk mempercepat gerakan ke bawahnya. Kecepatan pukulan dan
energi output biasanya lebih tinggi daripada pemukul aksi tunggal.

21
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2-8. Pemukul aksi rangkap (double acting hammer) (Bowles,1984)
Pemukul aksi rangkap. Balok besi panjang dalam kedudukan bawah
menekan S2, yang membuka klep masuk dan menutup klep buang di Bdan
menutup klep masuk dan membuka klep buang di A; palu kemudian naik
oleh tekanan uap di B. Balok besi panjang dalam kedudukan atas menekan
S1, yang menutup klep masuk B dan membuka klep buang; klep A buang
menutup; uap masuk dan mempercepat balok besi panjang ke bawah.
d) Pemukul diesel (Diesel hammer)
Pemukul diesel terdiri dari silinder, ram, balok anvil dan sistem injeksi
bahan bakar. Pemukul tipe ini umumnya kecil, ringan dan digerakkan
dengan adalah jumlah benturan dari ram ditambah energi hasil dari
ledakan.
Kran mula-mula mengangkat balok besi.Balok besi dilepas dan jatuh; pada
titik yang dipilih bahan bakar diinjeksikan.Balok besi beradu dengan
landasan, yang menyalakan bahan bakar.Ledakan yang dihasilkan

22
Universitas Sumatera Utara

mendorong tiang pancang dan mengangkat balok besi untuk siklus
berikutnya.

Gambar 2-9. Pemukul diesel (dieselhammer) (Bowles,1984)
Pada perencanaan pondasi tiang, pada umumnya diperkirakan pengaturan
tiang – tiangnya terlebih dahulu seperti letak / susunan, diameter dan panjang
tiang. Dalam pengaturan tiang – tiang tersebut perlu diperhatikan beberapa hal
berikut :
1. Tiang yang berbeda kualitas bahannya atau tiang yang memiliki diameter
berbeda tidak boleh dipakai untuk pondasi yang sama;
2. Tiang miring dipakai apabila besarnya gaya horizontal yang bekerja pada
kelompok tiang terlalu besar untuk ditampung oleh tiang vertikal;
3. Jarak yang dianjurkan antara tiang dalam satu kelompok adalah antara 0,
60 sampai 2,0 meter.
Perencanaan suatu pondasi tiang biasanya dilaksanakan sesuai dengan
prosedur sebagai berikut :
1. Menentukan kriteria perencanaan, seperti beban – beban yang bekerja pada
dasar tumpuan (poer), parameter tanah, situasi dan kondisi bangunan di

23
Universitas Sumatera Utara

sekitar lokasi, besar pergeseran yang diijinkan dan tegangan ijin dari bahan
– bahan pondasi;
2. Memperkirakan diameter, jenis, panjang, jumlah dan susunan tiang;
3. Menghitung daya dukung vertikal tiang tunggal (single pile);
4. Menghitung faktor efisiensi dalam kelompok tiang dan daya dukung
vertical yang diijinkan untuk sebuah tiang dalam satu kelompok tiang;
5. Menghitung beban vertikal yang bekerja pada setiap tiang dalam
kelompok tiang;
6. Memeriksa beban yang bekerja pada setiap tiang apakah masih dalam
batasan daya dukung yang diijinkan. Apabila tidak sesuai, maka perkiraan
diameter, jumlah atau susunan tiang pada prosedur yang kedua harus
dihitung kembali kemudian dilanjutkan dengan prosedur berikutnya;
7. Menghitung daya dukung mendatar setiap tiang dalam kelompok;
8. Menghitung beban horizontal yang bekerja pada setiap tiang dalam
kelompok;
9. Menghitung penurunan (bila diperlukan) kemudian merencanakan struktur
tiang.
2.3.3. Metode pelaksanaan pemancangan tiang pancang
Pemancangan tiang pancang adalah usaha yang dilakukan untuk
menempatkan tiang pancang di dalam tanah sehingga berfungsi sesuai
perencanaan.Penggunaan metode yang tepat, praktis, cepat dan aman sangat
membantu dalam penyelesaian pekerjaan pada suatu proyek konstruksi. Secara
umum tahapan pekerjaan pondasi tiang pancang sebagai berikut :
• Pekerjaan persiapan

