JCEBT, Vol 7 (No 1) Maret 2023 ISSN 2549-6379 (Print) ISSN 2549-6387 (Online)
JCEBT
(Journal of Civil Engineering, Building and Transportation)
Available online http://ojs.uma.ac.id/index.php/jcebt
Analysis of Deep Foundation Bearing Capacity on Granural Soil Overpass STA 13+250 Toll Road Tebing – Siantar
Rudianto Surbakti1)*, Tika Ermita Wulandari2)
Politeknik Negeri Medan1 , Universitas Medan Area2 Koresponden*, Email: [email protected]
Abstract
Every building that is built requires a foundation to transmit loads to the surrounding land, therefore the foundation must be designed properly so that the load transferred by the foundation to the ground is not greater than the soil's capacity Deep foundations built on granular soils have different calculation methods compared to ordinary soils. There are several methods that can support the resistance carrying capacity in granular soils. In this study, Mayerhoff and Briaud et al. method used. which will be verified by PDA test results. In this study the efficiency value of the pile group was also calculated using the Los Angeles Group – Action Formula and Conversion – Labarre methods. The purpose of this research is to find out from several analytical methods that are often used, which method is the most effective in use in the field. From the results of the analysis it is known that the carrying capacity with the Mayerhoff - Labarre conversion method is 392,984, the difference is 2,984 tons or 0.77% from the PDA test results of 390 tons, Mayerhoff - Los Angles Action is 296,129 tons, the difference is -24.07%, the conversion of Briaud et Al - Labarre of 294.674 tons with a difference of -24.44% and the conversion of Briaud et Al - Los Angles Action of 222.049 tons with a difference of -43.06%. So it can be concluded that the Mayerhoff method with pile group efficiency using the Labarre conversion method is closer to the results of field observations (PDA test), which is equal to 0.77%.
Keywords: Bearing Capacity; Granural Soil; Group Pile Abstrak
Setiap bangunan yang dibangun membutuhkan pondasi untuk mentransfer beban ke tanah sekitarnya, karena itu pondasi harus didesain dengan benar sehingga beban yang diteruskan pondasi ke tanah tidak lebih besar dari kemampuan tanah dalam menahan beban tersebut. Pondasi dalam yang dibangun pada tanah granular memiliki perbedaan dalam metode perhitungan dibandingkan tanah umumnya. Terdapat beberapa metode yang untuk memprediksi daya dukung pondasi dalam pada tanah granular. Pada penelitian ini digunakan metode Mayerhoff dan Briaud et al. yang akan diverifikasi dengan hasil PDA test. Pada penelitian ini nilai efisiensi kelompok tiang pancang juga diperhitungkan dengan metode Los Angeles Group – Action Formula dan Conversi – Labarre. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui dari beberapa metode analitis yang sering digunakan, metode yang manakah yang paling efektif digunakan di lapangan. Dari hasil analisis didapat daya dukung dengan metode Mayerhoff - Conversi Labarre sebesar 392,984 selisih 2,984 ton atau 0,77 % dari hasil PDA test 390 ton, Mayerhoff - Los Angles Action sebesar 296,129 ton selisih -24,07%, Briaud et Al - Conversi Labarre sebesar 294,674 ton selisih -24,44% dan Briaud et Al - Los Angles Action sebesar 222,049 ton selisih -43,06%. Sehingga dapat disimpulkan bahwa metode mayerhoff dengan efisiensi group tiang menggunakan metode conversi labarre lebih mendekati hasil observasi lapangan (PDA test) yaitu sebesar 0,77%.
