TUGAS AKHIR
ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI KELOMPOK MINI
PILE PABRIK PKO PTPN III SEI MANGKEI
DISUSUN OLEH
DEBORA NAINGGOLAN
07 0404 117
Dosen Pembimbing :
Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE
19510629 198411 1 001
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
TUGAS AKHIR
ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI KELOMPOK MINI
PILE PABRIK PKO PTPN III SEI MANGKEI
Diajukan untuk melengkapi tugas - tugas dan memenuhi syarat untuk menjadi Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh :
DEBORA NAINGGOLAN
070404117
BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan, atas berkat dan
karunia-Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan
baik. Penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk melengkapi persyaratan dalam
menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Departemen Teknik
Sipil Universitas Sumatera Utara.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis menghadapi berbagai kendala,
tetapi karena bantuan dari berbagai pihak penulisan Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai Dosen Pembimbing yang
telah dengan sabar memberi bimbingan dan saran kepada penulis untuk
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Medan.
3. Bapak Ir. Syahrizal, MT, sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Anwar Harahap, Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT. dan Ibu Ika Puji
Hastuti, ST, MT sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Medan.
6. Kedua orang tua saya yang dengan sepenuh hati dan sabar dalam mendidik
dan merawat serta menyemangati penulis dalam menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
7. Kepada abang, kakak, dan adikku yang telah banyak berdoa dan membantu
untuk kelancaran kuliahku; Tora Very Nainggolan, ST., Beynon Roy
Nainggolan, SH., Nora Yati Nainggolan, Isman Santoso Nainggolan,
Margaretha Adellyna M. dan Martin Siregar.
8. Rudy Anthoni L. Manurung, SST. selaku orang terdekat yang selalu
menyemangati penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
9. Pimpinan dan seluruh staf PT. Rekayasa Damper Pratama Consultan.
10. Sahabat-sahabat stambuk 2007 (Christian, David, Sri, Firda, Marlina,
Doan2, Endra, Juwita, Raynelda), adik-adik stambuk serta yang lainnya
yang tidak tersebutkan namanya.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh
karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari
Bapak dan Ibu staf pengajar serta rekan - rekan mahasiswa demi penyempurnaan
Tugas Akhir ini.
Akhir kata, penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat
yang sebesar - besarnya bagi kita semua, amin.
Medan, Juni 2013
Debora Nainggolan
ABSTRAK
Pondasi merupakan suatu konstruksi pada bagian dasar struktur yang berfungsi meneruskan beban dari bagian atas struktur ke lapisan tanah di bawahnya tanpa mengakibatkan keruntuhan geser tanah dan penurunan tanah, serta penurunan pondasi yang berlebihan. Dengan demikian, perencanaan pondasi harus memperhatikan daya dukung tanah pada pondasi yang akan dibangun, sehingga beban yang diteruskan ke pondasi tidak melampaui kekuatan tanah.
Pondasi tiang merupakan salah satu jenis pondasi dalam. Pondasi tiang digunakan untuk konstruksi di atas tanah lunak, yaitu untuk meneruskan beban ke lapisan tanah keras pada kedalaman tertentu. Beban yang diteruskan dari pondasi tiang ke lapisan- lapisan tanah, didasarkan pada lekatan antara tanah dan tiang (friction) serta pada daya dukung ujung tiang (end bearing).
Tujuan dari studi ini untuk menghitung dan menganalisis daya dukung kelompok mini pile dari hasil sondir, Standard Penetration Test (SPT),dan membandingkan hasil perhitungan tersebut dengan hasil pembacaan dari alat Pile Driving Analyzer (PDA).
Metodologi pengumpulan data dilakukan dengan studi pengamatan di lapangan, mengadakan konsultasi dengan pihak konsultan dan melakukan studi literatur.
Hasil perhitungan daya dukung ultimate(Qu) tiang pada kedalaman yang sama yaitu 10,20 m, untuk sondir diperoleh 67,20 ton, data Pile Driving Analyzer 68,00 ton, dan data SPT 50,31 ton pada kedalaman 10 m.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
ABSTRAK ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR NOTASI ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
I.1. Latar Belakang …...... 1
I.2. Perumusan Masalah ... 3
I.3. Tujuan Penelitian .………..………….…... 3
I.4. Pembatasan Masalah .......………... 4
I.5. Metode Pengumpulan Data ...……...………... 4
I.6. Sistematika Penulisan ......………... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7
II.1. Pengertian Pondasi ... 7
II.2. Penyelidikan Tanah (Soil Investigation) ... 8
II.2.2. Standard Penetration Test ... 16
II.2.3. Pile Driving Analyzer ………...……...…..…...……..……. 19
II.3. Pondasi ... 22
II.3.1. Pendahuluan ... 22
II.3.2. Penggolongan Pondasi Tiang ……….….………...... 24
II.3.2.1 Tiang Berdasarkan Metode Instalasi ………...… 24
II.3.2.2 Tiang Berdasarkan Perpindahan Volume Tanah .… 26 II.3.2.3 Tiang Berdasarkan Kualitas Material dan Cara Pembuatannya …………..…..………..…….… 27
II.4. Metode Konstruksi dan Peralatan untuk Tiang Pancang ….…... 30
II.4.1. Drop Hammer ………..…..………...…… 31
II.4.2. Kelebihan dan Kekurangan Drop Hammer ……….…... 31
II.5. Kapasitas Daya Dukung Tiang ……….……….………. 32
II.5.1. Daya Dukung Aksial Tiang Tunggal …...………... 32
II.5.1.1 Berdasarkan Hasil Cone Penetration Test (CPT) … 33 II.5.1.2. Berdasarkan Hasil Standard Penetration Test (SPT) ……….… 36
II.5.2.1. Jarak Antar Tiang dalam Kelompok ……….… 39
II.5.2.2. Kapasitas Kelompok dan Efisiensi Tiang Pancang (Mini Pile) . …...……….………..……… 41
II.6. Tiang dengan Beban Lateral …...……….………...…… 44
II.6.1. Penentuan Kriteria Tiang Pendek atau Panjang …….… 44
II.6.2. Metode Analisis (Metode Broms) ………….…..………... 45
II.6.2.1. Metode Broms untuk Kondisi Kepala Tiang Bebas (Free Head)……….…..……….…….….….… 49
II.6.2.2. Metode Broms untuk Kondisi Kepala Tiang Terjepit (Fixed Head) ….………...… 50
II.6.2.3.Metode Broms untuk Defleksi Vertikal Tiang …...… 53
II.7. Faktor Keamanan ……….…..………….…..….… 54
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 56
III.1. Data Umum Proyek ……… 56
III.2. Data Teknis Proyek ………..…………...…………......…. 58
III.3. Metode Pengumpulan Data ..……….……… 60
III.4 Kondisi Umum Lokasi Studi ………..………...…… 62
BAB IV PEMBAHASAN ... 63
IV.1. Pendahuluan ...………..………..… 63
IV.2.1. Perhitungan kapasitas daya dukung tiang dari hasil
uji sondir …...………….………....... 63
IV.2.2. Perhitungan kapasitas daya dukung tiang dari hasil Standard Penetration Test (SPT) ………...... 80
IV.2.3. Daya Dukung Berdasarkan Hasil Pengujian Pile Driving Analyzer (PDA)……… 82
IV.3. Perhitungan Daya Dukung Kelompok Tiang ………...….. 83
IV.4. Kapasitas Daya Dukung Ijin Tiang Terhadap Gaya Lateral … 84 IV.5. Diskusi.……….…..… 88
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 91
V.1. Kesimpulan ... 91
V.2. Saran ... 92
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN I
LAMPIRAN II
LAMPIRAN III
LAMPIRAN IV
LAMPIRAN V
DAFTAR GAMBAR
Gambar Judul Halaman
2.1. Rincian Konus Ganda 14
2.2. Cara Pelaporan Hasil Uji Sondir (Sardjono, H.S., 1988) 15
2.3. Tahapan Prosedur Pengujian SPT 18
2.4. Hubungan nilai N, Nq, N , dan (Peck dkk, 1963) 19
