Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang Tunggal Pada Proyek Pembagunan Rusunawa Universitas Medan Area Pancing – Medan

(1)

Ahmad Dauzi Pohan : Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang Tunggal Pada Proyek Pembagunan Rusunawa Universitas Medan Area Pancing – Medan, 2009.

ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG TUNGGAL PADA PROYEK PEMBAGUNAN RUSUNAWA

UNIVERSITAS MEDAN AREA PANCING - MEDAN

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh

Ujian Sarjana Teknik Sipil

oleh:

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSION UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2009

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG TUNGGAL PADA PROYEK PEMBAGUNAN RUSUNAWA

UNIVERSITAS MEDAN AREA PANCING - MEDAN

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat

untuk MenempuhUjian Sarjana Teknik Sipil

Dikerjakan oleh :

AHMAD DAUZI POHAN 060 424 020

Pembimbing :

Dr. Ir. Roesyanto, MSCE, NIP. 131 419 761

Penguji I Penguji II Penguji III

Prof. Dr. Ing.- Johanes Tarigan Ir. Syahrir Arbeyn S. Ir. Rudi Iskandar, MT

NIP. 130 905 362 NIP. 130 936 322 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)

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puja dan puji syukur penulis sampaikan kehadirat Allah

SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahnya kepada penulis, sehingga

dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat serta salam kepada pemilik

pribadi mulia Rasulullah Muhammad SAW beserta keluarga dan sahabatnya, yang

membawa kita dari zaman jahiliyah kepada zaman yang penuh dengan ilmu

pengetahuan.

Penyusunan Tugas Akhir ini dengan judul “Analisis Daya Dukung

Pondasi Tiang Pancang Tunggal Pada Proyek Pembangunan Rusunawa

Universitas 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. Roesyanto, MSCE, selaku dosen pembimbing utama yang telah

membimbing penulis dalam penulisan Tugas Akhir ini;

2. Bapak Prof. Dr. Ing.- Johannes Tarigan, sebagai Ketua Jurusan Teknik Sipil

Universitas Sumatera Utara;

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

(4)

4. Seluruh Dosen dan pegawai Universitas Sumatera Utara khususnya Jurusan

Teknik Sipil yang telah mendidik dan membina penulis sejak awal hingga

akhir perkuliahan;

5. Pimpinan dan seluruh Staff PT PAESA PASINDO ENGINEERING, sebagai

Pengawasan Manajemen Konstruksi sekaligus sebagai pelaksana yang telah

memberi bimbingan kepada penulis;

6. Terimakasih yang teristimewa, penulis ucapkan kepada kedua orangtua

tercinta, yang telah mengasuh, mendidik, dan membesarkan serta selalu

memberikan dukungan baik moral, material, maupun do’a yang tak

henti-hentinya mereka mohonkan kepada Allah SWT sehingga penulis dapat

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 pihak yang

telah banyak membantu dan semoga atas bimbingan serta bantuan moral dan

material yang penulis terima mendapat imbalan dari Allah SWT.

Medan maret 2009 Penulis,

(5)

ABSTRAK

Pondasi tiang pancang merupakan salah satu jenis dari pondasi dalam yang umum digunakan, yang berfungsi untuk menyalurkan beban struktur kelapisan tanah keras yang mempunyai kapasitas daya dukung tinggi yang letaknya cukup dalam di dalam tanah. Untuk menghitung kapasitas tiang, terdapat banyak rumus yang dapat digunakan. Hasil masing–masing rumus tersebut menghasilkan nilai kapasitas yang berbeda–beda.

Tujuan dari Tugas Akhir ini untuk menghitung daya dukung tiang pancang dari hasil sondir, standar penetrasi test (SPT), dan kalendering, membandingkan hasil daya dukung tiang pancang dari beberapa metode penyelidikan, dan menghitung penurunan yang terjadi pada tiang pancang tunggal.

(6)

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR NOTASI... x

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

1.2.Tujuan ... 3

1.3.Manfaat ... 4

1.4.Pembatasan Masalah ... 4

1.5.Metode Pengumpulan Data ... 5

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1.Umum ... 6

2.2.Defenisi Tanah ... 8

2.3.Macam-macam Pondasi ... 9

2.4.Penggolongan Pondasi Tiang Pancang ... 11

2.5.Alat Pancang Tiang ... 17

2.6.Metode Pelaksanaan Pondasi Tiang Pancang ... 19

2.7.Tiang Dukung Ujung dan Tiang Gesek ... 23

(7)

2.9.Faktor Aman ... 27

2.10.Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dari Hasil SPT... 28

2.11.Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dari Hasil Kalendering... 33

2.12.Tiang Pancang Kelompok (Pile Group) ... 38

2.13.Kapasitas Kelompok dan Efisiensi Tiang Pancang ... 44

2.14.Penurunan Tiang ... 47

2.15.Penurunan Diizinkan ... 55

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1.Data Umum 3.2.Srutuktur Bangunan Rusunawa UMA ... 59

3.3.Data Teknis Tiang Pancang ... 62

3.4.Metode Pengumpulan Data ... 63

3.5.Cara Analisis ... 63

3.6.Lokasi Titik Sondir, Bor dan Kalendering ... 64

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1.Gambaran Umum Lokasi Penelitian ... 67

4.2.Gambaran Umum Gedung Utama (Bangunan Rusunawa) ... 67

4.3.Hasil dan Pembahasan ... 68

4.3.1.3 Menghitung kapasitas daya dukung tiang pancang dari data sondir ... 68

(8)

Dari data kalendering ... 79 4.3.2 Menghitung penurunan tiang tunggal ... 87 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.Kesimpulan ... 91 5.2.Saran ... 92 DAFTAR PUSTAKA

(9)

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1 Faktor empirik Fbdan Fs ... 25

2.2 Nilai faktor empirik untuk tipe tanah ... 26

2.3 Hubungan Dr, dan N dari pasir ... 29

2.4 SPT hammer efficiencies ... 30

2.5 Borehole, Sampler and Rod correction factors ... 31

2.6 Effisiensi jenis alat pancang ... 33

2.7 Karakteristik alat pancang diesel hammer ... 34

2.8 Nilai-nilai k1 ... 34

2.9 Nilai efisiensi eh ... 34

2.10 Koefisien restitusi n ... 35

2.11 Perkiraan angka poisson ( ) ... 53

4.1 Perhitungan daya dukung ultimate dan ijin tiang pancang (S-1) ... 75

4.2 Perhitungan daya dukung ultimate dan ijin tiang pancang (S-2) ... 77

4.3 Perhitungan koreksi nilai SPT (BH-1) ... 78

4.4 Perkiraan penurunan tiang tunggal... 90

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 Macam-macam tipe pondasi ... 11

2.2 Tiang pancang beton precast concrete pile ... 13

2.3 Tiang pancang Precast Prestressed Concrete Pile ... 13

2.4 Skema pemuku l tiang ... 18

2.5 Urutan pemancangan ... 22

2.6 Tiang ditinjau dari cara mendukung bebannya ... 23

2.7 Pola-pola kelompok tiang pancang khusus ... 39

2.8 Pengaruh tiang akibat pemancangan ... 41

2.9 Beban normal sentris pada kelompok tiang pancang ... 42

2.10 Beban normal eksentris pada kelompok tiang pancang ... 42

2.11 Beban sentris dan momen kelompok tiang arah x dan y ... 43

2.12 Tipe keruntuhan dalam kelompok tiang ... 45

2.13 Definisi jarak s dalam hitungan efisiensi tiang ... 47

2.14 Contoh kerusakan bangunan akibat penurunan ... 48

2.15 Faktor penurunan Io ... 50

2.16 Koreksi kompresi, Rk ... 51

2.17 Koreksi kedalaman, Rh ... 51

2.18 Koreksi angka Poisson, R ... 52

2.19 Koreksi kekakuan lapisan pendukung, Rb ... 52

3.1 Denah Lokasi Pembangunan Asrama ... 57

(11)

