Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area

(1)

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

ANALISA PENURUNAN ELASTIS PONDASI TIANG

PANCANG

PROYEK PEMBANGUNAN RUSUNAWA MEDAN AREA

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh

Ujian Sarjana Teknik Sipil

oleh:

BOYCKE MARBUN 030424007

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSION UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

ANALISA PENURUNAN ELASTIS PONDASI TIANG PANCANG PROYEK PEMBANGUNAN RUSUNAWA MEDAN AREA

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk MenempuhUjian Sarjana Teknik Sipil

Dikerjakan oleh :

BOYCKE MARBUN 030 424 007 Pembimbing :

Dr. Ir. M. Sofian Asmirza S., M.Sc, NIP. 131 419 811

Penguji I Penguji II Penguji III

Dr. Ir. Roesyanto, MSCE Ir. Faizal Ezeddin, MS Ir. Rudi Iskandar, MT NIP. 131 419 761 NIP. 130 878 007 NIP. 131 945 813

Mengesahkan

Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

Prof. Dr. Ing.- Johanes Tarigan NIP. 130 905 362

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSION UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

ABSTRAK

Dalam merencanakan pondasi tiang pancang, disamping harus sanggup memikul beban kostruksi di atasnya, juga harus mampu mengantisipasi keamanan terhadap penurunan tiang pancang yang mungkin akan terjadi adalah juga merupakan permasalahan pokok. Mengingat bahaya yang terjadi akibat penurunan tiang menimbulkan resiko yang sangat buruk.

Penyusunan skripsi ini dimaksudkan untuk menganalisa besarnya penurunan tiang pancang beton dengan spesifikasi ditentukan pada proyek Pembangunan Rusunawa Universitas Medan Area. Tujuannya adalah untuk menganalisa perhitungan penurunan pondasi tiang pancang tunggal berdasarkan data melalui pengujian di lapangan dengan menggunakan metode elastic

settlement dan tidak meninjau penurunan kelompok tiang.

Tahapan penelitian yang dilakukan adalah meninjau teori-teori yang berkaitan dengan tiang pancang, selanjutnya melakukan peninjauan lokasi serta mengumpulkan data-data mencakup parameter tanah dan uji pembebanan. Tahapan akhir mengadakan analisa perhitungan.

(4)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis sampaikan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah mencurahkan rahmat dan karuniaNya kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penyusunan Tugas Akhir ini dengan judul “ANALISA PENURUNAN PONDASI TIANG PANCANG PROYEK PEMBANGUNAN RUSUNAWA MEDAN AREA” ini disusun guna melengkapi syarat untuk menyelesaikan jenjang pendidikan Program Strata satu (S-1) di Universitas Sumatera Utara.

Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak memperoleh bantuan dan saran dari berbagai pihak, maka dalam kesempatan ini penulis ingin sampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Dr. Ir. M. Sofian Asmirza S., M.Sc, selaku dosen pembimbing utama yang telah membimbing penulis dalam penulisan Tugas Akhir ini;

2. Bapak Dr. Ing. Johanes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara;

3. Bapak Ir. Faizal Ezeddin, MSc, selaku Koordinator Program Pendidikan Ekstension;

4. Seluruh Dosen dan pegawai Universitas Sumatera Utara khususnya Departemen Teknik Sipil yang telah mendidik dan membina penulis sejak awal hingga akhir perkuliahan;

(5)

Konsultan Pengawas untuk Proyek Pembangunan RUSUNAWA Universitas Medan Area, yang telah memberi bimbingan kepada penulis;

6. Terimakasih yang teristimewa, penulis ucapkan kepada kedua orangtua tercinta; Ibunda Helmina Pangaribuan dan Ayahanda Marangkup Marbun, yang telah mengasuh, mendidik, dan membesarkan serta selalu memberikan dukungan baik moral, material, maupun doa yang tidak henti-hentinya mereka mohonkan kepada Tuhan Yesus Kristus, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Begitu juga kepada keluarga yang telah memberikan seni kehidupan dan dukungan yang tiada henti-hentinya kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini;

7. Terimakasih juga penulis ucapkan kepada rekan-rekan mahasiswa dan teman-teman yang memberikan dukungan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini kemungkinan belum sempurna, untuk itu penulis dengan tulus dan terbuka menerima kritikan dan saran yang bersifat membangun demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.

Akhir kata, sekali lagi penulis sampaikan terimakasih kepada semua pihak yang telah banyak membantu dan semoga atas bimbingan serta bantuan moral dan material yang penulis terima mendapat imbalan dari Tuhan Yang Maha Esa.

Medan, Februari 2009 Penulis,

(6)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... ii

ABSTRAK ... iv

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR NOTASI... xii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah ... 1

1.2. Maksud dan Tujuan ... 2

1.3. Pembatasan Masalah ... 3

1.4. Sistematika Penulisan ... 3

BAB II TEORI DASAR 2.1 Pengertian Umum ... 5

2.2 Jenis dan Kriteria Pemakaian Tiang Pancang ... 6

2.2.1 Tiang Pancang Berdasarkan Pemindahan Beban ke dalam Tanah ... 11

2.2.2 Tiang Pancang Berdasarkan Bahan yang Digunakan ... 11

2.3 Defenisi, Jenis dan Keadaan Tanah Pendukung Pondasi ... 12

2.3.1 Defenisi Tanah ... 12

2.3.2 Jenis-jenis Tanah Pendukung Pondasi ... 12

(7)

2.3.3.1 Konsolidasi dan Penurunan pada Tanah Pendukung Pondasi 15

2.3.3.2 Normally Consolidated dan Over Consolidated ... 16

2.3.3.3 Pengukuran Konsolidasi... 16

2.3.3.4 Besarnya Penurunan ... 16

2.3.3.5 Hasil Percobaan Konsolidasi ... 16

2.3.3.6 Perhitungan Tegangan ... 19

2.3.3.7 Kecepatan Penurunan ... 20

2.4 Penyelidikan Tanah (Soil Investigation) ... 24

2.4.1 Sondering Test (Cone Penetration Test, CPT) ... 26

2.4.2 Standard Penetration Test (SPT) ... 28

2.5 Pengujian Tiang ... 33

2.5.1 Metode Kalendering ... 34

2.5.2 Pengujian Pembebanan Tiang (Loading Test) ... 36

2.5.3 Pengujian Tiang dengan Metode Pile Dynamic Analysis (PDA) 41 2.5.3.1 Prosedur Pengujian Daya Dukung Tiang dengan PDA ... 42

2.5.3.2 Efisiensi Tumbukan Hammer ... 45

2.5.3.3 Tegangan Tiang ... 45

2.5.3.4 Daya Dukung Tiang ... 45

2.5.3.5 Langkah Analisis, Pengambilan Kesimpulan & Rekomendasi 45 2.6 Penurunan Tiang (Pile Settlement) ... 46

2.6.1 Perkiraan Penurunan Tiang Tunggal ... 48

2.6.2 Penurunan Diijinkan ... 54

(8)

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Data Umum ... 57

3.2 Data Teknis Tiang Pancang ... 57

3.3 Metode Pengumpulan Data ... 60

3.4 Cara Analisis ... 60

3.5 Lokasi Titik Sondir, Bor dan Kalendering ... 61

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Gambaran Umum Lokasi ... 63

4.2 Gambaran Umum Gedung Utama (Bangunan RUSUNAWA) .... 63

4.3 Hasil ... 63

4.3.1 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang ... 63

4.3.1.1 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Data Sondir ... 65

4.3.1.1.1Pada Titik 1 (S-01) ... 65

4.3.1.1.2Pada Titik 2 (S-03) ... 67

4.3.1.1.3Perhitungan Pada Titik 1 (S-01)... 70

4.3.1.1.4Perhitungan Pada Titik 2 (S-03)... 71

4.3.1.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Data SPT ... 73

4.3.1.2.1Perhitungan Pada Titik 1 (BH-01) ... 73

4.3.1.3 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Data Kalendering... 74