Kata Kunci: Daya Dukung; Tanah Granural; Kelompok Tiang
312 PENDAHULUAN
Setiap bangunan yang dibangun diatas ataupun didalam tanah seperti bangunan gedung, jalan, jembatan, tower, terowongan atau bendungan, membutuhkan pondasi untuk mentransfer beban struktur ke lapisan tanah yang ada dibawahnya. Fungsi dari pondasi adalah untuk menyalurkan beban vertikal dan horizontal dari suatu bangunan ke tanah sekitarnya, karena itu pondasi harus didesain dengan benar sehingga beban yang diteruskan pondasi ke tanah tidak lebih besar dari kemampuan tanah dalam menahan beban tersebut. Apabila kemampuan tanah terlampaui maka akan terjadi kegagalan konstruksi pada bangunan tersebut baik dikarenakan penurunan tanah yang terlalu besar atau keruntuhan tanah. Untuk itu, seorang perencana pondasi harus mampu memahami karakteristik dan daya dukung tanah pada lokasi di mana pondasi akan dibangun. Pondasi dalam digunakan jika lapisan tanah keras berada pada posisi yang jauh dari permukaan tanah. Bowles, (1988) mengemukakan penggunaan pondasi dalam sebagai pondasi bangunan apabila tanah yang berada di bawah dasar bangunan tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity) yang cukup untuk memikul berat bangunan dan beban yang bekerja padanya. Penentuan jenis pondasi yang digunakan harus memperhatikan beberapa faktor, diantaranya seperti kedalaman tanah keras, jenis tanah yang terdapat pada lokasi pekerjaan, dan beban yang akan dipikul oleh pondasi. Ketika pondasi dalam dipasang pada tanah pasir atau tanah dengan nilai kohesi rendah, maka kepadatan tanah akan meningkat saat palaksanaan pemancangan sebagai akibat dari pergerakan dan vibrasi yang terjadi (Poulos dan Davis, 1980). Karena sifat tanah pasir yang memiliki nilai kohesi rendah, maka diperlukan metode khusus untuk menghitung besaran daya dukungnya. Lapisan tanah pasir yang
memiliki butiran besar dan bulat serta dengan kestabilan yang rekatif rendah terutama ketika pori-pori pasir terisi dengan air. Kondisi ini sering membuat daya dukung selimut dari pondasi menjadi rendah dan daya dukung ujungnya menjadi tinggi. Ketika proses palaksanaan pemancangan pondasi dalam di lapangan lapisan pasir akan menahan pondasi agar tidak masuk ke dalam pasir sehingga seolah daya dukung pondasi sangat besar.
Kondisi ini jika dalam palaksanaan tidak disertakan seorang expert dalam perencanaan pondasi pada lapisan pasir, maka dapat terjadi kegagalan konstruksi.
Oleh karena itu daya dukung pondasi pada lapisan pasir ini perlu dibahas secara khusus untuk mencegah kerugian akibat kegagalan konstruksi. Pembahasan dalam penelitian ini adalah analisis daya dukung pondasi tiang pancang secara analitis menggunakan beberapa metode yang akan diverifikasi dengan hasil dinamik tes dilapangan yaitu PDA test. Pile Driving Analyzer (PDA) adalah sistem yang paling banyak digunakan untuk pengujian beban secara dinamik dan pengawasan pemancangan di dunia. PDA test ini menghasilkan keluaran (output) yaitu daya dukung ultimit pondasi (Qu) yang merupakan penggabungan dari daya dukung ujung tiang dengan daya dukung selimutnya. Pada data PDA test terdapat juga penurunan total, dan penurunan maksimum yang terjadi pada tiang pancang.
METODE
Pada penelitian ini daya dukung aktual lapangan akan diperoleh dari data pengujian pile drive analisys (PDA) test.
Hasil pengujian aktual lapangan ini akan dibandingkan dengan metode-metode analitis yang biasa digunakan dalam perencanaan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui dari beberapa metode analitis yang sering digunakan, metode yang manakah yang paling mendekati
hasil observasi lapangan. Untuk menghitung daya dukung pondasi pada lapisan tanah pasir akan digunakan dua metode yaitu dengan metode Mayerhof (1976) dan metode Briaud et al (1985).
Berdasarkan data hasil observasi lapangan Mayerhof menghitung daya dukung ujung dari pondasi tiang pancang menggunakan persamaan:
Dengan menggunakan data observasi yang sama, Briaud et al merekomendasikan persamaan berikut ini untuk menghitung daya dukung ujung pondasi dalam pada tanah granural.
