BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

(1)

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Penelitian mengenai perhitungan daya dukung fondasi aksial dengan data SPT sudah banyak dijadikan sebagai bahan penelitian dengan beragamnya metode yang bisa dipakai dalam perhitungan daya dukung aksial fondasi tiang. Jurnal maupun penelitian yang membahas metode yang sama dijadikan sebagai referensi dalam penelitian ini. Berikut merupakan penelitian terdahulu yang membahas perhitungan daya dukung aksial dengan data SPT:

1. Penelitian Terdahulu I, (Steven Prima et al, 2019)

Pada penelitian ini dilakukan studi N-PST mengenai daya dukung tiang pancang pada konstruksi Pile Slab proyek jalan Tol Jakarta-Kunciran- Cengkareng. Pada proyek ini digunakan dimensi fondasi tiang dengan diameter 0.6 m menggunakan 5 borlog yang akan disebarkan pada 5 area yang kemudian borlog tersebut akan menghasilkan nilai N-SPT yang kemudian akan digunakan untuk analisis perhitungan daya dukung tiang.

Untuk menganalisis daya dukungnya akan digunakan metode Schmertmann, Brown, dan Meyerhof. Hasil dari penelitian ini pada kedalaman 30 m berdasarkan metode Schmertmann didapatkan nilai Qall sebesar 151.06 ton, pada metode Brown didapatkan nilai Qall sebesar 104.04 ton dan metode Meyerhof dengan nilai Qall sebesar 146.23 ton.

2. Penelitian Terdahulu II, (Friska Handayani, 2021)

Penelitian ini menggunakan studi kasus pada pembangunan Gedung B RSU Muhammadiyah Metro, akan dilakukan analisis perhitungan daya dukung dan penurunan fondasi menggunakan pengujian statis dari hasil uji SPT dan CPT. Analisis dengan berdasarkan data SPT digunakan dengan menggunakan metode Briaud et al, Meyerhof, L. Decourt dengan nilai Qall pada BH-01 berurut adalah 149.876 ton, 157.390 ton dan 171.600 ton, sedangkan pada BH-02 didapatkan nilai Qall dengan metode yang sama sebesar 147.186 ton, 156.919 ton, 180.096 ton.

(2)

5 3. Penelitian III, (Eko Seftian Randyanto, 2015)

Penelitian ini akan melakukan analisis daya dukung tiang pancang dengan menggunakan metode statis dan kalendaring dengan studi kasus proyek pembangunan Manado Town Square 3. Penggunaan data SPT untuk analisis daya dukung menggunakan metode Meyerhof dengan daya dukung tiang sebsar 69.88 ton dan metode Briaud et al sebesar 124.99 ton.

2.2. Fondasi Dalam

Fondasi dalam banyak digunakan pada konstruksi bangunan yang tinggi karena kemampuannya dapat mentransmisikan beban sampai kepada bagian tanah yang mampu menopang beban di atasnya. Salah satu fondasi yang termasuk fondasi dalam adalah fondasi tiang. Menurut Bowles (1991), apabila tanah di bawah fondasi dengan kedalaman normal daya dukungnya kurang cukup kuat untuk menahan beban maka digunakan fondasi tiang. Fondasi tiang juga dapat digunakan pada kondisi tanah keras yang berada pada kedalaman yang jauh dari permukaan tanah.

2.2.1. Fondasi Tiang Pancang

Fondasi tiang pancang berupa batang yang memiliki ukuran panjang. Sesuai dengan namanya fondasi ini menggunakan metode pemancangan untuk memasukkan tiang fondasi ke dalam tanah dengan cara kepala tiang dipukul beberapa kali dengan sebuah palu. Fungsi dari fondasi tiang pancang agar bangunan yang dibangun bisa menjadi kuat dan berdiri dengan kokoh sehingga lebih stabil. Untuk membuat fondasi tiang pancang menjadi lebih kuat material yang dipakai menggunakan beton, karena material beton lebih baik dan kuat dibandingkan dengan material lain seperti kayu.

Gambar 2.1. Fondasi Tiang Pancang

Sumber:Modul Tugas Besar Rekayasa Pondasi, 2020

(3)

6 Fondasi tiang pancang biasanya dapat membuat usia bangunan menjadi lebih panjang, karena bagian tulangan fondasi tidak terpapar zat dari luar seperti air dan zat kimia yang dapat membuat tulangan fondasi menjadi korosif. Maka dari itu kapasitas fondasi tiang pancang untuk menahan beban bisa menjadi lebih lama.