2.5. Macam- Macam Tipe Pondasi (Hardiyatmo,1996) 24
2.6. Pola-pola kelompok tiang pancang khusus : 39 (a) Untuk kaki tunggal, (b) Untuk dinding pondasi (Sumber : Bowles, 1991)
2.7. Jarak antar Tiang 39
2.8. Pengaruh tiang akibat pemancangan (Sumber : Sardjono Hs, 41
1988)
2.9 Kondisi Pembebanan Lateral pada Pondasi Tiang (Sumber 45
Tomlinson, 1994)
2.10 Tiang Ujung Bebas pada Tanah Granuler, (a)Tiang Pendek 52 (b) Tiang Panjang
2.11. Tahanan Lateral ultimit tiang dalam tanah granuler 52 2.12 Tiang ujung jepit dalam tanah granuler, (a) Tiang Panjang, 53
(b) Tiang Pendek
3.1. Denah Lokasi Proyek Gambar 57
3.2. Denah Lokasi Titik Sondir dan SPT 57
3.4 Tahapan Pelaksanaan Penelitian 61
DAFTAR TABEL
Tabel Judul Halaman
2.1. Tabel 2.1. Korelasi Derajat Kepadatan Relatif Tanah 18
Pasir dengan Nilai N SPT, qc dan Ø 2.2. Tabel 2.2. Macam- Macam Tipe Pondasi Berdasarkan 27
Kualitas Material dan Cara Pembuatan 2.3. Tabel 2.3. Macam- Macam Tipe Pondasi Berdasarkan 28
Teknik Pemasangannya 2.4. Nilai Faktor ω 33
2.5. Hubungan antara k1 dan cu 47
2.6. Kriteria Jenis Perilaku Tiang 48
2.7. Nilai- Nilai untuk Tanah Granuler (c = 0) 48
2.8. Faktor Keamanan untuk pondasi tiang 55
4.1. Perhitungan Daya Dukung Tiang Berdasarkan Data Sondir 1 66
4.2 Perhitungan Daya Dukung Tiang Berdasarkan Data Sondir 2 70
4.3 Perhitungan Daya Dukung Tiang Berdasarkan Data Sondir 3 74
4.4 Perhitungan Daya Dukung Tiang Berdasarkan Data Sondir 5 78
4.5. Perhitungan Daya Dukung Tiang Berdasarkan Data SPT 81
DAFTAR NOTASI
A = Interval pembacaan (setiap kedalaman 20 cm)
A = Total luas efektif penampang piston (cm2)
A = Luas penampang kolom/tiang (cm2)
A
b = Luas penampang ujung tiang (cm 2
)
Ap = Luas penampang ujung tiang (cm2)
A
s = Luas penampang selimut tiang (cm 2
)
B = Faktor alat = Luas konus/luas torak = 10 cm
B = Diameter atau sisi tiang (m)
c = Kohesi tanah (Kg/cm2)
cu = Kohesi Undrained (kN/m2)
D = Diameter tiang
Eg = Efisiensi kelompok tiang
Ep = modulus elastisitas tiang (ton/m2)
FK = Faktor Keamanan
f
s = Tahanan gesek dinding tiang (Kg/cm 2
)
h = Tinggi jatuh
H = Gaya Horizontal yang bekerja (ton)
HL = Hambatan Lekat
I = Momen Inersia
Ip = Momen inersia tiang (m4)
i = Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau (m)
i
min = Jari-jari inersia batang/tiang
JHL = Tahanan geser total sepanjang tiang (Kg/m)
JP = Jumlah perlawanan, perlawanan ujung konus + selimut (Kg/cm2)
K = Keliling tiang (cm)
ks = modulus subgrade tanah dalam arah horizontal (ton/m3)
L = Panjang batang/tiang
L
i = Panjang lapisan tanah (m) l
k = Panjang tekuk (panjang batang/tiang yang mengalami perlengkungan) M = Momen yang bekerja di kepala tiang
m = Jumlah baris tiang
Mu = Momen ultimit dari penampang tiang
Mx = Momen yang bekerja pada kelompok tiang searah sumbu x (tm)
My = Momen yang bekerja pada kelompok tiang searah sumbu y (tm)
N 1 = Harga Rata-rata dari Dasar ke 10D ke atas
N
2 = Harga Rata-rata dari Dasar ke 4D ke bawah n = Jumlah tiang pancang
n’ = Jumlah tiang dalam satu baris
P = Bacaan manometer (Kg/cm 2)
PK = Perlawanan penetrari konus, qc (Kg/cm2)
P = Keliling tiang (m)
Q = Daya dukung tiang pada saat pemancangan ( Ton)
Qa = Beban maksimum tiang tunggal
Qb = Tahanan ujung ultimit tiang (kg)
Qg = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan keruntuhan
Qijin = Kapasitas daya dukung ijin tiang (kg)
Q
p = Tahanan Ujung Ultimate (kN)
Qs = Tahanan gesek ultimit dinding tiang (Kg/cm 2)
Q
ult = Kapasitas daya dukung maksimal/akhir (kg) R = Faktor kekakuan
S = Jarak masing- masing antar tiang
Su = kuat geser tak terdrainase dari tanah kohesif
T = Faktor kekakuan
z = kedalaman titik yang ditinjau
qc = Tahanan konus pada ujung tiang (Kg/cm 2)
α = Koefisien Adhesi antara Tanah dan Tiang
φ = Sudut geser tanah (Kg/cm2)
= Kekuatan geser tanah (Kg/cm2)
= Tegangan normal yang terjadi pada tanah (Kg/cm2)
= Tegangan dasar
λ = Angka kelangsingan
= konstanta modulus subgrade tanah
ABSTRAK
Pondasi merupakan suatu konstruksi pada bagian dasar struktur yang berfungsi meneruskan beban dari bagian atas struktur ke lapisan tanah di bawahnya tanpa mengakibatkan keruntuhan geser tanah dan penurunan tanah, serta penurunan pondasi yang berlebihan. Dengan demikian, perencanaan pondasi harus memperhatikan daya dukung tanah pada pondasi yang akan dibangun, sehingga beban yang diteruskan ke pondasi tidak melampaui kekuatan tanah.
Pondasi tiang merupakan salah satu jenis pondasi dalam. Pondasi tiang digunakan untuk konstruksi di atas tanah lunak, yaitu untuk meneruskan beban ke lapisan tanah keras pada kedalaman tertentu. Beban yang diteruskan dari pondasi tiang ke lapisan- lapisan tanah, didasarkan pada lekatan antara tanah dan tiang (friction) serta pada daya dukung ujung tiang (end bearing).
Tujuan dari studi ini untuk menghitung dan menganalisis daya dukung kelompok mini pile dari hasil sondir, Standard Penetration Test (SPT),dan membandingkan hasil perhitungan tersebut dengan hasil pembacaan dari alat Pile Driving Analyzer (PDA).
Metodologi pengumpulan data dilakukan dengan studi pengamatan di lapangan, mengadakan konsultasi dengan pihak konsultan dan melakukan studi literatur.
Hasil perhitungan daya dukung ultimate(Qu) tiang pada kedalaman yang sama yaitu 10,20 m, untuk sondir diperoleh 67,20 ton, data Pile Driving Analyzer 68,00 ton, dan data SPT 50,31 ton pada kedalaman 10 m.
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Pondasi merupakan suatu konstruksi pada bagian dasar struktur yang
berfungsi meneruskan beban dari bagian atas struktur ke lapisan tanah di
bawahnya tanpa mengakibatkan keruntuhan geser tanah dan penurunan tanah,
serta penurunan pondasi yang berlebihan. Dengan demikian, perencanaan pondasi
harus memperhatikan daya dukung tanah pada pondasi yang akan dibangun,
sehingga beban yang diteruskan ke pondasi tidak melampaui kekuatan tanah.
Struktur bawah secara umum terdiri atas 2 tipe pondasi yaitu pondasi
dangkal dan pondasi dalam. Pondasi dangkal pada umumnya cukup memadai
untuk konstruksi beban ringan dengan lapisan tanah yang cukup baik, sedangkan
untuk pondasi dalam dapat dikategorikan berdasarkan besarnya perpindahan
(displacements) pada struktur yang ditopangnya yaitu large displacement, small displacement, dan non displacement.
Pondasi tiang merupakan salah satu jenis pondasi dalam. Pondasi tiang
digunakan untuk konstruksi di atas tanah lunak, yaitu untuk meneruskan beban ke
lapisan tanah keras pada kedalaman tertentu. Beban yang diteruskan dari pondasi
tiang ke lapisan- lapisan tanah, didasarkan pada lekatan antara tanah dan tiang
(friction) serta pada daya dukung ujung tiang (end bearing).
Beberapa faktor yang mempengaruhi kemampuan daya dukung pondasi
dalam menyalurkan beban struktur atas ke lapisan tanah dipengaruhi oleh
berat isi kering (γdry) maupun berat isi jenuh (γsaturated), dan modulus young (E). Penentuan lapisan tanah ditentukan terlebih dahulu berdasarkan data investigasi
lapangan dan dilanjutkan dengan penentukan besar parameter tanah pada tiap
lapisan. Besar parameter tanah dapat ditentukan berdasarkan investigasi lapangan
seperti Standard Penetration Test (SPT) ataupun uji laboratorium seperti uji triaksial dan direct shear.