3.3 Gambar 3D Rusunawa UMA ... 58

3.4 Gambar 3D Rusunawa UMA ... 58

3.5 Gambar Srtuktur Bangunan Rusunawa... .. 61

3.6 Gambar Pondasi Tiang Pancang Tipe 37 ... 61

3.7 Gambar Denah lokasi pemancangan tiang pancang... 62

3.8 Bagan alir penelitian ... 64

3.9 Lokasi titik sondir dan bor ... 65

3.10 Lokasi titk Kalendering ... 66

4.1 Perkiraan nilai qca (base) ... 68

4.2 Nilai qc (side) pada titik sondir 1 (S-1) ... 69

4.3 Perkiraan nilai qca (base) ... 71

4.4 Nilai qc (side) pada titik sondir 2 (S-2) ... 72

(12)

DAFTAR NOTASI

Qu = Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang pancang

Qb = Kapasitas tahanan di ujung tiang

Qs

=

Kapasitas tahanan kulit

qb

=

Kapasitas daya dukung di ujung tiang persatuan luas

Ab

=

Luas di ujung tiang

f

=

Satuan tahanan kulit persatuan luas

As

=

Luas kulit tiang pancang

qc

=

Perlawanan konus

Fs

=

Faktor empirik tahanan kulit yang tergantung pada tipe tiang

Fb

=

Faktor empirik tahanan ujung tiang yang tergantung pada tipe tiang

N60

=

Nilai koreksi SPT terhadap cara pengujian

Em

=

Hammer eficiency

CB

=

Koreksi diameter bor

CS

=

Koreksi sampler

CR

=

Koreksi panjang tali

N

=

Harga SPT lapangan

N’60

=

Nilai SPT terkoreksi cara pengujian dan regangan overburden

'

v

=

Tegangan overburden efektif

(13)

B

=

Lebar/diameter pondasi

Lb

=

Panjang penanaman pondasi

Ap

=

Luas penampang pile

qe

=

Satuan kapasitas ujung tiang

Ppu

=

Kapasitas daya dukung ujung tiang

fs

=

Tahanan satuan skin friction

As

=

Luas selimut tiang

Pus

=

Kapasitas daya dukung gesekan

=

Effisiensi alat pancang

E

=

Energi alat pancang yang digunakan

S

=

Banyaknya penetrasi pukulan diambil dari kalendering dilapangan

Ep

=

Modulus elastis tiang

Eg = Efisiensi kelompok tiang

Sg = Penurunan kelompok tiang

(14)

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Medan merupakan Ibukota Propinsi yang sedang berkembang dengan

pesat, baik pembangunan sarana fisik maupun non fisik. Selain melaksanakan

renovasi bangunan yang sudah ada, juga dilaksanakan pembangunan kembali

karena untuk memenuhi kebutuhan masyarakat yang terus berkembang. Diantara

pembangunan dibidang sarana fisik tersebut antara lain Pembangunan Rusunawa

Uni versitas Medan Area Sumatera Utara yang merupakan tempat tinggal atau

hunian bagi para mahasiswa Universitas Medan Area.

Bentuk dan struktur tanah merupakan suatu peranan yang penting dalam

suatu pekerjaan konstruksi yang harus dicermati karena kondisi ketidaktentuan

dari tanah berbeda-beda. Sebelum melaksanakan suatu pembangunan konstruksi

yang pertama-tama dilaksanakan dan dikerjakan dilapangan adalah pekerjaan

pondasi (struktur bawah). Pondasi merupakan suatu pekerjaan yang sangat

penting dalam suatu pekerjaan teknik sipil, karena pondasi inilah yang memikul

dan menahan suatu beban yang bekerja diatasnya yaitu beban konstruksi atas.

Pondasi ini akan menyalurkan tegangan-tegangan yang terjadi pada beban struktur

atas kedalam lapisan tanah yang keras yang dapat memikul beban konstruksi

tersebut.

Pondasi sebagai struktur bawah secara umum dapat dibagi dalam 2 (dua)

jenis, yaitu pondasi dalam dan pondasi dangkal. Pemilihan jenis pondasi

(15)

atau beban berat dan juga tergantung pada jenis tanahnya. Untuk konstruksi beban

ringan dan kondisi tanah cukup baik, biasanya dipakai pondasi dangkal, tetapi

untuk konstruksi beban berat biasanya jenis pondasi dalam adalah pilihan yang

tepat.

Secara umum permasalahan pondasi dalam lebih rumit dari pondasi

dangkal. Untuk hal ini penulis mencoba mengkonsentrasikan Tugas Akhir ini

pada perencanaan pondasi dalam, yaitu tiang pancang. Pondasi tiang pancang

adalah batang yang relative panjang dan langsing yang digunakan untuk

menyalurkan beban pondasi melewati lapisan tanah dengan daya dukung rendah

kelapisan tanah keras yang mempunyai kapasitas daya dukung tinggi yang relative

cukup dalam dibanding pondasi dangkal. 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.

Secara umum tiang pancang dapat diklasifikasikan antara lain: dari segi

bahan ada tiang pancang bertulang, tiang pancang pratekan, tiang pancang baja,

dan tiang pancang kayu. Dari segi bentang penampang, tiang pancang bujur

sangkar, segitiga, segi enam, bulat padat, pipa, huruf H, huruf I, dan bentuk

spesifik. Dari segi teknik pemancangan, dapat dilakukan dengan palu jatuh (drop

hammer), diesel hammer, dan hidrolic hammer.

Tiang pancang berinteraksi dengan tanah untuk menghasilkan daya

dukung yang mampu memikul dan memberikan keamanan pada struktur atas.

(16)

penyelidikan tanah yang akurat juga. Ada dua metode yang biasa digunakan

dalam penentuan kapasitas daya dukung tiang pancang yaitu dengan

menggunakan metode statis dan metode dinamis.

Penyelidikan tanah dengan menggunakan metode statis adalah

penyelidikan sondir dan standart penetrasi test (SPT). Penyelidikan sondir

bertujuan untuk mengetahui perlawanan penetrasi konus dan hambatan lekat tanah

yang merupakan indikasi dari kekuatan daya dukung lapisan tanah dengan

menggunakan rumus empiris.

Penyelidikan standart penetrasi test (SPT) bertujuan untuk mendapatkan

gambaran lapisan tanah berdasarkan jenis dan warna tanah melalui pengamatan

secara visual, sifat-sifat tanah, karakteristik tanah. Data standart penetrasi test

(SPT) dapat digunakan untuk menghitung daya dukung.

Perencanaan pondasi tiang pancang mencakup rangkaian kegiatan yang

dilaksanakan dengan berbagai tahapan yang meliputi studi kelayakan dan

perencanaan teknis. Semua itu dilakukan supaya menjamin hasil akhir suatu

konstruksi yang kuat, aman serta ekonomis.

1.2. Tujuan

Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah :

a. Menghitung dan membandingkan daya dukung tiang pancang dari

hasil sondir, standar penetrasi test, dan kalendering.

(17)

Penulisan Tugas Akhir ini diharapkan bermanfaat bagi :

a. Sebagai bahan referensi bagi siapa saja yang membacanya khususnya

bagi mahasiswa yang menghadapi masalah yang sama.

b. Untuk pihak-pihak lain yang membutuhkannya.