Selain itu apabila tiang ditanam tanpa proses galian dapat membuat material menjadi padat, hal ini dapat mencegah terjadinya keretakan pada bangunan karena dapat mencegah pergeseran tanah.

2.3. Standard Penetration Test

Penyelidikan tanah di lapangan dengan cara Standard Penetration Test membutuhkan beberapa tabung yang akan digunakan untuk mengambil contoh tanah di lapangan. Tabung ini disebut juga dengan Split Spoon Sampler berdimensi diameter 50 mm dan panjang tabung 500 mm, tabung yang digunakan harus memiliki ketentuan dapat dibuka dengan arah memanjang agar di contoh tanah yang diambil di lapangan tidak terganggu dari faktor – faktor luar (eksternal). Hasil dari uji Standard Penetration Test akan digunakan untuk perhitungan daya dukung aksial tiang pancang, hasilnya berupa nilai N-SPT. Tetapi nilai N-SPT ini tidak dapat langsung digunakan dalam perhitungan daya dukung harus dilakukan proses koreksi 60 % terhadap efisiensi dengan menggunakan rumus:

N60 = N x ƞH x ƞB x ƞS x ƞR

60 (2.1)

Dimana:

N60 = Nilai N dengan efisiensi 60%

N = Nilai N-SPT yang diukur di lapangan ƞH = Efisiensi Palu (%)

ƞB = Koreksi untuk diameter bore hole ƞS = Koreksi sampel

ƞR = Koreksi untuk rod length

Nilai ɳH (Efisiensi Palu dengan satuan persen), ɳB (Koreksi untuk diameter bore hole), ɳS (Koreksi sampel),dan ɳR (Koreksi untuk rod length) dapat ditentukan dengan beberapa tabel di bawah ini:

(4)

7 Tabel 2.1. Variasi Nilai ɳH

Negara Tipe Hammer Hammer Release ɳH (%)

Jepang Donut Free Fall 78

Donut Rope and Pulley 67

U.S Safety Rope and Pulley 60

Argentina Donut Rope and Pulley 45

China Donut Free Fall 60

Sumber : Modul Tugas Rekayasa Fondasi, 2020

Tabel 2.2. Variasi Nilai ɳB

Diameter (mm) ɳB

60 – 120 1

150 1.05

200 1.15

Tabel 2.3. Variasi Nilai ɳS

Variabel ɳS

Standard Sampler 1.0

With Liner for dense sand and clay 0.8

With liner for loose sand 0.9

Tabel 2.4. Variasi Nilai ɳR

Rod Length (m) ɳR

Lebih dari 10 1.0

6-10 0.95

4-6 0.85

0-4 0.75

2.4. Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang

Kapasitas daya dukung adalah nilai kekuatan dari suatu tiang untuk menopang beban dari bangunan di atasnya. Saat memperkirakannya harus dengan mempertimbangkan dua komponen, yaitu Qp (tahanan ujung tiang) dan Qs (tahanan ujung sisi). Kumulatif dari kedua komponen ini disebut dengan daya dukung ultimit, berikut ini adalah rumus yang dapat dipakai:

(5)

8

Qultimit = Qp + Qs (2.2)

Keterangan :

Qp : Kapasitas daya dukung ujung Qs : Kapasitas daya dukung friksi

Daya dukung ujung (end bearing pile) ditentukan oleh tahanan ujung tiang, daya dukung ujung dapat dicari dengan rumus berikut :

Qp = Ap x qp (2.3)

Keterangan :

Ap : Luas penampang pada ujung tiang Qp : Daya dukung ujung tiang

qp : Tahanan ujung satuan

Daya dukung gesek dapat dicari dengan persamaan rumus sebagai berikut :

Qs = qs x ∑p x ∆L. (2.4)

Keterangan :

P : Keliling tiang (m)

∆L : Panjang tiang per kedalaman yang ditinjau ( m ² ) qs : Tahanan sisi satuan

Gambar 2.2. Daya Dukung Ultiamate Tiang

Sumber:Principle of Foundation Engineering, 2011

(6)

9 Qall atau daya dukung izin dapat dihitung dengan membagi nilai daya dukung ultimit dengan faktor keamanan. Pemilihan faktor keamanan akan dibahas pada bab selanjutnya, berikut persamaan untuk menghitung daya dukung izin:

Qa = Qu / SF (2.5)

Keterangan :

SF : Safety Factor

Qu : Daya dukung ultimit (Ton)