(9)

4.3.1.3.2 Perhitungan pada Titik 1 (AS B-114)... 75

4.3.2 Menghitung Penurunan Tiang Tunggal (Single Pile) dan Penurunan Diijinkan ... 76

4.3.2.1 Penurunan Tiang Tunggal (Single Pile) ... 76

4.3.2.1.1 Penurunan Tiang Elastis As 11. B-113 ... 78

4.3.2.1.2 Penurunan Tiang Elastis As 11. B-114 ... 80

4.3.2.1.3 Penurunan Tiang Elastis Dari Data Sondering S-01 ... 81

4.3.2.1.4 Penurunan Tiang Elastis Dari Data Sondering S-03 ... 83

4.3.2.2 Penurunan Diijinkan ... 83

4.4 Pembahasan ... 85

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 89

5.2 Saran ... 90 DAFTAR PUSTAKA

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1 Macam-macam tipe pondasi berdasarkan kualitas material ... 8

2.2 Faktor Empirik Fb ... 27

2.3 Hubungan Dr, φ dan N dari pasir (Peck, Meyerhof) ... 28

2.4 Hubungan Dr, φ dan N dari pasir ... 28

2.5 Hal-hal yang perlu dipertimbangkan untuk penentuan harga N ... 29

2.6 Hubungan antara angka pentrasi standar dengan sudut geser dalam dan kepadatan relatif pada tanah pasir ... 31

2.7 Hubungan antara N dengan berat isi tanah ... 31

2.8 Effisiensi jenis alat pancang ... 35

2.9 Koefisien Empiris untuk jenis tanah dengan jenis tiang ... 41

2.10 Fakor Pengaruh Im (Lee, 1962) dan Ip (Schleicher, 1962) ... 47

2.11 Perkiraan Modulus Elastisitas (E) ... 48

2.12 Perkiraan angka poisson ( ) ... 52

2.13 Faktor Aman Yang Disarankan (Reese & O’Neill, 1989) ... 56

4.1 Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik 1 (S-01) ... 71

4.2 Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik 3 (S-03) ... 72

4.3 Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik 1 (BH-01) ... 74

4.4 Perkiraan penurunan tiang tunggal... 78

4.5 Perbandingan Hasil Perhitungan Penurunan ... 81

(11)

4.7 Perhitungan Penurunan berdasarkan Data Sondir S-03 ... 85

DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 2.1 Macam-macam tipe pondasi ... 7

2.2 Macam-macam tipe pondasi berdasarkan teknik pemasangannya ... 9

2.3 Tiang Pancang Precast Reinforced Concrete Pile ... 10

2.4 Tiang ditinjau dari cara mendukung bebannya ... 11

2.5 Tiang Pancang Dengan Tahanan Lekatan (Adhesive Pile) ... 11

2.6 One dimentional consolidation ... 15

2.7 Grafik Percobaan Konsolidasi pada undisturbed ... 17

2.8 Uji Konsolidasi pada Normally Consolidated ... 18

2.9 Uji Konsolidasi Over-consolidated ... 18

2.10 Perhitungan Tegangan di bawah Pondasi persegi ... 19

2.11 Perhitungan Tegangan di bawah Pondasi bulat ... 20

2.12 Teori Konsolidasi ... 20

2.13 Perbandingan Uji Konsolidasi dengan Garis Teoritis ... 22

2.14 Harga t90 dari Hasil Laboratorium... 23

2.15 Daya dukung ujung batas tiang bor pada tanah pasiran ... 32

2.16 Tahanan geser selimut tiang bor pada tanah pasiran ... 33

2.17 Susunan sistem pembebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh penahan yang terletak di atas tiang ... 36

(12)

2.19 Sistem pembebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh tiang

angker ... 38

2.20 Arloji pengukur ... 38

2.21 Laptop PDA ... 43

2.22 Model PAX ... 43

2.23 StrainTransducer&Accelerometer ... 43

2.24 Pemasangan Strain Transducer dan Accelerometer PDA pada tiang .... 44

2.25 Grafik PDA hasil analisis CAPWAP ... 46

2.26 Faktor penurunan Io ... 49

2.27 Koreksi kompresi, Rk ... 50

2.28 Koreksi kedalaman, Rh ... 50

2.29 Koreksi angka Poisson, R ... 50

2.30 Koreksi kekakuan lapisan pendukung, Rb ... 51

2.31 Variasi jenis bentuk unit tahanan friksi (kulit) alami terdistribusi sepanjang tiang tertanam ke dalam tanah ... 54

3.1 Skema Alur Penelitian ... 60

4.1 Grafik CPT Test S-01 ... 65

4.2 Perkiraan nilai qca(base) S-01 ... 65

4.3 Nilai qc(side) pada titik sondir 1 (S-01) ... 66

4.4 Grafik CPT Test S-03 ... 67

4.5 Perkiraan nilai qca(base) S-03 ... 68

4.6 Nilai qc(side) pada titik sondir 2 (S-03) ... 69

(13)

(14)

DAFTAR NOTASI

JP = Jumlah Perlawanan (kg/cm2)

PK = Perlawanan Konus (kg/cm2)

A = Tahapan Pembacaan (setiap kedalaman 20 cm)

B = Faktor Alat (10)

I = Kedalaman (m)

Qult = Kapasitas daya dukung tiang

qb = Tahanan ujung sondir.

Ap = Luas penampang tiang

qca (base) = Perlawanan konus rata-rata 1,5D diatas ujung tiang, 1,5D dibawah ujung tiang; Fb: faktor empirik

Fb = Faktor empirik, tergantung pada tipe tanah

= Kekuatan geser tanah (kg/cm2)

c = Kohesi tanah (kg/cm2)

= Tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm2) φ = Sudut geser tanah (º)

Ap = Luas penampang tiang bor (m2).

qp = Tahanan ujung per satuan luas (ton/m2).

Qp = Daya dukung ujung tiang (ton)

N = Nilai rata-rata SPT

f = Tahanan satuan skin friction (ton/m2).

(15)

p = Keliling tiang (m).

Qs = Daya dukung selimut tiang (ton)

= Faktor adhesi.

cu = Kohesi tanah (ton/m2)

K0 = 1 – sin .

v’ = Tegangan vertikal efektif tanah (ton/m2)

Pu = Kapasitas daya dukung ultimate tiang η = Efesiensi alat pancang

E = Energi alat pancang yang digunakan

s = Banyaknya penetrasi per pukulan

A = Luas penampang tiang pancang

Ep = Modulus elastis tiang

Pijin = Daya dukung ijin tiang pancang

a = konstanta

b = konstanta

eh = Efesiensi baru

Eb = energi alat pancang

S = Banyaknya penetrasi pukulan, dari data kalendering di lapangan

SF = Faktor keamanan (3)

S = Penurunan (Settlement) untuk tiang tunggal

s1 = Penurunan elastis / segera

(16)

s3 = Penurunan konsolidasi sekunder

Q = Beban yang bekerja

Io = Faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat

Rk = Faktor koreksi kemudah mampatan tiang

Rh = Faktor koreksi ketebalan lapisan yang terletak pada tanah keras

R = Faktor koreksi angka Poisson,

Rb = Faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung

h = Kedalaman total lapisan tanah; ujung tiang ke muka tanah.

D = Diameter tiang

K = Faktor kekakuan tiang.

Ep = Modulus elastisitas dari bahan tiang.

Es = Modulus elastisitas tanah disekitar tiang.