24
Universitas Sumatera Utara

Berikut langkah-langkah untuk memulai persiapan pengerjaan pada lokasi proyek:
1. Membuat tanda, tiap tiang pancang harus diberitanda serta tanggal saat tiang
tersebut dicor. Titik-titik angkat yang tercantum pada gambar harus dibubuhi
tanda dengan jelas pada tiang pancang. Untuk mempermudah perekaan, maka
tiang pancang diberi tanda setiap 1 meter.
2. Pengangkatan/pemindahan,

tiang

pancang

harus

dipindahkan/diangkat

dengan hati-hati sekali guna menghindari retak maupun kerusakan lain yang
tidak diinginkan.
3. Rencanakan final set tiang, untuk menentukan pada kedalaman mana
pemancangan tiang dapat dihentikan, berdasarkan data tanah dan data jumlah
pukulan terakhir (final set).
4. Rencanakan urutan pemancangan, dengan pertimbangan kemudahan manuver
alat. Lokasi stok material agar diletakkan dekat dengan lokasi pemancangan.
5. Tentukan titik pancang dengan theodolith dan tandai dengan patok.
6. Pemancangan dapat dihentikan sementara untuk peyambungan batang
berikutnya bila level kepala tiang telah mencapai level muka tanah sedangkan
level tanah keras yang diharapkan belum tercapai.
Proses penyambungan tiang :
a. Tiang diangkat dan kepala tiang dipasang pada helmet seperti yang
dilakukan pada batang pertama.
b. Ujung bawah tiang didudukkan di atas kepala tiang yang pertama
sedemikian sehingga sisi-sisi pelat sambung kedua tiang telah berhimpit
dan menempel menjadi satu.
c. Penyambungan sambungan las dilapisi dengan anti karat.

25
Universitas Sumatera Utara

d. Tempat sambungan las dilapisi dengan anti karat.
7. Selesai penyambungan, pemancangan dapat dilanjutkan seperti

yang

dilakukan pada batang pertama. Penyambungan dapat diulangi sampai
mencapai kedalaman tanah keras yang ditentukan.
8. Pemancangan tiang dapat dihentikan bila ujung bawah tiang telah mencapai
lapisan tanah keras/final set yang ditentukan.
9. Pemotongan tiang pancang pada cut off level yang telah ditentukan.

• Proses pengangkatan
1. Pengangkatan tiang untuk disusun (dengan dua tumpuan)
Metode pengangkatan dengan dua tumpuan ini biasanya pada saat
penyusunan tiang beton, baik itu dari pabrik ke trailer ataupun dari trailer ke
penyusunan lapangan.Persyaratan umum dari metode ini adalah jarak titik
angkat dari kepala tiang adalah 1/5 L.
2. Pengangkatan dengan satu tumpuan
Metode pengangkatan ini biasanya digunakan pada saat tiang sudah siap akan
dipancang oleh mesin pemancangan sesuai dengan titik pemancangan yang
telah ditentukan di lapangan.
Adapun persyaratan utama dari metode pengangkatan satu tumpuan ini adalah
jarak antara kepala tiang dengan titik angker berjarak L/3.
• Proses pemancangan
1. Alat pancang ditempatkan sedemikian rupa sehingga as hammer jatuh pada
patok titik pancang yang telah ditentukan.