Kapasitas daya dukung pondasi dapat diperkirakan dari uji laboratorium
dan atau analisa empirik dengan menggunakan data Standard Penetration Test (SPT) dan Cone Penetration Test (CPT). Kapasitas daya dukung pondasi juga dapat ditentukan dari pengujian langsung di lapangan, yaitu Pile Driving Analyzer (PDA) dan Loading Test.
Adapun maksud dan tujuan dari Cone Penetration Test, yaitu untuk mengetahui perlawanan, tahanan penetrasi konus dari setiap lapisan tanah, yang
dinyatakan dalam satuan kg/cm2 dan hambatan lekat, yaitu gaya gesekan selimut
konus dan bikonus yang dinyatakan dalam satuan kg/cm. Hasil pengujian ini akan
digunakan untuk melakukan perhitungan daya dukung tanah berdasarkan
perlawanan ujung konus dan hambatan lekat.
Standard Penetration Test (SPT) dilaksanakan bersamaan dengan pengeboran untuk mengetahui baik perlawanan dinamik tanah maupun
pengambilan contoh tanah dengan teknik penumbukan. Uji SPT dilakukan di
dasar lubang yang telah disiapkan dengan menggunakan metode pengeboran
Pile Driving Analyzer (PDA) adalah suatu sistem pengujian dengan menggunakan data digital komputer yang diperoleh dari strain transducter dan
accelerometer untuk memperoleh kurva gaya dan kecepatan ketika tiang dipukul menggunakan palu dengan berat tertentu. Hasil dari pengujian PDA terdiri dari
kapasitas tiang, energi palu, penurunan, dll.
I.2. Perumusan Masalah
Permasalahan yang menjadi dasar penulisan Tugas Akhir ini adalah
menganalisa sejauh mana perbedaan daya dukung aksial dan lateral dari pondasi
mini pile terhadap hasil pengujian di lapangan, yaitu hasil Cone Penetration Test (CPT), Standart Penetration Test (SPT), dan Pile Driving Analyzer (PDA).
I.3. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Menghitung daya dukung pondasi mini pile dengan menggunakan data dari
hasil Cone Penetration Test (CPT) dan Standart Penetration Test (SPT).
2. Membandingkan hasil daya dukung mini pile berdasarkan pengolahan data
CPT, SPT, dan pengujian PDA.
3. Menghitung kapasitas daya dukung ijin kelompok tiang.
I.4. Pembatasan Masalah
Dalam pelaksanaan proyek pembangunan Pabrik PKO PTPN III Sei
Mangkei, hal yang dianalisa adalah daya dukung pondasi kelompok mini pile-nya,
maka dalam laporan ini sangatlah perlu diadakan pembatasan masalah yang
bertujuan menghindari kerancuan serta penyimpangan dari tujuan semula.
Pembatasan masalah dalam laporan ini dibatasi pada:
1. Hanya ditinjau pada satu tiang tunggal saja
2. Perhitungan daya dukung hanya arah vertikal dan horizontal saja.
3. Hanya menghitung daya dukung dari data CPT, SPT, serta
membandingkannya dengan data uji PDA test, tanpa menggunakan data- data
dari hasil tes laboratorium.
4. Jarak CPT dan SPT dianggap stratifikasi tanah sama sehingga menghasilkan
daya dukung yang hampir sama.
5. Tiang yang ditinjau adalah tiang pada tanah nonkohesif.
6. Tidak menghitung daya dukung effisiensi kelompok mini pile terhadap gaya
horizontal.
I.5. Metode Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data dalam Tugas Akhir ini dilakukan dengan cara :
1. Melakukan studi pengamatan langsung ke lapangan, di mana penulis dapat
memperoleh data dan gambaran mengenai proyek pembangunan Pabrik PKO
2. Melakukan konsultasi dengan pihak perencana pondasi proyek pembangunan
Pabrik PKO PTPN III Sei Mangkei untuk memperoleh data-data teknis
seperti data sondir, data SPT, data PDA, data tiang pancang, denah
pemancangan dan foto-foto dokumentasi.
3. Mencari dan melakukan studi literature berdasarkan buku-buku yang berkaitan
dengan masalah-masalah yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini.
I.6. Sistematika Penulisan
Rangkaian penulisan tugas akhir yang akan dibahas terdiri dari 5 (lima) bab
dengan sistematika sebagai berikut:
BAB I : PENDAHULUAN
Terdiri dari latar belakang dilakukannya penelitian, perumusan
masalah, tujuan penelitian, pembatasan masalah, metode
pengumpulan data dan sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Terdiri dari pengujian lapangan, Pile Driving Analyzer, Cone Penetration Test, Standart Penetration Test, metode- metode perhitungan daya dukung tiang menggunakan data lapangan (CPT,
SPT, PDA).
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi analisis yang digunakan dalam penulisan tugas akhir
1. Pengumpulan data-data yang berhubungan dengan Proyek
Pembangunan PKO PTPN III Sei Mangkei. Data-data yang
dikumpulkan adalah data hasil uji Pile Driving Analyzer, Cone Penetration Test, dan Standart Penetration Test.
2. Melakukan studi literatur sebagai dasar teori maupun referensi
dalam menghitung kapasitas daya dukung tiang.
3. Melakukan perhitungan daya dukung berdasarkan persamaan-
persamaan yang ada.
BAB IV : PEMBAHASAN
Terdiri dari perhitungan daya dukung vertikal tiang tunggal
maupun grup tiang dan daya dukung lateral serta
membandingkannya dengan hasil pengujian PDA.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan penelitian dan saran analisa yang telah
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Pengertian Pondasi
Setiap bangunan sipil seperti gedung, jembatan, jalan raya, terowongan,
menara, dam atau tanggul, dan sebagainya harus mempunyai pondasi yang dapat
mendukungnya. Istilah pondasi digunakan dalam teknik sipil untuk
mendefinisikan suatu konstruksi bangunan yang berfungsi sebagai penopang
bangunan dan meneruskan beban bangunan di atasnya (upper structure) ke lapisan
tanah yang cukup kuat daya dukungnya. Untuk itu, pondasi bangunan harus
diperhitungkan agar dapat menjamin kestabilan bangunan terhadap berat sendiri,
beban-beban yang bekerja, gaya-gaya luar seperti tekanan angin, gempa bumi, dan
lain-lain. Di samping itu tidak boleh terjadi penurunan melebihi batas yang
diizinkan.
Berdasarkan struktur beton bertulang, pondasi berfungsi untuk:
1. Mendistribusikan dan memindahkan beban-beban yang bekerja pada struktur
bangunan diatasnya ke lapisan tanah dasar yang mendukung struktur tersebut;
2. Mengatasi penurunan yang berlebihan dan penurunan tidak sama pada
struktur;
3. Memberi kestabilan pada struktur dalam memikul beban horizontal akibat
angin, gempa, dan lain-lain;
Pondasi bangunan biasanya dibedakan atas dua bagian yaitu pondasi
dari letak tanah kerasnya dan perbandingan kedalaman dengan lebar pondasi.
Pondasi dangkal kedalamannya kurang atau sama dengan lebar pondasi (D ≤ B)
dan dapat digunakan jika lapisan tanah kerasnya terletak dekat dengan permukaan
tanah. Sedangkan pondasi dalam digunakan jika lapisan tanah keras berada jauh
dari permukaan tanah.
Seperti telah dijelaskan di atas, bahwasanya pondasi dibedakan atas dua
bagian. Pondasi dangkal dapat dibedakan atas beberapa jenis yaitu pondasi
telapak, pondasi cakar ayam, pondasi sarang laba-laba, pondasi gasing, pondasi
grid, dan pondasi hypaar (pondasi berbentuk parabola-hyperbola). Sedangkan
pondasi dalam terdiri dari pondasi sumuran, pondasi tiang, dan pondasi caisson.
Pada laporan tugas akhir ini, penulis memfokuskan pembahasan terhadap pondasi
tiang.
II.2. Penyelidikan Tanah (Soil Investigation)
Pada perencanaan pondasi terlebih dahulu perlu diketahui susunan lapisan
tanah yang sebenarnya pada suatu tempat dan juga hasil pengujian laboratorium
dari sampel tanah yang diambil dari berbagai kedalaman lapisan tanah dan
mungkin kalau ada perlu juga diketahui hasil pengamatan lapangan yang
dilakukan sewaktu pembangunan gedung-gedung atau bangunan-bangunan lain
yang didirikan dalam kondisi tanah yang serupa.
rekayasa (engineering). Adapun tujuan dari penyelidikan tanah ini pada umumnya mencakup maksud-maksud sebagai berikut:
1. Untuk menentukan kondisi alamiah dan lapisan-lapisan tanah di lokasi yang
ditinjau;
2. Untuk mendapatkan sampel tanah asli (undisturb) dan tidak asli (disturb)
untuk mengidentifikasi tanah tersebut secara visual dan untuk keperluan
pengujian laboratorium;
3. Untuk menentukan kedalaman tanah keras;
4. Untuk melakukan uji lapangan (in situ field test) seperti uji rembesan, uji geser fane, dan uji penetrasi baku;
5. Untuk mengamati kondisi pengaliran air tanah ke dalam dari lokasi tanah
tersebut;
6. Untuk mempelajari kemungkinan timbulnya masalah khusus perilaku
bangunan yang sudah ada disekitar lokasi tersebut.