Eb = Modulus elastisitas tanah didasar tiang

Qwp = Kapasitas daya dukung ujung tiang

Qsp = Kapasitas daya dukung tahanan kulit

= Koefisien dari skin friction

Ap = Luas penampang tiang

Ep = Modulus elastisitas material tiang

(17)

BAB I PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang Masalah

Seiring dengan era perkembangan dan kemajuan teknologi saat ini, banyak ditemuka n jenis-jenis kontruksi dengan berbagai spesifikasi dan fungsi serta pemanfaatannya, seperti bangunan-bangunan tingkat tinggi, jalan layang (fly

over), jembatan, bendungan dan kontruksi lainnya dengan fungsi berbeda-beda,

yang menggunakan pondasi tiang pancang sebagai penopang utama. Tiang pancang yang umum digunakan adalah tiang pancang beton prategang (prestressed concrete pile) dan tiang pancang besi (steel pile). Tiang pancang seperti ini telah dipakai secara luas sebagai suatu elemen struktur bagian bawah yang serba guna.

(18)

Pelaksanaan pekerjaan konstruksi dengan penggunaan tiang pancang akan dibahas pada bab berikutnya, terutama yang berkaitan dengan penurunannya, yang dipengaruhi oleh kondisi tanah dan batuan tempatnya berada. Skripsi ini mengupayakan suatu analisa tiang pancang yang berkaitan dengan kondisi tanah dari bangunan RUSUNAWA Universitas Medan Area, Pancing, Medan, Sumatera Utara.

Rencana anggaran biaya yang telah dialokasikan untuk pelaksanaan penyelidikan tanah (soil investigation) dalam hal untuk menyediakan data teknis kepada perencana kontruksi sebenarnya cukup besar, antara lain dengan melakukan investigasi tanah dengan boring, pengujian di laboratorium, uji SPT (Standard Penetration Test), sondir (Sondering, Cone Penetration Test, CPT). Pada kenyataan di lapangan, walaupun sebelum pelaksanaan pekerjaan konstruksi telah dilakukan berbagai pengujian untuk perencanaan serta persiapan pelaksanaan seperti uji SPT dan sondir, masih juga dilakukan pengujian dinamis (Pile Dynamic Analysis, PDA) pada titik dimana dilakukan pelaksanaan pekerjaan pemancangan untuk memberikan keyakinan yang lebih bagi perencana konstruksi dan bagi pelaksana kontruksi, dan juga memberikan analisis perbandingan perhitungan dari hasil masing-masing metode yang dipakai guna mendapatkan informasi yang akurat tentang penurunan dan hubungannya dengan kondisi geologi tanah.

1.2.Maksud dan Tujuan

(19)

geologi tanah menggunakan metode elastic settlement pada bangunan RUSUNAWA Universitas Medan Area, Pancing, Medan, Sumatera Utara.

1.3.Pembatasan Masalah

Umumnya telah diketahui bahwa banyak jenis pondasi tiang pancang yang digunakan dalam pekerjaan konstruksi dan berbagai permasalahan yang terjadi dalam hal pelaksanaan pekerjaan pemancangannya. Pada skripsi ini disampaikan pembahasan tentang besarnya penurunan tiang pancang tunggal yang dipancangkan secara tegak lurus yang terjadi atau yang akan mungkin terjadi.

Dalam analisa perhitungan penurunan pondasi tiang pancang yang dilakukan, hanya mempertimbangkan perhitungan penurunan pondasi tiang pancang tunggal berdasarkan data yang diperoleh melalui pengujian di lapangan dengan menggunakan metode elastic settlement dan tidak meninjau penurunan terhadap kelompok tiang.

1.4.Sistematika Penulisan BAB I PENDAHULUAN

Bab ini membahas tentang latar belakang pemilihan judul, tujuan penulisan, pembatasan masalah dan sistematika penulisan.

BAB II TEORI DASAR

Bab ini berisi tentang uraian pondasi, jenis, karakteristik dan keadaan tanah sebagai media pendukung pondasi, penyelidikan tanah (soil

investigation), pengujian tiang dinamis PDA, penurunan (settlement)

(20)

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisikan uraian lokasi pengambilan data, proses pengumpulan data, cara atau metode menganalisis data dan penguraian data dari penyelidikan tanah yang dilaksanakan.

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini menguraikan perhitungan daya dukung tiang berdasarkan data sondir, kalendering dan SPT; penurunan (settlement) tiang tunggal berdasarkan metode elastic settlement serta hubungannya terhadap daya dukung dan kedalaman pondasi tiang yang diuraikan dalam tabel dan grafik / kurva. Juga menguraikan pembahasan dari hasil analisa yang diperoleh.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

(21)

BAB II STUDI PUSTAKA

2.1 Pengertian Umum

Konstruksi yang direncanakan secara keteknikan dibangun bertumpu pada tanah, harus didukung oleh pondasi, saat ini berkembang menuju konstruksi yang lebih ekonomis dengan perencanaan dan penggunaan bahan berkekuatan tinggi.

Pondasi ialah bagian dari sistem rekayasa yang meneruskan beban yang ditopang oleh pondasi (struktur atasnya, upper structure, bagian sistem yang direkayasa, yang membawa beban ke pondasi (struktur bawah) melalui bidang antara interface/tanah) serta berat sendiri ke dalam tanah dan batuan yang terletak di bawahnya (Braja M. Das, 1941). Tergantung pada berat bangunan, fungsi bangunan, besar beban yang akan dipikul, keadaan tanah serta hal non teknis yaitu biaya pengerjaannya dibandingkan dengan biaya bangunan di atasnya.

(22)

Maksud dan tujuan penggunaan pondasi tiang pancang adalah untuk meneruskan beban bangunan yang terletak di atas air atau tanah lunak, ke tanah pendukung yang kuat, dimana letaknya relatif sangat dalam; untuk meneruskan beban ke tanah yang relatif lunak sampai kedalaman tertentu sehingga bangunan mampu memberikan dukungan yang cukup atas beban dan oleh gesekan dinding tiang dengan tanah sekitarnya; untuk mengikat bangunan atas yang dipengaruhi oleh gaya angkat ke atas akibat tekanan hidrostatis atau momen penggulingan; untuk menahan gaya horizontal dan gaya arah miring; untuk memadatkan tanah pasir, sehingga kapasitas dukung tanah bertambah; untuk mendukung pondasi bangunan yang permukaan tanahnya mudah tergerus air, sebagai faktor keamanan tambahan pada jembatan terhadap erosi (Hardiyatmo, 2002).

2.2 Jenis dan Kriteria Pemakaian Tiang Pancang Klasifikasi pondasi dibagi 2 (dua) yaitu:

1. Pondasi dangkal (shallow foundation)

Adalah pondasi dengan perbandingan kedalaman dan lebar telapak kurang dari satu (D/B ≤ 1), disebut juga pondasi alas, pondasi telapak-tersebar (spread

footing) dan pondasi rakit. Terbuat dari beton dan memakai tulangan yang

berguna memikul momen lentur yang bekerja. Pondasi dangkal mendukung: 1. Pondasi telapak adalah pondasi yang berdiri sendiri dalam mendukung

kolom (Gambar 2.1b).

(23)

3. Pondasi rakit (raft foundation): digunakan di tanah lunak atau susunan jarak kolomnya sangat dekat disemua arahnya, bila memakai telapak, sisinya berhimpit satu sama lainnya (Gambar 2.1c).

2. Pondasi dalam (deep foundation)

Perbandingan kedalaman dengan lebar pondasi lebih dari empat (D/B ≥ 4), meneruskan beban ke tanah keras atau batu, terletak jauh dari permukaan; contoh: tiang pancang, V pile, bore pile:

1. Pondasi sumuran (pier foundation); peralihan pondasi dangkal dan pondasi tiang (Gambar 2.1d), dipakai bila lapisan tanah kuat letaknya relatif jauh. 2. Pondasi tiang (pile foundation); digunakan bila lapisan tanah di kedalaman

normal tidak mampu mendukung bebannya dan lapisan tanah kerasnya sangat dalam (Gambar 2.1e), terbuat dari kayu, beton dan baja. Diameter lebih kecil dan lebih panjang dibanding pondasi sumuran (Bowles, 1991).