1.4. Pembatasan Masalah

Pada pelaksanaan proyek pembangunan Rusunawa Universitas Medan

Area Pancing, terdapat banyak permasalahan yang dapat ditinjau dan dibahas,

maka di dalam laporan ini sangatlah perlu kiranya diadakan suatu pembatasan

masalah. Yang bertujuan menghindari kekaburan serta penyimpangan dari

masalah yang dikemukakan sehingga semua sesuatunya yang dipaparkan tidak

menyimpang dari tujuan semula. Walaupun demikian, hal ini tidaklah berarti akan

memperkecil arti dari pokok-pokok masalah yang dibahas disini, melainkan hanya

karena keterbatasan belaka. Namun dalam penulisan laporan ini permasalahan

yang ditinjau hanya dibatasi pada :

a. Hanya ditinjau untuk tiang pancang tegak lurus.

b. Hanya ditinjau pada jenis tiang pancang beton pracetak.

c. Hanya meninjau penurunan tiang pancang tunggal.

d. Tidak meninjau akibat gaya horizontal.

e. Data sondir yang dipakai hanya pada data manometer bacaan 1

(18)

1.5. Metode Pengumpulan Data

Dalam penulisan Tugas Akhir ini dilakukan beberapa cara untuk dapat

mengumpulkan data yang mendukung agar Tugas Akhir ini dapat diselesaikan

dengan baik. Beberapa cara yang dilakukan antara lain:

a. Metode observasi

Untuk memperoleh data yang berhubungan dengan data teknis pondasi

tiang pancang diperoleh dari hasil survey langsung ke lokasi proyek

Pembangunan Rusunawa Universitas Medan Area, Pancing –

Sumatera Utara.

b. Pengambilan data

Pengambilan data yang diperlukan dalam perencanaan diperoleh dari

PT. PAESA PASINDO ENGINEERING selaku kontrktor manajemen

konstruksi berupa data hasil sondir, hasil SPT, hasil kalendring, dan

gambar struktur.

c. Melakukan studi keperpustakaan.

Membaca buku-buku yang berhubungan dengan masalah yang ditinjau

(19)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Umum

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 di dalam

massa tanah (Bowles, 1991).

Penggunaan pondasi tiang pancang sebagai pondasi bangunan apabila

tanah yang berada dibawah dasar bangunan tidak mempunyai daya dukung

(bearing capacity) yang cukup untuk memikul berat bangunan dan beban yang

bekerja padanya (Sardjono HS, 1988). Atau apabila tanah yang mempunyai daya

dukung yang cukup untuk memikul berat bangunan dan seluruh beban yang

bekerja berada pada lapisan yang sangat dalam dari permukaan tanah kedalaman

> 8 m (Bowles, 1991).

Fungsi dan kegunaan dari pondasi tiang pancang adalah untuk

memindahkan atau mentransfer beban-beban dari konstruksi di atasnya (super

struktur) ke lapisan tanah keras yang letaknya sangat dalam.

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. Sudut kemiringan yang dapat dicapai

oleh tiang tergantung dari alat yang dipergunakan serta disesuaikan pula dengan

(20)

Tiang Pancang umumnya digunakan :

1. Untuk mengangkat beban-beban konstruksi diatas tanah kedalam atau

melalui sebuah stratum/lapisan tanah. Didalam hal ini beban vertikal

dan beban lateral boleh jadi terlibat.

2. Untuk menentang gaya desakan keatas, gaya guling, seperti untuk

telapak ruangan bawah tanah dibawah bidang batas air jenuh atau

untuk menopang kaki-kaki menara terhadap guling.

3. Memampatkan endapan-endapan tak berkohesi yang bebas lepas

melalui kombinasi perpindahan isi tiang pancang dan getaran

dorongan. Tiang pancang ini dapat ditarik keluar kemudian.

4. Mengontrol lendutan/penurunan bila kaki-kaki yang tersebar atau

telapak berada pada tanah tepi atau didasari oleh sebuah lapisan yang

kemampatannya tinggi.

5. Membuat tanah dibawah pondasi mesin menjadi kaku untuk

mengontrol amplitudo getaran dan frekuensi alamiah dari sistem

tersebut.

6. Sebagai faktor keamanan tambahan dibawah tumpuan jembatan dan

atau pir, khususnya jika erosi merupakan persoalan yang potensial.

7. Dalam konstruksi lepas pantai untuk meneruskan beban-beban diatas

permukaan air melaui air dan kedalam tanah yang mendasari air

tersebut. Hal seperti ini adalah mengenai tiang pancang yang

ditanamkan sebagian dan yang terpengaruh oleh baik beban vertikal

(21)

Tanah, pada kondisi alam, terdiri dari campuran butiran-butiran mineral

dengan atau tanpa kandungan bahan organik. Butiran-butiran tersebut dapat

dengan mudah dipisahkan satu sama lain dengan kocokan air. Material ini berasal

dari pelapukan batuan, baik secara fisik maupun kimia. Sifat-sifat teknis tanah,

kecuali oleh sifat batuan induk yang merupakan material asal, juga dipengaruhi

oleh unsur-unsur luar yang menjadi penyebab terjadinya pelapukan batuan

tersebut.

Istilah-istilah seperti kerikil, pasir, lanau dan lempung digunakan dalam

teknik sipil untuk membedakan jenis-jenis tanah. Pada kondisi alam, tanah dapat

terdiri dari dua atau lebih campuran jenis-jenis tanah dan kadang-kadang terdapat

pula kandungan bahan organik. Material campurannya kemudian dipakai sebagai

nama tambahan dibelakang material unsur utamanya. Sebagai contoh, lempung

berlanau adalah tanah lempung yang mengandung lanau dengan material

utamanya adalah lempung dan sebagainya.

Tanah terdiri dari 3 komponen, yaitu udara, air dan bahan padat. Udara

dianggap tidak mempunyai pengaruh teknis, sedangkan air sangat mempengaruhi

sifat-sifat teknis tanah. Ruang diantara butiran-butiran, sebagian atau seluruhnya

dapat terisi oleh air atau udara. Bila rongga tersebut terisi air seluruhnya, tanah

dikatakan dalam kondisi jenuh. Bila rongga terisi udara dan air, tanah pada

kondisi jenuh sebagian (partially saturated). Tanah kering adalah tanah yang tidak

(22)

2.3. Macam-macam Pondasi

Pondasi adalah bagian terendah bangunan yang meneruskan beban

bangunan ke tanah atau batuan yang berada dibawahnya. Klasifikasi pondasi

dibagi 2 (dua) yaitu:

1. Pondasi dangkal

Pondasi dangkal adalah pondasi yang mendukung beban secara

langsung seperti :

a. Pondasi telapak yaitu pondasi yang berdiri sendiri dalam

mendukung kolom (Gambar 2.1b).

b. Pondasi memanjang yaitu pondasi yang digunakan untuk

mendukung sederetan kolom yang berjarak dekat sehingga bila

dipakai pondasi telapak sisinya akan terhimpit satu sama lainnya

(Gambar 2.1a).

c. Pondasi rakit (raft foundation) yaitu pondasi yang digunakan

untuk mendukung bangunan yang terletak pada tanah lunak atau

digunakan bila susunan kolom-kolom jaraknya sedemikian dekat

disemua arahnya, sehingga bila dipakai pondsi telapak,

sisi-sisinya berhimpit satu sama lainnya (Gambar 2.1c).