Program penyelidikan tanah pada suatu bangunan secara umum dapat
dibagi menjadi empat kategori utama, yaitu:
1. Memisahkan informasi yang telah ada dari bangunan yang akan didirikan.
Informasi ini meliputi tipe bangunan dan penggunaannya di masa depan,
ketentuan peraturan bangunan local dan informasi tentang kolom bangunan
berikut dinding-dinding pendukung beban.
2. Mengumpulkan informasi yang telah ada untuk kondisi tanah dasar setempat.
Program penyelidikan tanah akan menghasilkan penghematan yang besar bila
penelitian yang cermat terhadap informasi yang telah ada tentang kondisi
tanah di tempat tersebut karena informasi-informasi tersebut dapat
memberikan gambaran yang lebih dalam tentang jenis-jenis dan
masalah-masalah tanah yang mungkin akan dijumpai pada saat pengeboran tanah yang
sebenarnya.
3. Peninjauan lapangan ke tempat lokasi proyek yang direncanakan.
Geolog yang bersangkutan sebaiknya melakukan inspeksi visual terhadap
lokasi dan daerah sekitarnya, karena dalam banyak kasus informasi yang
diperoleh dari peninjauan lapangan seperti itu akan sangat berguna pada
perencanaan selanjutnya.
4. Peninjauan lapangan terperinci
Pada tahap ini termasuk pelaksanaan beberapa uji pengeboran di lokasi dan
pengumpulan sampel tanah asli dan tidak asli dari berbagai kedalaman untuk
diinspeksi langsung atau diuji di laboratorium.
Jenis penyelidikan tanah yang pada umumnya dilakukan dalam
merencanakan sistem pondasi adalah:
1. Boring Investigation (pengeboran menggunakan tenaga manusia atau mesin) 2. SPT (Standard Penetration Test)
3. CPT (Uji Sondir)
4. Vane Shear
5. Sampling:Undisturbed dan Disturbed Sample
II.2.1. Sondering Test/Cone Penetrometer Test (CPT)
Pengujian CPT atau sondir adalah pengujian dengan menggunakan alat
sondir yang ujungnya berbentuk kerucut dengan sudur 600 dan dengan luasan
ujung 1,54 in2 (10 cm2). Alat ini digunakan dengan cara ditekan ke dalam tanah
terus-menerus dengan kecepatan tetap 20 mm/det. Sementara itu besarnya
perlawanan tanah terhadap kerucut penetrasi (qc) jika terus diukur.
Dilihat dari kapasitasnya, alat sondir dapat dibedakan menjadi dua jenis,
yaitu sondir ringan (2 ton) dan sondir berat (10 ton). Sondir ringan digunakan
untuk mengukur tekanan konus sampai 150 kg/cm2 atau kedalaman maksimal 30
m, dipakai untuk penyelidikan tanah yang terdiri dari lapisan lempung, lanau, dan
pasir halus. Sondir berat dapat mengukur tekanan konus 500 kg/cm2 atau
kedalaman maksimal 50 m, dipakai untuk penyelidikan tanah di daerah yang
terdiri dari lempung padat, lanau padat, dan pasir kasar.
Keuntungan utama dari alat ini adalah tidak perlu diadakan pemboran
tanah untuk penyelidikan. Tetapi tidak seperti pada pengujian SPT, dengan alat
sondir sampel tanah tidak dapat diperoleh untuk penyelidikan langsung ataupun
untuk uji laboratorium. Tujuan dari pengujian sondir ini adalah untuk mengetahui
perlawanan penetrasi konus dan hambatan lekat tanah yang merupakan indikator
dari kekuatan tanahnya dan juga dapat menentukan dalamnya berbagai lapisan
tanah yang berbeda.
Dari alat penetrometer yang lazim dipakai, sebagian besar mempunyai
tersebut. Jadi pembacaan harga perlawanan ujung konus dan harga hambatan
geser dari tanah dapat dibaca secara terpisah.
Ada dua tipe ujung konus pada sondir mekanis, yaitu:
1. Konus biasa, yang diukur adalah perlawanan ujung konus dan biasanya
digunakan pada tanah berbutir kasar dimana besar perlawanan lekatnya kecil;
2. Bikonus, yang diukur adalah perlawanan ujung konus dan hambatan lekatnya
dan biasanya digunakan pada tanah yang berbutir halus.
Prosedur pengujian CPT berdasarkan SNI 2827 (2008) adalah sebagai
berikut:
Pengujian penetrasi konus
a) Tegakkan batang dalam dan pipa dorong di bawah penekan hidraulik
pada kedudukan yang tepat;
b) Dorong/tarik kunci pengatur pada kedudukan siap tekan, sehingga
penekan hidraulik hanya akan menekan pipa dorong;
c) Putar engkol searah jarum jam, sehingga gigi penekan dan penekan
hidraulik bergerak turun dan menekan pipa luar sampai mencapai
kedalaman 20 cm sesuai interval pengujian;
d) Pada tiap interval 20 cm lakukan penekanan batang dalam dengan
menarik kunci pengatur, sehingga penekan hidraulik hanya menekan
batang dalam saja;
e) Putar engkol searah jarum jam dan jaga agar kecepatan penetrasi konus
batang pipa dorong tidak boleh ikut turun, karena akan mengacaukan
pembacaan data.
Ulangi langkah-langkah pengujian tersebut di atas hingga nilai perlawanan
konus mencapai batas maksimumnya (sesuai kapasitas alat) atau hingga
kedalaman maksimum 20 m s.d 40 m tercapai atau sesuai dengan kebutuhan.
Hal ini berlaku baik untuk sondir ringan ataupun sondir berat.
Cabut pipa dorong, batang dalam dan konus ganda dengan
mendorong/menarik kunci pengatur pada posisi cabut dan putar engkol
berlawanan arah jarum jam. Catat setiap penyimpangan pada waktu pengujian.
Hasil penyelidikan dengan alat sondir ini pada umumnya digambarkan
dalam bentuk grafik yang menyatakan hubungan antar kedalaman setiap lapisan
tanah dengan besarnya nilai sondir yaitu perlawanan penetrasi konus atau
perlawanan tanah terhadap ujung konus yang dinyatakan dalam gaya per satuan
luas. Hambatan lekat adalah perlawanan geser tanah terhadap selubung bikonus
yang dinyatakan dalam gaya per satuan panjang.
Dari hasil sondir diperoleh nilai jumlah perlawanan (JP) dan nilai
perlawanan konus (PK), sehingga hambatan lekat (HL) dapat dihitung sebagai
berikut:
1. Hambatan Lekat (HL)
HL = (JP–PK) x (A/B) ……..………..……… (2.1)
2. Jumlah Hambatan Lekat (JHL)
dimana:
JP = Jumlah perlawanan, perlawanan ujung konus + selimut (kg/cm2)
PK = Perlawanan penetrasi konus, qc (kg/cm2)
A = Interval pembacaan (setiap kedalaman 20 cm)
B = Faktor alat = luas konus/luas torak = 10 cm
i = Kedalaman lapisan tanah yang ditinjau (m)
[image:31.595.150.469.133.537.2]
(Keadaan tertekan) (keadaan terbentang)
Gambar 2.1. Rincian Konus Ganda
Data sondir tersebut digunakan untuk mengidentifikasikan dari profil
tanah terhadap kedalaman. Hasil akhir dari pengujian sondir ini dibuat dengan
menggambarkan variasi tahanan ujung (qc) dengan gesekan selimut (fs) terhadap
kedalamannya. Bila hasil sondir diperlukan untuk mendapatkan daya dukung
tiang, maka diperlukan harga kumulatif gesekan (jumlah hambatan lekat), yaitu
dapat diperoleh gesekan total yang dapat digunakan untuk menghitung gesekan
pada kulit tiang.