(a) (b)

(24)

(d) (e)

Gambar 2.1 Macam-macam tipe pondasi: (a) Pondasi memanjang, (b) Pondasi telapak, (c) Pondasi rakit, (d) Pondasi sumuran, (e) Pondasi tiang

(Hardiyatmo, 1996)

Pada perencanaannya digunakan beberapa jenis pondasi. Pemilihan jenis pondasi yang akan digunakan didasarkan pada: fungsi konstruksi atas; beban dan berat konstruksi atas (termasuk berat sendiri); pembandingan kondisi tanah.

Pondasi tiang dapat dibagi menjadi 3 (tiga) kategori sebagai berikut: 1. Tiang Perpindahan Besar (large displacement pile).

Tiang pejal atau berlubang dengan ujung tertutup, dipancangkan ke tanah dan selama pemancangan terjadi perpindahan volume tanah relatif besar, contoh: tiang beton prategang (pejal atau berlubang), tiang baja bulat (ujung tertutup). 2. Tiang Perpindahan Kecil (small displacement pile)

Hampir sama seperti kategori pertama, bedanya pada volume tanah yang dipindahkan saat pemancangan, contoh: tiang beton berlubang ujung terbuka, tiang beton prategang berlubang ujung terbuka, tiang baja bulat ujung terbuka. 3. Tiang Tanpa Perpindahan (non displacement pile)

(25)

Tabel 2.1 Macam-macam tipe pondasi berdasarkan kualitas material dan cara pembuatan (Sosrodarsono-K. Nakazawa, 1983)

Pondasi tiang berdasarkan teknik pemasangannya dapat dilihat pada gambar 2.2:

Gambar 2.2 Macam-macam tipe pondasi berdasarkan teknik pemasangannya

(Sosrodarsono-K. Nakazawa, 1983)

Jenis tiang pancang yang umum digunakan pada pelaksanaan konstruksi adalah: A. Cetak ditempat (cast in place); tiang jenis ini terdiri atas tipe:

1. Franki Piles

2. Solid-Point Pipe Piles ( Closed-end Piles)

3. Open-end Steel Piles

4. Raymond Concrete Pile

5. Simplex Concrete Pile

(26)

6. Dropped-in Shell Concrete Pile

7. Dropped-in Shell Concrete Pile with compressed base sections

B. Pondasi Precast

1. Precast Reinforced Concrete Pile

Tiang yang dicetak dan dicoor dalam acuan beton (bekisting), setelah cukup keras dan kuat, lalu diangkat dan dipancang. Tegangan tarik beton kecil (dianggap = 0), berat sendirinya besar, maka diberi tulangan yang cukup kuat untuk menahan momen lentur saat pengangkatan dan pemancangan. Dapat memikul beban yang besar (>50 ton, tergantung dimensinya). Pada perencanaannya, panjang tiang harus dihitung dengan teliti, jika panjangnya kurang, terpaksa harus disambung, hal ini sulit dan perlu banyak biaya.

Keuntungannya: mempunyai kuat tekan yang besar; tahan lama, serta tahan terhadap pengaruh air maupun bahan-bahan yang korosif, asalkan beton dekkingnya cukup tebal untuk melindungi tulangannya; tidak memerlukan galian tanah yang banyak untuk poernya.

Kerugiannya: karena berat sendiri besar, biaya transportnya mahal; bila diperlukan pemotongan maka dalam pelaksanaannya akan lebih sulit dan memerlukan waktu yang lama; sukar penyambungannya dan memerlukan alat penyambung khusus.

(27)

t iang

t anah ber k ohesif t inggi

Gambar 2.3 Tiang Pancang Precast Reinforced Concrete Pile, Bowles (1991) 2.2.1 Tiang Pancang Berdasarkan Pemindahan Beban ke dalam Tanah

Memindahkan beban ke dalam tanah melalui tahanan ujung (Point Bearing

Pile), melalui tahanan kulit (Friction Pile) dan tahanan lekatan (Adhesive Pile).

Point Bearing Pile adalah tiang pancang dengan tahanan ujung dipancang sampai

ke lapisan tanah keras, digunakan pada tanah lunak. Friction Pile adalah tiang yang meneruskan beban ke dalam tanah melalui gesekan kulit (skin friction). Pemakaian tiang ini dilakukan pada tanah berbutir halus dan sukar menyerap air.

Adhesive Pile adalah tiang yang dipancangkan pada dasar tanah yang memiliki

nilai kohesi tinggi, beban yang diterima oleh tiang akan ditahan oleh lekatan antara tanah disekitar dan permukaan tiang. Saat ini, dijumpai jenis tiang yang merupakan kombinasi dari Point Bearing Pile dengan Friction Pile, ini karena tanah merupakan kombinasi tanah berbutir kasar dengan tanah berbutir halus.

(28)

Gambar 2.5 Tiang Pancang Dengan Tahanan Lekatan (Adhesive Pile)

2.2.2 Tiang Pancang Berdasarkan Bahan yang Digunakan

Bahan yang digunakan pada pembuatan tiang pancang antara lain: tiang pancang kayu, tiang pancang beton, tiang pancang baja dan tiang pancang komposit. Pemakaian dari keempat tiang pancang ini berbeda-beda sesuai dengan kebutuhan, sebab masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan, dan tidak menutup kemungkinan untuk mengkombinasikannya pada pelaksanaan. 2.3 Defenisi, Jenis dan Keadaan Tanah Pendukung Pondasi

2.3.1 Defenisi Tanah

Tanah adalah kumpulan partikel dengan ukuran beranekaragam (butiran padat disertai air dan udara yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel padat); hasil pelapukan batuan secara fisik, mekanis dan kimiawi, diberi nama khusus seperti kerikil, lanau, lempung; teknik sipil digunakan untuk membedakan jenisnya; campurannya dipakai sebagai nama dibelakang unsur utamanya (lempung berlanau: lempung mengandung lanau, material utamanya lempung).

(29)

Tanah kering tidak mengandung air (kadar airnya sama dengan nol). Hubungan antara kadar air, angka pori, porositas, berat volume sangat diperlukan dalam praktik perencanaan dan pelaksanaan pekerjaan pondasi (Hardiyatmo, 1996). 2.3.2 Jenis-jenis Tanah Pendukung Pondasi

Berbagai usaha telah dilakukan untuk memperoleh klasifikasi atau pengelompokan jenis tanah secara umum, yang dapat membantu dalam memprediksi perilaku tanah ketika mengalami pembebanan. Metode-metode yang telah dibuat didasarkan pada pengalaman yang diperoleh dalam perancangan pondasi dan riset-riset. Tanah yang ditinjau menurut klasifikasi tertentu dapat diprediksi perilakunya, didasarkan pada pengalaman di lokasi lain yang memiliki jenis tanah kira-kira sama.

(30)

lanau. Di lapangan merupakan kombinasi dari salah satu unsur secara parsial dan atau perpaduan/kombinasi semua unsur secara keseluruhan (Hardiyatmo, 1996).

Dengan mengetahui bahwa tanah memiliki sifat yang beragam, dikombinasikan dengan beban yang tidak diperhitungkan sebelumnya, gerakan tanah yang akan terjadi (misal oleh gempa), dapat menyebabkan penurunan (settlement), menjadi masalah bagi perencana dan pelaksana konstruksi, karena hanya sedikit mempunyai kemampuan dalam perhitungan dan pengendaliannya. Faktor lain mempersulit perencanaan adalah parameter tanah diperoleh sebelum dan pada waktu pondasi sudah terpasang, kenyataannya pondasi itu terletak pada tanah dengan sifat-sifat yang mungkin sudah berubah dari keadaan aslinya atau disebabkan oleh ketergangguan oleh pekerjaan konstruksi lainnya.

