ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG PADA PROYEK PEMBANGUNAN GEDUNG HOTEL 15 (LIMA BELAS)
LANTAI (Skripsi)
Oleh
LUCIA NATHANIA CHRISTINE AMELINDA 0855011026
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG
ABSTRAK
ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG PADA PROYEK PEMBANGUNAN GEDUNG HOTEL 15 (LIMA BELAS)
LANTAI Oleh
Lucia Nathania Christine Amelinda
ABSTRACT
ANALYSIS OF PILE FOUNDATION BEARING CAPACITY ON A 15 (FIFTEEN) FLOORS BUILDING
By
Lucia Nathania Christine Amelinda
The function of pile foundation is to transfering the loads og construction. Analysis of the building construction was done by using a 3D structure modeling of SAP2000 software. Calculation of bearing capacity of pile per layer is from Standard Penetration Test (SPT) data based on Meyerhof method. Due to ultimate bearing capacity of the piles, piling foundation with dimensions of 50 x 50 cm has a large bearing capacity, so that it can carry the load that works on it. From the results of calculations, it is found that Qu permit is 4264 kN and the number of piles is 478 pieces. Based on the load on the piling foundation, the results obtained do not exceed the bearing capacity of ultimate piles, making it safe to be used. Piling foundation did not sustain to large settlement, so that it is safe to carry the load on it. Dimensions and reinforcement for pile cap obtained are different in accordance with the number of pile foundations underneath.
ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG
PADA PROYEK PEMBANGUNAN GEDUNG HOTEL 15
(LIMA BELAS) LANTAI
Oleh
LUCIA NATHANIA CHRISTINE AMELINDA
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
Judul Skripsi : ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG PADA PROYEK PEMBANGUNAN GEDUNG HOTEL 15 (LIMA BELAS) LANTAI
Nama Mahasiswa : LUCIA NATHANIA CHRISTINE AMELINDA No. Pokok Mahasiswa : 0855011026
Jurusan : Teknik Sipil
Fakultas : Teknik
MENYETUJUI
1. Komisi Pembimbing
Ir. Setyanto, M.T. Iswan, S.T., M.T.
NIP. 195508601984031001 NIP. 197206082005011001
2. Ketua Jurusan
MENGESAHKAN
1. Tim penguji
Ketua : Ir. Setyanto, M.T. ………...
Sekretaris : Iswan, S.T., M.T. ………...
Penguji
Bukan Pembimbing : Andius Dasa Putra, S.T., M.T. ………
2. Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung
Dr. Ir. Lusmeilia Afriani, D.E.A NIP 196505101993032008
SURAT PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini, adalah :
Nama : Lucia Nathania Christine Amelinda
NPM : 0855011026
Prodi/ Jurusan : S1/ Teknik Sipil
Fakultas : Teknik Universitas Lampung.
Dengan ini menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebut dalam daftar pustaka.
Bandar Lampung, April 2013
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Lucia Nathania Christine Amelinda, S.T.lahir di Metro,
pada tanggal 2 Desember 1989. Penulis merupakan anak
pertama dari pasangan Bapak D. Irianto Jati Susetyo dan
Ibu Theresia Sri Hesti Murtiningsih. Penulis memiliki dua
orang saudara perempuan yaitu Theresia Avilla Rosalia dan
Eustacia Evelline Oktavianysertasatu orang saudara laki – laki yaitu Hylarius Wahyu Cristianto Wibowo.
Penulis menempuh pendidikan dasar di SD Xaverius Metroyang diselesaikan pada
tahun 2002. Pendidikan tingkat pertama ditempuh di SMPNegeri 1Metro yang
diselesaikan pada tahun 2005. Kemudian melanjutkan pendidikan tingkat atas di
SMA Negeri1Metro yang diselesaikan pada tahun 2008.
Penulis diterima menjadi mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Lampung pada tahun 2008 melalui jalur ujian masuk mandiri. Selama
menjadi mahasiswa, penulis aktif bergabung dalam organisasi diantaranya
HIMATEKS (Himpunan Mahasiswa Teknik Sipil). Dan juga penulis pernah
menjadi asisten dosen untuk mata kuliah Ilmu Ukur Tanah, Struktur Kayu dan
KATA MUTIARA
“
Try not to become a man of success, but rather
try to become a man of value
.”
(Albert Einstein)
“
Kasih itu sabar, kasih itu murah hati, ia
tidak cemburu, ia tidak memegahkan diri dan
tidak sombong.
“
“
Ketika seseorang menghina atau menyakitimu
lagi dan lagi,
anggap saja mereka seperti amplas...
Anda mungkin akan terbaret atau terluka,
tapi ingatlah...
pada akhirnya anda akan menjadi mengkilap
atau berkilau dan mereka tak berguna lagi...
”
(Deddy Corbuzier
–
Hitam Putih)
“Setiap kamu punya mimpi atau keinginan
atau cita
–
cita, kamu taruh di sini, di depan
kening kamu, jangan menempel. Biarkan dia
menggantung, mengambang...
5 centimeter di depan kening kamu...
Jadi dia nggak akan pernah lepas dari mata
kamu...”
PERSEMBAHAN
“
Kupersembahkan karya kecilku ini pada Ayah
danIbutercinta,
yang dengansetulushatinyamemberikandoa
dankasihsayangnya,
sertaadik - adikku, Rosalia, Oktaviany dan
Bowo,
yang selalu menyayangi, mendoakan, dan
SANWACANA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat
kasih dan karunia – Nya penulisdapat menyelesaikan skripsiini dengan judul “Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang Pada Proyek Pembangunan
Gedung Hotel 15 (Lima Belas) Lantai”.
Atas selesainya skripsi ini, penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Ibu Dr. Ir. Lusmeilia Afriani, D.E.Aselaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Lampung.
2. Bapak Ir. Idharmahadi Adha, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Lampung.
3. Bapak Alexander Purba, S.T., M.T. dan Sasana Putra, S.T., M.T. selaku
Pembimbing Akademik penulis.
4. Bapak Ir. Setyanto, M.T. selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan
segala pengarahan hingga selesainya skripsi ini.
5. Bapak, Iswan, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan segala pengarahan baik saran maupun kritik hingga selesainya
skripsiini.
6. Bapak Andius Dasa Putra, S.T., M.T.selaku Dosen Penguji yang telah
memberikan waktu dan segala pengarahan hingga selesainya skripsiini.
ii
8. Keluargaku, Ibu, Ayah, dan adik – adikku tercinta yang selalu tulus memberi
doa, nasihat, dukungandan semangat kepada penulis.
9. Adik sepupuku, Timotius Aquino yang telah membantu dan memberikan
semangat.
10.Rekan seperjuangan, Fery Taurus yang selalu siap membantu ketika
dibutuhkan, baik berbagi pikiran, semangat dan dukungan morilnya.Thank you
very much.
11.Randy Setiawan, Chandra Rickson Sinaga, Genta Insan Pernata, Intan
Purtiawati, Dini Nurmalia, Ambar Indriastri D, Rio Fauzul, Sarah D.J.dan M.
Cahyadi yang telah banyak membantu dan memberikan banyak masukan.
12.Segenap rekan angkatan 2008 yang juga banyak membantu dari awal
penulisan skripsi ini hingga selesai yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
13.Vidry Fintaka, S.T. yang telah bersedia berbagi ilmu dan memberikan
masukannya.