2. Pondasi dalam

Pondasi dalam adalah pondasi yang meneruskan beban bangunan ke

tanah keras atau batu yang terletak jauh dari permukaan, seperti:

a. Pondasi sumuran (pier foundation) yaitu pondasi yang merupakan

peralihan antara pondasi dangkal dan pondsi tiang (Gambar 2.1d),

(23)

yang relatif dalam, dimana pondasi sumuran nilai kedalaman (Df)

dibagi lebarnya (B) lebih besar 4 sedangkan pondasi dangkal

Df/B ≤ 1.

b. Pondasi tiang (pile foundation), digunakan bila tanah pondasi

pada kedalaman yang normal tidak mampu mendukung bebannya

dan tanah kerasnya terletak pada kedalaman yang sangat dalam

(Gambar 2.1e). Pondasi tiang umumnya berdiameter lebih kecil

dan lebih panjang dibanding dengan 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

Sumber : Hardiyatmo, 1996

2.4. Penggolongan Pondasi Tiang Pancang

Pondasi tiang pancang dapat digolongkan berdasarkan pemakaian bahan,

cara tiang meneruskan beban dan cara pemasangannya, berikut ini akan dijelaskan

satu persatu

2.12.1.Pondasi tiang pancang menurut pemakaian bahan dan karakteristik strukturnya

Tiang pancang dapat dibagi kedalam beberapa kategori (Bowles, 1991),

antara lain :

A. Tiang pancang kayu

Tiang pancang kayu dibuat dari kayu yang biasanya diberi pengawet dan

dipancangkan dengan ujungnya yang kecil sebagai bagian yang runcing. Tapi

biasanya apabila ujungnya yang besar atau pangkal dari pohon di pancangkan

untuk tujuan maksud tertentu, seperti dalam tanah yang sangat lembek dimana

tanah tersebut akan kembali memberikan perlawanan dan dengan ujungnya yang

(25)

Tiang pancang kayu akan tahan lama dan tidak mudah busuk apabila tiang

pancang kayu tersebut dalam keadaan selalu terendam penuh dibawah muka air

tanah dan tiang pancang kayu akan lebih cepat rusak apabila dalam keadaan

kering dan basah selalu berganti-ganti, sedangkan pengawetan dengan pemakaian

obat pengawet pada kayu hanya akan menunda dan memperlambat kerusakan dari

kayu, dan tidak dapat melindungi kayu dalam jangka waktu yang lama.

Oleh karena itu pondasi untuk bangunan-bangunan permanen (tetap) yang

didukung oleh tiang pancang kayu, maka puncak dari pada tiang pancang kayu

tersebut diatas harus selalu lebih rendah dari pada ketinggian dari pada muka air

tanah terendah. Pada pemakaian tiang pancang kayu biasanya tidak diizinkan

untuk menahan muatan lebih tinggi 25 sampai 30 ton untuk satu tiang.

B. Tiang pancang beton

Tiang pancang jenis ini terbuat dari beton seperti biasanya. Tiang pancang

ini dapat dibagi dalam 3 macam berdasarkan cara pembuatannya (Bowles, 1991),

yaitu:

a. Precast Reinforced Concrete Pile

Precast Reinforced Concrete Pile adalah tiang pancang beton bertulang

yang dicetak dan dicor dalam acuan beton (bekisting) yang setelah cukup keras

kemudian diangkat dan dipancangkan. Karena tegangan tarik beton kecil dan

praktis dianggap sama dengan nol, sedangkan berat sendiri beton besar, maka

tiang pancang ini harus diberikan penulangan yang cukup kuat untuk menahan

momen lentur yang akan timbul pada waktu pengangkatan dan pemancangan.

Tiang pancang ini dapat memikul beban yang lebih besar dari 50 ton untuk

(26)

Reinforced Concrete Pile penampangnya dapat berupa lingkaran, segi empat, segi

delapan dapat dilihat pada (Gambar 2.2).

Gambar 2.2 Tiang pancang beton precast concrete pile

Sumber : Bowles, 1991

b. Precast Prestressed Concrete Pile

Tiang pancang Precast Prestressed Concrete Pile adalah tiang pancang

beton yang dalam pelaksanaan pencetakannya sama seperti pembuatan beton

prestess, yaitu dengan menarik besi tulangannya ketika dicor dan dilepaskan

setelah beton mengeras seperti dalam (Gambar 2.3). Untuk tiang pancang jenis ini

biasanya dibuat oleh pabrik yang khusus membuat tiang pancang, untuk ukuran

dan panjangnya dapat dipesan langsung sesuai dengan yang diperlukan.

Gambar 2.3 Tiang pancang Precast Prestressed Concrete Pile

(27)

c. Cast in Place

Cast in Place merupakan tiang pancang yang dicor ditempat dengan cara

membuat lubang ditanah terlebih dahulu dengan cara melakukan pengeboran.

Pada Cast in Place ini dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu :

1. Dengan pipa baja yang dipancangkan ke dalam tanah, kemudian diisi

dengan beton dan ditumbuk sambil pipa baja tersebut ditarik keatas.

2. Dengan pipa baja yang dipancang ke dalam tanah, kemudian diisi

dengan beton sedangkan pipa baja tersebut tetap tinggal di dalam

tanah.

C. Tiang pancang baja

Jenis-jenis tiang pancang baja ini biasanya berbentuk H yang digiling atau

merupakan tiang pancang pipa. Balok yang mempunyai flens lebar (wide-flange

beam) atau balok I dapat juga digunakan, tapi balok H khususnya dibuat

sebanding untuk menahan tegangan pemancangan yang keras yang mungkin

dialami oleh tiang-tiang tersebut. Dalam tiang pancang H, flens dan badan

mempunyai tebal yang sama, bentuk WF yang standar dan bentuk H biasanya

mempunyai badan yang tipis dari flens. Tiang pancang pipa adalah tiang pancang

yang terpatri maupun yang tidak mempunyai sambungan lipat yang dapat

dirancang, baik dengan ujung terbuka maupun dengan ujung tertutup. Tiang

pancang pipa sering kali diisi dengan beton setelah pemancangan, walaupun

dalam beberapa hal pengisian tidak perlu.

Pipa yang pada ujungnya terbuka dan tiang pancang H melibatkan

perpindahan volume yang relatif kecil selama pemancangan. Mengenai tiang

(28)

dengan mata bor pemotong (choping bit), atau dengan peledakan dan dikeluarkan

melalui pipa. Jika dijumpai batu-batu besar, maka kemungkinan untuk mengakhiri

tiang pancang pada batu-batu tersebut harus diselidiki.

D. Tiang pancang komposit

Tiang pancang komposit adalah tiang pancang yang terbuat dari dua

macam bahan berbeda yang bekerja secara bersama-sama, sehingga merupakan

satu kesatuan tiang.

2.12.2.Pondasi tiang pancang menurut pemasangannya

Pondasi tiang pancang menurut cara pemasangannya dibagi dua bagian

besar, yaitu :

A. Tiang pancang pracetak

Tiang pancang pracetak adalah tiang pancang yang dicetak dan dicor

didalam acuan beton (bekisting), kemudian setelah cukup kuat lalu diangkat dan

dipancangkan. Tiang pancang pracetak ini menurut cara pemasangannya terdiri

dari :

1. Cara penumbukan

Dimana tiang pancang tersebut dipancangkan kedalam tanah dengan cara

penumbukan oleh alat penumbuk (hammer).