2.3.3 Keadaan Tanah Pendukung Pondasi

Tanah sebagai pendukung pondasi memiliki karakteristik berbeda-beda sesuai jenis dan keadaannya. Untuk perencanaan, perlu diketahui susunan lapisan tanah riil pada suatu tempat, juga hasil pengujian laboratorium dari sampel tanah yang diambil dari berbagai kedalaman lapisan tanah (Braja M. Das, 1941).

(31)

Sifat kemampatan tanah lebih besar dari baja atau beton karena memiliki pori yang besar, bila dibebani pondasi dan berat bangunan di atasnya, mengakibatkan perubahan struktur tanah (deformasi secara vertikal) dan terjadi penurunan. Beda dengan bahan lainnya, tanah didominasi oleh karakteristik mekanisnya, seperti kekuatan geser dan permeabilitasnya. Kemampatan butir tanah atau air secara teknis sangat kecil, maka proses deformasi tanah secara vertikal akibat beban luar dianggap sebagai gejala penyusutan pori. Jika beban bekerja kecil, deformasi terjadi tanpa pergeseran titik-titik sentuh antara butir tanah. Deformasi pemampatan tanah memperlihatkan gejala elastis, sehingga bila beban ditiadakan, tanah kembali ke bentuk semula, deformasi elastis. Umumnya beban yang bekerja besar, menyebabkan pergesaran titik-titik sentuh antara butir tanah, deformasi pemampatan atau deformasi plastis, bila beban ditiadakan, tanah tidak akan kembali ke bentuk semula.

Kuat geser tanah menunjukkan besar daya dukung tanah, dipengaruhi oleh kohesi dan sudut geser tanah. Bila gaya geser bekerja pada massa tanah, juga

tegangan normal ( ), maka tegangan geser ( ) membesar akibat deformasi sampai

mencapai batas. Bila dihubungkan dengan tegangan normal ( ) yang berbeda,

diperoleh suatu garis lurus. Nilai c dan φ diketahui melalui uji geser tanah di laboratorium. Tanah dibagi menjadi kohesif (cohesive) dan non kohesif (non

cohesive). Tanah non kohesif adalah pasir dengan nilai c = 0.

2.3.3.1 Konsolidasi dan Penurunan pada Tanah Pendukung Pondasi

(32)

akan terjadi konsolidasi. Konsolidasi ini berlangsung dalam satu jurusan saja, jurusan vertikal, karena lapisan yang ditambah beban tidak dapat bergerak dalam jurusan horizontal (ditahan tanah disekelilingnya) dilihat pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 One dimentional consolidation, (L. D. Wesly, 1977)

Dalam hal ini pengaliran air berjalan dalam jurusan vertikal saja,

onedimensional consolidation. Saat konsolidasi berlangsung, bangunan di atas

lapisan tersebut akan menurun (settle). Tanah lempung (high compressibility), penurunan akan besar. Tanah pasir (low compressibility), penurunan akan kecil. Penurunan pada lempung waktunya lama, karena daya rembesan sangat rendah. Pada pasir berjalan cepat hingga sewaktu pembangunan di atas pasir selesai maka penurunan dapat dianggap sudah selesai. Hanya penurunan pada lempung yang diperhitungkan, dan teori konsolidasi dimaksudkan untuk lempung.

2.3.3.2 Normally Consolidated dan Over Consolidated

(33)

overconsolidated. Lapisan yang belum mengalami tekanan diatasnya lebih tinggi

dari tekanan yang berlaku saat ini, normally consolidated. 2.3.3.3 Pengukuran Konsolidasi

Untuk mengukur konsolidasi di laboratorium dipakai alat konsolidasi (consolidated apparatus atau oedometer), Tekanan diberikan sampai penurunan selesai. Sesudah itu diberi tambahan beban, sampai penurunan berhenti dan seterusnya. Beban ditambah per 24 jam dengan harga tegangan berikut: 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 8,0 kg/cm2. Mencapai 8 kg/cm2 beban dikurangi sampai 0,25 kg/cm2, didapat rebound curve.

2.3.3.3 Besarnya Penurunan

Penurunan yang terjadi pada setiap tegangan diambil dari pembacaan arloji penunjuk yang terakhir untuk tegangan itu. Angka penurunan ini dipakai untuk membuat grafik penurunan-tegangan sebagai absis dan angka pori sebagai ordinat. 2.3.3.4 Hasil Percobaan Konsolidasi

a) Undisturbed, dicampur air sehingga menjadi cair (slurry sample). Ditambah

(34)

Gambar 2.7 Grafik Percobaan Konsolidasi pada undisturbed, (L. D. Wesly, 1977) Jika tegangan ditambah sampai Po maka didapat garis AB. Garis AB hampir

lurus, disebut virgin consolidation curve. Saat lapisan lempung mengendap di lapangan, suatu proses yang sama akan berjalan. Jika tegangan dan penurunan ditentukan, diperoleh grafik seperti garis AB. Juga jika tegangan sekarang dikurangi lagi menjadi P1 maka tebal contoh menjadi lebih besar sedikit,

menurut garis BC. Jika tegangan ditambah sampai sebesar P, didapat garis CDE. Garis DE terusan dari garis AB, yaitu ABE: garis konsolidasi asli.

b) Normally consolidated, diperoleh hasil seperti pada Gambar 2.8. Po =

tegangan efektif di atas tanah ini di lapangan, dan eo = angka pori asli. Titik A

menunjukkan keadaan tanah setempat. Sebelum tegangan mencapai Po,

penurunan di laboratorium kecil, tapi saat tegangan melebihi Po, penurunan

menjadi besar. Jika tanahnya undisturbed, setelah tegangan Po dilampaui,

penurunan adalah menurut garis konsolidasi asli, garis AB.

(35)

Gambar 2.8 Uji Konsolidasi pada Normally Consolidated, (L. D. Wesly, 1977) c) Pada over-consolidated

Hasil uji konsolidasinya akan seperti pada gambar 2.9.

Gambar 2.9 Uji Konsolidasi Over-consolidated, (L. D. Wesly, 1977)

Po = tegangan efektif awal di atas contoh ini dilapangan. Pada masa lalu tanah

ini pernah mengalami tekanan sebesar Po, disebut over consolidation atau pre

consolidation pressure.

d) Residual soil (tanah dari lapisan di bawahnya, pembentukannya berlangsung

di tempat asal dan tidak mengalami pemindahan atau pengendapan). Normally

overconsolidated tidak dipakai secara tepat untuk residual soil karena

pembentukannya tidak seperti cara pembentukan lapisan endapan (sedimentary soils), dengan arti belum pernah mengalami tekanan di atasnya lebih tingi dari yang berlaku pada saat ini. Cara pembentukannya menyebabkan residual soils memiliki sifat seolah overconsolidated.

2.3.3.5 Perhitungan Tegangan

Untuk menghitung besar penurunan harus diketahui tegangan semula (Po)

(36)

a) Po (Tegangan efektif semula)

Tegangan akibat berat tanah sendiri, dapat dihitung langsung, dengan mengetahui berat isi tanah dan dalamnya muka air tanah.

b) P (Tegangan efektif setelah pembangunan selesai)

P = tambahan tegangan akibat adanya bangunan, dihitung memakai teori elastik

Gambar 2.10 dan 2.11, menghitung tekanan di bawah pondasi bulat dan persegi. Po dan P tidak konstan harganya tergantung kedalamannya. Untuk

menghitung penurunan, perlu membagi lapisan menjadi lapisan yang cukup tipis sehingga Po dan P cukup tepat.

(37)

Gambar 2.11 Perhitungan Tegangan di bawah Pondasi bulat, (L. D. Wesly, 1977) 2.3.3.6 Kecepatan Penurunan

Mengetahui kecepatannya, yaitu apakah akan cepat selesai atau akan terus berjalan bertahun-tahun lamanya. Kecepatan penurunan tergantung pada:

1. Daya rembesan air tanah. Ini menentukan kecepatan air mengalir dari tanah. 2. Compressibility tanah. Ini menentukan banyaknya air yang herus mengalir.