2.4.1. Daya Dukung Fondasi Tiang Pancang Dari Hasil SPT

SPT (Standard Penetration Test) adalah pengujian yang dilakukan dengan melakukan pengeboran di beberapa titik yang ditentukan dan langsung dilakukan di lapangan. Uji lapangan ini dilakukan untuk mencari parameter-parameter tanah yang dibutuhkan untuk perencanaan fondasi suatu bangunan. Berikut adalah metode-metode untuk menghitung Qultimit berdasarkan hasil uji SPT :

a. Daya Dukung Fondasi Tiang Pancang dengan Metode Meyerhof (1976) Sebelum dilakukannya perhitungan dengan metode ini diperlukannya nilai kohesi (Cu). Menurut Terzaghi dan Peck pada tahun 1967 nilai kohesi bisa dikorelasikan dengan nilai N-SPT dengan pendekatan rumus sebagai berikut:

Cu = 6 x N-SPT (kN/m²) (2.6) Kemudian dibutuhkan juga nilai kuat geser (Ʈ) yang didapat dari persamaan berikut ini.

Ʈpasir = 0.2 x N60 (t/m²) (2.7)

Ʈlempung = α x Cu (t/m²) (2.8)

Menurut Meyerhof kapasitas daya dukung ujung pada fondasi tiang pancang pada tanah lempung (clay) (φ’ = 0) dapat dihitung menggunakan rumus :

Qp = 9 x cu x Ap (2.9)

(7)

10 Sedangkan nilai daya dukung ujung pada fondasi tiang pancang pada tanah pasiran (c = 0) dapat menggunakan rumus:

Qp = 40 x Nb x Ap (T/m²) < 1600 (T/m²) (2.10) Keterangan :

Nb = Nilai rata-rata dari SPT pada bagian dasar tiang dengan jangkauan 10D pada bagian atas ujung tiang dan 4D di bawah ujung tiang.

Cu = Korelasi undrained

Ap =

¼

^{π D}² ^(2.11)

Ap = Luas penampang tiang (m²) D = Diameter Tiang Pancang (m)

Nilai α atau faktor adhesi dibutuhkan untuk menghitung daya dukung friksi pada tanah lempung (φ’ = 0). Faktor adhesi (α) dapat dicari menggunakan grafik dari API METHODE-2. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan apabila nilai Cu ≤ 25 maka nilai α = 1, lalu jika nilai 25 < Cu ≤ 70 maka nilai α akan bervariasi antara 25 sampai dengan 50 dan jika nilai 70 < Cu

≤ 75 maka nilai α = 0,5. Setelah ditentukan nilai α daya dukung sisi kemudian dapat dicari dengan rumus ini:

Qs = (α Cu) x As x ΔL (2.12)

Keterangan :

α = Faktor adhesi pada tanah kohesif (API METHODE-2 1986) Qs = Daya dukung sisi

Cu = Korelasi undrained

As = Keliling Selimut Tiang (m)

As = π D (2.13)

D = Diameter Tiang Pancang (m)

ΔL = Panjang Tiang per Kedalaman yang Ditinjau (m)

(8)

11 Gambar 2.3. Grafik untuk menentukan Faktor Adhesi (α)

Sumber:Modul Tugas Besar Rekayasa Pondasi, 2020

Daya dukung sisi untuk tanah pasiran menurut Meyerhof (1976) dan Reese & Wright (1977), membutuhkan nilai N-SPT, di bawah ini adalah rumus yang bisa dipakai pada tanah pasiran.:

Qs = 0,2 N (T/m²) (2.14)

b. Daya Dukung Fondasi Tiang Pancang dengan Metode Briaud et al (1985) Berikut ini adalah persamaan yang disarankan oleh Briaud untuk menghitung tahanan ujung satuan dan tahanan gesek satuan:

qp = 19,7 x 𝜎_𝑟 x (N60)^0,36 (2.15) qs = 0.22 x 𝜎_𝑟 x (N60)^0,29 (2.16) Dimana:

qp = Tahanan ujung satuan (kN/m²) qs = Tahanan gesek satuan (kN/m²)

𝜎_𝑟 = Tegangan referensi sebesar 100 kN/m²

N60 = N-SPT yang dikoreksi terhadap pengaruh prosedur lapangan dan tekanan Overburden

Untuk menghitung daya dukung ultimit maka digunakan persamaan sebagai berikut:

Qu = Ap x qp + As x qs (2.17)