2. Cara penggetaran

Dimana tiang pancang tersebut dipancangkan kedalam tanah dengan cara

(29)

3. Cara penanaman

Dimana permukaan tanah dilubangi terlebih dahulu sampai kedalaman

tertentu, lalu tiang pancang dimasukkan, kemudian lubang tadi ditimbun lagi

dengan tanah. Cara penanaman ini ada beberapa metode yang digunakan :

a. Cara pengeboran sebelumnya, yaitu dengan cara mengebor tanah

sebelumnya lalu tiang dimasukkan kedalamnya dan ditimbun kembali.

b. Cara pengeboran inti, yaitu tiang ditanamkan dengan mengeluarkan

tanah dari bagian dalam tiang.

c. Cara pemasangan dengan tekanan, yaitu tiang dipancangkan kedalam

tanah dengan memberikan tekanan pada tiang.

d. Cara pemancaran, yaitu tanah pondasi diganggu dengan semburan air

yang keluar dari ujung serta keliling tiang, sehingga tidak dapat

dipancangkan kedalam tanah.

B. Tiang yang dicor ditempat (cast in place pile)

Tiang yang dicor ditempat (cast in place pile) ini menurut teknik

penggaliannya terdiri dari beberapa macam cara yaitu :

1. Cara penetrasi alas

Cara penetrasi alas yaitu pipa baja yang dipancangkan kedalam tanah

kemudian pipa baja tersebut dicor dengan beton.

2. Cara penggalian

Cara ini dapat dibagi lagi urut peralatan pendukung yang digunakan antara

(30)

a. Penggalian dengan tenaga manusia

Penggalian lubang pondasi tiang pancang dengan tenaga manusia

adalah penggalian lubang pondasi yang masih sangat sederhana dan

merupakan cara konvensional. Hal ini dapat dilihat dengan cara

pembuatan pondasi dalam, yang pada umumnya hanya mampu

dilakukan pada kedalaman tertentu.

b. Penggalian dengan tenaga mesin

Penggalian lubang pondasi tiang pancang dengan tenaga mesin adalah

penggalian lubang pondasi dengan bantuan tenaga mesin, yang

memiliki kemampuan lebih baik dan lebih canggih.

2.5. Alat Pancang Tiang

Dalam pemasangan tiang kedalam tanah, tiang dipancang dengan alat

pemukul yang dapat berupa pemukul (hammer) mesin uap, pemukul getar atau

pemukul yang hanya dijatuhkan. Skema dari berbagai macam alat pemukul

diperlihatkan dalam Gambar 2.4a sampai dengan 2.4d. Pada gambar terebut

diperlihatkan pula alat-alat perlengkapan pada kepala tiang dalam pemancangan.

Penutup (pile cap) biasanya diletakkan menutup kepala tiang yang kadang-kadang

dibentuk dalam geometri tertutup.

A. Pemukul Jatuh (drop hammer)

Pemukul jatuh terdiri dari blok pemberat yang dijatuhkan dari atas.

Pemberat ditarik dengan tinggi jatuh tertentu kemudian dilepas dan menumbuk

(31)

lambat, sehingga alat ini hanya dipakai pada volume pekerjaan pemancangan yang

kecil.

B. Pemukul Aksi Tiang (single-acting hammer)

Pemukul aksi tunggal berbentung memanjang dengan ram yang bergerak

naik oleh udara atau uap yang terkompresi, sedangkan gerakan turun ram

disebabkan oleh beratnya sendiri. Energi pemukul aksi tunggal adalah sama

dengan berat ram dikalikan tinggi jatuh (Gambar 2.4a).

(a) (b)

(c) (d)

Gambar 2.4 Skema pemukul tiang : (a) Pemukul aksi tunggal (single acting

hammer), (b) Pemukul aksi double (double acting hammer), (c) Pemukul diesel

(32)

Sumber : Hardiyatmo, 2002 C. Pemukul Aksi Double (double-acting hammer)

Pemukul aksi double menggunakan uap atau udara untuk mengangkat ram

dan untuk mempercepat gerakan ke bawahnya (Gambar 2.4b). Kecepatan pukulan

dan energi output biasanya lebih tinggi daripada pemukul aksi tunggal.

D. Pemukul Diesel (diesel hammer)

Pemukul diesel terdiri dari silinder, ram, balok anvil dan sistem injeksi

bahan bakar. Pemukul tipe ini umumnya kecil, ringan dan digerakkan dengan

menggunakan bahan bakar minyak. Energi pemancangan total yang dihasilkan

adalah jumlah benturan dari ram ditambah energi hasil dari ledakan (Gambar

2.4c).

E. Pemukul Getar (vibratory hammer)

Pemukul getar merupakan unit alat pancang yang bergetar pada frekuensi

tinggi (Gambar 2.4d).

2.6. Metode Pelaksanaan Pondasi Tiang Pancang

Aspek teknologi sangat berperan dalam suatu proyek konstruksi.

Umumnya, aplikasi teknologi ini banyak diterapkan dalam metode pelaksanaan

pekerjaan konstruksi. Penggunaan metode yang tepat, praktis, cepat dan aman,

sangat membantu dalam penyelesaian pekerjaan pada suatu proyek konstruksi.

Sehingga target waktu, biaya dan mutu sebagaimana ditetapkan dapat tercapai.

Tahapan pekerjaan pondasi tiang pancang adalah sebagai berikut :

(33)

1. Membubuhi tanda, tiap tiang pancang harus dibubuhi tanda serta tanggal saat

tiang tersebut dicor. Titik-titik angkat yang tercantum pada gambar harus

dibubuhi tanda dengan jelas pada tiang pancang. Untuk mempermudah

perekaan, maka tiang pancang diberi tanda setiap 1 meter.

2. Pengangkatan/pemindahan, tiang pancang harus dipindahkan/diangkat dengan

hati-hati sekali guna menghindari retak maupun kerusakan lain yang tidak

diinginkan.

3. Rencanakan final set tiang, untuk menentukan pada kedalaman mana

pemancangan tiang dapat dihentikan, berdasarkan data tanah dan data jumlah

pukulan terakhir (final set).

4. Rencanakan urutan pemancangan, dengan pertimbangan kemudahan manuver

alat. Lokasi stock material agar diletakkan dekat dengan lokasi pemancangan.

5. Tentukan titik pancang dengan theodolith dan tandai dengan patok.

6. Pemancangan dapat dihentikan sementara untuk peyambungan batang

berikutnya bila level kepala tiang telah mencapai level muka tanah sedangkan

level tanah keras yang diharapkan belum tercapai.

Proses penyambungan tiang :

a. Tiang diangkat dan kepala tiang dipasang pada helmet seperti yang

dilakukan pada batang pertama.

b. Ujung bawah tiang didudukkan diatas kepala tiang yang pertama

sedemikian sehingga sisi-sisi pelat sambung kedua tiang telah berhimpit

dan menempel menjadi satu.

c. Penyambungan sambungan las dilapisi dengan anti karat

(34)

7. Selesai penyambungan, pemancangan dapat dilanjutkan seperti yang

dilakukan pada batang pertama. Penyambungan dapat diulangi sampai

mencapai kedalaman tanah keras yang ditentukan.

8. Pemancangan tiang dapat dihentikan bila ujung bawah tiang telah mencapai

lapisan tanah keras/final set yang ditentukan.

9. Pemotongan tiang pancang pada cut off level yang telah ditentukan.

B. Proses Pemancangan

1. Alat pancang ditempatkan sedemikian rupa sehingga as hammer jatuh pada

patok titik pancang yang telah ditentukan.

2. Tiang diangkat pada titik angkat yang telah disediakan pada setiap lubang.

3. Tiang didirikan disamping driving lead dan kepala tiang dipasang pada helmet

yang telah dilapisi kayu sebagai pelindung dan pegangan kepala tiang.

4. Ujung bawah tiang didudukkan secara cermat diatas patok pancang yang telah

ditentukan.