26
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2-10. Pangangkatan Tiang dengan Dua Tumpuan
2. Tiang diangkat pada titik angkat yang telah disediakan pada setiap lubang.
Tiang didirikan disamping driving lead dan kepala tiang dipasang pada
helmet yang telah dilapisi kayu sebagai pelindung dan pegangan kepala tiang

Gambar 2-11. Pengangkatan Tiang dengan Satu Tumpuan
3. Ujung bawah tiang didudukkan secara cermat di atas patok pancang yang
telah ditentukan.
4. Penyetelan vertikal tiang dilakukan dengan mengatur panjang backstay
sambil diperiksa dengan waterpass sehingga diperoleh posisi yang betul-betul

27
Universitas Sumatera Utara

vertikal. Sebelum pemancangan dimulai, bagian bawah tiang diklem dengan
center gate pada dasar driving lead agar posisi tiang tidak bergeser selama
pemancangan, terutama untuk tiang batang pertama.
5. Pemancangan dimulai dengan mengangkat dan menjatuhkan hammer secara
kontiniu ke atas helmet yang terpasang di atas kepala tiang.
• Quality Control
1. Kondisi fisik tiang.
a. Seluruh permukaan tiang tidak rusak atau retak.
b. Umur beton telah memenuhi syarat.
c. Kepala tiang tidak boleh mengalami keretakan selama pemancangan.
2. Toleransi.
Vertikalisasi tiang diperiksa secara periodik selama proses pemancangan
berlangsung. Penyimpangan arah vertikal dibatasi tidak lebih dari 1:75 dan
penyimpangan arah horizontal dibatasi tidak lebih dari 75 mm.
3. Penetrasi
Tiang sebelum dipancang harus diberi tanda pada setiap setengah meter di
sepanjang tiang untuk mendeteksi penetrasi per setengah meter. Dicatat
jumlah pukulan untuk penetrasi setiap setengah meter.
4. Final set
Pemancangan baru dapat dihentikan apabila telah dicapai final set sesuai
perhitungan.
2.3.4. Kalendering
Secara umum kalendering digunakan pada pekerjaan pemancangan tiang
pancang (beton maupun pipa baja) untuk mengetahui daya dukung tanah secara

28
Universitas Sumatera Utara

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

(a)

(b)

(c)

Gambar 2-12. Urutan pemancangan : (a) Pemancangan tiang, (b) Penyambungan
tiang, (c) Kalendering/final set
Tahapan pelaksanaanya yaitu:
1. Saat kalendering telah ditentukan dihentikan pemukulannya oleh hammer.

29
Universitas Sumatera Utara

2. Memasang kertas milimeter blok pada tiang pancang menggunakan selotip
atau lem.
3. Menyiapkan spidol yang ditumpu pada papan penopang dan waterpass
tukang, kemudian menempelkan ujung spidol pada kertas milimeter.
4. Menjalankan pemukulan.
5. Satu orang melakukan kalendering dan satu orang mengawasi serta
menghitung jumlah pukulan.
6. Setelah 10 pukulan kertas milimeter diambil.
7. Tahap ini bisa dilakukan 2-3kali agar memperoleh grafik yang bagus.
8. Usahakan kertas bersih, karena kalau menggunakan diesel hammer biasanya
kena oli dan grafiknya jadi kurang valid karena tertutup oli.
9. Setelah tahapan selesai hasil kalendering ditanda tangani kontraktor,
pengawas, dan direksi lapangan untuk selanjutnya dihitung daya dukungnya.

Gambar 2-13. Persiapan Pelaksanaan Kalendering dan Pembacaan Kalendering
(Hutama Karya)
2.4. Kapasitas Daya Dukung Aksial Pemancangan
2.4.1 Kapasitas daya dukung tiang pancang dari hasil SPT