Nilai N-SPT yang digunakan pada kedua persamaan ini merupakan nilai penetrasi yang telah dilakukan koreksi terhadap efisiensi hammer, diameter rod, kedalaman pengeboran dan jenis tanah yang dilakukan pengujian. Keseluruhan koreksi ini dapat dirumuskan dengan persamaan berikut ini:
Selain daya dukung ujung, pondasi dalam juga memiliki daya dukung selimut tiang yang harus diperhitungkan dalam menahan beban aksial. Untuk daya dukung selimut tiang pancang digunakan persamaan dari Coyle dan Castello (1981) berikut ini:
Untuk menghitung besaran nilai frictional resistance rata-rata, Mayerhof menggunakan persamaan berikut ini:
Sedangkan metode Briaud et al merekomendasikan persamaan berikut ini untuk menghitung frictional resistance:
Untuk lapisan tanah yang homogen, maka nilai N-SPT yang digunakan dapat berupa N rata-rata disepanjang lapisan yang homogen tersebut.
Pada pekerjaan ini tiang pancang ditanam secara berkelompok dengan jumlah 20 titik. Jumlah kelompok tiang memiliki nilai efisiensi yang berbeda pula, karena nilai efisiensi kelompok tiang mempengaruhi besaran daya dukung tiang pancang.
Dengan alasan tersebut perlu dilakukan perhitungan nilai efisiensi kelompok tiang pancang. Untuk nilai efisiensi group tiang pancang digunakan persamaan Los Angeles Group – Action Formula dan Conversi – Labarre.
Gambar 1. Layout pemancangan pondasi
Persamaan yang digunakan untuk menghitung efisien kelompok tiang pancang menurut Los Angeles Group – Action Formula adalah sebagai berikut:
Sedangkan Persamaan yang digunakan untuk menghitung efisien kelompok tiang pancang menurut metode Conversi – Labarre adalah sebagai berikut:
314 Kedua metode tersebut akan dibandingkan untuk melihat efisiensi kedua persamaan jika digunakan dalam perencanaan pondasi dalam di lokasi tanah granural jalan tol ini.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari data hasil pengujian lapangan diperoleh nilai N-SPT pada lokasi pengeboran yang telah dilakukan koreksi menjadi N60 sebagai berikut:
Tabel 1. Data N-SPT Lapangan Uraian Data
kedalaman Jenis Tanah Nilai N60
0 Silt 0
2 Silt 4
4 Silt 10
6 Silt 12
8 Silt 6
10 Silt 6
12 Sand 8
14 Sand 7
16 Sand 11
18 Sand 27
20 Sand 33
22 Sand 38
24 Sand 36
26 Sand 40
28 Sand 40
30 Sand 42
32 Sand 42
34 Sand 42
36 Sand 42
Dari data pada Tabel 1 tersebut, dilakukan perhitungan daya dukung ujung dan selimut tiang pancang menggunakan metode yang telah disebutkan pada pendahuluan. Data-data pendukung yang diketahui pada pekerjaan ini adalah;
1. Diameter tiang pancang = 60 cm 2. Luasang penampang tiang = 0,2826
m2
3. Tekanan atmosfer = 100 kN/m2 4. Keliling tiang pancang = 1,884 m
Daya Dukung Ujung Tiang Pancang Daya Dukung ujung tiang pancang menggunakan metode Mayerhof dapat dihitung sebagai berikut:
1. Pada kedalaman 2 meter
Maka pada kedalaman 2 meter nilai qp
= 166,17 kN
2. Pada kedalaman 4 meter
Maka pada kedalaman 4 meter nilai qp
= 759,63 kN
Untuk kedalaman berikutnya dapat dilihat pada Tabel 2. Daya Dukung ujung tiang pancang menggunakan metode Briaud et al dapat dihitung sebagai berikut:
1. Pada Kedalaman 2 meter
qp = 949,81 kN
2. Pada Kedalaman 4 meter
qp = 1279,04 kN
Untuk kedalaman berikutnya dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Daya dukung ujung tiang Uraian Data Mayerhof
f (kN) Briaud et al (kN) Kedalaman Jenis
Tanah Qp Qp
0 Silt - -
2 Silt 166.17 949.81
4 Silt 759.63 1,279.04
6 Silt 1,372.08 1,367.51
8 Silt 631.44 1,034.18
10 Silt 721.65 1,085.11
12 Sand 854.58 1,153.20
14 Sand 759.63 1,105.33
16 Sand 1,234.40 1,316.43
18 Sand 3,038.52 1,820.68
20 Sand 3,703.19 1,955.07
22 Sand 4,272.91 2,058.43
24 Sand 4,083.00 2,025.01
Daya Dukung Selimut Tiang Pancang Daya Dukung selimut tiang pancang dihitung dengan menggunakan persamaan
Coyle dan Castello (1981). Untuk menghitung nilai frictional resistance digunakan dua metode yang telah disebutkan diawal. Untuk daya dukung selimut tiang dengan menggunakan metode Mayerhof dan Briaud et al dapat dilihat pada Tabel 3. Daya dukung selimut tiang akan dijumlahkan dengan daya dukung ujung tiang pancang untuk memperoleh besaran nilai daya dukung ultimit (Qult). Nilai Qult dapat dilihat pada Tabel 4.