14.Serta kekasihku, Christian Simpa Saragih, S.T. yang selalu setia mendoakan
dan mendukungdari awal hingga selesainya skripsi ini. Terima kasih sayang.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih banyak terdapat
kesalahan dan kekurangan. Untuk itu, saran dan kritik yang bersifat membangun
demi kesempurnaan penulisan di masa yang akan datang.Akhirnya penulis
berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Bandar Lampung, April2013
penulis
DAFTAR ISI
D. Tujuan Penelitian ... 5
II. TINJAUAN PUSTAKA ... 6
A. Tiang Pancang ... 6
B. Tanah ... 8
C. Macam – Macam Pondasi ... 8
D. Penggolongan Tiang Pancang ... 9
1. Berdasarkan Mobilisir Tanah ... 9
2. Menurut Cara Pemindahan Beban Tiang Pancang ... 9
3. Menurut Bahan Yang Digunakan ... 10
E. Pembebanan ... 11
G. Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data Lapangan ... 17
1. Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dari Hasil Sondir ... 17
ii
Laboratorium ... 28
1. Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dari Data Parameter Kuat Geser Tanah ... 28
2. Tahanan Ujung Ultimate ... 30
3. Tahanan Kulit (Skin Resistance) ... 31
I. Faktor Keamanan ... 34
J. Tiang Pancang Kelompok (Pile Group) ... 36
1. Jarak Antar Tiang Dalam Kelompok ... 37
K. Kapasitas Kelompok dan Efisiensi Tiang Pancang ... 39
1. Kapasitas Kelompok Tiang ... 39
2. Efisiensi Tiang Pancang ... 39
3. Kapasitas Izin Kelompok Tiang ... 41
L. Pembebanan Pada Pondasi Kelompok Tiang Pancang ... 41
M.Penurunan Tiang Pancang (Settlement) ... 42
1. Penurunan Pada Tiang Tunggal ... 43
2. Penurunan Pada Tiang Kelompok ... 44
N. Daya Dukung Lateral ... 44
1. Penentuan Kriteria Tiang Panjang dan Tiang Pendek ... 45
2. Daya Dukung Lateral Tiang Tunggal ... 46
3. Daya Dukung Lateral Kelompok Tiang ... 48
4. Defleksi Kelompok Tiang ... 48
O. Penulangan Tiang Pancang ... 49
P. Perencanaan Pile Cap ... 51
III.METODE PENELITIAN ... 54
A. Penyelidikan Tanah ... 54
B. Metode Analisis ... 55
6. Hasil Output dari Program SAP 2000 ... 76
D. Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang ... 85
1. Daya Dukung Ujung Tiang (Qp) Tiang Tunggal ... 85
3. Daya Dukung Ultimit Tiang Tunggal ... 87
4. Jumlah Tiang Pondasi (n) ... 88
5. Daya Dukung Ultimit Kelompok Tiang ... 95
E. Pembebanan Pada Pondasi Kelompok Tiang Pancang ... 97
1. Kelompok 2 (Dua) Tiang Pondasi ... 98
2. Kelompok 3 (Tiga) Tiang Pondasi ... 98
3. Kelompok 4 (Empat) Tiang Pondasi ... 98
4. Kelompok 5 (Lima) Tiang Pondasi ... 98
5. Kelompok 6 (Enam) Tiang Pondasi ... 99
6. Kelompok 7 (Tujuh) Tiang Pondasi ... 99
F. Penurunan Tiang ... 99
1. Penurunan Pondasi Tiang Tunggal ... 99
2. Penurunan Pondasi Tiang Kelompok ... 101
G. Daya Dukung Lateral ... 102
1. Penentuan Kriteria Tiang Panjang dan Pendek ... 102
2. Daya Dukung Lateral Tiang Tunggal ... 103
3. Daya Dukung Lateral Tiang Kelompok ... 106
4. Defleksi Kelompok Tiang ... 106
H. Penulangan Tiang Pancang ... 107
I. Perencanaan Pile Cap ... 111
V. PENUTUP ... 119
A. Kesimpulan ... 119
B. Saran ... 120
DAFTAR GAMBAR
GambarHalaman
1. Wilayah Gempa Indonesia ... 17
2. Respons Spektrum Gempa Rencana Untuk Wilayah Gempa 2 ... 17
3. Tahanan Ujung Tiang Cara Meyerhoff ... 20
4. Tekananujungpada data CPT (Heijnen, 1974) ... 22
5. Bentuk Keruntuhan Dalam Analisis Kapasitas Dukung ... 26
6. Faktor Nq* (Vesic, 1967) ... 29
7. Tegangan vertikal efektif pada elemen ΔL ... 32
8. Koefisien ... 33
9. Jarak tiang ... 38
10.Jarak tiang ... 38
11.Efisiensi Tiang Pancang Kelompok ... 41
12.Grafik Tahanan Lateral Ultimit Tiang ... 46
13.Grafik Koefisien Momen Fy ... 47
14.Grafik Koefisien Momen Fm ... 48
15.Pengangkatan Tiang Pancang ... 49
16.Pengangkatan Tiang Miring... 50
17.Bagan Alir Penelitian ... 56
18.Perancangan Geometri ... 58
20.Perancangan Dimensi ... 59
21.Tipe Pembebanan ... 60
22.Menginput Pembebanan ... 63
23.Menginput Beban Tekanan Angin ... 66
24.Display Show Table Berat Per Lantai ... 68
25.Peta Zona Gempa Wilayah Kendal ... 70
26.Memasukkan Gaya Geser Horizontal ... 71
27.Respons Spektrum Gempa Rencana Wilayah 2 ... 72
28.Analisis Respons Spektrum ... 74
29.Mendefinisikan Kombinasi Pembebanan ... 76
30.Proses Desain ... 78
31.Kelompok 2 (Dua) Tiang Pondasi ... 96
32.Beban Vertikal dan Momen ... 97
33.Kelompok 2 (Dua) Tiang Pondasi ... 102
34.Pengangkatan Tiang Pancang ... 107
35.Pengangkatan Tiang ... 109
36.Penulangan Tiang Pancang ... 110
DAFTAR TABEL
TabelHalaman
1. Combined Height, Exposure and Gust Factor Coefficient (Ce)a ... 12
2. Koefisien Tekanan Cg ... 13
3. Faktor Keutamaan Struktur (I) ... 14
4. Parameter Daktilitas Struktur Gedung ... 14
5. Percepatan Puncak Batuan Dasar dan Percepatan Muka Tanah ... 16
6. Spektrum Respon Gempa Rencana... 16
7. Nilaiω ... 22
8. Nilai kc dari Metode LCPC ... 24
9. Hubungankepadatanrelatif, sudutgesertanahdannilai N ... 25
10.Nilai – Nilai Faktor Adesi Untuk Tiang Pancang ... 33
11.Faktor aman yang disarankan (Reese dan O’Neill,1λ8λ) ... 35
12.Jarak Minimum Antara Tiang Pancang ... 37
13.Nilai Koefisien Cp ... 43
14.Angka Poison ( ) ... 43
15.Modulus Elastis Tanah ... 44
16.Kriteria Tiang Pendek dan Panjang ... 45
17.Hasil Perhitungan Pembebanan Angin ... 65
18.Gaya Geser Horizontal... 70
20.Data Beban Per Kolom ... 79
21.Hasil Perhitungan Daya Dukung Selimut Tiang Tunggal (Qs) ... 87
22.Jumlah Tiang Pondasi ... 89
23.Efisiensi Kelompok Tiang ... 96
24.Kapasitas Kelompok Tiang Izin ... 97
25.Penurunan Pondasi Kelompok Tiang ... 102
26.Daya Dukung Lateral Kelompok Tiang (Hg) ... 106
27.Defleksi Kelompok Tiang ... 107
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Bangunan sipil terbagi atas dua bagian yaitu bangunan di atas tanah (upper
structure) dan bangunan di bawah tanah (sub structure) yang membedakan
diantara keduanya adalah bangunan atas dan tanah pendukung. Apabila tanah
pendukung yang dijumpai adalah tanah bermasalah, misalnya tanah lunak,
maka pemilihan jenis pondasi akan lebih sulit. Permasalahan utama bila suatu
bangunan di atas tanah lunak adalah daya dukung dan penurunan (Bowles,
1993).
Pada perencanaan pembangunan gedung bertingkat tinggi harusdiperhatikan
beberapa aspek penting, seperti aspek lingkungan, ekonomi serta aspek
keamanan. Maka dari itu diperlukan suatu perencanaan yangmatang sehingga
setiap hambatan yang mungkin terjadi dimasa yang akandatang dapat teratasi
dengan baik.
Mengingat semakin meningkatnya tingkat perekonomiandi Indonesia
khususnya di kota Kendal, hal ini membuat banyakinvestor melakukan
berbagai macam jenis usaha salah satunya usahadalam bidang perhotelan.
Kebutuhan akan penginapan (hotel) di kota Kendal masih sangat banyak,
Dengandibukanya hotel ini diharapkan mampu memenuhi
kebutuhanmasyarakat akan kebutuhan perhotelan.
Tanah memiliki peran yang sangat penting, oleh karena itu dalam suatu
pekerjaan konstruksi, bentuk dan struktur tanah tersebut harus dicermati
karena kondisi ketidaktentuan dari tanah berbeda – beda. Pertama – tama sekali yang dilaksanakan dan dikerjakan dilapangan adalah pekerjaan
pondasi, karena pondasi memiliki fungsi yang sangat besar pada suatu
pekerjaan teknik sipil. Secara umum, pondasi dapat didefinisikan sebagai
suatu bagian dari konstruksi bangunan yang berfungsi untuk menempatkan
bangunan dan meneruskan beban yang disalurkan dari struktur atas ke tanah
dasar pondasi yang cukup kuat menahannya tanpa terjadinya keruntuhan
geser tanah dan differential settlement pada sistem strukturnya.