Besaran gesekan kumulatif (total friction) diadaptasikan dengan sebutan
jumlah hambatan lekat (JHL). Bila hasil sondir dipergunakan untuk klasifikasi
tanah, maka cara pelaporan hasil sondir yang diperlukan adalah menggambarkan
tahanan ujung (qc), gesekan selimut (fs) dan ratio gesekan (FR) terhadap
[image:32.595.110.505.306.711.2]kedalaman tanah.
II.2.2. Standard Penetration Test (SPT)
SPT merupakan suatu metode uji yang dilaksanakan bersamaan dengan
pengeboran untuk mengetahui, baik perlawanan dinamik tanah maupun
pengambilan contoh terganggu dengan teknik penumbukan. Uji SPT terdiri atas
uji pemukulan tabung belah dinding tebal ke dalam tanah, disertai pengukuran
jumlah pukulan untuk memasukkan tabung belah sedalam 300 mm vertikal.
Dalam sistem beban jatuh ini digunakan palu dengan berat 63,5 kg, yang
dijatuhkan secara berulang dengan tinggi jatuh 0,76 m. Pelaksanaan pengujian
dibagi dalam tiga tahap, yaitu berturut-turut setebal 150 mm untuk masing-masing
tahap. Tahap pertama dicatat sebagai dudukan, sementara jumlah pukulan untuk
memasukkan tahap ke-dua dan ke-tiga dijumlahkan untuk memperoleh nilai
pukulan N atau perlawanan SPT (dinyatakan dalam pukulan/0,3 m).
Uji penetrasi standar dilakukan karena sulitnya memperoleh contoh tanah
tak terganggu pada tanah granuler. Pada pengujian SPT, sifat- sifat tanah
ditentukan dari pengukuran kerapatan relative secara langsung di lapangan. Perlu
diperhatikan, bahwa hasil uji penetrasi hanya memberikan kuat geser saja. Oleh
karena itu, pengujian tersebut seharusnya tidak digunakan sebagai pengganti
pengeboran, namun hanya sebagai pelengkap data hasil penyelidikan.
Prosedur pengujian SPT berdasarkan SNI 4153, (2008) adalah sebagai
berikut:
1. Lakukan pengujian pada setiap perubahan lapisan tanah atau pada interval
2. Tarik tali pengikat palu (hammer) sampai pada tanda yang telah dibuat
sebelumnya (kira-kira 75 cm);
3. Lepaskan tali sehingga palu jatuh bebas menimpa penahan
4. Ulangi 2) dan 3) berkali-kali sampai mencapai penetrasi 15 cm;
5. Hitung jumlah pukulan atau tumbukan N pada penetrasi 15 cm yang pertama;
6. Ulangi 2), 3), 4) dan 5) sampai pada penetrasi 15 cm yang ke-dua dan ke-tiga;
7. Catat jumlah pukulan N pada setiap penetrasi 15 cm:
15 cm pertama dicatat N1;
15 cm ke-dua dicatat N2;
15 cm ke-tiga dicatat N3;
Jumlah pukulan yang dihitung adalah N2 + N3. Nilai N1 tidak diperhitungkan
karena masih kotor bekas pengeboran;
8. Bila nilai N lebih besar dari 50 pukulan, hentikan pengujian dan tambah
pengujian sampai minimum 6 meter;
Gambar 2.3. Tahapan prosedur pengujian SPT
Nilai NSPT telah digunakan dalam korelasi dengan berat isi, kepadatan
relative tanah pasir, sudut geser dalam tanah dan kuat geser tidak terdrainase
berdasarkan hubungan empirik. Korelasi yang sering digunakan pada uji SPT
dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 2.1. Korelasi Derajat Kepadatan Relatif Tanah Pasir dengan Nilai N SPT,
qc dan Ø
[image:35.595.113.447.544.721.2]Peck, Hanson dan Thornburn (1963) mengusulkan hubungan empiris antara N,
[image:36.595.162.459.185.544.2]Nq, N , dan , seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2.4.
Gambar 2.4. Hubungan nilai N, Nq, N , dan (Peck dkk, 1963)
II.2.3. Pile Driving Analyzer
Pile Driving Analyzer adalah suatu sistem pengujian dengan menggunakan data digital computer yang diperoleh dari strain transducer dan accelerometer
palu dengan berat tertentu. Hasil dari pengujian PDA terdiri dari kapasitas tiang,
energi palu, penurunan, dll.
Pada umumnya, pengujian dengan metode Pile Driving Analyzer
dilaksanakan setelah tiang mempunyai kekuatan yang kuat untuk menahan
tumbukan palu. Pile Driving Analyzer dikembangkan selama tahun 1960an dan diperkenalkan pada tahun 1972.
Perlengkapan pengujian Pile Driving Analyzer sebagai berikut:
1. PDA-PAX
2. Dua (2) strain transducer
3. Dua (2) accelerometer
4. Wireless koneksi
5. Peralatan tambahan, antara lain bor tangan, gerinda, dan perlengkapan safety.
Pengujian PDA dilaksanakan berdasrkan ASTM D4945-08. Pekerjaan
persiapan dilaksanakan sebelum pengujian dilakukan. Persiapan ini antara lain:
Kondisi kepala tiang sebaiknya rata, simetris dan tegak lurus.
Pasang strain transducer dan accelerometer di sisi tiang saling tegak lurus
dengan jarak minimal 1,5 x diameter (D) dari kepala tiang.
Persiapkan palu dan cushion pada kepala tiang.
Masukkan kalibrasi strain transducer dan accelerometer kemudian periksa
konesitas peralatan pengujian secara keseluruhan.
Masukkan data tiang dan palu dalam PDA PAX.
Setelah semua siap, lakukan pengecekan ulang untuk memastikan pengujian
Sesudah persiapan, pengujian dilakukan dengan menjatuhkan palu ke
kepala tiang hingga diperoleh energy yang cukup dan teganan tidak terlampaui
agar kepala tiang tidak rusak. Saat pemukulan, beberapa variable tiang uji
termonitor.
Monitor PDA memberikan keluaran yang berasal dari strain tansduser dan
accelerometer pondasi tiang pancang, dan data tersebut dievaluasi sebagai berikut:
1. Data strain dikombinasikan dengan modulus elastisitas dan luas penampang
tiang, memberikan tekanan vertical pada tiang,
2. Data acceleration diintegrasi dengan waktu hasil partikel percepatan
perjalanan gelombang melalui tiang,
3. Data acceleration diintegrasi dengan waktu hasil perpindahan pondasi selama
pemukulan hammer.
Setiap impact atau tumbukan yang diberikan pada ujung atas tiang akan
menghasilkan gelombang tegangan (stress wave) yang bergerak ke bawah sepanjang tiang dengan kecepatan suara di media materialnya, maka PDA dengan
alat sensornya yang ditempatkan pada tiang bagian atas akan dapat menganalisa
gelombang tersebut dan menghitung daya dukung tiang. Dalam analisa persamaan
gelombang (wave equation) impact yang diberikan pada kepala tiang adalah simulasinya, maka dengan PDA ini impact tersebut adalah benar terjadi.
Suatu massa hammer ditumbukkan pada kepala tiang untuk menghasilakan
gelombang tegangan ke seluruh panjang tiang. Dengan menempatkan sepasang
mencegah pengaruh lentur tiang, maka pengukuran kecepatan partikel (particel velocity) sebagai hasil integrasi terhadap besaran percepatan terukur dari akselerometer (accelerometer), serta pengukuran gaya (force) sebagai hasil perkalian besaran regangan terukur datri transduser regangan (strain transduser)
dapat dilakukan.
II.3. Pondasi
II.3.1. Pendahuluan
Klasifikasi pondasi terbagi 2 (dua), yaitu:
1. Pondasi Dangkal (shallow foundation)
Pondasi dangkal adalah pondasi dengan perbandingan kedalaman dan
lebar telapak kurang dari satu (D/B <1), disebut jug pondasi alas, pondasi
telapak- tersebar (spread footing) dan pondasi rakit. Terbuat dari beton dan
memakai tulangan yang berguna memikul momen lentur yang bekerja.
Pondasi dangkal mendukung:
1. Pondasi memanjang, digunakan untuk mendukung sederetan kolom
berjarak dekat dengan telapak, sisinya berhimpit satu sama lainnya.
(Gambar 2.5.a)
2. Pondasi telapak adalah pondasi yang berdiri sendiri dalam mendukung
kolom. (Gambar 2.5.b)
3. Pondasi rakit (raft foundation), digunakan di tanah lunak atau susunan jarak kolomnya sangat dekat di semua arah, bila memakai telapak, sisinya
2. Pondasi Dalam (deep foundation)
Perbandingan kedalaman dengan lebar pondasi lebih dari empat (D/B
4), meneruskan beban ke tanah keras atau batu, terletak jauh dari
permukaan, contoh: tiang pancang, V pile, bore pile:
1. Pondasi sumuran (pier foundation), peralihan pondasi dangkal dan pondasi tiang, dipakai bila lapisan tanah kuat letaknya relatif jauh. (Gambar 2.5.d)
2. Pondasi tiang (pile foundation); digunakan bila lapisan tanah di dalam kedalaman normal tidak mampu mendukung bebannya dan lapisan tanah
kerasnya sangat dalam (Gambar 2.5.e), terbuat dari kayu, beton, baja.