5. Penyetelan vertikal tiang dilakukan dengan mengatur panjang backstay sambil

diperiksa dengan waterpass sehingga diperoleh posisi yang betul-betul

vertikal. Sebelum pemancangan dimulai, bagian bawah tiang diklem dengan

center gate pada dasar driving lead agar posisi tiang tidak bergeser selama

pemancangan, terutama untuk tiang batang pertama.

6. Pemancangan dimulai dengan mengangkat dan menjatuhkan hammer secara

(35)

1. Kondisi fisik tiang

a. Seluruh permukaan tiang tidak rusak atau retak

b. Umur beton telah memenuhi syarat

c. Kepala tiang tidak boleh mengalami keretakan selama pemancangan

2. Toleransi

Vertikalisasi tiang diperiksa secara periodik selama proses pemancangan

berlangsung. Penyimpangan arah vertikal dibatasi tidak lebih dari 1:75 dan

penyimpangan arah horizontal dibatasi tidak lebih dari 75 mm.

3. Penetrasi

Tiang sebelum dipancang harus diberi tanda pada setiap setengah meter di

sepanjang tiang untuk mendeteksi penetrasi per setengah meter. Dicatat

jumlah pukulan untuk penetrasi setiap setengah meter.

4. Final set

Pamancangan baru dapat dihentikan apabila telah dicapai final set sesuai

perhitungan.

(a) (b) (c)

Gambar 2.5 Urutan pemancangan : (a) Pemancangan tiang, (b) Penyambungan

(36)

2.7. Tiang Dukung Ujung dan Tiang Gesek

Ditinjau dari cara mendukung beban, tiang dapat dibagi menjadi 2 (dua)

macam (Hardiyatmo, 2002), yaitu :

1. Tiang dukung ujung (end bearing pile) adalah tiang yang kapasitas

dukungnya ditentukan oleh tahanan ujung tiang. Umumnya tiang

dukung ujung berada dalam zone tanah yang lunak yang berada diatas

tanah keras. Tiang-tiang dipancang sampai mencapai batuan dasar atau

lapisan keras lain yang dapat mendukung beban yang diperkirakan

tidak mengakibatkan penurunan berlebihan. Kapasitas tiang

sepenuhnya ditentukan dari tahanan dukung lapisan keras yang berada

dibawah ujung tiang (Gambar 2.6a).

2. Tiang gesek (friction pile) adalah tiang yang kapasitas dukungnya

lebih ditentukan oleh perlawanan gesek antara dinding tiang dan tanah

disekitarnya (Gambar 2.6b). Tahanan gesek dan pengaruh konsolidasi

lapisan tanah dibawahnya diperhitungkan pada hitungan kapasitas

tiang.

(a) (b)

Gambar 2.6 Tiang ditinjau dari cara mendukung bebannya

(37)

2.8. Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dari Hasil Sondir

Diantara perbedaaan tes dilapangan, sondir atau cone penetration test

(CPT) seringkali sangat dipertimbangkan berperanan dari geoteknik. CPT atau

sondir ini tes yang sangat cepat, sederhana, ekonomis dan tes tersebut dapat

dipercaya dilapangan dengan pengukuran terus-menerus dari permukaan

tanah-tanah dasar. CPT atau sondir ini dapat juga mengklasifikasi lapisan tanah-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, guna menentukan kapasitas daya dukung ultimit dari tiang

pancang. Kapasitas daya dukung ultimit ditentukan dengan persamaan sebagai

berikut :

Qu = Qb + Qs = qbAb + f.As ... (2.1)

dimana :

Qu = Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang pancang.

Qb = Kapasitas tahanan di ujung tiang.

Qs = Kapasitas tahanan kulit.

qb = Kapasitas daya dukung di ujung tiang persatuan luas.

Ab = Luas di ujung tiang.

f = Satuan tahanan kulit persatuan luas.

(38)

Dalam menentukan kapasitas daya dukung aksial ultimit (Qu) dipakai

Metode Aoki dan De Alencar.

Aoki dan Alencar mengusulkan untuk memperkirakan kapasitas dukung

ultimit dari data Sondir. Kapasitas dukung ujung persatuan luas (qb) diperoleh

sebagai berikut :

qb =

b ca

F base

q ( )

... (2.2)

dimana :

qca (base) = Perlawanan konus rata-rata 1,5D diatas ujung tiang, 1,5D

dibawah ujung tiang dan Fb adalah faktor empirik tahanan

ujung tiang tergantung pada tipe tiang

Tahanan kulit persatuan luas (f) diprediksi sebagai berikut :

f = qc (side)

s s

F

α _{... (2.3)}

dimana :

qc (side) = Perlawanan konus rata-rata pada masinglapisan sepanjang

tiang.

Fs = Faktor empirik tahanan kulit yang tergantung pada tipe tiang

Fb = Faktor empirik tahanan ujung tiang yang tergantung pada tipe tiang

Faktor Fbdan Fs diberikan pada Tabel 2.1 dan nilai-nilai faktor empirik s

diberikan pada Tabel 2.2.

Tabel 2.1 Faktor empirik Fbdan Fs untuk jenis atau tipe tiang pancang

(39)

Tiang Bor 3,5 7,0

Baja 1,75 3,5

Beton Pratekan 1,75 3,5

Sumber : Titi & Farsakh, 1999

Tabel 2.2 Nilai faktor empirik untuk tipe tanah

Tipe Tanah s (%)

Tipe Tanah s (%) Tipe Tanah s (%)

Pasir 1,4 Pasir berlanau 2,2 Lempung

berpasir 2,4

Pasir kelanauan 2,0 Pasir berlanau

dengan lempung 2,8

Lempung

berlempung 3,0

Lanau

berlempung 3,4 Lempung 6,0

Sumber : Titi & Farsakh, 1999

Pada umumnya nilai s untuk pasir = 1,4 persen, nilai s untuk lanau = 3,0

persen dan nilai s untuk lempung = 1,4 persen.

Untuk menghitung daya dukung tiang pancang berdasarkan data hasil

pengujian sondir dapat dilakukan dengan menggunakan metode Meyerhoff.

Daya dukung ultimate pondasi tiang dinyatakan dengan rumus :

Qult = (qc x Ap)+(JHL x K11) ... (2.4)

(40)

Qult = Kapasitas daya dukung tiang pancang tunggal.

qc = Tahanan ujung sondir.

Ap = Luas penampang tiang.

JHL = Jumlah hambatan lekat.

K11 = Keliling tiang.

Daya dukung ijin pondasi dinyatakan dengan rumus :

Qijin =

5 3

11 JHLxK xA

qc c +

... (2.5)

dimana :

Qijin = Kapasitas daya dukung ijin pondasi.

qc = Tahanan ujung sondir.

Ap = Luas penampang tiang.

JHL = Jumlah hambatan lekat.

K11 = Keliling tiang.

2.9. Faktor Aman

Untuk memperoleh kapasitas ijin tiang, maka diperlukan untuk membagi

kapasitas ultimit dengan faktor aman tertentu. Faktor aman ini perlu diberikan

dengan maksud :

a. Untuk memberikan keamanan terhadap ketidakpastian metode hitungan yang

digunakan.

b. Untuk memberikan keamanan terhadap variasi kuat geser dan kompresibilitas

(41)

c. Untuk meyakinkan bahwa bahan tiang cukup aman dalam mendukung beban

yang bekerja.

d. Untuk meyakinkan bahwa penurunan total yang terjadi pada tiang tunggal atau

kelompok masih tetap dalam batas-batas toleransi.

e. Untuk meyakinkan bahwa penurunan tidak seragam diantara tiang-tiang masih

dalam batas toleransi.