30
Universitas Sumatera Utara

Uji Standard Penetration Test (SPT) ini dapat dilakukan untuk hampir
semua jenis tanah.Berdasarkan pengalaman oleh beberapa hari, berbagai korelasi
empiris dengan parameter tanah telah didapatkan.Dari pelaksanaan pengujian
dengan metode SPT, maka angka N dari suatu lapisan dapat diketahui dan dari
angka tersebut dapat ditentukan karakteristik suatu lapisan tanah seperti pada
Tabel 2.1.
Harga N dari pasir yang diperoleh dari pengujian Standard Penetration
Test (SPT) dan hubungan antara kepadatan relatif dengan sudut geser dalam
dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.1. Hal-hal yang Perlu Dipertimbangkan untuk Penentuan Harga N
(Sosrodarsono, 1983)
Klasifikasi
Hal

Hal-hal yang perlu diperhatikan dan dipertimbangkan

yang

perlu Unsur

tanah,

variasi

daya

dukung

vertical

dipertimbangkan secara (kedalaman permukaan dan susunannya), adanya
menyeluruh dari hasil- lapisan lunak (ketebalan lapisan yang mengalami
survey konsolidasi atau penurunan), kondisi drainase dan

hasil
sebelumnya.

lain – lain
Berat isi, sudut geser dalam,

Hal – hal yang perlu

Tahan pasir

ketahanan

(tidak kohesif)

penurunan
dan daya dukung tanah

diperhatikan langsung
Tanah

lempung

(kohesif)

Harga

N

yang

terhadap

diperoleh

Keteguhan, kohesi, daya
dukung dan ketahanan
terhadap hancur

dari

SPT

tersebut

diperlukan

untuk

memperhitungkan daya dukung tanah.Daya dukung tanah tergantung pada kuat

31
Universitas Sumatera Utara

geser tanah. Hipotesis pertama mengenai kuat geser tanah diuraikan oleh
Coulomb yang dinyatakan dengan :
� = � + � tan ∅………………………………………………..(2.1)

dimana :

τ = kekuatan geser tanah (kg/cm2)
c = kohesi tanah (kg/cm2)
σ = tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm2)
ϕ = sudut geser tanah (°)

Untuk mendapatkan sudut geser tanah dari tanah tidak kohesif (pasiran)
biasanya dapat digunakan rumus Dunham (1962) sebagai berikut :
1. Tanah berpasir berbentuk bulat dengan gradasi seragam, atau butiran pasir
bersegi-segi dengan gradasi tidak seragam, mempunyai sudut geser
sebesar :
∅ = √12 � + 15 …………………………………………………..(2.2)

Tabel 2.2.Hubungan �ϒ , ϕ, dan N Tanah Pasir (Sosrodarsono, 2000)
Sudut Geser Dalam

0–4

Kepadatan Relatif
���� − �
�ϒ =
���� − ����
Sangat Lepas

0 – 0,2

< 28,5

< 30

4 – 10

Lepas

0,2 – 0,4

28,5 – 30

30 – 35

10 – 30

Sedang

0,4 – 0,6

30 -36

35 – 40

30 - 50

Padat

0,6 – 0,8

36 – 41

40 – 45

>50

Sangat Padat

0,8 -1

>41

>45

Nilai N

Menurut

Menurut

Peck

Meyerhoff

2. Butiran pasir bersegi dengan gradasi seragam, maka sudut gesernya :
∅ = 0,3 � + 27 ……………………………………………………….(2.3)
32
Universitas Sumatera Utara

Angka penetrasi sangat berguna sebagai pedoman dalam eksplorasi tanah
dan untuk memperkirakan kondisi lapisan tanah.
Tabel 2.3. Hubungan antara Angka Penetrasi Standard dengan Sudut Geser
Dalam dan kepadatan Relatif Pada Tanah Pasir (Das, 1985)
Angka Penetrasi Standart, N Kepadatan Relatif Sudut Geser Dalam ø
Dr (%)

(º)