Diameter lebih kecil dan lebih panjang dibanding pondasi sumuran
Gambar 2.5. Macam- Macam Tipe Pondasi (Hardiyatmo,1996)
II.3.2. Penggolongan Pondasi Tiang
II.3.2.1. Tiang Berdasarkan Metode Instalasi
Berdasarkan metode instalasinya, pondasi tiang dapat diklasifikasikan
menjadi:
1. Tiang Pancang (mini pile)
Pondasi tiang pancang merupakan pondasi yang dibuat terlebih dahulu
sebelum dimasukkan ke dalam tanah hingga mencapai kedalaman tertentu.
Pondasi tiang pancang jenis mini pile adalah pondasi yang dibuat untuk
menahan berat pada suatu bangunan bertingkat. Pondasi tiang pancang jenis
mini pile dibagi menjadi 2 macam menurut bentuk penampangnya, yaitu: 1. Triangle concrete pile dengan tulangan yang berbentuk segitiga sama sisi
{28x28x28 (cm); 32x32x32 (cm)}.
bentuk Triangle concrete pile karena dianggap cukup rumit dalam pengerjaannya.
Pondasi ini dibuat tanpa membuat lubang pengeboran melainkan
langsung dipancang dengan menggunakan hammer. Pemancangan dilakukan
sampai mencapai lapisan tanah yang dianggap cukup keras.
Adapun keuntungan dalam penggunaan pondasi mini pile adalah sebagai berikut:
Mutu beton yang tinggi/homogen,
Pemasangan yang cepat dan rapi,
Sangat kuat dan kokoh (beton bertulang)
Sebagai pondasi struktur,
Tanpa penggalian tanah,
Tanpa penggunaan buruh yang banyak,
Kerugian dalam penggunaan pondasi mini pile adalah sebagai berikut:
Biaya yang dikeluarkan relatif lebih mahal dibandingkan pondasi bor pile,
Tanah sekitar terusik akibat getaran yang ditimbulkan karena
pemancangan,
Memerlukan proses pengangkutan ke proyek karena tiang pancang
difabrikasi di pabrik.
2. Tiang Bor
Sebuah tiang bor dikonstruksikan dengan cara membuat sebuah lubang
tulangan yang telah dirangkai kemudian dimasukkan ke dalam lubang tersebut
dan diikuti dengan pengisian material beton ke dalam lubang bor tersebut.
II.3.2.2. Tiang Berdasarkan Perpindahan Volume Tanah
Berdasarkan perpindahan volume tanah, pondasi tiang dapat dibagi
menjadi 3 kategori sebagai berikut:
1. Tiang Perpindahan Besar (Large Displacement Pile)
Tiang perpindahan besar, yaitu tiang pejal atau berlubang dengan
ujung tertutup yang dipancang ke dalam tanah sehingga terjadi perpindahan
volume tanah yang relative besar. Termasuk dalam tiang perpindahan besar
adalah tiang kayu, tiang beton pejal, tiang beton prategang (pejal atau
berlubang), tiang baja bulat (tertutup pada ujungnya)
2. Tiang Perpindahan Kecil (Small Displacement Pile)
Tiang perpindahan kecil adalah sama seperti tiang kategori pertama
hanya volume tanah yang dipindahkan saat pemancangan relative kecil,
contohnya: tiang beton berlubang dengan ujung terbuka, tiang beton prategang
berlubang dengan ujung terbuka, tiang baja H, tiang baja bulat ujung terbuka,
tiang ulir.
3. Tiang Tanpa Perpindahan (Non Displacement Pile)
Tiang tanpa perpindahan, terdiri dari tiang yang dipasang di dalam
tanah dengan car menggali atau mengebor tanah. Termasuk dalam tiang tanpa
dalam lubang hasil pengeboran tanah (pipa baja diletakkan di dalam lubang
dan dicor beton) (Hardiyatmo, 2002).
II.3.2.3. Tiang Berdasarkan Kualitas Material dan Cara Pembuatannya
Pondasi tiang dapat digolongkan berdasarkan kualitas material dan cara
pembuatannya serta cara pemasangannya, seperti diperlihatan pada Tabel 2.2. dan
[image:44.595.114.467.345.561.2]Tabel 2.3.
Tabel 2.2. Macam- Macam Tipe Pondasi Berdasarkan Kualitas Material dan Cara
Pembuatan
Tabel 2.3. Macam- Macam Tipe Pondasi Berdasarkan Teknik Pemasangannya
(Sumber: K. Nakazawa, 1983)
Jenis - jenis tiang pancang yang biasa digunakan pada pelaksanaan
konstruksi adalah:
A. Cetak di tempat ( cast in place); tiang jenis ini terdiri atas tipe:
1. Franki Piles
2. Solid- Point Pipe Piles (Closed-end Piles)
3. Open-end Steel Piles
4. Simplex Concrete Piles
5. Raymond Concreted Piles
6. Base-driven Cased Piles
8. Dropped-n Shell Concrete Pile with Compressed Base Sections
B. Pondasi Precast
Precast reinforced concrete pile adalah pondasi tiang dari beton bertulang yang dicetak dan dicor dalam acuan beton (bekisting), kemudian setelah cukup kuat atau keras lalu diangkat dan dipancangkan atau ditekan.
Pondasi tiang beton ini dapat memikul beban lebih besar dari 50 ton untuk
setiap tiang, tetapi tergantung pada dimensinya. Penampang precast
reinforced concrete pile dapat berupa lingkaran, segi empat dan segi delapan. Keuntungan pemakaian precast reinforced concrete pile yaitu:
1. Precast reinforced concrete pile mempunyai tegangan tekan yang besar tergantung pada mutu beton yang digunakan;
2. Dapat diperhitungkan baik sebagai end bearing pile ataupun friction pile;
3. Tahan lama dan tahan terhadap pengaruh air ataupun bahan- bahan korosif
asal beton dekingnya cukup tebal untuk melindungi tulangannya;
4. Karena tidak berpengaruh oleh muka air tanah, maka tidak memerlukan
galian tanah yang banyak untuk poernya.
Kerugian pemakaian Precast reinforced concrete pile:
1. Karena berat sendirinya besar maka biaya pengangkutannya akan mahal,
oleh karena itu precast reinforced concrete pile dibuat di tempat pekerjaan;
2. Tiang beton ini baru dipancang apabila sudah cukup keras, hal ini berarti
memerlukan waktu yang lama untuk menunggu sampai tiang pancang
3. Bila memerlukan pemotongan, maka pelaksanaannya akan lebih sulit dan
membutuhkan waktu yang lebih lama juga;
4. Bila panjang tiang kurang dan karena panjang tiang tergantung pada alat
pancang (pile driving) yang tersedia, makan akan sukar untuk melakukan
penyambungan dan memerlukan alat penyambung khusus;
5. Apabila dipancang atau ditekan di sungai atau laut, tiang akan bekerja
sebagai kolom terhadap beban vertical dan dalam hal ini akan ada tekuk
sedangkan terhadap beban horizontal akan bekerja sebagai cantilever.
II.4. Metode Konstruksi dan Peralatan Untuk Tiang Pancang
Instalasi tiang sangat berpengaruh terhadap perilaku tiang, oleh sebab itu
para konsultan sebaiknya mengetahui bagaimana instalasi tiang tersebut.
Pemilihan alat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:
1. Jenis material
2. Ukuran berat tiang pancang
3. Kondisi lapangan
4. Hammer sesuai dengan daya dukung tiang
5. Kedalaman pemancangan
Pemancangan tiang umumnya mengikuti langkah - langkah sebagai
berikut:
Penentuan lokasi titik di mana tiang akan dipancang
Pengangkatan tiang
Pemotongan atau penyambungan tiang
Kalendering
Pada proyek Pembangunan Pabrik PKO PTPN III Sei Mangkei ini, alat
pancang yang digunakan adalah drop hammer.
