2.5 Kapasitas Daya Dukung Tiang
2.5.1 Berdasarkan Hasil Cone Penetration Test (CPT)
Uji sondir atau Cone Penetration test (CPT) pada dasarnya adlah untuk memperoleh tahanan ujung dan tahanan selimut tiang c. Untuk tanah kohesif, Vesic (1967) menyarankan tahanan ujung tiang per satuan luas ( ) kurang lebih sama dengan tahanan konus ( ). Tahanan ujung ultimit tiang dinyatakan dengan persamaan :
= x ………...(2.3)
Dimana :
= Tahanan ujung ultimit tiang (kg) = Luas penampang ujung tiang ( ) = Tahanan konuspada ujung tiang (kg/ )
Meyerhoff juga menyarankan pengunaan persamaan 2.3 tersebut, yaitu dengan rata – rata dihitung dari 8d diatas dasar tiang sampai 4d dibawah dasar tiang. Bila belum ada data hubungan antara tahanan konus dengan tahanan tanah yang meyakinkan, Tomlinson menyarankan penggunaan factor ω untuk tahanan ujung sebesar 0,5.
Untuk tahanan ujung tiang berdasarkan hasil uji sondir ini, Heijnen (1974), Deruiter dan Beringnen (1979) menyarankan nilai faktor ω seperti pada tabel 2.2. berikut ini.
Tabel 2.2. Faktor ω Heijnen, DeRuiter dan Beringnen
Kondisi Tanah Faktor ω
Pasir terkonsolidasi normal
Pasir banyak mengandung kerikil dasar Kerikil halus
1 0,67
0,5
Vesic menyarankan bahwa tahanan gesek per satuan luas ) pada dinding tiang beton adalah 2 kali tahanan gesek dinding mata sondir ), atau :
=2x (kg/cm)………..(2.5)
Tahanan gesek satuan antara dinding tiang dan tanah, secara empiris dapat pula diperoleh dari nilai tahanan konus yang diberikan oleh meyerhoff sebagai berikut :
=
(kg/cm)………(2.6)Tahanan gesek dirumuskan sebagai berikut :
= x (kg/ )………(2.7)
Dimana :
= Tahanan gesek ultimit dinding tiang (kg) = Luas penampang selimut tiang ( ) = Tahanan gesek dinding tiang (kg/ )
Untuk tanah kohesif, umumnya tahanan konus ) dihubungkan dengan nilai kohesi ( ), yaitu :
Nilai Nc berkisar antara 10 sampai 30, tergantung pada sensitivitas, kompresibilitas dan adhesi antara tanah dan mata sondir. Dalam hitungan biasanya Nc diambil antara 15-18 (Bagemann, 1965).
Pada penulisan Tugas Akhir ini penulis hanya akan memfokuskan pada metode langsung saja karena banyaknya data sondir. Metode langsung ini dikemukakan oleh beberapa ahli diantaranya Meyerhoff, Tomlinson dan Begemann. Pada metode langsung ini, kapasitas daya dukung ultimit (Qult) yaitu beban maksimum yang dapat dipikul pondasi tanpa mengalami keruntuhan, dirumuskan sebagai berikut : Qult = qc x Ap + JHL x K ………. (2.9) Keterangan :
Qult = Kapasitas daya dukung maksimal/akhir (kg) qc = Tahanan konus pada ujung tiang (kg/cm2) Ap = Luas penampang ujung tiang (cm2)
JHL = Tahanan geser total sepanjang tiang (kg/m) K = Keliling tiang (cm)
Qijin yaitu beban maksimum yang dapat dibebankan terhadap pondasi sehingga persyaratan keamanan terhadap daya dukung dan penurunan dapat terpenuhi. Qijin
dirumuskan sebagai berikut :
Qijin =
+ ...(2.10)
Keterangan :Qijin = Kapasitas daya dukung tiang (kg) 3 = Faktor keamanan (diambil 3,0) 5 = Faktor keamanan (diambil 5,0)
Daya dukung terhadap kekuatan tanah untuk tiang tarik :
Tult = JHL x K ……… (2.11) Daya dukung tiang tarik ijin :
Qijin =
………... (2.12)
Daya dukung tiang (Ptiang) yaitu kemampuan tiang mendukung beban yang didasarkan pada kekuatan bahan tiang. Daya dukung tiang ini dirumuskan sebagai berikut :
Ptiang = σbeton x Atiang ………... (2.13) 2.5.2 Berdasarkan Hasil Standart Penetration Test (SPT)
Standart Penetration Test (SPT) adalah sejenis percobaan dinamis dengan memasukkan suatu alat yang dinamakan split spoon ke dalam tanah. Dengan percobaan ini akan diperoleh kepadatan relatif (relative density), sudut geser tanah (ɸ) berdasarkan nilai jumlah pukulan (N). Hubungan kepadatan relatif, sudut geser tanah dan nilai N dari pasir dapat dilihat pada taabel 2.1.
SPT yang dilakukan pada tanah tidak kohesif tapi berbutir halus atau lanau, yang permeabilitasnya rendah, mempengaruhi perlawanan penetrasi yakni memberikan harga SPT yang lebih rendah dibandingkan dengan tanah yang permeabilitasnya tinggi untuk kepadatan yang sama. Hal ini mungkin terjadi bila, jumlah tumbukan N > 15, maka sebagai koreksi Terzaghi dan Peck (1948) memberikan harga ekivalen N0 yang merupakan hasil jumlah tumbukan N yang telah
dikoreksi akibat pengaruh permeabilitas yang dinyatakan dengan N0 = 15 + ½ (N-15).