0–5

0–5

26 – 30

5 – 10

5 – 30

28 – 35

10 – 30

30 – 60

35 – 42

30 – 50

60 – 65

38 – 46

Hubungan antara angka penetrasi standart dengan sudut geser tanah dan
kepadatan relatif untuk tanah berpasir, secara perkiraan dapat dilihat pada Tabel
(2.3).
Hubungan antara harga N dengan berat isi yang sebenarnya hampir tidak
mempunyai arti karena hanya mempunyai partikel kasar (Tabel 2. 4). Harga berat
isi yang dimaksud sangat tergantung pada kadar air.
Tabel 2.4. Hubungan antara N dengan Berat Isi Tanah (Sosrodarsono, 1983)
Tanah tidak
Kohesif
Tanah kohesif

Harga N

< 10

10-30

30-50

>50

12-16

14-18

16-20

18-23

Harga N

25

Berat isi γ kN/m3

16-18

16-18

16-18

>20

Berat isi γ kN/m

3

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

33
Universitas Sumatera Utara

Tanah dapat dikatakan mempunyai daya dukung yang baik, dapat dinilai
dari ketentuan berikut ini :
1. Lapisan kohesif mempunyai nilai SPT, N >35
2. Lapisan kohesif mempunyai harga kuat tekan (qu) 3 - 4 kg/cm2 atau harga
SPT, N >15
Hasil percobaan pada SPT ini hanya merupakan perkiraan kasar, jadi
bukan merupakan nilai yang teliti. Dalam pelaksanaan umumnya hasil sondir
lebih dapat dipercaya dari pada percobaan SPT. Perlu menjadi catatan bagi kita
bahwa jumlah pukulan untuk 15 cm pertama yang dinilai N1 tidak dihitung karena
permukaan tanah dianggap sudah terganggu.
1. Daya dukung pondasi tiang pada tanah non kohesif
�

�� = 40 × NSPT × � × Ap ≤ 400 × ���� × Ap ...............................(2.4)
���� =

(�1+�2)
2

.....................................................................................(2.5)

Dimana :
NSPT = rata-rata nilai N-SPT di dekat ujung tiang (sekitar 10D (diameter)
di atas dan 4D dibawah ujung tiang)
N1 = harga rata-rata dari dasar ke 10D ke atas
N2 = harga rata-rata dari dasar ke 4D ke bawah
2. Tahanan geser selimut tiang pada tanah non kohesif
�� = 2 × ���� × � × �� ................................................................…...(2.6)
Dimana :

Li = Panjang lapisan tanah (m)
P = Keliling Tiang (m)
3

Daya dukung pondasi tiang pada tanah kohesif

34
Universitas Sumatera Utara

�� = 9 × �� × �� ................................................................................(2.7)
Dimana :

Ap = Luas penampang tiang (m2)
cu = Kohesi undrained (kN/m2)
2

�� = ���� × 3 × 10.............................................................................(2.8)

Gambar 2-14. Nilai N-SPT untuk Desain Tahanan Ujung pada Tanah
Pasiran(Bowles, 1984)
4

Tahanan geser selimut tiang pada tanah kohesif
�� = � × �� × � × �� ......................................................................... (2.9)
Dimana :

α = Koefisien adhesi antara tanah dan tiang
cu = Kohesi undrained (kN/m2)
p = Keliling tiang (m)
Li = Panjang lapisan tanah (m)
35
Universitas Sumatera Utara

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

2.4.2. Kapasitas daya dukung tiang pancang dari data Kalendering
Kapasitas daya dukung tiang pancang dari data kalendering
memakai 2 metode, yaitu :
1. Metode Danish Formula
P� =

η×E

η ×E ×L 0,5
S+�
�
2×A ×Ep

...........………….......….……….....................(2.10)

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

Effisiensi

Pemukul jatuh (drop hammer)

0,75 – 1,00

Pemukul aksi tunggal (single acting hammer)

0,75 – 0,85

Pemukul aksi double (double acting hammer)

0,85

Pemukul diesel (diesel hammer)

0,85 -1,00

Dimana :
η

= effisiensi alat pancang (Tabel 2.5)

E

= energi alat pancang (kg-cm)