Dengan:

(9)

12 Qu = daya dukung ultimate (Ton)

Ap = luas penampang tiang (m²) As = Keliling selimut tiang (m)

c. Daya Dukung Fondasi Tiang Pancang dengan Metode Brown (2001) Metode Brown menggunakan korelasi empiris dari hasil pengujian SPT (N60). Persamaan unit tahanan selimut tiang:

qs = Fvs x (Ab + (Bb x N60)) (2.18) Keterangan:

qs = Tahanan gesek satuan (kN/m²)

Fvs = Faktor reduksi untuk pemancangan tiang dengan cara vibrasi Ab = Faktor reduksi (kPa)

Bb = Faktor Reduksi (kPa)

Tabel 2.5. Nilai Faktor Reduksi pada metode Brown

Kondisi Beban Metode Instalasi Jenis Tanah Fvs Ab Bb

Tekan Impak Clay to Sand 1,00 26,60 1,92

Tekan Impak Gravelly Sand 1,00 42,60 42,60

Tekan Impak Rock 1 138,00 138,00

Tarik Impak Clay to Sand 1,00 25,00 1,80

Tarik Impak Gravelly Sand to

Boulders 1,00 40,00 0,00

Tarik Impak Rock 1,00 130,00 0,00

Tarik Vibrasi Clay to Sand 0,68 25,00 1,80

Tarik Vibrasi Gravelly Sand to

Boulders 0,68 40,00 0,00

Tarik Vibrasi Rock 0,68 130,00 0,00

Sumber : FHWA, 2006

Unit tahanan ujung pada sistem pemancangan menggunakan beban impak dapat dihitung dengan persamaan:

qp = 170 * N60 (kPa) (2.19)

Keterangan:

N60 = Nilai NSPT yang telah dikoreksi terhadap efisiensi energi qp = Tahanan ujung satuan (kN/m²)

2.5. Faktor Keamanan

Pada sub bab diatas telah disampaikan bahwa nilai faktor keamanan dapat mempengaruhi suatu daya dukung izin (Qall) dari suatu fondasi. Kemudian Reese

(10)

13 dan O’Neill memberikan saran nilai faktor keamanan dengan mempertimbangkan jenis struktur bangunan, seperti dibawah ini:

Tabel 2.6. Nilai Faktor Keamanan

Klasifikasi struktur bangunan

Faktor keamanan pengendalian

baik

pengendalian normal

Pengenadalian buruk

pengendalian sangat buruk

monumental 2,30 3 3,50 4

permanen 2 2,50 2,80 3,40

sementara 1,40 2 2,30 2,80

Sumber :Reese & O’Neill, 1989

2.6. Dasar Bahasa Pemrograman Python

Bahasa pemrograman yang ditemukan oleh Guido van Rossum ini dapat dikategorikan sebagai high level language yang berarti tidak dapat dijalankan langsung oleh mesin, diperlukannya proses terlebih dulu agar dapat dijalankan oleh mesin. Pada saat ini bahasa program python sering digunakan karena bahasa program python lebih terstruktur jadi tidak sulit untuk membaca dan memahaminya. Hal ini karena pada python digunakan sistem identasi yang mana memisahkan blok – blok program susunan identasi, jadi untuk memasukkan sub – sub program dalam satu blok, sub – sub tersebut diletakkan satu atau lebih spasi dari kolom suatu blok program.

2.6.1. Mengenal Variabel

Variabel merupakan wadah sementara yang berguna untuk menampung data yang digunakan, sehingga dapat mempermudah proses pengolahan. Dengan adanya variabel ini data yang disimpan dapat diubah dan disimpan kembali ke dalam variabel kapan pun diinginkan. Selain variabel ada juga istilah konstanta, yang memiliki fungsi yang sama dengan variabel tetapi konstanta tidak dapat diubah lagi.

Tabel 2.7. Penggunaan Variabel

>>> b = 2 b adalah variabel dengan tipe integer (menjadi angka bulat)

>>> print (b) Perintah untuk mengeluarkan nilai variabel b

2 Nilai Variabel b adalah 2 (integer)

>>> b = 2*2.0 Mengubah nilai variabel b menjadi float dan dikali 2.0

4.0 Nilai Variabel b adalah 4 (float)

Sumber : Numerical Methods in Engineering with python 3, third edition

(11)

14 2.6.2. Mengenal Tipe Data pada Python

Pada program python dikenal beberapa tipe data yang merupakan data-data yang disimpan variabel seperti pada penjelasan diatas. Beberapa tipe data yang sering dipakai adalah integer (menyatakan bilangan bulat), float (menyatakan bilangan yang mempunyai koma), string (menjelaskan tipe data berupa angka maupun huruf), list (Tipe data untuk menyimpan berbagai elemen yang memiliki sifat terurut dan dapat dirubah) dan masih banyak lagi tipe data lain.