Gibs dan Holtz (1957) juga memberikan harga ekivalen N0 yang merupakan hasil jumlah tumbukan N yang telah terkoreksi akibat pengaruh tekanan berlebih yang terjadi untuk jenis tanah dinyatakan dengan :
N0 = N ………. (2.14)
Dimana σ adalah tegangan efektif berlebih, yang tidak lebih dari 2,82 kg/cm2.
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 2.3 berikut.
Tabel 2.3. Hal-hal yang perlu dipertimbangkan untuk Penentuan Harga N (Suyono. S, 1983)
Klasifikasi Hal-hal yang perlu diperhatikan dan dipertimbangkan
Hal yang perlu dipertimbangkan secara menyeluruh dari hasil-hasil
survey sebelumnya
Unsur tanah, variasi daya dukung vertikal (kedalaman permukaan dan susunannya), adanya lapisan lunak (ketebalan lapisan yang mengalami konsolidasi atau penurunan), kondisi drainase dan
lain-lain
Hal-hal yang perlu diperhatikan langsung
Tanah pasir (tidak kohesif)
Berat isi, sudut geser dalam, ketahanan terhadap penurunan
dan daya dukung tanah Tanah lempung
(kohesif)
Keteguhan, kohesi, daya dukung dan ketahanan terhadap hancur Harga N yang diperoleh dari SPT tersebut diperlukan untuk memperhitungkan daya dukung tanah. Daya dukung tanah tergantung pada kuat geser tanah. Hipotesis pertama mengenai kuat geser tanah diuraikan oleh Coulomb yang dinyatakan dengan:
τ = c + σ tan ɸ ………..
(2.15)
dimana : τ = Kekuatan geser tanah (kg/cm2
) c = Kohesi tanah (kg/cm2)
σ = Tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm2)
ɸ = Sudut geser tanah (0)
Untuk mendapatkan harga sudut geser tanah dari tanah tidak kohesif (pasiran) biasanya dapat dipergunakan rumus Dunnham (1962) sebagai berikut :
1. Tanah berpasir berbentuk bulat dengan gradasi seragam, atau butiran pasir bersegi-segi dengan gradasi tidak seragam, mempunyai sudut geser sebesar :
Ø = ………... (2.16)
Ø = ………... (2.17)
2. Butiran pasir bersegi dengan gradasi seragam, maka sudut gesernya adalah : Ø = 0,3N + 27 ……….. (2.18)
Angka penetrasi sangat berguna sebagai pedoman dalam eksplorasi tanah dan untuk memperkirakan kondisi lapisan tanah. Hubungan antara angka penetrasi standard dengan sudut geser tanah dan kepadatan relatif untuk tanah berpasir, secara perkiraan dapat dilihat pada tabel 2.4 berikut.
Tabel 2.4. Hubungan antara Angka Penetrasi Standard dengan Sudut Geser Dalam dan Kepadatan Relatif pada Tanah Pasir (Das. B. M, 1985)
Angka penetrasi standard, N
Kepadatan relatif Dr (%)
Sudut geser dalam Ø (0)
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 harga N dengan berat isi yang sebenarnya hampir tidak mempunyai arti karena hanya mempunyai partikel kasar (tabel 2.5). Harga berat isi yang dimaksud sangat tergantung pada kadar air.
Tabel 2.5. Hubungan antara N dengan Berat Isi Tanah (Suyono. S, 1983) Tanah tidak
kohesif
Harga N <10 10-30 30-50 >50 Berat isi γ kN/m3
Berat isi γ kN/m3
14-18 16-18 16-18 >20
Pada tanah tidak kohesif daya dukung sebanding dengan berat isi tanah, hal ini berarti bahwa tinggi muka air tanah banyak mempengaruhi daya dukung pasir. Tanah di bawah tinggi muka air mempunyai berat isi efektif yang kira-kira setengah berat isi tanah di atas muka air.
Tanah dapat dikatakan mempunyai daya dukung yang baik, dapat dinilai dari ketentuan berikut ini :
1. Lapisan kohesif mempunyai nilai SPT, N>53
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 daripada percobaan SPT. Perlu menjadi catatan bagi kita bahwa jumlah pukulan untuk 15 cm pertama yang di nilai N1 tidak dihitung karena permukaan tanah dianggap sudah terganggu.
1.Daya dukung pondasi tiang pada tanah non kohesif
Qp = 40 x N – SPTav x x Ap ……….. (2.19)
N- SPTav = (Meyerhoff) ……….. (2.20)
Dimana :
Qp = Tahanan Ujung Ultimate (kN)
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
Qs = 2 x N – SPT x p x Li ………. (2.21) Dimana :
Li = Panjang Lapisan Tanah (m) p = Keliling Tiang (m)
3.Daya dukung pondasi tiang pada tanah kohesif
Qp = 9 x cu x Ap ……….( 2.22)
Dimana :
Ap = Luas Penampang Tiang (m2) cu = Kohesi Undrained (kN/m2)
cu = N – SPT x x 10 ……… (2.23)
4.Tahanan geser selimut tiang pada tanah kohesif
Qs= α x cu x p x Li ………... (2.24)
Dimana :
α = Koefisien Adhesi antara Tanah dan Tiang cu = Kohesi Undrained (kN/m2)