Berdasarkan kedalaman tertanam di dalam tanah, maka pondasi dibedakan
menjadi pondasi dangkal (shallow foundation) dan pondasi dalam (deep
foundation) (Das, 1995). Pemilihan jenis pondasinya pun tergantung pada
jenis struktur atasnya, apakah termasuk konstruksi beban ringan atau beban
berat dan jenis tanahnya.Selain itu, hal yang perlu diperhatikan dalam
pemilihan jenis pondasi adalah batasan – batasan akibat konstruksi diatasnya (upper structure), waktu dan biaya pekerjaan serta kekuatan dari pondasi itu
sendiri. Untuk konstruksi beban ringan dan kondisi tanah cukup baik,
biasanya dipakai pondasi dangkal, tetapi untuk konstruksi beban berat
3
Pada penulisan Tugas Akhir ini akan dibahas tentang perencanaan pondasi
dalam, yaitu pondasi tiang pancang.Pondasi tiang pancang (pile foundation)
adalah bagian dari struktur yang digunakan untuk menerima dan mentransfer
(menyalurkan) beban dari struktur atas ke tanah penunjang yang terletak pada
kedalaman tertentu. Tiang pancang bentuknya panjang dan langsing yang
menyalurkan beban ke tanah yang lebih dalam. Daya dukung tiang pancang
diperoleh dari daya dukung ujung (end bearing capacity) yang diperoleh dari
tekanan ujung tiang dan daya dukung geser atau selimut (friction bearing
capacity) yang diperoleh dari daya dukung gesek atau gaya adhesi antara
tiang pancang dan tanah disekelilingnya.
Pondasi tiang pancang dibagi menjadi 3 kategori, yaitu tiang perpindahan
besar (large displacement pile), tiang perpindahan kecil (small displacement
pile) dan tiang tanpa perpindahan (non displacement pile). Menurut kualitas
bahan material yang digunakan, tiang pancang dibedakan menjadi empat
yaitu tiang pancang kayu, tiang pancang beton, tiang pancang bor, tiang
pancang baja dan tiang pancang composite (kayu – beton dan baja – beton).Untuk memancangkan tiang pancang ke dalam tanah dipakai alat
pancang (Pile Driving Equipment) yang terdiri dari 3 (tiga) macam, yaitudrop
hammer, diesel hammer dan double – acting hammer.
Ada 2 (dua) metode yang biasa digunakan dalam penentuan kapasitas daya
dukung tiang pancang, yaitu dengan cara pendekatan statis dan dinamis.
Penyelidikan tanah dengan menggunakan metode statis adalah penyelidikan
teknis tanah. Sedangkan penyelidikan tanah dengan menggunakan metode
pendekatan dinamis dilakukan dengan menganalisis kapasitas ultimit dengan
data yang diperoleh dari data pemancangan tiang (Christady, 2006).
B. Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penulisan tugas akhir ini adalah mengetahui
kapasitas dukung pondasi tiang pancang dengan metode Meyerhoffpada
gedung hotel di daerah Kendal – Jawa Tengah.
C. Pembatasan Masalah
Berdasarkan permasalahan – permasalahan yang telah di uraikan diatas, agar tidak menyimpang dari tugas akhir ini maka dibuat suatu batasan masalah.
Batasan – batasan masalah dalam pembahasan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Menghitung beban yang bekerja pada struktur bangunan dengan bantuan
program SAP 2000.
2. Menghitung daya dukung aksial dan lateral pondasi tiang pancang
dengan menggunakan metode Meyerhoff.
3. Menentukan dimensi, kedalaman dan jarak pondasi tiang pancang.
4. Menganalisa momen, deformasi dan penurunan pondasi.
5. Menghitung penulangan pondasi yang akan digunakan.
5
D. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Merencanakan pondasi tiang pancang untuk gedung 15 lantai.
2. Untuk mengetahui kapasitas daya dukung tiang pancang dari hasil
standard penetration test.
II.
TINJAUAN PUSTAKA
A. Tiang Pancang
Tiang pancang adalah bagian – bagian konstruksi yang dibuat dari kayu, beton, dan / atau baja, yang digunakan untuk meneruskan (mentransmisikan)
beban – beban permukaan ke tingkat – tingkat permukaan yang lebih rendah dalam massa tanah (Bowles, 1993).
Pemakaian tiang pancang dipergunakan untuk suatu pondasi untuk suatu
bangunan apabila tanah dasar di bawah bangunan tersebut tidak mempunyai
daya dukung (bearing capacity), yang cukup untuk memikul berat bangunan
dan bebannya, atau apabila tanah keras yang mana mempunyai daya dukung
yang cukup untuk memikul berat bangunan dan bebannya letaknya sangat
dalam (Sardjono HS, 1996).
Tiang pancang berfungsi untuk memindahkan atau mentransferkan beban – beban dari konstruksi di atasnya (uper structure) kelapisan tanah.
Dalam pelaksanaan pemancangan, pada umumnya dipancangkan tegak lurus
dalam tanah, tetapi ada juga dipancangkan miring (battle pile) untuk dapat
menahan gaya - gaya horizontal yang bekerja. Hal seperti ini sering terjadi
7
Sudut kemiringan yang dapat dicapai oleh tiang tergantung dari alat yang
dipergunakan serta disesuaikan pula dengan perencanaannya.
Tiang pancang pada umumnya digunakan :
1. Untuk membawa beban – beban konstruksi di atas tanah, ke dalam atau melalui sebuah lapisan tanah. Di dalam hal ini beban vertikal dan beban
lateral dapat terlihat.
2. Untuk menahan gaya desakan ke atas, atau gaya guling, seperti untuk
telapak ruangan bawah tanah di bawah bidang batas air jenuh atau untuk
kaki – kaki menara terhadap guling.
3. Memampatkan endapan tak berkohesi yang bebas lepas melalui kombinasi
perpindahan isi tiang pancang dan dorongan. Tiang pancang ini dapat
ditarik keluar kemudian.
4. Mengontrol penurunan bila kaki – kaki yang tersebar atau telapak berada pada tanah tepi atau didasari oleh sebuah lapisan yang kemampatannya
tinggi.
5. Membuat tanah di bawah pondasi mesin menjadi kaku untuk mengontrol
amplitudo getaran dan frekuensi alamiah dari sistem tersebut.
6. Sebagai faktor keamanan tambahan di bawah tumpuan jembatan dan / atau
pir (tiang), khususnya jika erosi merupakan persoalan yang potensial.
7. Dalam konstruksi lepas pantai untuk meneruskan beban – beban di atas permukaan air melalui air dan ke dalam tanah yang mendasari air tersebut.
Hal seperti ini adalah mengenai tiang pancang yang ditanamkan sebagian
dan yang terpengaruh baik oleh beban vertikal (dan tekuk) maupun beban
Tiang pancang seringkali digunakan untuk mengontrol pergerakan tanah
(seperti longsoran tanah).
B. Tanah
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
diantara partikel-partikel padat tersebut (Das, 1995).Adapun menurut
R.F.Craig (dalam buku Mekanika Tanah Edisi ke-4), tanah adalah akumulasi
partikel mineral yang tidak mempunyai atau lemah ikatan antarpartikelnya,
yang terbentuk karena pelapukan dari batuan.
C. Macam – Macam Pondasi
Pondasi dapat didefinisikan sebagai suatu bagian dari konstruksi bangunan
yang berfungsi untuk menempatkan bangunan dan meneruskan beban yang
disalurkan dari struktur atas ke tanah dasar pondasi yang cukup kuat
menahannya tanpa terjadinya keruntuhan geser tanah dan differential
settlement pada sistem strukturnya.
Berdasarkan kedalaman tertanam di dalam tanah, maka pondasi dibedakan
menjadi pondasi dangkal (shallow foundation) dan pondasi dalam (deep
9
D. Penggolongan Tiang Pancang
Pondasitiang pancang dapat digolongkan berdasarkan cara pemindahan beban
tiang pancang dan menurut bahan yang digunakan. Berikut akan dijelaskan
satu per satu.
1. Berdasarkan Mobilisir Tanah
Tiang pancang akan mendesak tanah untuk berpindah. Semakin besar
tanah yang dipindahkan, maka akan mempengaruhi besar gaya geser
tanah dan akan berpengaruh terhadap besar daya dukung geser (friksi).
