BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.10 Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil
Untuk perencanaan daya dukung tiang pancang dari hasil calendering ada tiga metode yang digunakan, yaitu metode Danish Formula, metode HilleyFormula dan metode modified New ENR.
Formula Danish banyak digunakan untuk menentukan apakah suatu tiang pancang tunggal telah mencapai daya dukung yang cukup pada kedalaman tertentu, walaupun pada prakteknya kedalaman dan daya dukung tiang telah ditentukan sebelumnya. Kapasitas daya dukung tiang berdasarkan metode Danish Formula adalah:
Pu = 5 . 0 2 Ep x A x L x E x S E x ... (2.17) dimana :
= Effisiensi alat pancang.
E = Energi alat pancang yang digunakan.
S = Banyaknya penetrasi pukulan diambil dari kalendering dilapangan. A = Luas penampang tiang pancang.
Ep = Modulus elastis tiang
Tabel 2.7 Effisiensi jenis alat pancang (Teknik Pondasi 2, Hardiyatmo, Hary Christady, 2003)
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
Tabel 2.8 Karakteristik alat pancang diesel hammer (Buku Katalog KOBE Diesel Hammer)
Type
Tenaga Hammer Jlh. Pukulan Permenit
Berat Balok Besi Panjang
kN-m Kip-ft Kg-cm kN Kips Kg K 150 379.9 280 3872940 45 - 60 147.2 33.11 15014.4 K 60 143.2 105.6 1460640 42 - 60 58.7 13.2 5987.4 K 45 123.5 91.1 1259700 39 - 60 44 9.9 4480 K 35 96 70.8 979200 39 - 60 34.3 7.7 3498.6 K 25 68.8 50.7 701760 39 - 60 24.5 5.5 2499
Tabel 2.9 Nilai-nilai k 1 (Chellis, 1961)
Bahan Tiang
Nilai k1 (mm), untuk tegangan
akibat pukulan pemancangan di kepala tiang
3.5
MPa 7Mpa 10.5MPa 14Mpa
Tiang baja atau pipa langsung pada kepala
tiang 0 0 0 0
Tiang langsung pada kepala tiang 1.3 2.5 3.8 5 Tiang beton pracetak dengan 75 – 110 mm
bantalan didalam cap 3 6 9 12.5
Baja tertutup cap yang berisi bantalan kayu
untukl tiang baja H atau tiang pipa 1 2 3 4
Piringan fiber 5 mm diantara dua pelat baja
10 mm 0.5 1 1.5 2
Tabel 2.10 Nilai Efisiensi eh (Bowles, 1991)
Type Efisiensi (eh)
Pemukul Jatuh (Drop Hammer) 0.75 – 1.0
Pemukul Aksi Tunggal (Single Acting Hammer) 0.75 – 0.85
Pemukul Aksi Dobel (Double Acting Hammer) 0.85
Pemukul Diesel (Diesel Hammer) 0.85 – 1.0
Tabel 2.11 Koefisien restitusi n (Bowles, 1991)
Material N
Broomed wood 0
Tiang kayu padat pada tiang 0.25
Bantalan kayu padat pada tiang 0.32
Bantalan kayu padat pada alas tiang 0.40
Landasan baja pada baja pada tiang baja atau beton 0.50
Metode modified New ENR juga banyak digunakan untuk menentukan apakah suatu tiang pancang tunggal telah mencapai daya dukung yang cukup pada kedalaman tertentu, walaupun pada prakteknya kedalaman dan daya dukung tiang telah ditentukan sebelumnya. Kapasitas daya dukung tiang berdasarkan metode modified New ENR adalah :
Qu = ...( 2.18)
Dimana:
E = Effisiensi hammer
C = 0.254 cm untuk unit S dan h dalam cm Wp = Berat tiang
WR = Berat hammer
n = koef. Restitusi antara ram dan pile cap h = tinggi jatuh
WR x h = Energi palu
SF yang direkomendasikan = 3
Cara pengambilan grafik data kalendering hasil pemancangan tiang adalah:
1. Kertas grafik ditempelkan pada dinding tiang pemancang sebelum tiang tertanam keseluruhan dan proses pemancangan belum selesai.
2. Kemudian alat tulis diletakkan diatas sokongan kayu dengan tujuan agar alat tulis tidak bergerak pada saat penggambaran grafik penurunan tiang kekertas grafik ketika berlangsung pemancangan tiang.