Sehubungan dengan alasan butir (d), dari hasil banyak

pengujian-pengujian beban tiang, baik tiang pancang maupun tiang bor yang berdiameter

kecil sampai sedang (600 mm), penurunan akibat beban bekerja (working load)

yang terjadi lebih kecil dari 10 mm untuk faktor aman yang tidak kurang dari 2,5

(Tomlinson, 1977).

Besarnya beban bekerja (working load) atau kapasitas tiang ijin (Qa)

dengan memperhatikan keamanan terhadap keruntuhan adalah nilai kapasitas

ultimit (Qu) dibagi dengan faktor aman (SF) yang sesuai. Variasi besarnya faktor

aman yang telah banyak digunakan untuk perancangan pondasi tiang pancang,

sebagai berikut :

Qa =

5 , 2

u

Q

... (2.6)

2.10. 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

(42)

( ) berdasarkan nilai jumlah pukulan (N). Hubungan kepadatan relatif, sudut

geser tanah dan nilai N dari pasir dapat dilihat pada tabel dibawah ini:

Tabel 2.3 Hubungan Dr, dan N dari pasir

Nilai N Kepadatan Relative (Dr)

Sudut Geser Dalam Menurut

Peck

Menurut Meyerhof

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

30-50 0,6-0,8 Padat 36-41 40-45

> 50 0,8-1,0 Sangat Padat < 41 > 45

Sumber : Mekanika Tanah & Teknik Pondasi, Sosrodarsono Suyono Ir, 1983

Hasil uji SPT yang diperoleh dari lapangan perlu dilakukan koreksi. Pada

data uji SPT terdapat dua jenis koreksi, yaitu koreksi efisiensi alat (cara

pengujian) dan koreksi tegangan overburden efektif (kedalaman).

1. Skempton, 1986, mengembangkan koreksi nilai SPT sebagai berikut :

N60 =

60 , 0

. .

.C_B C_S C_R Em

... (2.7)

dimana :

N60 = Nilai koreksi SPT terhadap cara pengujian.

Em = Hammer eficiency (Tabel 2.4).

CB = Koreksi diameter bor (Tabel 2.5).

CS = Koreksi sampler (Tabel 2.5).

(43)

N = Harga SPT lapangan.

2. Koreksi tegangan overburden efektif (kedalaman) sebagai berikut :

N’60 = CN . N60 ... (2.8)

Pasir halus normal konsolidasi :

CN =

Pasir kasar normal konsolidasi :

CN =

Pasir over konsolidasi :

CN =

N’60 = Nilai SPT terkoreksi cara pengujian dan regangan overburden.

'

v = Tegangan overburden efektif.

r = Reference stress = 100 kPa.

N60 = Nilai koreksi SPT terhadap cara pengujian.

Tabel 2.4 SPT hammer efficiencies

Country Hammer Type Hammer Release Mechanism

Hammer Effeciency, Em

Argentina Donut Cathead 0.45

Brazil Pin weight Hand dropped 0.72

China Automatic

(44)

Colombia Donut Cathead 0.50

2 turns on cathead 2 turns on cathead

0.55-0.60 0.45

Venezuela Donut Cathead 0.43

Sumber : Clayton, 1990

Tabel 2.5 Borehole, Sampler and Rod correction factors

Factor Equipment Variables Value

Borehole diameter factor,

CB 2.5-4.5 in (65-115 mm) Sampling methode factor,

CS Standard sampler

Sampler without liner (not recommended)

1.00 1.20

Rod lenght factor,

CR 10-13 ft (3-4 m)

Sumber : Skempton, 1986

Perkiraan kapasitas daya dukung pondasi tiang pancang pada tanah pasir

dan silt didasarkan pada data uji lapangan SPT, ditentukan dengan perumusan

sebagai berikut :

1. Kekuatan ujung tiang (end bearing), (Meyerhof, 1976).

Untuk tanah pasir dan kerikil :

Qp = 40 . N-SPT . L D . Ap < 400 . N-SPT . Ap ... (2.12) Untuk tahanan geser selimut tiang adalah:

Qs = 2 N-SPT . p. L

(45)

Qp = 9 . Cu . Ap ... (2.13)

Untuk tahanan geser selimut tiang adalah:

Qs = . cu . p . Li

Cu = N-SPT . 2/3 . 10

Dimana : = Koefisien adhesi antara tanah dan tiang

Cu = Kohesi Undrained

p = keliling tiang

Li = panjang lapisan tanah

2. Kekuatan Lekatan (skin friction), (Meyerhof, 1976).

Untuk pondasi tiang tipe large displacement (driven pile) :

fs =

50 r

σ _N

60 ... (2.15)

Untuk pondasi tiang tipe small displacement (bored pile) :

fs =

100 r

σ _N

60 ... (2.16)

dan :

Psu = As . fs ... (2.17)

dimana :

fs = Tahanan satuan skin friction, kN/m2.

N60 = Nilai SPT N60.

As = Luas selimut tiang.

Pus = Kapasitas daya dukung gesekan (skin friction), kN.

Untuk tahanan geser selimut tiang pancang pada tanah non-kohesif :

Qs = 2 . N-SPT . p . Li ... (2.18)

(46)

Li = Panjang lapisan tanah, m.

p = Keliling tiang, m.

2.11. Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Dari Hasil Kalendering

Untuk perencanaan daya dukung tiang pancang dari hasil kalendering ada

dua metode yaitu metode Danish Formula dan metode HilleyFormula.

Formula Danish banyak digunakan untuk menentukan apakah suatu tiang

pancang tunggal telah mencapai daya dukung yang cukup pada kedalaman

tertentu, walaupun pada prakteknya kedalaman dan daya dukung tiang telah

ditentukan sebelumnya. Kapasitas daya dukung tiang berdasarkan metode Danish

Formula adalah :

Pu =

= Effisiensi alat pancang.

E = Energi alat pancang yang digunakan.

S = Banyaknya penetrasi pukulan diambil dari kalendering dilapangan.

A = Luas penampang tiang pancang.

(47)

Tabel 2.6 Effisiensi jenis alat pancang

Jenis Alat Pancang Effisiensi

Pemukul jatuh (drop hammer) 0.75 - 1.00

Pemukul aksi tunggal (single acting hammer) 0.75 - 0.85 Pemukul aksi double (double acting hammer) 0.85

Pemuku l diesel (diesel hammer) 0.85 - 1.00

Sumber : Teknik Pondasi 2, Hardiyatmo, Hary Christady, 2003

Tabel 2.7 Karakteristik alat pancang diesel hammer

Type

Tenaga Hammer Jlh.