L

= panjang tiang pancang (m)

Ep

= modulus elastisitas tiang = 4700*√�′�

36
Universitas Sumatera Utara

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

ef ×Wr × h
S+0,25

×

Wr ×n 2 ×Wp
Wr +Wp

…………….…..................................(2.11)

Dimana :
ef

= effisiensi hammer (%)(Tabel 2.6)

Wr

= berat hammer (Ton)

Wp

= berat pile (Ton) (Tabel 2.7)

S

= penetrasi pukulan per cm (cm)

n

= koefisien restitusi = 0,4 (Tabel 2.8)

h

= tinggi jatuh hammer (cm)

Tabel 2.6. Nilai Effisiensi Hammer(Sosrodarsono, 1997)
Tipe Hammer

Efficienci, ef

Single and Double acting Hammer

0,7 – 0,8

Diesel Hammer

0,8 – 0,9

Drop hammer

0,7 -0,9

2.5.Kapasitas Daya Dukung Lateral Pemancangan
Gaya tahanan maksimum dari beban lateral yang bekerja pada tiang
tunggal adalah merupakan permasalahan interaksi antara elemen bangunan agak
kaku dengan tanah, yang mana dapat diperlakukan berdeformasi sebagai elastis
ataupun plastis.
Tiang vertikal yang menanggung beban lateral akan menahan beban ini
dengan memobilisasi tahanan tanah pasif yang mengelilinginya. Pendistribusian
tegangan tanah pasif akibat beban lateral akan mempengaruhi kekakuan tiang,

37
Universitas Sumatera Utara

kekakuan tanah dan kondisi ujung tiang. Secara umum tiang yang menerima
beban lateral dapat dibagi dalam dua bagian besar, yaitu tiang pendek (rigid pile)
dan tiang panjang (elastic pile).
Jika kepala tiang dapat berinteraksi dan berotasi akibat beban geser
dan/atau momen maka tiang tersebut dapat dikatakan berkepala bebas (free head).
Sedangkan jika kepala tiang hanya bertranslasi maka disebut dengan kepala jepit
(fixed head).
Tabel 2.7. Klasifikasi Tiang Pancang Bulat Berongga(Wika Beton)
Panjang
Outside

Unit

Tiang

Diameter Weight Class
(mm)

(Kg/m)

(m) dan
Diesel
Hammer

300

115

A2

400

145

195

235

290

2

(cm )

Modulus

m)

(m3)