Dilihat dari besar mobilisir tanah, tiang dapat dibedakan menjadi :
a. Tiang Perpindahan Tanah Besar (Large Displacement Pile)
b. Tiang Perpindahan Tanah Kecil (Small Displacement Pile)
c. Tiang Tanpa Perpindahan (NonDisplacement Pile)
2. Menurut Cara Pemindahan Beban Tiang Pancang
Menurut cara pemindahan beban tiang pancang dibagi 2 (dua), yaitu :
a. Tiang Pancang Dengan Tahanan Ujung (End Bearing Pile)
Tiang dukung ujung adalah tiang yang kapasitas dukungnya
ditentukan oleh tahanan ujung. Tiang ini meneruskan beban melalui
tahanan ujung ke lapisan tanah keras. Kapasitas tiang sepenuhnya
ditentukan dari tahanan dukung lapisan keras yang berada di bawah
ujung tiang.
b. Tiang Pancang Dengan Tahanan Gesekan (Friction Pile)
Tiang gesek adalah tiang yang kapasitas dukungnya lebih ditentukan
Friction Pile pada tanah dengan butir – butir tanah kasar (coarce grained) sangat mudah melalukan air (very permeable soil). Tiang ini
meneruskan beban ke tanah melalui geseran kulit (skin friction). Tiang
ini disebut compaction pile karena telah memadatkan tanah diantara
tiang – tiang tersebut. Sedangkan friction pile pada tanah dengan butir
– butir yang sangat halus (very fine grained) sukar melalukan air.
Tiang ini juga meneruskan beban ke tanah melalui kulit, namun tiang
ini disebut floating pile foundation karena tidak menyebabkan tanah
diantara tiang menjadi compact.
3. Menurut Bahan Yang Digunakan
Pondasi tiang pancang dapat dibagi kedalam beberapa kategori (Bowles,
1993), antara lain :
a. Tiang Pancang Kayu
b. Tiang PancangBeton
Tiang pancang beton dapat dikategorikan menjadi 2 (dua) macam,
yaitu :
1. Tiang Beton Pracetak (Precast Reinforced Concrete Pile)
2. Tiang Pancang yang Dicor Langsung di Tempat (Cast In Place)
Tiang beton cetak di tempat terdiri dari 2 tipe, yaitu :
Tiang yang berselubung pipa, pipa baja dipancang lebh dulu ke
dalam tanah. Kemudian, ke dalam lubang dimasukkan adukan
beton. Pada akhirnya nanti, pipa besi tetap tinggal didalam
11
Tiang yang tidak berselubung pipa, pipa baja yang berlubang
dipancang lebih dulu ke dalam tanah. Kemudian ke dalam
lubangnya dimasukkan adukan beton dan pipa ditarik keluar
ketika atau sesudah pengecoran. Termasuk jenis tiang ini adalah
tiang Franky.
c. Tiang Bor (Bored Pile)
d. Tiang PancangBaja
e. Tiang PancangKomposit (Composite Pile)
Macam – macam tiang pancang komposit adalah :
Water proofed steel pipe and wood pile
Composite dropped in shell and wood pile
Composite ungased concrete and wood pile
Composite dropped in shell and pipe pile
Franky composite pile
Tiang – tiang pancang beton istimewa (khusus)
E. Pembebanan
Besar dan macam beban yang bekerja pada struktur sangat tergantung dari
jenisstruktur. Berikut ini akan disajikan jenis-jenis beban, data beban serta
faktor-faktor dankombinasi pembebanan sebagai dasar acuan bagi
perhitungan struktur.
1. Beban mati (Dead Load)
Beban mati merupakan beban yang bekerja akibat gravitasi yang bekerja
struktur didirikan. Yang termasuk beban mati adalah berat struktur sendiri
dan juga semua benda yang tetap posisinya selama struktur berdiri.
2. Beban hidup (Live load)
Beban hidup merupakan beban yang terjadi akibat penghunian atau
penggunaan suatu gedung dan barang-barang yang dapat berpindah, mesin
dan peralatan lain yang dapat digantikan selama umur gedung.
3. Beban Angin (Wind Load)
Beban angin adalah semua beban yang bekerja pada gedung atau
bagiangedung yang disebabkan oleh selisih dalam tekanan udara. Beban
anginditunjukan dengan menganggap adanya tekanan positip dan tekanan
negatif(isapan), yang bekerja tegak lurus pada bidang – bidang yang ditinjau. Besarnyatekanan positif dan tekanan negatif ini dinyatakan dalam
kg/m2, ditentukandengan mengalikan tekanan tiup yang telah ditentukan
dengan koefisien – koefisienangin yang telah ditentukan dalam peraturan ini.
13
Tabel 2. Koefisien Tekanan Cg
4. Beban gempa (Earthquake Load)
Besarnya beban gempa dasar nominal horizontalakibat gempa menurut
Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Rumah dan
Gedung (SNI – 03 – 1726 – 2002),dinyatakan sebagai berikut :
V = ...(2.1)
dimana :
V = beban gempa dasar nominal (beban gempa rencana)
Wi = kombinasi dari beban mati dan beban hidup vertikal yang
direduksi
C = faktor respons gempa, yang besarnya tergantung dari jenis tanah
dasardan waktu getar struktur (Gambar 2)
I = faktor keutamaan struktur (Tabel 1)
Tabel 3. Faktor Keutamaan Struktur (I)
Tabel 4. Parameter daktilitas struktur gedung
Karena besarnya beban gempa sangat dipengaruhi oleh berat dari
strukturbangunan, maka perlu dihitung berat dari masing – masing lantai bangunan. Berat daribangunan dapat berupa beban mati yang terdiri dari
berat sendiri material-materialkonstruksi dan elemen-elemen struktur, serta
beban hidup yang diakibatkan olehhunian atau penggunaan bangunan.
15
yang bekerja penuh pada bangunan adalah kecil, maka bebanhidup yang
bekerja dapat direduksi besarnya. Berdasarkan standar pembebanan
yangberlaku di Indonesia, untuk memperhitungkan pengaruh beban gempa
pada strukturbangunan gedung, beban hidup yang bekerja dapat dikalikan
dengan faktor reduksisebesar 0,3.
F. Faktor Respons Gempa (C)
Setelah dihitung waktu getar dari struktur bangunan pada arah – X (Tx) danarah – Y (Ty), maka harga dari Faktor Respons Gempa (C) dapat ditentukan dariDiagram spektrum respons gempa rencana (Gambar 2) sesuai
dengan wilayah gempa dan kondisi tanahnya untuk waktu getar alami
fundamental. Lokasi gedung hotel yang berada di Kota Kendal – Jawa Tengah berada pada zona gempa 2 (lihat gambar 1) dan termasuk jenis tanah
sedang dengan elastik penuh, maka digunakan spektrum respon untuk
wilayah gempa 2 (lihat gambar 2).
Faktor respon gempa C ditentukan oleh persamaan – persamaan berikut :
Dalam Tabel 3 dan 4, nilai Ao, Am dan Ar dicantumkan untuk masing – masing wilayah gempa dan jenis tanah.
Tabel 5. Percepatan puncak batuan dasar dan percepatan muka tanah
17
Gambar 1.Wilayah Gempa Indonesia
Gambar 2. Respons spektrum gempa rencana untuk wilayah gempa 2
G. Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data Lapangan
1. Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dari Hasil Sondir
Dalam beberapa jenis penyelidikan tanah yang paling praktis sampai saat
ini, dimana datanya langsung diperoleh adalah dari penyelidikan sondir
cepat, ekonomis dan hasil tesnya pun dapat dipercaya di lapangan dengan
pengukuran terus – menerus dari permukaan tanah – tanah dasar. CPT atau sondir ini juga dapat mengklasifikasi lapisan tanah dan dapat
memperkirakan kekuatan dan karakteristik dari tanah.
Didalam perencanaan pondasi tiang pancang (pile), data tanah sangat
diperlukan dalam merencanakan kapasitas daya dukung (bearing capacity)
dari tiang pancang sebelum pembangunan dimulai.
Tahanan ujung ultimit tiang (Qb) dinyatakan oleh persamaan :
Qb = Ab.qc...(2.6)
Tahanan gesek dinding tiang (Qs) dinyatakan oleh persamaan :
Qs = As.fs...(2.7)
Kapasitas daya dukung ultimit tiang (Qu), dihitung dengan persamaan :
Qu = Qb + Qs = Ab.qc + As.fs...(2.8)
Dimana :
Ab = luas ujung tiang bawah
As = luas selimut tiang
qc = tahanan ujung kerucut statis
fs = tahanan gesek dinding satuan
Vesic (1967) menyarankan tahanan ujung tiang persatuan luas (fb) kurang
lebih sama dengan tahanan kerucut (qc),
fb = qc ...(2.9)
Meyerhof juga menyarankan penggunaan persamaan 2.1 tersebut, yaitu
19
dasar tiang. Bila belum ada data hubungan antara tahanan konus dengan
tahanan tanah yang meyakinkan. Tomlinson menyarankan penggunaan
faktor ω untuk tahanan ujung sebesar 0,η.
Untuk menghitung daya dukung tiang pancang berdasarkan data hasil
pengujian sondir dapat dilakukan dengan menggunakan metode
Meyerhoff.