Pukulan Permenit

Berat Balok Besi Panjang

kN-m Kip-ft Kg-cm kN Kips Kg

Sumber : Buku Katalog KOBE Diesel Hammer

Tabel 2.8 Nilai-nilai k 1 (Chellis, 1961)

Bahan Tiang

Nilai k1 (mm), untuk tegangan akibat pukulan pemancangan di kepala tiang

3.5 MPa 7MPa 10.5MPa 14MPa

Tiang baja atau pipa langsung pada

kepala tiang 0 0 0 0

Tiang langsung pada kepala tiang 1.3 2.5 3.8 5

Tiang beton pracetak dengan 75 – 110

mm bantalan didalam cap 3 6 9 12.5

Baja tertutup cap yang berisi bantalan

kayu untukl tiang baja H atau tiang pipa 1 2 3 4

Piringan fiber 5 mm diantara dua pelat

baja 10 mm 0.5 1 1.5 2

(48)

Type Efisiensi (eh)

Pemukul Jatuh (Drop Hammer) 0.75 – 1.0

Pemuku l Aksi Tungga l (Single Acting Hammer) 0.75 – 0.85

Pemuku l Aksi Dobel (Double Acting Hammer) 0.85

Pemuku l Diesel (Diesel Hammer) 0.85 – 1.0

Tabel 2.10 Koefisien restitusi n (Bowles, 1977)

Material n

Broomed wood 0

Tiang kayu padat pada tiang 0.25

Bantalan kayu padat pada tiang 0.32

Bantalan kayu padat pada alas tiang 0.40

Landasan baja pada baja (steel on steel anvil) pada tiang baja atau

beton

0.50

Pemukul besi cor pada tiang beton tanpa penutup (cap) 0.40

Metode Hilley Formula juga banyak digunakan untuk menentukan apakah

suatu tiang pancang tunggal telah mencapai daya dukung yang cukup pada

kedalaman tertentu, walaupun pada prakteknya kedalaman dan daya dukung tiang

telah ditentukan sebelumnya. Kapasitas daya dukung tiang berdasarkan metode

Hilley Formula adalah :

(49)

Cumming (1940) menunjukkan bahwa persamaan telah mengikutsertakan

efek-efek kehilangan yang diasosiasikan dengan k1, bentuk dari persamaan 2.18

umumnya lebih diterima dan dipakai.

Suku k2 dapat diambil sebagai pemampatan elastis dari tiang

AE Q_u 2

dengan energi regangan yang bersangkutan sebesar

AE Q_u

2

Nilai k1 dapat dilihat dari tabel 2.2.18 Nilai efesiensi pemukul (eh)

bergantung pada kondisi pemukul dan blok penutup (capblok) dan kondisi tanah

(khususnya pada pemukul uap). Jika belum ada data yang tepat, nilai-nilai (eh)

dalam tabel 2.19 dapat dipakai sebagai acuan. Nilai-nilai restitusi n ditunjuk

dalam tabel 2.30, dimana nilai-nilai aktualnyabergantung pada tipe dan kondisi

bahan capblok dan bantalan kepala tiang.

Nilai k3 dapat diambil (Bowles, 1982)

K3 = 0 untuk tanah keras (batu, pasir sangat padat dan kerikil)

= 2.5 mm – 5 mm pada tanah yang lainnya.

Dimana :

Qu = Kapasitas ultimate tiang

eh = efesiensi palu (hammer eficiency)

Eh = energi pemukul dari pabrik per aturan waktu

h = tinggi jatuh ram

k1 = komperesi impuls menyebabkan kompresi/perubahan momentum

k2 = konpresi elastik tiang

k3 = kompresi elastik tanah

(50)

n = koefisien restitusi

s = penetrasi per pukulan

Wp = berat tiang, termasuk pilecap, driving shoe, dan capblok

Wr = berat ram (termasuk berat casing untuk pemukul aksi dobel)

Cara pengambilan grafik data kalendering hasil pemancangan tiang

adalah:

1. Kertas grafik ditempelkan pada dinding tiang pemancang sebelum

tiang tertanam keseluruhan dan proses pemancangan belum selesai.

2. Kemudian alat tulis diletakkan diatas sokongan kayu dengan tujuan

agar alat tulis tidak bergerak pada saat penggambaran grafik penurunan

tiang kekertas grafik ketika berlangsung pemancangan tiang.

3. Pengambilan data ini diambil pada saat kira-kira penurunan tiang

pancang mulai stabil

4. Hasil kalendering pemancangan tiang yang diambil pada 10 pukulan

terakhir, kemudian dirata-ratakan sehingga diperoleh penetrasi titik

perpukulan (s).

Metode Gates juga sering dipergunakan dalam perhitungan daya dukung

tiang karena formula ini sederhana dan dapat dipergunakan dilapangan

(51)

Pu = a eh.Eb(blogs ... (2.20)

Pijin =

SF Pu

... (2.21)

dimana :

Pu = Kapasitas daya dukung ultimate tiang.

Pijin = Daya dukung ijin tiang pancang.

a = Konstanta.

b = Konstanta.

eh = Effisien baru.

Eb = Energi alat pancang

s = Banyaknya penetrasi pukulan diambil dari kalendering dilapangan.

SF = Faktor keamanan (3-6) untuk metode ini.

2.12. Tiang Pancang Kelompok (Pile Group)

Pada keadaan sebenarnya jarang sekali didapatkan tiang pancang yang

berdiri sendiri (Single Pile), akan tetapi kita sering mendapatkan pondasi tiang

pancang dalam bentuk kelompok (Pile Group) seperti dalam Gambar 2.7.

Untuk mempersatukan tiang-tiang pancang tersebut dalam satu kelompok

tiang biasanya di atas tiang tersebut diberi poer (footing). Dalam perhitungan poer

dianggap/dibuat kaku sempurna, sehingga :

1. Bila beban-beban yang bekerja pada kelompok tiang tersebut menimbulkan

penurunan, maka setelah penurunan bidang poer tetap merupakan bidang

(52)

2. Gaya yang bekerja pada tiang berbanding lurus dengan penurunan tiang-tiang.

(53)

(b)

Gambar 2.7 Pola-pola kelompok tiang pancang khusus : (a) Untuk kaki tunggal,

(b) Untuk dinding pondasi

Sumber : Bowles, 1991

2.12.1.Jarak antar tiang dalam kelompok

Berdasarkan pada perhitungan. Daya dukung tanah oleh Dirjen Bina

Marga Departemen P.U.T.L. diisyaratkan :

S ≥ 2,5 D

S ≥ 3 D

dimana :

S = Jarak masing-masing.

D = Diameter tiang.

Biasanya jarak antara 2 tiang dalam kelompok diisyaratkan minimum 0,60

m dan maximum 2,00 m. Ketentuan ini berdasarkan pada

pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut :

(54)

Pada pemancangan tiang no. 3 (Gambar 2.8) 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 lebih dahulu.

2. Bila S > 3 D

Apabila S > 3 D maka tidak ekonomis, karena akan memperbesar

ukuran/dimensi dari poer (footing).

Pada perencanaan pondasi tiang pancang biasanya setelah jumlah tiang

pancang dan jarak antara tiang-tiang pancang yang diperlukan kita tentukan, maka

kita dapat menentukan luas poer yang diperlukan untuk tiap-tiap kolom portal.

Bila ternyata luas poer total yang diperlukan lebih kecil dari pada setengah

luas bangunan, maka kita gunakan pondasi setempat dengan poer di atas

kelompok tiang pancang.

Dan bila luas poer total diperlukan lebih besar daripada setengah luas

bangunan, maka biasanya kita pilih pondasi penuh (raft fondation) di atas

tiang-tiang pancang.

Gambar 2.8 Pengaruh tiang akibat pemancangan

(55)

2.12.2.Perhitungan pembagian tekanan pada tiang pancang kelompok 2.12.2.1. Kelompok tiang pancang yang menerima beban normal sentris

Beban yang bekerja pada kelompok tiang pancang dinamakan bekerja

secara sentris apabila titik rangkap resultan beban-beban yang bekerja berimpit

dengan titik berat kelompok tiang pancang tersebut. Dalam hal ini beban yang

diterima oleh tiap-tiap tiang pancang adalah :

Gambar 2.9 Beban mormal sentris pada kelompok tiang pancang

Sumber : Sardjono Hs, 1988

N =

n V

... (2.22)

dimana :

N = Beban yang diterima oleh tiap-tiap tiang pancang.

V = Resultant gaya-gaya normal yang bekerja secara sentris.

n = banyaknya tiang pancang.