3. Pengambilan data ini diambil pada saat kira-kira penurunan tiang pancang mulai stabil
4. Hasil kalendering pemancangan tiang yang diambil pada 10 pukulan terakhir, kemudian dirata-ratakan sehingga diperoleh penetrasi titik perpukulan (s).
Metode Gates juga sering dipergunakan dalam perhitungan daya dukung tiang karena formula ini sederhana dan dapat dipergunakan dilapangan dengan cepat. Metode ini digunakan dengan rumus :
Pu = a eh.Eb(blogs ... (2.19) Pijin = SF Pu ... (2.20) dimana :
Pu = Kapasitas daya dukung ultimate tiang.
Pijin = Daya dukung ijin tiang pancang.
a = Konstanta. b = Konstanta. eh = Effisien baru. Eb = Energi alat pancang
s = Banyaknya penetrasi pukulan diambil dari kalendering dilapangan. SF = Faktor keamanan (3-6) untuk metode ini.
2.11. Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dari Hasil Loading Test
Loading test biasa disebut juga dengan uji pembebanan statis. Cara yang paling dapat diandalkan untuk menguji daya dukung pondasi tiang adalah dengan uji pembebanan. Pada umumnya uji beban tiang dilaksanakan untuk maksud-maksud sebagai berikut :
1. Untuk menentukan grafik hubungan beban dan penurunan, terutama pada pembebanan di sekitar beban rencana yan g diharapkan.
2. Sebagai percobaan guna menyakinkan bahwa keruntuhan pondasi tidak akan terjadi sebelum beban yang ditentukan tercapai.
3. Untuk menentukan kapasitas utimit dan untuk mengecek data hasil hitungan kapasitas tiang yang diperoleh dari rumus-rumus.
2.11.1 Penurunan Diizinkan
Penurunan yang diizinkan dari suatu bangunan bergantung pada beberapa faktor. Faktor-faktor tersebut meliputi jenis, tinggi, kekakuan, dan fungsi bangunan, serta besar dan kecepatan penurunan serta distribusinya. Jika penurunan berjalan lambat, semakin besar kemungkinan struktur untuk menyesuaikan diri terhadap penurunan yang terjadi tanpa adanya kerusakan strukturnya oleh pengaruh rangkak (creep). Oleh karena itu, dengan alasan tersebut, kriteria penurunan pondasi pada tanah pasir dan pada tanah lempung berbeda.
Karena penurunan maksimum dapat diprediksi dengan ketetapan yang memadai, umumnya dapat diadakan hubungan antara penurunan diizinkan dengan penurunan maksimum. Dimana syarat perbandingan penurunan yang aman yaitu :
Stotal≤ Sizin
Sizin = 10 % . D ... (2.21)
dimana :
2.11.2 Letak titik pengujian
Tiang yang sebaiknya terletak pada lokasi di dekat titik tiang pancang saat penyelidikan tanah dilakukan, dimana karakteristiknya telah diketahui dan pada lokasi yang mewakili kondisi tanah paling jelek di lokasi rencana bangunan. (Hardiyatmo, 2002)
2.11.3 Sistem pembebanan
Terdapat beberap macam sistem pembebanan yang dapat digunakan dalam pelaksannan pengujian tiang, antara lain :
1. suatu landasan (platform) yang dibebani dengan beban yang berat dibangun diatas tiang uji (gambar 2.10).cara ini mengandung resiko ketidakseimbangan beban yang dapat menimbulkan kecelakaan yang serius.
Gambar 2.19 Susunan sistem pembebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh penahan yang terletak diatas tiang (Hardiyatmo, 2002)
2. Gelagar reaksi yang dibebani dengan beban berat, dibangun melintasi tiang yang diuji. Sebuah dongkrak hidrolik (hydrolic jack) yang berfungsi untuk memberikan gaya ke bawah dan pengukur besar beban (load gauge atau proving ring) diletakkan diantara kepala tiang dan gelagar reaksi. Untuk memperkecil pengaruh pendukung gelagar reaksi terhadap penurunan tiang,
pendukung gelagar disarankan berjarak lebih besar 1,25 m dari ujung tiang (gambar 2.11).
Gambar 2.19 Sistem pembebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh penahan diatas tiang (Hardiyatmo, 2002).