Tabel 2.8. Penggunaan Tipe Data

TIPE DATA STRING

>>> str1 = ‘Tetap Semangat’ String 1

>>> str1 = ‘Jangan Menyerah’ String 2

>>> print (str1+’ ’+str2) Mengeluarkan gabungan 2 karakter Tetap Semangat Jangan Menyerah Hasil penggabungan string 1 dan 2 TIPE DATA INTEGER

>>> a = 10 a adalah variabel dengan tipe integer

>>> print (a) Perintah untuk mengeluarkan nilai variabel a

10 Nilai Variabel a adalah 2 (integer)

TIPE DATA FLOAT

>>> b = 10+0.5 b adalah variabel dengan tipe float

10.5 Nilai Variabel a adalah 10.5 (float)

TIPE DATA LIST

>>> a = [1.0 , 2.0 , 3.0] a adalah tipe data list ditandai dengan kurung siku []

>>> a = b Merubah elemen a menjadi sama dengan b

>>> b [0] = 5.0 Isi elemen b sudah diubah

>>> print a Perintah untuk mengeluarkan nilai variabel a [5.0 , 2.0 , 3.0] Nilai variabel a setelah diubah

Sumber : Metode Numerik Berbsis Python, 2015

2.6.3. Mengenal Operasi Aritmatika pada Python

Berikut adalah operator aritmatika yang digunakan oleh python. Operator ini digunakan untuk membantu dalam pembuatan persamaan.

Tabel 2.9. Operator Aritmatika

+ Penjumlahan

- Pengurangan

* Perkalian

/ Pembagian

** Perpangkatan

a += b a + b

a -= b a - b

a *= b a * b

a /= b a / b

a **= b a^b

< Kurang Dari

> Lebih Dari

<= Kurang dari sama dengan

(12)

15

>= Lebih dari sama dengan

== Sama dengan

!= Tidak sama dengan

2.6.4. Mengenal Perulangan pada Python

Ada dua perulangan pada python yaitu perulangan for dan perulangan while. Pada perulangan while tidak diperlukan sesuatu yang bisa diiterasi, tetapi perlu adanya sebuah kondisi. Selama kondisi tersebut terpenuhi, maka perulangan akan terus terjadi sampai kondisi sudah tidak terpenuhi, maka perulangan akan berhenti.

Sedangkan perulangan for, setidaknya ada beberapa kondisi yang harus terpenuhi, yaitu jumlah perulangan dan bagian kode yang akan diulang. Di python sendiri paling dasar biasanya menggunakan in range.

Tabel 2.10. Penggunaan Perulangan

PERULANGAN FOR

>>> a = [‘satu’,’dua’,’tiga’] Variabel a terdiri dari 3 elemen yaitu satu,dua,tiga

>>> for i in a: i akan berulang sebanyak a

>>> print i Perintah mengeluarkan i satu

Hasil perulangan dua

tiga

PERULANGAN WHILE

>>> n = 1 Variabel n memiliki nilai 1

>>> while n < 5: Perulangan while sebanyak 5 kali

>>> print (n) Perintah untuk mengeluarkan nilai variabel n

n+1 Nilai n diubah menjadi n+1

1

Hasil perulangan 2

3 4

Sumber : Metode Numerik Berbasis Python, 2015

2.6.5. Mengenal Percabangan pada Python

Pada percabangan dikenal beberapa istilah yaitu if, elif dan else. Istilah if digunakan saat terdapat satu pilihan keputusan. Elif digunakan jika kondisi pertama salah dan else digunakan untuk membuat bagian program yang akan dijalankan menjadi bernilai false.

Tabel 2.11. Penggunaan Percabangan

def sign of a(a):

>>> if a < 0,0:

Penggunaan if pada kemungkinan pertama sign = ‘negative’

>>> elif a < 0,0:

Penggunaan elif pada kemungkinan pertama sign = ‘positive’

(13)

16

>>> else:

Penggunaan else pada kemungkinan pertama sign = ‘zero’

return sign Mengembalikan nilai sign seagai nilai dari def

a = 1.5 Variabel a