Qult = Qp + Qs Tabel 3. Daya dukung selimut tiang
Metode Mayerhoff (kN) Briaud et al (kN)
L Fav Qs
Fav Qs
Segmen Kum Segmen Kum
0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
2 8.82 33.23 33.23 34.45 129.79 129.79
4 20.16 75.96 109.20 43.78 164.95 294.75
6 24.28 91.47 200.67 46.20 174.09 468.83
8 11.17 42.10 242.76 36.89 139.00 607.83
10 12.77 48.11 290.87 38.35 144.49 752.32
12 15.12 56.97 347.85 40.27 151.75 904.07
14 13.44 50.64 398.49 38.92 146.65 1,050.73
16 21.84 82.29 480.78 44.81 168.83 1,219.55
18 53.76 202.57 683.35 58.18 219.23 1,438.78
20 65.52 246.88 930.23 61.62 232.17 1,670.95
22 75.60 284.86 1,215.1 64.23 242.01 1,912.96
24 72.24 272.20 1,487 63.39 238.84 2,151.8
Tabel 4. Daya dukung ultimate tiang
Metode Mayerhoff (kN) Briaud et al (kN)
Depth Qp Qs Qult Qp Qs Qult
0 0 0 0 0 0 0
2 166.17 33.23 199.40 949.81 129.79 1,079.60
4 759.63 109.20 868.83 1,279.1 294.75 1,573.79
6 1,372.1 200.67 1,572.75 1,367.5 468.83 1,836.34
8 631.44 242.76 874.21 1,034.2 607.83 1,642.01
10 721.65 290.87 1,012.52 1,085.1 752.32 1,837.43
316
14 759.63 398.49 1,158.12 1,105.3 1,050.7 2,156.05
16 1,234.4 480.78 1,715.18 1,316.4 1,219.6 2,535.99
18 3,038.5 683.35 3,721.86 1,820.7 1,438.8 3,259.46
20 3,703.2 930.23 4,633.42 1,955.1 1,670.9 3,626.02
22 4,272.9 1,215.1 5,488.00 2,058.4 1,912.9 3,971.39
24 4,083.0 1,487.3 5,570.29 2,025.0 2,151.8 4,176.81
Efisiensi Group Tiang Pancang
Berdasarkan data palaksanaan di lapangan, proses pemancangan dilapangan telah dihentikan pada kedalaman 24 meter dari permukaan tanah dikarenakan daya dukung yang diharapkan telah tercapai. Ini dibuktikan dengan data hasil pengujian PDA Test. Proses pengujian PDA test dilakukan setelah keseluruhan pondasi telah terpancang, sehingga pada penelitian ini nilai efisiensi kelompok tiang pancang harus sudah diperhitungkan. Tiang pancang yang dibangun secara berkelompok memiliki factor reduksi daya dukung akibat dari terganggunya tanah pada proses pemancangan. Metode perhitungan efisiensi kelompok tiang pancang yang digunakan pada enelitian ini adalah metode Los Angeles Group – Action Formula dan Conversi – Labarre. Hasil perhitungan efisien kelompok tiang pancang menurut Los Angeles Group – Action adalah sebegai berikut:
D = 0,6 mtr S = 1,95 mtr m = 5 mtr n = 4 mtr θ = 17,1
sehingga diperoleh nilai efisiensi kelompok tiangnya adalah EL.A = 0,532, Sedangkan efisien kelompok tiang pancang menurut metode Conversi – Labarre adalah :
sehingga diperoleh nilai efisiensi kelompok tiangnya adalah E g = 0,7055.