3. gelagar reaksi diikat pada tiang-tiang angker yang dibangun di kedua sisi tiang. Dongkrak hidrolik dan alat pengukur besar gaya diletakkan diantara gelagar reaksi dan kepala tiang (gambar 2.12). Tiang angker harus berjarak paling sedikit 3 kali diameter tiang yang diuji, diukur dari masing-masing sumbunya dan harus lebih besar dari 2 m. Jika tiang uji berupa tiang yang membesar ujungnya, jarak sumbu angker ke sumbu tiang harus 2 kali diameter atau 4 kali diameter badan tiang, dipilih mana yang lebih besar dari keduanya.
Gambar 2.20 Sistem pembebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh tiang angker (Hardiyatmo, 2002)
Pada cara (2) dan (3), disarankan untuk menggunakan proving ring atau alat pengukur beban yang lain. Jika tidak, beban dapat diukur langsung tekanan cair di dalam dongkrak, dimana tekanannya harus telah dikalibrasi terlebih dahulu dengan mesin yang biasa digunakan untuk penujian (testing machine).
2.11.4 Pengukuran penurunan
Penurunan kepala tiang dapat diukur dari penurunannya terhadap sebuah sebuah titik referensi yang tetap atau dari arloji pengukur yang dihubungkan dengan tiang. Arloji pengukur dipasang pada sebuah gelagar yang didukung oleh dua angker (fondasi) yang kokoh, yang tidak dipengaruhi oleh penurunan tiang (Gambar 2.13)
2.11.5 Macam-macam pengujian
Pengujian tiang yang sering dilakukan adalah pengujian dengan beban desak, walaupun pengujian beban tarik dan beban lateral juga kadang-kadang dilaksanakan Terdapat 4 macam metode pengujian, yaitu :
1. Slow Maintained Test Load Method) (SM Test)
Metode ini sebagaimana direkomendasikan oleh ASTM D1143-81 (1989), terdiri dari bebarapa langkah sebagai berikut :
a. Beban tiang dalam delapan tahapan yang sama (yaitu 25 %, 50%, 75%, 100%, 125%, 150%, 175% dan 200%) hingga 200% beban rencana. b. Setiap penambahan beban harus mempertahakan laju penurunan harus
lebih kecil 0,01 in/jam (0,25 mm/jam). c. Mempertahankan 200% beban selama 24 jam
d. Setelah waktu yang dibutuhkan didapat, lepaskan beban dengan pengurangan sebesar 25% dengan jarak waktu 1 jam
e. Setelah beban diberikan dan dilepas keatas, bebani tiang kembali untuk pengujian beban dengan penambahan 50% dari beban desain, menyediakan waktu 20 menit untuk penambahan beban,
f. Lalu tambahkan beban dengan penambahan 10% beban desain
Metode ini dianggap sebagai metode uji standart ASTM dan umumnya digunakan untuk penelitian dilapangan sebelum dilakukan pekerjaan selanjutnya.
2. Quick Maintained Load Test Method (QM Test)
Metode ini seperti tang direkomendasikan oleh departemen perhubungan Amerika serikat, pengelola jalan raya dan ASTM 1143-81 (opsional), terdiri dari bebarapa langkah berikut :
a. Bebani tiang dalam penambahan 20 kali hingga 300% dari beban desain (masing-masing tambahan adalah 15% dari beban desain).
b. pertahankan setiap beban selama 5 menit dengan bacaan diambil setiap 2,5 menit
c. Tambahkan peningkatan beban hingga jacking kontinue dibutuhkan untuk mempertahankan beban uji atau uji telah dicapai.
d. Setelah interval 5 menit, lepaskan atau hilangkan beban penuh dari tiang dalam empat pengurangan dengan jarak diantara pengurangan 5 menit Metode ini lebih cepat dan ekonomis. Waktu uji dengan metode ini adalah 3- 5 jam. Metode ini lebih mendekati suatu kondisi. Metode ini tidak dapat digunakn untuk estimasi penurunan karena metode cepat.