Lapisan lempung diantara dua lapisan pasir, seperti terlihat pada gambar 2.12

Gambar 2.12 Teori Konsolidasi, (L. D. Wesly, 1977)

(38)

berjalan sehingga tegangan air pori akan menurun. Besarnya tegangan air pori pada waktu t1, t2, t3, Gambar 2.12. Tegangan air pori sama seperti sebelum

tambahan tegangan diberikan, selama konsolidasi berlangsung menurut rumus

Terzaghi, berdasarkan pada anggapan:

1. Derajat kejenuhan tanah 100 %.

2. Tidak terjadi perubahan isi pada air atau butir tanah.

3. Konsolidasi, yaitu pengaliran air serta perubahan isi berlangsung vertikal. 4. Rumus Darcy berlaku.

5. Tegangan total dan tegangan air pori dibagi rata pada setiap bidang horizontal.

Perubahan isi ini disebabkan perubahan tegangan efektif pada elemen tersebut.

Cv:coefficient of consolidation (cm2/det). Selama konsolidasi berlangsung, harga

Mv dan K menjadi lebih kecil dengan akibat besarnya Cv tidak banyak berubah.

Dari persamaan Terzaghi diketahui u pada setiap titik, setiap waktu pada lapisan tersebut. Bukan u yang perlu diketahui untuk perhitungan penurunan, melainkan besar penurunan pada waktu tertentu, disebut derajat konsolidasi (degree of consolidation).

Derajat konsolidasi

Menghitung waktu sampai penurunan 90 % selesai maka ambil T untuk U = 90 %

(39)

H = jalan air terpanjang

Perbandingan Hasil Percobaan Laboratoriun dengan Teori Konsolidasi

Pada Gambar 2.13, grafik derajat konsolidasi-akar dua waktu. Garis teoritis sampai kira-kira U = 70 % adalah garis lurus. Setelah itu garis teoritis ini menyimpang dari garis lurus tersebut sehingga menyinggung garis U = 100 % pada waktu angka terhingga. Garis hasil uji laboratorium penurunan tetap berjalan sesudah tidak ada lagi tegangan air pori. Teori konsolidasi Terzaghi berdasar pada anggapan bahwa penurunan adalah akibat pengaliran air dari tanah, dan kecepatan penurunan ditentukan oleh proses pengaliran air itu. Penurunan dianggap terdiri dari dua bagian:

1. Primary settlement: penurunan yang berjalan akibat pengaliran air dari tanah,

adalah akibat perobahan tegangan efektif.

2. Secondary settlement: penurunan yang masih berjalan setelah primary

settlement selesai, yaitu setelah tidak terdapat lagi tegangan air pori.

Secondary settlement terjadi pada tegangan efektif yang konstan, umumnya kecil

dibanding dengan primary settlement, tidak perlu diperhatikan dalam perhitungan.

(40)

Penentuan Harga Cv Pada Percobaan Konsolidasi

Uji konsolidasi dilakukan dengan menambah beban pada setiap 24 jam. Setiap kali beban ditambah, pembacaan diambil pada jangka-jangka waktu 0,25; 1; 4; 9; 16 menit dan seterusnya, sesudah beban diberikan. Grafik penurunan-akar dua waktu, Gambar 2.14, dipakai menghitung Cv (coefficient of consolidation). Cv

dihitung dari bagian grafik laboratorium yang mengikuti garis teoritis.

Gambar 2.14 Harga t90 dari Hasil Laboratorium, (L. D. Wesly, 1977)

Harga t90 (waktu sampai primary concolidation 90 % selesai), dipakai untuk

menghitung Cv. t90 dapat dilihat pada gambar 2.14.

Dapat satu harga Cv pada tiap pembebanan. Harga Cv tidak banyak berbeda. Pada

Gambar 2.14, harga sebagai ordinat langsung dari pembacaan arloji, tidak perlu dijadikan penurunan atau derajat penurunan, karena bentuk grafik masih sama. Perhitungan Kecepatan Penurunan di Lapangan

Jika Cv uji laboratorium, maka untuk menghitung kecepatan penurunan di

lapangan tinggal masukkan harga Cv ke dalam rumus:

v

C H T t

2 .

=

(41)

Dari uji konsolidasi di laboratorium kita mendapat:

a) Grafik penurunan terhadap tegangan; dipakai menghitung besar penurunan. b) Harga Cv; dipakai untuk menghitung kecepatan penurunan.

Pengukuran penurunan di lapangan, didapat perbandingan antara penurunan terjadi dengan yang dihitung. Hasil pengukuran menunjukan umumnya besar penurunan di lapangan tidak selalu sesuai, lebih besar atau lebih kecil dari angka dihitung. Ketidaksesuaian penurunan dapat disebabkan hal-hal berikut:

1. Contoh tanah tidak benar-benar asli. 2. Alat konsolidasi kurang sempurna.

3. Tegangan yang dihitung menurut teori elastik kurang tepat.

Kecepatan penurunan di lapangan lebih cepat dari dihitung disebabkan karena: 1. Harga Cv yang diukur dilaboratorium lebih kecil dari yang berlaku dilapangan.

Karena tanah tidak seragam dan mengandungan retakan atau lapisan pasir. 2. Pengaliran air tidak vertikal saja. Jika lapisan lempung mengandung lapisan

pasir tipis (permeability horizontal lebih besar dari permeability vertikal).

2.4 Penyelidikan Tanah (Soil Investigation)

Kegiatan bidang geoteknik untuk memperoleh sifat dan karakteristik tanah, untuk kepentingan rekayasa. Ada dua jenis penyelidikan tanah: penyelidikan lapangan (in site test) dan penyelidikan laboratorium (laboratory

test). Dapat memberikan gambaran tentang kondisi lapisan dan sifat-sifat fisik

(42)

Ketelitian penyelidikan tanah tergantung dari besarnya beban bangunan, tingkat keamanan direncanakan, kondisi lapisan tanah dan biaya untuk penyelidikan. Karena itu untuk bangunan sederhana atau beban ringan, kadang tidak dibutuhkan penyelidikan tanah, karena kondisi tanahnya dapat diketahui berdasarkan pengalaman setempat (Hardiyatmo, 1996).

Penyelidikan lapangan (in situ test) umumnya terdiri atas: machinery

boring test, SPT (Standard Penetration Test), CPT (Cone Penetration Test) atau

sondir, DCP (Dynamic Cone Penetration), PMT (Pressure Meter Test), DMT (Dilato Meter Test), Field Permeability, dan lainnya. Penyelidikan laboratorium terdiri dari index properties (water content, specific gravity, atterberg limit, sieve

analysis, unit weight), engineering properties (direct shear test, consolidation

test, triaxial test, permeability test, compaction test, CBR test).

Tanah asli adalah tanah yang masih menunjukkan sifat-sifat asli dari tanah yang ada dan tidak mengalami perubahan dalam strukturnya, kadar air dan susunan kimianya. Digunakan untuk percobaan properties index, yaitu: Atterberg

Limits; Berat Jenis (specific gravity); Analisa Saringan (sieve analysis).

Pengujian tergantung jenis konstruksi yang dikerjakan, pengujian akan berbeda untuk bangunan tinggi, galian dalam (deep excavation), timbunan (fill), terowongan (tunneling), jalan raya (highway).