II.4.1 Drop Hammer
Drop Hammer adalah alat pancang yang terdiri dari palu baja yang berat dan digerakkan oleh kabel baja. Hammer diangkat dengan kabel dan akan dilepas
dari dan ke atas kepala pondasi. Gerakan Hammer bebas dari atas ke bawah,
sehingga terjadi gesekan kecil pada pengarah palu. Drop Hammer dibuat dalam
standar ukuran yang bervariasi atara 500 lb sampai 300 lb dan tinggi jatuh
bervariasi antara 5 ft sampai 20 ft. Jika energi yang diperlukan besar diperlukan
Hammer dengan berat yang lebih besar dengan tinggi jatuh yang kecil
dibandingkan dengan hammer ringan dengan tinggi jatuh yang besar. Pada
umumnya alat ini digunakan untuk memancang mini pile dengan ukuran
penampang segitiga dengan dimensi 28 x 28 cm dan 32 x 32 cm, dan persegi
dengan ukuran 20 x 20 cm dan 25 x 25 cm.
II.4.2 Kelebihan dan kekurangan Drop Hammer
Kelebihan dari alat ini adalah:
a. Investasi yang rendah (harga mobilisasi dan demobilisasi alat murah dan
setting alat cepat)
c. Mudah dalam mengatur energi per blow
Kekurangan dari alat ini adalah:
a. Kecepatan pemancangannya yang kecil
b. Kemungkinan rusaknya tiang akibat tinggi jatuh yang besar
c. Kemungkinan rusaknya bangunan di sekitar lokasi akibat getaran pada tanah
d. Tidak dapat digunakan untuk pekerjaan di bawah air.
II.5 Kapasitas Daya Dukung Tiang
II.5.1 Daya Dukung Aksial Tiang Tunggal
Daya dukung ijin pondasi tiang untuk beban aksial, Qa atau Qall,
diperoleh dengan membagi daya dukung ultimit, Qu atau Qult dengan suatu faktor
keamanan (SF) baik secara keseluruhan maupun secara terpisah dengan
menerapkan faktor keamanan pada daya dukung selimut tiang dan pada tahanan
ujungnya. Karena itu daya dukung ijin tiang dapat dinyatakan sebagai berikut:
Qa =
……….…….(2.3)
Qa =
………..…..….…….(2.4)
Dimana:
Qu = kapasitas ultimit tiang terhadap beban aksial
Qp = kapasitas ultimit tahanan ujung tiang (end bearing) Qs = kapasitas ultimit geser selimut tiang (skin friction) Qall = daya dukung ijin
II.5.1.1 Berdasarkan Hasil Cone Penetration Test (CPT)
Uji sondir atau Cone Penetration test (CPT) pada dasarnya adalah untuk memperoleh tahanan ujung qc dan tahanan selimut tiang fs. Untuk tanah non –
kohesif, Vesic (1967) menyarankan tahanan ujung tiang per satuan luas (fb) kurang lebih sama dengan tahanan konus (qc). Tahanan ujung ultimit tiang
dinyatakan dengan persamaan :
Qb = Ab x qc ………...(2.5)
Dimana :
Qb = Tahanan ujung ultimit tiang (kg)
Ab = Luas penampang ujung tiang (cm2)
qc = Tahanan konus pada ujung tiang (kg/cm2)
Meyerhoff juga menyarankan penggunaan persamaan 2.5 tersebut, yaitu dengan qc rata – rata dihitung dari 8d di atas dasar tiang sampai 4d di bawah 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, 5.
Qb = ω x Ab x qc ………...(2.6)
Untuk tahanan ujung tiang berdasarkan hasil uji sondir ini, Heijnen (1974),
[image:50.595.118.491.678.739.2]DeRuiter dan Beringen (1979) menyarankan nilai faktor ω seperti pada Tabel 2.4 berikut ini.
Tabel. 2.4 nilai faktor ω
Kondisi Tanah Faktor ω
Pasir terkonsolidasi normal
Pasir banyak mengandung kerikil kasar Kerikil halus
1 0,67
0,5
Vesic menyarankan bahwa tahanan gesek per satuan luas (fs) pada dinding tiang beton adalah 2 kali tahanan gesek dinding mata sondir (qf), atau :
fs = 2 x qf (kg/cm) ... (2.7)
Tahanan gesek satuan antara dinding tiang dan tanah, secara empiris dapat
pula diperoleh dari nilai tahanan konus yang diberikan oleh meyerhoff sebagai berikut :
(kg/cm
2) ... (2.8)
Tahanan gesek dirumuskan sebagai berikut :
Qs = As x fs (kg/cm2) ... (2.9)
Dimana :
Qs = Tahanan gesek ultimit dinding tiang (kg)
As = Luas penampang selimut tiang (cm2)
fs = Tahanan gesek dinding tiang (kg/cm2)
Untuk tanah kohesif, umumnya tahanan konus (qc) dihubungkan dengan
nilai kohesi (cu), yaitu:
cu x Nc = qc (kg/cm2) ... (2.10)
Nilai Nc berkisar antara 10 sampai 30, tergantung pada sensivitas,
kompresibilitas dan adhesi antara tanah dan mata sondir. Dalam hitungan
biasanya Nc diambil antara 15 sampai 18, (Bagemann, 1965).
Pada penulisan Tugas Akhir ini penulis hanya akan memfokuskan pada
penggunaan metode langsung saja karena banyaknya data sondir. Metode
langsung ini dikemukakan oleh beberapa ahli diantaranya Meyerhoff, Tomlinson
Pada metode langsung ini, kapasitas daya dukung ultimit (Qult) yaitu
beban maksimum yang dapat dipikul pondasi tanpa mengalami keruntuhan,
dirumuskan sebagai berikut :
...(2.11)
Dimana :
Qult = Kapasitas daya dukung maksimal/akhir (kg)
qc = Tahanan konus pada ujung tiang (kg/cm2)
Ap = Luas penampang ujung tiang (cm2)
JHL = Tahanan geser total sepanjang tiang (kg/m)
K = Keliling tiang (cm)
Qijin yaitu beban maksimum yang dapat dibebankan terhadap pondasi
sehingga persyaratan keamanan terhadap daya dukung dan penurunan dapat
terpenuhi. Qijin dirumuskan sebagai berikut:
...(2.12)
Dimana :
Qijin = Kapasitas daya dukung ijin tiang (kg)
3 = Faktor keamanan (diambil 3, 0)
5 = Faktor keamanan (diambil 5, 0)
Daya dukung terhadap kekuatan tanah untuk tiang tarik :
...(2.13) Daya dukung tiang tarik ijin :
Daya dukung tiang (Ptiang) yaitu kemampuan tiang mendukung beban yang
didasarkan pada kekuatan bahan tiang. Daya dukung tiang ini dirumuskan sebagai
berikut :
... (2.15)
II.5.1.2 Berdasarkan Hasil Standard Penetration Test (SPT)
Rumus kapasitas dukung tiang berdasarkan data N-SPT Mayerhof (1967)
dalam Cernica (1995) untuk tanah non-kohesif:
1. Daya dukung pondasi tiang pada tanah non kohesif
……..……….(2.16)
2. Tahanan geser selimut tiang pada tanah non kohesif
………..…….………....……(2.17)
dimana :
Li = Panjang lapisan tanah (m)
p = Keliling tiang (m)
3. Daya dukung pondasi tiang pada tanah kohesif
...(2.18)
…..………..…...……...(2.19)
dimana :
Ap = Luas penampang tiang (m2)
cu = Kohesi undrained (kN/m2)
dimana :
α = Koefisien adhesi antara tanah dan tiang
cu = Kohesi undrained (kN/m2)
p = Keliling tiang (m)
Li = Panjang lapisan tanah (m)
5. Kapasitas Dukung Ultimit Tiang
Qu = Qp + Qs ………...(2.21)
dimana :
Qu = daya dukung tiang (kN)
Qp = daya dukung ujung tiang = qp x Ap (kN)
Qs = daya dukung selimut tiang = Σ qs x As (kσ)
6. Kapasitas Dukung Ijin Tiang
Qijin = Qu/ FK ………...…………...(2.22)
dimana :
Qu = Kapasitas dukung ultimate tiang (kN)
Qijin= kapasitas dukung ijin tiang (kN)
Fk = Faktor aman tahanan ujung (FK=3)
II.5.1.3 Berdasarkan Hasil Uji Pile Driving Analizer
Tiang pancang uji diberi beberapa kali tumbukan, penumbukan dihentikan
jika telah diperoleh mutu rekaman cukup baik pada komputer dan energi
a. Pemasangan instrumen terpasang dengan cukup kuat pada tiang beton;
b. Sistem elektronik komputer dan efisiensi hammer yang digunakan.
Saat pengujian secara temporer dilakukan pengecekan/pengencangan
instrumen strain transducer dan accelerometer. Nilai EMX tergantung nilai efisiensi hammer yang dipakai. Hasil uji dinamis PDA dianalisis lebih lanjut dengan program CAPWAP, didapat perbandingan kekuatan daya dukung tiang pancang di lapangan termasuk distribusi kekuatan friksi tanah di setiap lapisan
tanah, tahanan ujung, tegangan tiang, dan lainnya.