3. Constant rate of Penetration Test Method (CRP Test)
Metode ini disarankan oleh komisi pile Swedia, Departemen perhubungan Amerika Serikat, dan ASTND1143-81 (opsional). Juga terdiri dari beberapa langkah utama :
a. Kepala tiang didorong untuk settle pada 0,05 in/memit (1,25 mm/menit). b. Gaya yang dibutuhkan untuk mrncapai penetrasi akan dicatat.
c. Uji dilakukan dengan total penetrasi 2-3 in (50-75 mm).
Keuntungan utama dari metode ini adalah lebih cepat (2-3) jam dan ekonomis.
4. Swedish Cyclic Test Method (SC Test)
Metode ini dianjurkan oleh komisi pile swedia terdiri beberapa langkah berikut :
a. Bebani tiang hingga sepertiga beban desain.
b. Lepaskan beban hingga seperenam beban desain. Ulangi pembebanan dan pelepasan beban dalam siklus 20 kali.
c. Peningkatan beban dengan sebesar 50% dengan langkah (a) dan pengulangan seperti langakah (b).
d. Lanjutkan hingga kegagalan tercapai.
Metode ini adalah membutuhkan waktu dan siklus perubahan perilaku tiang sehingga tiang berbeda dengan yang aslinya. Ini hanya direkomendasikan atas proyek khusus dimana beban siklus dianggap sangat penting.
2.11.6 Perhitungan Daya Dukung Tiang
Metode davisson (1972)
Metode Davisson banyak digunakan untuk mengitung beban ultimate. Kegagalan beban didefenisikan sebagai beban yang mendorong untuk membentuk sebuah deformasi yang sama pada penyajian akhir dari tekanan tiang elastis dan sebuah deformasi yang sejajar dari pencerminan tekanan tiang elastis untuk prosentase diameter tiang (Hardiyatmo, 2002). Hubungan ini dituliskan sebagai berikut :
X = 0,15 + (D/120) ... (2.22) Sf = Δ +0,15+(D/120) ...(2.23)
Seperti yang terlihat pada gambar 2.6, bahwa garis tekanan elastis pada tiang dapat ddiperoleh dari persamaan deformasielastis dari suatu tiang, yang mana diperoleh dari persamaan elastis :
Δ = ... (2.24)
Dimana :
Sf = penurunan pada posisi kegagalan D = diameter tiang
Q = panjang tiang
E = modulus elastisitas dari tiang A = luas tiang
Adapun prosedur untuk menentukan beban ultimate menggunakan metode ini adalah sebagai berikut:
1.Gambarkan kurva beban-penurunan.
2. Tentukan penurunan elastis, Δ = (Qva)L/AE dari tiang dimana Qva adalah beban yang digunakan, L adalah panjang tiang, A adalah luas potongan melintang tiang, dan E adalah modulus elastisistas tiang.
3.Gambarkan sebuah garis OA berdasarkan persamaan diatas dan gambarkan sebuah garis BC yang sejajar dengan OA pada jarak sejauh x = 0.15 + D/120 in, dimana D adalah diameter tiang (inchi).
4.Beban ultimate ditentukan dari perpotongan garis BC pada kurva beban- penurunan (titik C)
Gambar 13: Interpretasi Uji Pembebanan Metode Davisson (1972)
Metode Mazurkiewicz
Metode Mazurkiewicz ini juga sering digunakan untuk menghitung beban ultimate. Pada metode ini diasumsikan bahwa dengan kapasitas tahanan terbesar (ultimate) akan didapatkan dari beban yang berpotongan, diantaranya beban yang searah sumbu tiang untuk dihubungkan beban dengan titik-titik dari posisi garis terhadap sudut 45º pada beban sumbu yang berbatasan dengan beban (Prakash, S; dan Sharma, H. 1990).
Adapun prosedur untuk menentukan beban ultimate menggunakan metode ini adalah sebagai berikut:
1. Plot kurva beban-penurunan.
2. Pilih sejumlah penurunan dan gambarkan garis vertikal yang memotong kurva.
Kemudian gambar garis horizontal dari titik perpotongan ini pada kurva sampai memotong sumbu beban.
3. Dari perpotongan masing-masing kurva, gambar garis 45º sampai memotong garis beban selanjutnya.
4. Perpotongan ini jatuh kira-kira pada garis lurus.
5. Titik yang didapat oleh perpotongan dari perpanjangan garis ini pada sumbu vertikal (beban) adalah beban ultimate.
Gambar 14 : Interpretasi Uji Pembebanan Metode Mazurkiewicz (1972)