Nc*, Nq* = Faktor daya dukung yang telah disesuaikan
c = Nilai kohesi pada ujung tiang (ton/m2)
qp = Daya dukung satuan per satuan luas(ton/m2)
Daya dukung ultimate pondasi tiang dinyatakan dengan rumus :
Qult = (qc x Ap)+(JHL x K11) ... (2.12)
Dimana :
Qult = Kapasitas daya dukung tiang pancang tunggal
qc = Tahanan ujung sondir
Ap = Luas penampang tiang
JHL = Jumlah hambatan lekat
K11 = Keliling tiang
Qijin = + ...(2.13)
dimana :
Qijin = Kapasitas daya dukung ijin pondasi
qc = Tahanan ujung sondir
Ap = Luas penampang tiang
JHL = Jumlah hambatan lekat
K11 = Keliling tiang
Gambar 3. Tahanan Ujung Tiang Cara Meyerhof
a. Teori Dari De Beer
Untuk tanah pasir (non cohesive) :
= qc x ... (2.14)
Untuk tanah kohesif :
= ...(2.15)
Dengan :
qc = tekanan conus
21
Of = jumlah hambatan pelekat
U = keliling tiang, 1 dan 2 angka keamanan
b. Metode Dutch Theories Yang Diperbaharui Oleh Delft Laboratory Metode Belanda menghitung daya dukung ujung pada tanah kohesifitas
(Heijen, 1974 : Deruiter dan Beringen, 1979). Jika tiang dipancang pada
tanah keras dan melalui tanah lunak maka data sondir yang digunakan
adalah pada kedalaman 4 kali diameter tiang diatasdasar tiang dan 8
kali diameter tiang dibawah dasar tiang.Setelah itu dihitung perlawanan
ujung tiang.
qe = qc (g) = ...(2.16)
dengan :
qci = akumulasi nilai qcdi atas dan di bawah titik z (Σ qc (8B)+ Σ qc (4B)) (kg/cm2)
n = jumlah nilai qc
Atau dengan menggunakan bantuan gambar berikut :
Menelusuri garis defghseperti yang
ditunjukkanpadagambar3danmenentukanqc2denganmenghitungqcrata
Gambar 4. Tekanan ujung pada data CPT (Heijnen, 1974)
Menggunakan tabel 1, menentukan faktor koreksi, ω, ke kolom untuk konten kerikil atau konsolidasi berlebih.
Tabel 7. Nilai ω
Kondisi Tanah ω
Pasir dengan OCR = 1 1
Pasir Kerikil kasar : Pasir dengan OCR = 2 - 4 0.67 Kerikil halus : Pasir dengan OCR = 6 - 10 0.50
Sumber : Derulter dan Beringen, 1979
Keterangan : OCR = Rasio Konsolidasi berlebih.
Menghitungakhirunitdaya dukungbersih, 'qc, sebagaiberikut :
qe’ = ≤ γ00.000 lb / ft2 (15.000 kPa) ...(2.17)
Para insinyurmemilikipengalamanlebih
23
ujungdalamtanahkohesif. Namun, NottinghamdanSchmertmann(1975)
tesdilakukanpadatumpukanmodeldanmenemukanmetodeBelandajugabe
kerjadengan baikuntuktanahkohesifkonsolidasi
normalatausedikitoverconsolidatedselamaSu<1000 lb/ft2(50 kPa).
Untuktanah yang lebih keras, Schmertmann(1978)
dianjurkanmengalikanhasildaripersamaan2.8olehfaktorreduksi.
danGianeselli, 1982; BriauddanMiran, 1991).
Metodeiniberlakuuntukberbagaikondisitanahdanmempertimbangkanbai
ktiangdanpondasicorditempat.
Untuk menentukan nilai q’e menggunakan persamaan :
qe’= qca . kc...(2.18)
dimana :
qca = persamaan kuat dukung ujung kerucut pada ujung tiang
kc = faktor dukung ujung kerucut
Untuk menentukan nilai fs menggunakan persamaan :
Tanah cohesionless dengan z < 8B
fs= α's fsc...(2.20)
Sumber : Briaud and Miran, 1991
Tanah kohesi
D = penetrasi permukaan bawah tiang
2. Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dari Hasil SPT
Standard Penetration Test (SPT) adalah sejenis percobaan dinamis dengan
memasukkan suatu alat yang dinamakan split spoon kedalam tanah.
Dengan percobaan ini akan diperoleh kepadatan relatif (relative density),
25
kepadatan relatif, sudut geser tanah dan nilai N dari pasir dapat dilihat
pada tabel dibawah ini:
Tabel 9.Hubungan kepadatan relatif, sudut geser tanah dan nilai N
Nilai N Kepadatan Relative (Dr)
Sudut Geser Dalam
Adapun persamaan untuk daya dukung ujung tiang (menurut Meyerhof),
yaitu :
parameter kuat geser tanah. Untuk tanah berbutir kasar gesekan selimut
Dimana :
Qs = Kapasitas daya dukung selimut tiang (ton)
N = Harga N – SPT rata – rata As = Luas selimut tiang (m2)
P = Keliling tiang (m)
ΔL = Panjang segmen tiang (m)
Oleh Meyerhof faktor – faktor yang berpengaruh, disamping faktor sifat – sifat tanah dan bentuk pondasi itu, ditambah dengan faktor kedalaman
pondasi dan faktor pembebanan. Dibedakan kapasitas daya dukung
pondasi dangkal akibat beban vertikal dan akibat beriklinasi. Sehingga
kapasitas daya dukung Meyerhof ditinjau dari faktor yang berpengaruh
pada analisis kapasitas daya dukung, lebih lengkap dibandingkan dengan
metode yang lain.
Gambar 5. Bentuk keruntuhan dalam analisis kapasitas dukung
Analisis kapasitas dukung Meyerhof (1955) menganggap sudut baji
(sudut antara bidang AD atau BD terhadap arah horisontal) tidak sama
27
biladibandingkan dengan analisis Terzaghi. Zona keruntuhan berkembang
daridasar pondasi, ke atas sampai mencapai permukaan tanah. Jadi,
tahanangeser tanah di atas dasar pondasi diperhitungkan. Karena >φ,
nilai faktor – faktorkapasitas dukung Meyerhof lebih rendah daripada yang disarankan olehTerzaghi. Namun karena Meyerhof mempertimbangkan
faktor pengaruhkedalaman pondasi, kapasitas dukungnya menjadi lebih
besar. Meyerhof(1963) menyarankan persamaan kapasitas dukung
denganmempertimbangkan bentuk pondasi, kemiringan beban dan kuat
geser tanahdi atas pondasinya, sebagai berikut:
Qu = ScDciccNc + SqDqiqPoNq + S D i0,η ’ N ...(2.24) Dengan :
Qu = kapasitas dukung ultimit
Nc, Nq, N = faktor kapasitas dukung untuk pondasi memanjang
Sc, sq, s = faktor bentuk pondasi
dc, dq, d = faktor kedalaman pondasi
ic, iq, i = faktor kemiringan beban
’ = lebar pondasi efektif
po = tekanan overbuden pada dasar pondasi
Df = kedalaman pondasi
= berat volume tanah
Untuk tiang pancang yang terletak di dalam pasir jenuh, Meyerhof (1956)
menyarankan persamaan berikut :
Qu = 4 Nb Ab + As...(2.25)
Qu = 4 Nb Ab + As...(2.26)
Dengan :
Qu = kapasitas ultimit tiang (ton)
Nb = nilai N dari uji SPT pada tanah di sekitar dasar tiang
= nilai N rata – rata uji SPT, di sepanjang tiang As = luas selimut tiang (ft2) (dengan 1 ft = 30,48 cm)
Ab = luas dasar tiang (ft2)
Untuk menghitung tahanan ujung tiang :
Qb = Ab (38 ) (Lb/d) ≤ γ80 (Ab) (kN) ...(2.27)
Dengan adalah nilai N rata – rata yang dihitung dari 8d di atas tiang sampai 4d di bawah dasar tiang. Sedangkan Lb/d adalah rasio kedalaman
yang nilainya dapat kurang dari L/d bila tanahnya berlapis – lapis.
H. Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data Laboratorium
1. Kapasitas Daya Dukung Tiang PancangDari Data Parameter Kuat Geser Tanah
Berdasarkan hasil pemeriksaan tanah melalui beberapa percobaan, akan
diperoleh nilai berat volume tanah ( ), nilai kohesif tanah (c) dan nilai sudut geser tanah (φ).
a. Daya dukung ujung pondasi tiang pancang (End Bearing)
Untuk tanah kohesif :
Qp = Ap cu Nc*...(2.28)
29
Qp = tahanan ujung per satuan luas (ton)
Ap = luas penampang tiang pancang (m2)
cu = undrained cohesion (ton/m2)
Nc* = faktor daya dukung tanah, untuk pondasi tiang pancang nilai
Nc* = 9
Untuk mencari nilai cu (undrained cohesion) dengan persamaan :
α*
= 0,21 + 0,25 ≤ 1 ...(2.29)
dimana :
α*
= faktor adhesi (0,4)
pa = tekanan atmosfir (1,058 ton/ft2 = 101,3 kN/m2)
Untuk tanah non kohesif :
Qp = Apq’ (Nq* - 1) ...(2.30) Dimana :
Qp = tahanan ujung per satuan luas (ton)
Ap = luas penampang tiang pancang (m2)
q’ = tekanan vertikal efektif (ton/m2)
Nq* = faktor daya dukung tanah
Gambar 6. Faktor Nq* (Vesic, 1967) b. Daya dukung selimut tiang pancang (Skin Friction)
Qs = fi Li p ...(2.31)
Dimana :
fi = 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 = αi* cu...(2.32)
dimana :
αi* = faktor adhesi, 0,55 (Reese & Wright, 1977)
cu = undrained cohesion (ton/m2)
Pada tanah non kohesif :
f = Koσv’ tan δ ...(2.33) dimana :
Ko = 1 –sin φ (koefisien tekanan tanah)
31
L’ = 1η D (D adalah diameter)
δ = 0,8 φ
2. Tahanan Ujung Ultimate
Bila tiang terletak di dalam tanah lempung, kapasitas tiang dihitung pada
kondisi pembebanan tak terdrainase (undrained), kecuali jika lempung
termasuk jenis lempung terkonsolidasi berlebihan (highly
overconsolidated).
Qb = Ab (cb Nc + pb) ...(2.34)
Dengan,
Qb = tahanan ujung bawah ultimit (kN)
Ab = luas penampang ujung bawah tiang (m2)
cb = kohesi pada kondisi undrained (kN/m2)
Nc = faktor kapasitas dukung (fungsi dari φ)
pb = tekanan overburden ujung bawah tiang (kN/m2)
Nilai Nc umumnya diambil 9 (Skempton, 1959).
3. Tahanan Kulit (Skin Resistance)
Ada 3 (tiga) prosedur yang digunakan untuk menghitung tahanan kulit dari
tiang pancang dalam tanah kohesif. Kapasitas tahanan kulit dihitung
sebagai :
Ps= Σ As fs (satuan dari fs) ...(2.35) Dimana :
As = luas permukaan efektif dimana fs bekerja dan dihitung sebagai
ΔL = pertambahan dari panjang yang tertanam
fs = tahanan kulit yang akan dihitung
Σ = penjumlahan konstribusi dari beberapa segmen lapisan tiang
a) Metode α
Metode α diusulkan oleh Tomlinson (1971) dan pada dasarnya tahanan
kulit dihitung sebagai :
fs= αc + K tan δ (satuan dari c, ) ...(2.36) dimana :
α = koefisien dari tabel 6
c = kohesi rata – rata (su) untuk lapisan tanah yang diperlukan
= tegangan vertikal efektif pada elemen ΔL (Gambar 6)
Gambar 7.Tegangan vertikal efektif pada elemen ΔL
33
sampai ± 1,75
δ = sudut gesekan efektif antara tanah dan bahan tiang pancang
gunakan δ = 0 bila Ø (sudut drainasi) = 0. Ko untuk tiang pancang dihitung sebagai :
Ko = (1 – sin Ø’) ...(2.37)
Korelasi untuk metode α adalah ± βη %.
Tabel 10. Nilai – Nilai Faktor Adesi Untuk Tiang Pancang
Kasus Kondisi Tanah Perbandingan
Penetrasif
Faktor Adesi, α
1
Pasir atau kerikil berpasir yang terletak di atas tanah kohesif yang sangat keras tanpa lapisan di atasnya
8 < PR ≤ β0
> 20
0,40
b) Metode λ
Vijayvergiya dan Focht (1972) memberikan metode untuk mendapatkan
tahanan kulit fs dari suatu tiang pancang di dalam lempung, yaitu :
fs= ( + 2 Su) ...(2.38) dimana :
Gambar 8.Koefisien c) Metode β
Metode ini diusulkan oleh Burland (1973) yang memberikan suatu
persamaan :
fs = K tan δ ...(2.39)
Dengan mengambil = K tan δ, maka :
fs = ...(2.40) Karena q = tekanan beban berlebihan efektif, modifikasi untuk suatu
tambahan harga qs menjadi :
fs= ( + qs) ...(2.41) Keistimewaan dari metode ini adalah jika menggunakan Ko dan δ =
Ø’, hasil dari Ko tan Ø’ = berkisar dari 0,βη – 0,40 dalam kisaran
praktis Ø’ dengan suatu harga rata – rata sekitar 0,32.
I. Faktor Keamanan
Untuk memperoleh kapasitas ijin tiang, maka diperlukan untuk membagi
kapasitas ultimit tiang dengan faktor aman tertentu. Faktor aman ini perlu
35
1. Untuk memberikan keamanan terhadap katidakpastian metode hitungan
yang digunakan.
2. Untuk memberikan keamanan terhadap variasi kuat geser dan
kompresibilitas tanah.
3. Untuk meyakinkan bahwa bahan tiang cukup aman dalam mendukung
beban yang bekerja.
4. Untuk meyakinkan bahwa penurunan total yang terjadi pada tiang tunggal
atau kelompok tiang masih dalam batas – batas toleransi.
5. Untuk meyakinkan bahwa penurunan tidak seragam di antara tiang – tiang masih dalam batas – batas toleransi (Hary Christady, 2006).
Dari hasil banyak pengujian beban tiang yang berdiameter kecil sampai
sedang (600 mm), penurunan akibat beban kerja (working load) yang terjadi
lebih kecil dari 10 mm untuk faktor aman yang tidak kurang dari 2,5
(Tomlinson, 1977).
Reese dan O’Neill (1λ8λ) menyarankan pemilihan faktor aman (F) dengan
mempertimbangkan faktor berikut :
Tipe dan kepentingan dari struktur.
Variabilitas tanah (tanah tidak uniform).
Ketelitian penyelidikan tanah.
Tipe dan jumlah uji tanah yang dilakukan.
Ketersediaan data di tempat (uji beban tiang).
Pengawasan/kontrol kualitas di lapangan.
Kemungkinan beban desain aktual yang terjadi selama beban layanan
Tabel 11.Faktor aman yang disarankan (Reese dan O’Neill,1λ8λ)
Klasifikasi Faktor aman (F)
struktur Kontrol Kontrol Kontrol Kontrol baik normal jelek sangat jelek
Monumental 2,3 3 3,5 4 Permanen 2 2,5 2,8 3,4 Sementara 1,4 2 2,3 2,8
Besarnya beban kerja (working load) atau kapasitas tiang ijin (Qa) dengan
memperhatikan keamanan terhadap keruntuhan adalah nilai kapasitas ultimit
(Qu) dibagi dengan faktor aman (F) yang sesuai.
Qa = ...(2.42)
J. Tiang PancangKelompok (Pile Group)
Kemungkinan konstruksi terdiri dari sebuah tiang pancang tunggal pondasi
sangat jarang. Umumnya, paling sedikit dua atau tiga tiang pancang di bawah
elemen pondasi atau kaki pondasi, dikarenakan masalah penjajaran dan
eksentrisitas yang kurang baik. Kode Bangunan Chicago (Pasal 70,4) telah
menetapkan jumlah minimum dari tiang pancang di bawah sebuah elemen
bangunan.
Di atas pile group, biasanya diletakkan suatu konstruksi poer – footing yang
mempersatukan kelompok tiang tersebut.
37
Bila beban – beban yang bekerja pada kelompok tiang tersebut menimbulkan penurunan maka setelah penurunan bidang poer tetap akan
merupakan bidang datar.
Gaya – gaya yang bekerja pada tiang berbanding lurus dengan penurunan tiang – tiang tersebut.
1. Jarak Antar Tiang Dalam Kelompok
Jarak minimum antara tiang pancang yang disarankan oleh beberapa
peraturan bangunan adalah sebagai berikut :
Tabel 12. Jarak Minimum Antara Tiang Pancang
Tipe tiang BOCA, 1984 NBC, 1976 Chicago, 1987
D = diameter tiang pancang
H = diagonal 4 (empat) persegi panjang atau tiang pancang H
Peraturan BOCA menetapkan bahwa jarak antar tiang pancang gesekan
(friction pile) pada pasir lepas atau pasir kerikil lepas dinaikkan 10 %
Untuk beban – beban vertikal jarak antara yang optimal berkisar antara 2,5 D sampai 3,5 D atau 2 – 3 H. Untuk kelompok tiang pancang yang memikul beban – beban lateral dan/atau beban dinamis, jarak antara tiang pancang yang lebih besar, biasanya lebih efisien. Jarak maksimum antara
tiang pancang tidak diberikan dalam peraturan bangunan, tetapi jarak
antara sebesar 8 atau 10 D pernah juga dipakai.