Keluaran hasil dari pengujian tiang (output) PDA adalah: jumlah pukulan (BN), daya dukung tiang (RMX), gaya tekan maksimum (FMX), energi
maksimum yang ditransfer (EMX), nilai keruntuhan, jumlah pukulan permenit,
panjang tiang tertanam (LP), panjang tiang di bawah instrument (LE). Hasil pengujian dengan PDA disajikan dalam bentuk tabel dan grafik.
II.5.2 Daya Dukung Aksial Grup Tiang
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 2.6. 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: Bila beban-beban yang bekerja pada
poer tetap merupakan bidang datar. Gaya yang bekerja pada tiang berbanding
[image:56.595.172.428.168.457.2]lurus dengan penurunan tiang-tiang.
Gambar 2.6. Pola-pola kelompok tiang pancang khusus : (a) Untuk kaki tunggal, (b) Untuk dinding pondasi (Sumber : Bowles, 1991)
II.5.2.1. Jarak antar tiang dalam kelompok
Dasar pengaturan jarak antar tiang mini pile pada dasarnya sama dengan
tiang pancang jenis lannya. Berdasarkan pada perhitungan daya dukung tanah
oleh Dirjen Bina Marga Departemen P.U.T.L. diisyaratkan :
[image:56.595.191.407.614.744.2]
dimana :
S = Jarak masing – masing antar tiang
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 :
1. Bila S < 2,5 D
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
Gambar 2.8. Pengaruh tiang akibat pemancangan (Sumber : Sardjono Hs, 1988)
II.5.2.2 Kapasitas Kelompok dan Efisiensi Tiang Pancang (Mini Pile)
Jika kelompok tiang dipancang dalam tanah lempung 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, asalkan diberikan faktor aman yang cukup terhadap bahaya
keruntuhan tiang tunggalnya. Akan tetapi, penurunan kelompok tiang masih tetap
harus dipancang secara keseluruhan ke dalam tanah lempung lunak.
Pada kelompok tiang yang dasarnya bertumpu pada lapisan lempung
lunak, faktor aman terhadap keruntuhan blok harus diperhitungkan, terutama
untuk jarak tiang-tiang yang dekat. Pada tiang yang dipasang pada jarak yang
besar, tanah di antara tiang-tiang bergerak sama sekali ketika tiang bergerak ke
saat tiang turun oleh akibat beban, tanah di antara tiang-tiang juga ikut bergerak
turun.
Pada kondisi ini, kelompok tiang dapat dianggap sebagai satu tiang besar
dengan lebar yang sama dengan lebar kelompok tiang. Saat tanah yang
mendukung beban kelompok tiang ini mengalami keruntuhan, maka model
keruntuhannya disebut keruntuhan blok. Jadi, pada keruntuhan blok, tanah yang
terletak diantara tiang bergerak ke bawah bersama-sama dengan tiangnya.
Mekanisme keruntuhan yang demikian dapat terjadi pada tipe-tipe tiang pancang
(mini pile) maupun tiang bor.
Umumnya model keruntuhan blok terjadi bila rasio jarak tiang dibagi
diameter (S/D) sekitar kurang dari 2 (dua). Whiteker (1957) memperlihatkan
bahwa keruntuhan blok terjadi pada jarak 1,5d untuk kelompok tiang yang
berjumlah 3x3, dan lebih kecil dari 2,25d untuk tiang yang berjumlah 9x9.
Kapasitas ultimit kelompok tiang dengan memperlihatkan faktor efisiensi tiang
dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :
Qg = Eg . n . Qa ...(2.23)
dimana :
Qg = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan keruntuhan
(ton)
Eg = Efisiensi kelompok tiang.
n = Jumlah tiang dalam kelompok.
Beberapa persamaan efisiensi tiang telah diusulkan untuk menghitung
kapasitas kelompok tiang, namun semuanya hanya bersifat pendekatan.
Persamaan-persamaan yang diusulkan didasarkan pada susunan tiang, dengan
mengabaikan panjang tiang, variasi bentuk tiang yang meruncing, variasi sifat
tanah dengan kedalaman dan pengaruh muka air tanah.
Berikut adalah metode – metode untuk perhitungan efisiensi tiang
Metode Converse - Labore Formula (AASHO)
Disini disyaratkan :
………..………...………(2.24)
…………...…….………...……….(2.25)
dimana :
Eg = Efisiensi kelompok tiang.
m = Jumlah baris tiang.
n' = Jumlah tiang dalam satu baris.
θ = Arc tg d/s, dalam derajat.
s = Jarak pusat ke pusat tiang (m)
d / b = Diameter / Lebar tiang.
Metode Los Angeles Group
……..(2.26)
dimana :
M = Jumlah baris tiang.
n' = Jumlah tiang dalam satu baris.
θ = Arc tg d/s, dalam derajat.
s = Jarak pusat ke pusat tiang (m) (lihat Gambar 2.7)
d / b = Diameter / Lebar tiang.
Petunjuk umum untuk menentukan efisiensi kelompok tiang pada tanah
pasir adalah sebagai berikut:
Pada tiang pancang, baik pada tiang gesekan maupun tiang tahanan ujung
dengan s 3,0 D, daya dukung kelompok tiang dapat diambil sama besar
dengan jumlah dari seluruh daya dukung tiang tunggal (Eg=1).
Pada tiang pancang jenis tiang gesekan dengan s < 3,0 D, gunakan salah satu
formula di atas.
Pada tiang bor, dimana tahanan gesek dominan dengan jarak s = 3,0 D, nilai
efisiensi berkisar antar 0,67 hingga 0,75, tetapi pada tiang bor jenis tahanan
ujung nilai efisiensi dapat dianggap sebesar 1,0.
II.6. Tiang Dengan Beban Lateral
Beban lateral dan momen dapat bekerja pada pondasi tiang akibat gaya
gempa, gaya angin pada struktur atas, beban statistik seperti misalnya tekanan
aktif tanah pada abutment jembatan atau soldier piles, gaya tumb ukan kapal dan
lain- lain. Dalam analisis kepala tiang dibedakan menjadi kondisi kepala tiang
Beban lateral yang diijinkan pada pondasi tiang diperoleh berdasarkan
salah satu dari dua kriteria berikut:
Beban lateral ijin ditentukan dengan membagi beban ultimit dengan suatu
faktor keamanan
Beban lateral ditentukan berdasarkan defleksi maksimum yang diijinkan
Metode analisis yang dapat digunakan adalah:
Metode Broms (1964)
Metode Brinch Hansen (1961)
Metode Reese-Matlock (1956)
Gambar 2.9. Kondisi Pembebanan Lateral pada Pondasi Tiang
(Sumber: Tomlinson, 1994)
II.6.1. Penentuan Kriteria Tiang Pendek atau Panjang
Dalam perhitungan pondasi tiang yang menerima beban lateral, disamping
perilakunya sebagai pondasi tiang pendek (tiang kaku) atau pondasi tiang panjang
(tiang elastis).
Pada pondasi tiang pendek, sumbu tiang masih tetap lurus pada kondisi
terbebani secara lateral. Kriteria penentuan tiang pendek dan tiang panjang
didasarkan pada kekakuan relatif antara pondasi tiang dengan tanah.
Pada tanah lempung teguh yang terkonsolidasi secara berlebih, modulus
subgrade tanah (coefficient of horizontal subgrade reaction atau ks) umumnya
diasumsikan konstan terhadap kedalaman tanah. Dalam hal ini digunakan faktor
kekakuan R (dalam satuan panjang) untuk menentukan perilaku tiang sebagai
berikut:
...(2.27)
dimana:
Ep = modulus elatisitas tiang (ton/m2)
Ip = momen inersia tiang (m4)
ks = modulus subgrade tanah dalam arah horisontal (ton/m3)
B = diameter atau sisi tiang (m)
Nilai ks dapat diambil sebesar k1/1.5, di mana k1 adalah modulus subgrade
tanah menurut Terzaghi yang ditentukan dengan percobaan pembebanan alat
bujursangkar dengan sisi berukuran 1 kaki (ft) di lapangan. Nilai k1 berhubungan
dengan alat geser tak terdrainase dari tanah lempung seperti diberikan pada Tabel
Tabel 2.5. Hubungan antara k1 dan cu
Konsistensi Kuat geser tak terdrainase, cu (kg/cm2)
Rentang k1 (kg/cm3)
Teguh 1.0-2.0 1.8-3.6
Sangat teguh 2.0-4.0 3.6-7.2
Keras >4.0 >7.2
Pada tanah lempung luna