Allowable
Axial
Load

Retak Batas

(ton)
72,60

2389,60

3,0

4,50

70,75

B

2431,40

3,5

6,30

67,50

C

2478,70

4,0

8,00

65,40

3646,00

3,5

5,25

93,10

A3

3693,90

4,2

6,30

89,50

B

3741,70

5,0

9,00

86,40

C

3787,60

6,0

12,00

85,00

5481,50

5,5

8,25

121,10

A3

5537,40

6,5

9,75

117,60

B

5591,30

7,5

13,5

114,40

C

5678,20

9,0

18,0

111,50

7591,60

7,5

11,25

149,50

A2

7655,60

8,5

12,75

145,80

A3

7717,10

10

15,00

143,80

B

7783,80

11

19,80

139,10

C

7929,00

12,5

25,00

134,90

10505,00

10,5

15,75

185,30

A2

10579,30

12,5

18,75

181,70

A3

10653,50

14

21,00

178,20

A1

A2

452

Lentur (ton

3,75

A1
500

Section

Section

2,5

A1

450

Cross

Momen

2368,70

A3

350

Concrete

6 – 15

6 – 15

6 – 16

6 – 16

6 – 16

582

765

929

1159

38
Universitas Sumatera Utara

B

10727,80

15

27,00

174,90

C

10944,60

17

34,00

169,00

17482,80

17

25,50

252,70

A2

17577,70

19

28,50

249,00

A3

17792,70

22

33,00

243,20

B

17949,60

25

45,00

238,30

C

18263,40

29

58,00

229,50

A1

600

395

6 – 16

1570

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

Coefficient of restitution, n

Cast iron hammer and concrete pile

0,4 – 0,5

(without cap)
Wood cushion and concrete pile

0,3 – 0,4

(without cap)
Wooden Pile

0,25 – 0,3

Menurut McNulty (1956), tiang yang disebut berkepala jepit (fixed head)
adalah tiang yang yang ujung atasnya terjepit dalam pile cap paling sedikit
sedalam 60 cm, sedangkan tiang berkepala bebas (free head) adalah tiang yang
tidak terjepit ke dalam pile cap atau terjepit ke dalam pile cap tetapi kurang dari
60 cm.
Beban lateral yang diijinkan pada pondasi tiang diperoleh berdasarkan
salah satu dari dua kriteria berikut :
•

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

•

Beban lateral ditentukan berdasarkan defleksi maksimum yang
diijinkan.

Metode analisis yang dapat digunakan adalah :
•

Metode Broms (1964)

39
Universitas Sumatera Utara

•

Metode Brinch Hansen (1961)

•

Metode Reese-Matlock (1956)

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

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

Tak padat

Sedang

Padat

Interval nilai A

100-300

300 - 1000

1000 - 2000

Nilai A dipakai

200

600

1500

(kN/m3)

2425

7275

19400

Terzaghi

1386

4850

11779

Reese dkk

5300

16300

34000

nh pasir terendam air

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

40
Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.10 Nilai – nilai nhuntuk Tanah Kohesif
nh (kN/m3)

Tanah

Referensi

Lempung terkonsolidasi
normal

166 – 3518

Reese dan Matlock (1956)

Lunak

277 - 554

Davisson – Prakash (1963)

normal

111 - 277

Peck dan Davidsson (1962)

organik

111 - 831

Davidsson (1970)

Gambut

55

Davidsson (1970)

27,7 - 111

Wilson dan Hilts (1967)

8033 - 11080

Bowles (1968)

Lempung terkonsolidasi

Loess

Dari nilai-nilai faktor kekakuan R dan T yang telah dihitung, Tomlinson
(1977) mengusulkan criteria tiang kaku (tiang pendek) dan tiang elastis (tiang
panjang) yang dikaitkan dengan panjang tiang yang tertanam dalam tanah (L).
Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.11. Batasan ini terutama digunakan
untuk menghitung defleksi tiang oleh akibat gaya horizontal.
Untuk tanah berupa lempung kaku terkonsolidasi berlebihan (stiff over
consolidated clay), modulus tanah umumnya dianggap konstan di seluruh
kedalamannya. Faktor kekakuan R dinyatakan dengan persamaan :
4

��

� = � � ……………………………………………………………………...(2.12)
(sumber :Broms, 1964)

dimana :
41
Universitas Sumatera Utara

�

K = khd = 1,51 = modulus tanah
E = modulus elastik tiang (kN/m2)
I = momen inersia tiang (m4)
d = diameter tiang
k1 = modulus reaksi subgrade dari Terzaghi (kg/cm3)
Tabel 2.11 Kriteria Tiang Kaku dan Tiang Tidak Kaku (Porous, 1964)
Modulus tanah (K)
Tipe Tiang

bertambah dengan
kedalaman

Kaku
Tidak Kaku

L ≤ 2T
L≤ 4T

Modulus tanah (K)
konstan
L ≤ 2R

L≤ 3,5R

2.5.1. Kapasitas ultimit tiang pancang dengan Metode Brooms
a. Tiang dalam tanah kohesif
Broms mengusulkan cara pendekatan sederhana untuk mengestimasi
distribusi tekanan tanah yang menahan tiang dalam lempung, yaitu tahanan tanah
dianggap sama dengan nol di permukaan tanah sampai kedalaman 1,5d dan
konstan sebesar 9cu untuk kedalaman yang lebih besar dari 1,5d tersebut.
•

Tiang ujung bebas

Untuk tiang panjang, tahanan tiang terhadap gaya lateral akan ditentukan oleh
momen maksimum yang dapat ditahan tiang itu sendiri (My). Untuk tiang
pendek, tahanan tiang terhadap gaya lateral lebih ditentukan oleh tahanan tanah
di sekitar tiang. Pada gambar dapat dijelaskan bahwa f mendefinisikan letak
momen maksimum, dimana pada titik ini gaya lintang pada tiang sama dengan
nol.