Hasil penyelidikan tanah (soil investigation) dapat menentukan:

(43)

b. Evaluasi besar penurunan akibat beban kerja; penurunan segera (immediately

settlement), penurunan konsolidasi (consolidation settlement) maupun

penurunan setempat (differential settlement. c. Posisi muka air tanah.

d. Parameter kuat geser tanah di lapangan berdasarkan korelasi empirik terhadap CPT (Cone Penetration Test). (Soil Investigation Rusunawa UMA Medan, Medan GeoTechnic, UNIKA St. Thomas, 2008)

2.4.1 Sondering Test (Cone PenetrationTest, CPT)

Pengujian yang cepat, sederhana, ekonomis dan dapat dipercaya di lapangan melalui pengukuran terus-menerus dari permukaan tanah. Dipertimbangkan pada perencanaan untuk mengklasifikasi lapisan tanah; memperkirakan kekuatan dan karakteristik tanah, diperlukan untuk menentukan kapasitas daya dukung dan kapasitas daya dukung ultimit tiang.

Alat sondir ada dua, yaitu: sondir ringan (2 ton); mengukur tekanan konus sampai 150 kg/cm2, atau kedalaman maks 30 m, untuk uji tanah yang terdiri dari lempung, lanau dan pasir halus) dan sondir berat (10 ton, mengukur tekanan konus sampai 500 kg/cm2 atau kedalaman maks 50 m, untuk uji tanah yang terdiri dari lempung padat, lanau padat dan pasir kasar). Jumlah perlawanan (JP), perlawanan konus (PK), dan Hambatan Lekat (HL) dihitung sebagai berikut:

- Hambatan Lekat (HL)

HL = (JP – PK) x A/B ... (2.3)

(44)

∑

₌ - Jumlah Hambatan Setempat (JHS)

JHS = HL/10 ... (2.5)

Dimana: JP = Jumlah Perlawanan (kg/cm2)

PK = Perlawanan Konus (kg/cm2)

A = Tahapan Pembacaan (setiap kedalaman 20 cm)

B = Faktor Alat (10)

I = Kedalaman (m).

Aoki dan Alencar merumuskan kapasitas dukung ultimit dari data Sondir:

Qult = (qb x Ap) ... (2.6)

dimana: Qult = Kapasitas daya dukung tiang

qb = Tahanan ujung sondir.

Ap = Luas penampang tiang.

Kapasitas dukung ujung persatuan luas (qb) diperoleh sebagai berikut: qb =

qca (base) = Perlawanan konus rata-rata 1,5D diatas ujung tiang, 1,5D dibawah ujung tiang; Fb: faktor empirik

Fb = Faktor empirik, tergantung pada tipe tanah, dari tabel 2.2.

Tabel 2.2 Faktor empirik Fb

(45)

Tiang Bor 3,5

Baja 1,75

Beton Pratekan 1,75

Untuk memperoleh kapasitas ijin tiang, didapat dengan cara kapasitas ultimit dibagi faktor keamanan tertentu.

- Untuk dasar tiang yang dibesarkan dengan d < 2 m Qa = - Untuk dasar tiang tanpa pembesaran dibagian bawah

Qa =

2

u

Q

... (2.9)

2.4.2 Standard Penetration Test (SPT)

Pengujian lapangan dengan memasukkan suatu alat yang dinamakan split

spoon ke dalam tanah, bertujuan mengetahui kekuatan tanah pada setiap lapisan

tanah. Diperoleh kepadatan relatif (relative density), sudut geser tanah (φ) berdasarkan nilai jumlah pukulan (N), dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Tabel 2.3 Hubungan Dr, φ dan N dari pasir (Peck, Meyerhof) Nilai N Kepadatan Relatif (Dr)

Sudut Geser Dalam Menurut Peck Menurut

Meyerhoff 0 – 4 0,0 – 0,2 Sangat lepas < 28,5 < 30

4 – 10 0,2 – 0,4 Lepas 28,5 – 30 30 – 35

10 – 30 0,4 – 0,6 Sedang 30 – 36 35 – 40

(46)

> 50 0,8 – 1,0 Sangat padat > 41 > 45 (Mekanika Tanah & Teknik Pondasi, Sosrodarsono, 1983)

Tabel 2.4 Hubungan Dr, φ dan N dari pasir (Terzaghi)

Relative Density (Dr) N

Very Soft / Sangat Lunak <2

(Mekanika Tanah & Teknik Pondasi, Sosrodarsono, 1983)

SPT pada tanah kohesif berbutir halus atau tanah dengan permeabilitas rendah,

mempengaruhi perlawanan penetrasi, memberikan harga SPT yang lebih rendah dibandingkan dengan tanah dengan permeabilitas tinggi untuk kepadatan sama. Mungkin terjadi bila jumlah tumbukan N>15, maka koreksi Terzaghi & Peck (1948) menghasilkan harga N, merupakan jumlah tumbukan N yang

terjadi:

Dimana adalah tegangan efektif berlebih, tidak lebih dari 2,825 kg/cm2.

Melalui SPT, angka N dari suatu stratigrafi (sistem pelapisan tanah di lokasi) dapat diketahui (N SPT > 50: tanah pasir & N SPT > 30: tanah lempung), dan dari angka itu didapat karakteristik suatu lapisan tanah seperti pada tabel 2.5.

Tabel 2.5 Hal-hal yang perlu dipertimbangkan untuk penentuan harga N. Klasifikasi Hal-hal yang perlu diperhatikan dan

(47)

Hal yang perlu dipertimbangkan secara

menyeluruh dari hasil-hasil 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

(Mekanika Tanah & Teknik Pondasi, Sosrodarsono, 1983)

Walau hasil penyelidikan sondir telah diperoleh, masih diperlukan pengetahuan tentang tanah lebih teliti, penyelidikan tanah dilengkapi dengan pengambilan contoh tanah (untuk menentukan sifat fisis dan mekanis lapisan tanah melalui uji laboratorium). Pengambilan contoh tanah ada dua macam, yaitu: tidak terganggu (undisturbed sample), contoh tanah asli dan tanah terganggu (disturbed sample). Boring untuk mengetahui kedalaman muka air tanah (ground

water level) di lapangan dan memperoleh stratigrafi.

N dari SPT untuk menghitung daya dukung tanah, dimana tergantung pada

(48)

= Tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm2) φ = Sudut geser tanah (º).

Harga sudut geser dari tanah tidak kohesif (pasiran); dipakai rumus

Dunham (1962):

- Tanah berpasir berbentuk bulat dengan gradasi seragam, atau butiran pasir bersegi-segi dengan gradasi tidak seragam, mempunyai sudut geser sebesar:

15 - Butiran pasir bersegi dengan gradasi seragam, maka sudur gesernya adalah:

27 Angka penetrasi sebagai pedoman dalam eksplorasi tanah dan untuk memperkirakan kondisi lapisan tanah. Hubungan penetrasi standar dengan sudut geser tanah dan kepadatan relatif untuk tanah berpasir, dilihat pada Tabel 2.6.

Tabel 2.6 Hubungan antara angka pentrasi standar dengan sudut geser dalam dan kepadatan relatif pada tanah pasir

Angka penetrasi standar, N

Kepadatan Relatif , Dr (%)

(49)

Hubungan harga N dengan berat isi riil hampir tidak mempunyai arti karena hanya mempunyai partikel kasar (tabel 2.6). Harga berat isi yang dimaksud sangat tergantung pada kadar air.