Selain itu, Dirjen Bina Marga Departemen P.U.T.L juga mensyaratkan :
S ≥ β,η D
S ≥ γ D
Dimana :
S = jarak masing –
masingtiang dalam
Gambar 9. Jarak tiang kelompok (spacing)
D = diameter tiang
Bila s < 2,5 D
Pada pemancangan tiang no. 3 akan menyebabkan :
a. Kemungkinan tanah di sekitar kelompok tiang akan naik terlalu berlebihan
karena terdesak oleh tiang – tiang yang dipancang terlalu berdekatan.
b. Terangkatnya tiang – tiang di sekitarnya yang telah dipancang terlebih
39
Gambar 10.Jarak tiang
Bila s > 3 D
Disini tidak ekonomis sebab akan memperbesar ukuran/dimensi dari poer
(footing), sehingga memperbesar biaya.
K. Kapasitas Kelompok dan Efisiensi Tiang Pancang
1. Kapasitas Kelompok Tiang
Kapasitas kelompok tiang tidak selalu sama dengan jumlah kapasitas tiang
tunggal yang berada dalam kelompoknya.
Stabilitas kelompok tiang tergantung dari 2 (dua) hal, yaitu :
a. Kemampuan tanah di sekitar dan di bawah kelompok tiang untuk
mendukung beban total struktur.
b. Pengaruh konsolidasi tanah yang terletak di bawah kelompok tiang.
Jika kelompok tiang dalam tanah lunak, pasir tidak padat, atau timbunan,
dengan dasar tiang yang bertumpu pada lapisan kaku, maka kelompok
tiang tersebut tidak mempunyai resiko akan mengalami keruntuhan geser
umum (general shear failure), jika diberikan faktor aman yang cukup
kelompok tiang masih tetap harus diperhitungkan secara keseluruhan ke
dalam tanah lempung lunak.
2. Efisiensi Tiang Pancang
Efisiensi tiang pancang bergantung pada beberapa faktor, antara lain :
a. Jumlah, panjang, diameter, susunan dan jarak tiang.
b. Model transfer beban (tahanan gesek terhadap tahanan dukung ujung).
c. Prosedur pelaksanaan pemasangan tiang.
d. Urutan pemasangan tiang.
e. Macam – macam tanah.
f. Waktu setelah pemasangan tiang.
g. Interaksi antara pelat penutup tiang (pile cap) dengan tanah.
h. Arah dari beban yang bekerja.
Persamaan dari efisiensi tiang pancang menurut Converse – Labarre
Formula adalah sebagai berikut :
Eg = 1 – ...(2.43)
Dengan :
Eg = efisiensi kelompok tiang
m = jumlah baris tiang
n’ = jumlah tiang dalam satu baris
= arc tg d/s, dalam derajat
s = jarak pusat ke pusat tiang
d = diameter tiang
41
Eg = ...(2.44)
dengan,
Eg = efisiensi kelompok tiang
Qg = beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan
keruntuhan
Qu = beban maksimum tiang tunggal yang mengakibatkan keruntuhan
n = jumlah tiang dalam kelompok
Gambar 11.Efisiensi Tiang Pancang Kelompok
3. Kapasitas Izin Kelompok Tiang
Kapasitas kelompok tiang izin menggunakan persamaan :
Kapasitas kelompok tiang izin = Eg x n x Qu ...(2.45)
L. Pembebanan Pada Pondasi Kelompok Tiang Pancang
Gaya luar yang bekerja pada kepala tiang (kolom) didistribusikan pada pile
cap dan kelompok tiang pondasi berdasarkan rumus elastisitas dengan
sehingga pengaruh gaya yang bekerja tidak menyebabkan pile cap
melengkung atau deformasi.
Maka rumus yang dipakai adalah sebagai berikut :
P = ± ± < Qu izin ...(2.46)
Dimana :
P = beban maksimum yang diterima oleh tiang pancang
ΣV = jumlah total beban normal
Mx = momen yang bekerja pada bidang yang tegak lurus sumbu X
My = momen yang bekerja pada bidang yang tegak lurus sumbu Y
x = absis terhadap titik berat kelompok tiang
y = ordinat terhadap titik berat kelompok tiang
ny = banyaknya tiang dalam satu baris arah sumbu Y
nx = banyaknya tiang dalam satu baris arah sumbu X
Σx2
= jumlah kuadrat absis – absis tiang pancang
Σy2
= jumlah kuadrat ordinat – ordinat tiang pancang
M. Penurunan Tiang Pancang (Settlement)
Jika tiang dipancang ke dalam lapisan pendukunh yang relatif keras dan tidak
mudah mampat, penurunan yang terjadi adalah akibat pemendekan badan
tiangnya sendiri ditambah penurunan tanah yang berada di bawah dasar tiang.
Problem utama dalam menghitung penurunan kelompok tiang, antara lain :
Dalam memprediksi besarnya tegangan di dalam tanah akibat beban tiang
43
Dalam menentukan besarnya beban yang di dukung oleh masing – masing tiang di dalam kelompoknya dan beban aksial yang terjadi di sepanjang
tiang – tiang tersebut, untuk menghitung perpendekan tiang.
Dalam kelompok tiang pancang (pile group) ujung atas, tiang – tiang tersebut dihubungkan satu dengan yang lain dengan poer yang kaku, sehingga
merupakan satu kesatuan yang kokoh.
1. Penurunan Pada Tiang Tunggal
Rumus perhitungan penurunan tiang tunggal :
S = Ss + Sp + Sps...(2.47)
Ss = ...(2.48)
Sp = ...(2.49)
Sps = x x(1 – Vs2) x Iws...(2.50)
Dimana :
S = Penurunan total pondasi tiang tunggal (m)
Ss = Penurunan akibat deformasi axial tiang tunggal (m)
Sp = Penurunan akibat beban pada ujung tiang (m)
Sps = Penurunan akibat beban pada sepanjang tiang (m)
Tabel 13. Nilai Koefisien Cp
Tabel 14.Angka Poison ( )
Jenis Tanah Tiang Bor
Lempung jenuh 0,4 – 0,5
Lempung tak jenuh 0,1 – 0,3
Lempung berpasir 0,2 – 0,3
Lanau 0,3 – 0,35
Pasir padat 0,2 – 0,4
Pasir kasar (angka pori, e = 0,4 – 0,7) 0,15 Pasir halus (angka pori, e = 0,4 – 0,7) 0,25 Batu (tergantung dari jenisnya) 0,1 – 0,4
Loess 0,1 – 0,3
Sumber : Bowles, 1968
Tabel 15. Modulus Elastis Tanah (Es)
Sumber : Bowles, 1977
2. Penurunan Pada Tiang Kelompok
Hubungan penurunan antara tiang tunggal dan kelompok tiang :
Sg = S ...(2.51)
45
Sg = penurunan kelompok tiang (m)
B = lebar kelompok tiang (m)
S = penurunan tiang tunggal pada intensitas beban yang sama (m)
D = diameter tiang (m)
N. Daya Dukung Lateral
Daya dukung akibat gaya lateral pada pondasi tiang harus dirancang dengan
memperhitungkan beban – beban horizontal atau lateral seperti beban angin, beban gempa dan tekanan tanah lateral. Gaya lateral yang paling
mempengaruhi daya dukung lateral pada pondasi adalah gaya akibat tekanan
tanah. Jika gaya lateral yang harus didukung tiang sangat besar, maka dapat
digunakan tiang miring.
1. Penentuan Kriteria Tiang Panjang dan Tiang Pendek
Untuk menghitung daya dukung lateral, perlu diketahui jenis tiangpondasi,
yaitu tiang pendek dan panjang. Kriteria tiang pendek dan
panjangditentukan berdasarkan kekakuan relatif R atau T.
Ip = x b x h3 ...(2.52)
T = ...(2.53)
Dimana :
Ep = Modulus elastis tiang (kN/m2)
Ip = Momen inersia tiang
Tabel 16. Kriteria Tiang Pendek dan Panjang
Jenis Tiang Modulus Tanah
Kaku (Pendek) L ≤ βT L ≤ βR
Elastis (Panjang) L ≥ 4T L ≥ 0,γη R Sumber : Manual Pondasi Tiang
Dimana :
L = Panjang tiang (m)
T = Kekakuan tiang
R = Kekakuan relatif
2. Daya Dukung Lateral Tiang Tunggal
Pada perhitungan daya dukung lateral menggunakan metode Tomlinson.