Dari hasil perhitungan diatas maka didapat Efisien kelompok tiang pancang menurut Los Angeles Group – Action sebesar 0,532 sedangkan dengan metode Conversi – Labarre sebesar 0,7055.
Daya Dukung Total Tiang Pancang Daya dukung total tiang pancang diperoleh dari daya dukung ultimit kelompok tiang yang dikalikan dengan efisiensi kelompok tiang pancang. Perbandingan dari beberapa metode yang telah dilakukan dalam perhitungan daya dukung tanah granular dan perhitungan efesiensi group tiang pancang, dapat dilihat pada Tabel 5 berikut ini:
Tabel 5. Daya dukung ultimate tiang
Daya Dukung Qult Efisiensi Group
Satuan Efisiensi Group
Satuan
Eg Qall Ela Qall
Mayerhoff 557,03 0,7055 392,98 ton 0,532 296,13 ton
Briaud et al. 417,68 0,7055 294,67 ton 0,532 222,05 ton
Perbandingan Hasil Analitis Dengan PDA Test
Hasil PDA test di Lapangan pada kedalaman 24 meter menghasilkan nilai : Qp = 253,00 ton
Qs = 137,00 ton
Qult = 253,00 + 137,00 = 390,00 ton
Sehingga dari perhitungan pada Tabel 5 dibandingkan dengan hasi PDA test di Lapangan, maka didapat perbandingan
daya dukung seperti yang saji pada Tabel 6.
Tabel 6. Perbandingan daya dukung tiang pancang
Metode Daya Dukung
(ton) PDA Test
(ton) Selisih Perbandingan (%)
Mayerhoff dan Efisiensi Group
Tiang Conversi Labarre 392,984 390 2,984 0,77%
Mayerhoff dan Efisiensi Group
Tiang Los Angles Action 296,129 390 -93,871 -24,07%
Briaud et Al dan Efisiensi Group
Tiang Conversi Labarre 294,674 390 -95,326 -24,44%
Briaud et Al dan Efisiensi Group
Tiang Los Angles Action 222,049 390 -167,951 -43,06%
KESIMPULAN
Hasil analisis menunjukan bahwa untuk perhitungan daya dukung tiang pancang pada tanah granular, metode Mayerhoff (1976) dengan efisiensi group tiang menggunakan metode Conversi- Labarre lebih efektif digunakan pada perencanaan.
Hal ini terlihat dari hasil daya dukung yang hanya meiliki selisih 0,77% dari hasil observasi lapangan (PDA test) atau 2,984 ton.
DAFTAR PUSTAKA
Bowles, Joseph E. 1997. Foundation Analysis And Design Fifth Edition. The McGraw-Hill Companies, Inc.
New York.
Coduto, Donald P. 2001. Foundation Design and Principles Second Edition. Prentice-Hall. New Jersey.
Das, Braja M. 2014. Principles of Foundation Engineering Eighth Edition. Cengage Learning.
Stamford
Hardiyatmo, H. C. 2002, Teknik Pondasi II, Edisi keempat, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
Hardiyatmo, H. C. 2015, Analisis dan Perancangan Pondasi II, Edisi Ketiga, Gajah Mada University Press, Yogyakarta.
Nakazawa, K. dkk C. 2000, Mekanika Tanah dan Teknik ondasi, Edisi Ketujuh, Pradnya Paramita, Jakarta.
Sardjono, H.S, 1988, Pondasi Tiang Pancang, jilid 1,
Sardjono, H.S, 1988, Pondasi Tiang Pancang, jilid 2, Penerbit Sinar Jaya Wijaya, Surabaya
Setiyo, D. dkk. (2019). Analisa Daya Dukung Tanah untuk Pondasi Tiang Pancang pada Rencana Pembangunan Komplek Pendidikan Islam Al Azhar 57 Jambi. Jurnal Civronlit Unbari, 4(2), Oktober 2019, pp.80-92 , 80-92.
Suyono Sosrodarsono, Ir. Kazuto Nakazawa, 1998, Mekanika Tanah & Teknik Pondasi, Pradnya Paramita, Jakarta.
Tomlinson, M. Dkk. 2015. Pile Design and Construction Practice, 6th Edition. CRC Press. Boca Raton, USA
Wesley L. D.(2017). Mekanika Tanah. Andi. Jakarta