Tabel 2.7 Hubungan antara N dengan berat isi tanah Tanah tidak

kohesif

Harga N < 10 10 – 30 30 – 50 > 50 Berat isi KN/m3 12 – 16 14 – 18 16 – 20 18 – 23

Tanah kohesif

Harga N < 4 4 – 15 16 – 25 > 25 Berat isi KN/m3 14- 18 16 - 18 16 – 18 > 20 (Mekanika Tanah & Teknik Pondasi, Sosrodarsono, 1983)

Tanah non kohesif, daya dukung sebanding dengan berat isi; tinggi muka air tanah mempengaruhi daya dukung tanah pasir. Tanah di bawah muka air tanah memiliki berat isi efektif yang ± ½ berat isi tanah di atas muka air tanah. Tanah dengan daya dukung baik, dinilai dari ketentuan berikut: Lapisan kohesif memiliki nilai

SPT, N > 35; Lapisan kohesif memiliki harga kuat tekan (qL) 3–4 kg/cm2 atau

harga SPT, N > 15. Jumlah pukulan untuk 15 cm pertama yang dinilai, N1 tidak

dihitung, karena tanah dianggap sudah terganggu. Nilai N2 dan N3 diambil dari

jumlah pukulan pada lapisan berikutnya, nilai N’ = N2 + N3 dan jika nilai N’ > 15

maka: N =15+12

(

N'−15

)

... (2.15) Kapasitas daya dukung pondasi tiang pada tanah pasir dan silt didasarkan pada data SPT, ditentukan dengan perumusan berikut :

1. Daya dukung ujung tiang (end bearing), (Reese & Wright, 1977).

Qp = Ap . qp ... (2.16)

dimana:

(50)

qp = Tahanan ujung per satuan luas, ton/m2.

Qp = Daya dukung ujung tiang, ton.

Untuk tanah kohesif: qp = 9 cu ... (2.17)

Untuk tanah tidak kohesif: korelasi antara qp dan NSPT seperti Gambar 2.15.

Gambar 2.15 Daya dukung ujung batas tiang bor pada tanah pasiran (Reese & Wright, 1977)

dimana: untuk N < 60 maka qp = 7 N (t/m2) < 400 (t/m2)

untuk N > 60 maka qp = 400 (t/m2)

N = Nilai rata-rata SPT

2. Daya dukung selimut tiang (skin friction), (Reese & Wright, 1977).

Qs = f . Li . p ... (2.18)

dimana: f = Tahanan satuan skin friction, ton/m2.

Li = Panjang lapisan tanah, m.

p = Keliling tiang, m.

Qs = Daya dukung selimut tiang, ton.

Pada tanah kohesif:

f = . cu ... (2.19)

dimana: = Faktor adhesi.

(51)

cu = Kohesi tanah, ton/m2.

Pada tanah non kohesif: N < 53 maka f = 0,32 N (ton/m2) 53 < N < 100 maka f : dari korelasi langsung dengan NSPT (Reese & Wright).

Gambar 2.16 Tahanan geser selimut tiang bor pada tanah pasiran (Reese & Wright, 1977)

Nilai f juga dapat dihitung dengan formula:

f = K0. v’ . tan ... (2.20)

dimana: K0 = 1 – sin .

v’ = Tegangan vertikal efektif tanah, ton/m2.

2.5 Pengujian Tiang

Umumnya uji beban tiang dilaksanakan untuk tujuan sebagai berikut: 1. Untuk menentukan grafik hubungan beban dan penurunan, terutama

pada pembebanan di sekitar beban rencana yang diharapkan.

(52)

3. Untuk menentukan kapasitas utimit yang sebenarnya, yaitu untuk mengecek data hasil hitungan kapasitas tiang yang diperoleh dari rumus-rumus statis dan dinamis. (H. C. Hardiyatmo, 2002)

2.5.1 Metode Kalendering

Ada 2 (dua) metode untuk perencanaan daya dukung tiang didasari hasil kalendering yaitu: metode Danish Formula (untuk menentukan tiang pancang tunggal telah cukup mencapai daya dukung pada kedalaman tertentu, walau pada praktiknya kedalaman dan daya dukung tiang telah direncanakan) dan metode

Gates (formula ini sederhana dan dapat digunakan dilapangan dengan cepat).

Cara memperoleh 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

Hasil kalendering pemancangan tiang yang diambil pada 10 pukulan terakhir, kemudian dirata-ratakan sehingga diperoleh penetrasi titik perpukulan (s).

Kapasitas daya dukung tiang berdasarkan Danish Formula adalah:

(53)

η = Efesiensi alat pancang

E = Energi alat pancang yang digunakan

s = Banyaknya penetrasi per pukulan

A = Luas penampang tiang pancang

Ep = Modulus elastis tiang

Tabel 2.8 Effisiensi jenis alat pancang

Jenis Alat pancang Effesiensi Pemukul jatuh (drop hammer) 0,75 – 1 Pemukul aksi tunggal (single acting hammer) 0,75 - 0,85 Pemuku l aksi dobel (double acting hammer) 0,85

Pemuku l diesel (diesel hammer) 0,85 – 1 (Teknik Pondasi I, H. C. Hardiyatmo, 2002)

Metode Gates ini digunakan dengan rumus:

Pu = a eh.Eb(blogs) ... (2.22)

Pijin =

SF P_u

... (2.23) dimana:

Pu = Daya dukung ultimate tiang pancang

Pijin = Daya dukung ijin tiang pancang

a = konstanta

b = konstanta

eh = Efesiensi baru

Eb = energi alat pancang

S = Banyaknya penetrasi pukulan, dari data kalendering dilapangan

(54)

2.5.2 Pengujian Pembebanan Tiang (Loading Test) Umumnya dilaksanakan dengan maksud:

1. Menentukan grafik hubungan beban dan penurunan, terutama pada pembebanan di sekitar beban rencana yang diharapkan.

2. Sebagai percobaan guna meyakinkan bahwa keruntuhan pondasi tidak akan terjadi sebelum beban ditentukan tercapai. Nilainya beberapa kali beban rencana. Nilai pengali tersebut, dipakai sebagai faktor aman.

3. Menentukan kapasitas ultimit riil, mengecek hasil hitungan kapasitas tiang yang diperoleh dari rumus statis dan dinamis (Hardiyatmo, 2002).

Beberapa sistem pembebanan yang digunakan pada pengujian tiang, yaitu: 1. Suatu landasan (platform) yang dibebani dengan beban yang berat dibangun

diatas tiang uji (Gambar 2.17). Cara ini mengandung resiko ketidakseimbangan beban yang dapat menimbulkan kecelakaan yang serius.

Gambar 2.17 Susunan sistem pembebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh penahan yang terletak diatas tiang (Hardiyatmo, 2002)

(55)

pendukung gelagar reaksi terhadap penurunan tiang, pendukung gelagar disarankan berjarak lebih besar 1,25 m dari ujung tiang (Gambar 2.18).

Gambar 2.18 Sistem pembebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh penahan diatas tiang (Hardiyatmo, 2002)

(56)

Gambar 2.19 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 lainnya. 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).

Penurunan kepala tiang dapat diukur dari penurunannya terhadap suatu titik referensi 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 2.20)

Gambar 2.20 Arloji pengukur (Hardiyatmo, 2002)

Uji beban sering dilakukan dengan beban desak, walau uji beban tarik dan beban lateral juga kadang dilaksanakan. Terdapat 4 metode pengujian, yaitu:

(57)

Direkomendasikan oleh ASTM D1143-81 (1989), metode uji standart ASTM; umum digunakan pada penelitian di lapangan sebelum dilakukan pekerjaan selanjutnya, terdiri atas:

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 dibutuhkan diperoleh, lepaskan beban dengan pengurangan sebesar 25% dengan jarak waktu 1 jam diantara waktu pengurangan.

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. Kemudian tambahkan beban dengan penambahan 10% beban desain. 2. Quick Maintained Load Test Method (QM Test)

Direkomendasikan oleh Departemen Perhubungan Amerika serikat, Pengelola Jalan Raya dan ASTM 1143-81 (opsional), terdiri atas:

a. Bebani tiang dalam penambahan 20 kali hingga 300% dari beban desain (masing-masing tambahan adalah 15% dari beban desain).

b. Pertahankan tiap beban selama 5 menit, bacaan diambil tiap 2,5 menit c. Tambahkan peningkatan beban hingga jacking continue dibutuhkan untuk

(58)

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, lebih mendekati suatu kondisi. Waktu ujinya 3-5 jam. Metode ini tidak dapat digunakan 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). Terdiri atas:

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 atas: 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.