Berdasarkan hasil penelitian Poulus, defleksi maksimum terjadi pada
permukaan tanah. Defleksi tersebut diakibatkan adanya beban horisontal
dan momen yang terjadi pada kepala tiang.
Kapasitas material tiang dirumuskan sebagai berikut :
My = σy x ...(2.54)
...(2.55)
Dimana :
My = Mu = Momen ultimit
σy = Mutu beton (2400 kg/cm2)
Ip = Momen inersia tiang (m4)
47
= Nilai berat isi tanah (t/m3)
Gambar 12. Grafik Tahanan Lateral Ultimite Tiang
Daya Dukung Lateral dirumuskan sebagai berikut :
Hu = Kp x grafik tahanan ultimate x d3x ...(2.56) Dimana :
Kp = Nilai dari tan2 (45º + )
d = diameter pondasi (m)
Lendutan :
yF = ...(2.57)
Dimana :
Fy = Grafik defleksi (Gambar 12)
H = Daya dukung lateral
Gambar 13. Grafik Koefisien Momen Fy
Momen :
mF = Fm x H x T ...(2.58)
Dimana :
Fm = Koefisien momen Fm (Gambar 13)
H = Daya dukung lateral
T = Faktor kekakuan
Gambar 14. Grafik Koefisien Momen Fm
49
Daya dukung kelompok tiang dirumuskan sebagai berikut :
Hg = ...(2.59)
Dimana :
Hg = Beban lateral kelompok tiang (kN)
Hj = Beban lateral tiang tunggal (kN)
n = Jumlah tiang
Besarnya nilai daya dukung lateral kelompok tiang lebih besar dari nilai
daya dukung lateral tiang tunggal.
4. Defleksi Tiang Pancang
Nilai defleksi kelompok tiang dihitung dirumuskan sebagai berikut :
yo = ...(2.60)
Dimana :
yo = Defleksi tiang pancang
e = Jarak beban terhadap muka tanah (kN/m2)
zf = Jarak titik jepit dari muka tanah (m)
H = Beban lateral (kN)
O. Penulangan Tiang Pancang
Penulangan tiang pancang dihitung berdasarkan kebutuhan pada waktu
pengangkatan.
M1 = x g x a2 ... (2.61)
M2 = g (L – 2a)2 - g a2 ... (2.62)
Gambar 15. Pengangkatan Tiang Pancang
M1 = M2 ... (2.63)
g a2 = g (L – 2a)2 - g a2
4a2 + 4aL – L2 = 0 ...(2.64)
M1 = M2
51
Gambar 16. Pengangkatan Tiang Miring
Berdasarkan pada Gambar 15, dapat dihitung :
M1 = M2
g a2 = x g x ... (2.66)
a = ... (2.67)
Tegangan yang Terjadi Pada Pengangkatan
X = Fc + ... (2.68)
Ix = b X3 ... (2.69)
n Fe (X – 5)2 ... (2.70) n Fe (h – X)2 ... (2.71)
Md = ... (2.72)
Me = ...(2.73)
Dimana :
n = jumlah tulangan
Ix = Inersia penampang (cm4)
h = Lebar bersih (cm)
x = Jarak titik momen maksimum (cm)
Fc dan Fe = Luasan tulangan (cm2)
Tegangan – tegangan yang terjadi pada waktu pengangkatan :
Baja μ σ = < = 1.400 kg/cm2 ... Aman!!
P. Perencanaan Pile Cap
Pile cap atau penutup tiang adalah salah satu bagian struktur bawah yang
berfungsi sebagai pengikat untuk pondasi tiang. Perencanaan pile cap terdiri
dari penentuan dimensi dan tulangan pile cap.
Langkah-langkah tahapan perencanaan pile cap adalah sebagi berikut :
1. Merencanakan banyak tiang pancang dalam satu pile cap, dengan
membagibeban dari kolom dengan beban satu tiang bor atau daya dukung
izin.
2. Menentukan tebal pile cap
Tebal pile cap akan dipilih sedemikian agar dapat memenuhi ketentuan
yakni :
Vc > Vu ... (2.74)
Dimana :
Vu = beban aksial pada kolom
Vc = x x x bo x d ... (2.75)
bo = 2 x {(b + h) + (2 x d)} ... (2.76)
3. Menghitung momen nominal
Mu = Wu l2 ... (2.77)
53
4. Menghitung ρbalance, ρmax, ρmindan ρ
ρbalance = 0,8η x 1 x x ... (2.79)
Untuk 1 yang lebih dari 30 Mpa menggunakan rumus :
1 = 0,85 –0,008 (f’c – 30) ... (2.80)
ρmax = 0,75 xρbalance ...(2.81)
ρmin = ... (2.82)
Rn = ... (2.83)
m = ... (2.84)
ρ = ... (2.85)
Syarat : ρmin< ρ < ρmax
5. Menghitung luas tulangan yang dibutuhkan
As = ρ x b x d ... (2.86)
A tulangan = x π x D2 ... (2.87)
Jumlah tulangan (n) = ... (2.88)
As terpakai = n x luas tulangan ... (2.89)
Jarak tulangan = ... (2.90)
6. Menghitung lengan momen dalam (a)
7. Menghitung momen nominal
Mn2 = As x fy x (d - ) ... (2.92)
III. METODE PENELITIAN
A. Penyelidikan Tanah
Pekerjaan penyelidikan tanah yang dilakukan adalah penyelidikan lapangan
(In SituTest) yang terdiri dari StandartPenetration Test (SPT) dan Cone
Penetration Test (CPT), serta pengambilan sampel tanah. Sampel tanah yang
diambil tanah tidak terganggu (undistrubed soil).
Sampel tanah diambil di beberapa titik pada lokasi pengambilan sampel, hal
ini dilakukan agar sampel tanah yang diambil merupakan sampel tanah yang
mewakili tanah di lokasi pengambilan sampel. Sampel tanah digunakan untuk
pengujian analisis saringan, berat volume, berat jenis, kadar air, batas – batas Atterberg dan direct shear test.
Tujuan dari penyelidikan tanah tersebut adalah :
1. Untuk mengetahui data sifat karakteristik lapisan tanah.
2. Untuk mengetahui informasi tentang pelapisan tanah dan elevasi batuan
dasar.
3. Menentukan daya dukung tanah menurut tipe pondasi yang dipilih.
4. Untuk mengetahui posisi letak muka air tanah.
5. Menentukan tipe dan kedalaman pondasi.
B. Metode Analisis
1. Melakukan review dan studi kepustakaan terhadap buku – buku dan jurnal
– jurnal terkait dengan pondasi tiang, permasalahan pada pondasi tiang dan desain pondasi tiang.
2. Pengumpulan data – data dari pihak yang terkait.
3. Menghitung kapasitas daya dukung tiang pancang dengan menggunakan
metode Meyerhoff.
4. Menghitung penurunan tiang kelompok.
5. Menghitung daya dukung lateral.
6. Melakukan perhitungan dan perencanaan pile cap.
7. Melakukan analisis terhadap hasil perhitungan yang dilakukan dan
56
Gambar 17. Bagan Alir Penelitian Mulai
Persiapan Perencanaan : - Pengumpulan data tanah - Pengumpulan data struktur
Perhitungan dan analisa pembebanan dengan SAP 2000
Selesai
Kesimpulan dan Saran Perhitungan daya dukung tiang
tunggal dan kelompok
Perhitungan daya dukung ultimate tiang tunggal dan kelompok
Perhitungan penurunan tiang kelompok
Perhitungan daya dukung lateral tiang tunggal dan kelompok
Perhitungan dan perencanaan pile cap
V. PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil perhitungan perencanaan pondasi tiang pancang, maka
diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Pemodelan bangunan dilakukan dengan menggunakan program rekayasa
sipil SAP 2000, sehingga akan diperoleh beban dari masing – masing kolom.
2. Jumlah tiang pondasi yang digunakan berbeda – beda, sesuai dengan beban masing – masing kolom yang dipikul.
3. Berdasarkan daya dukung ultimit tiang, pondasi tiang pancang dengan
dimensi 50 x 50 cm memiliki daya dukung yang besar, sehingga dapat
memikul beban yang bekerja.
4. Berdasarkan pembebanan pada pondasi kelompok tiang pancang, hasil
yang diperoleh tidak melebihi daya dukung ultimit tiang, sehingga aman
untuk digunakan.
5. Tiang pondasi termasuk ke dalam jenis pondasi tiang elastis atau tiang
panjang, karena L/T lebih dari 4 (empat).
6. Penurunan pondasi tiang pancang maksimum yang terjadi adalah 0,1173
m, dimana nilai ini masuk dalam batas penurunan pondasi tiang sehingga