42
Universitas Sumatera Utara

dan

•

�=

��

9�� �

……………………………………………………………..(2.13)

����� = �� (� = 1,5� + 0,5�)……………………………………(2.14)
Tiang ujung jepit

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

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

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

43
Universitas Sumatera Utara

Untuk tiang panjang, tahanan ultimit tiang terhadap beban lateral dapat
dihitung dengan persamaan :
2��

�� = 1,5�+0,5� ………………………………………………………..(2.15)
Sedangkan untuk tiang pendek, Hu dapat dicari dengan persamaan :

�� = 9�� � ( � − 1,5�)………………………………………………...(2.16)
��� �� = �� (0,5� + 0,75�)………………………………………….(2.17)

b. Tiang Dalam Tanah Granuler

Untuk tiang dalam tanah granuler (c = 0), Brooms (1964) berasumsi sebagai
berikut :
1. Tekanan tanah aktif yang bekerja di belakang tiang diabaikan
2. Distribusikan tekanan tanah pasif di sepanjang tiang bagian depan sama
dengan tiga kali tekanan tanah pasif Rankine
3. Bentuk penampang tiang tidak berpengaruh terhadap tekanan tanah
ultimit atau tahanan tanah lateral
4. Tahanan lateral sepenuhnya termobilisasi pada gerakan tiang yang
diperhitungkan.

(a)

(b)

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

44
Universitas Sumatera Utara

Distribusi tekanan tanah dinyatakan oleh persamaan :
�� = 3�� �� ………………………………………………………………….(2.18)
dimana :
��

= tekanan overburden efektif

��

= ���2 (450 +

= tahanan tanah ultimit

��
�

�
2

)

= sudut geser dalam efektif

•

Tiang ujung bebas

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

0.5 �� �3 ��
�+�

…………………………………………………………….(2.19)

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

dan

�

� = 0,82 �� �� � ………………………………………………………..(2.21)
�

sehingga momen maksimum dapat dinyatakan oleh persamaan

����� = �� (� + 1,5�)………………………………………………..(2.22)

•

Tiang ujung jepit

Untuk tiang ujung jepit yang kaku (tiang pendek), keruntuhan tiang akan
berupa translasi, beban lateral ultimit dinyatakan oleh :
�� = 1,5 � � �2 �� ……………………………………………………..(2.23)
45
Universitas Sumatera Utara

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

2��

��
� � ��

�+0,54 �

……………………………………………………..(2.24)

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

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

46
Universitas Sumatera Utara

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

Gambar 2-22. Grafik tahanan lateral ultimit tiang pada tanah granuler
(Broms, 1964)
Tabel 2.12. Faktor Keamanan yang Disarankan (Hardiyatmo,2002)

Faktor keamanan (SF)
Klasifikasi
Struktur

Kontrol
baik

Kontrol
Normal

Kontrol
Jelek

Kontrol sangat
jelek

Monumental

2,3

3

3,5

4

Permanaen

2

2,5

2,8

3,4

Sementara

1,4

2

2,4

2,8

2.6. Penurunan Tiang (Settlement)
Terdapat dua hal yang perlu diketahui mengenai penurunan, yaitu:
a. Besarnya penurunan yang akan terjadi.

47
Universitas Sumatera Utara

b. Kecepatan penurunan
Istilah penurunan (settlement) di