BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pendahuluan
Daya dukung tanah dipengaruhi oleh nilai kuat geser tanah, yang mana dipengaruhi oleh nilai kohesi dan sudut geser tanah. Jika gaya geser yang bekerja pada suatu massa tanah maka secara bersamaan tegangan normal (σ) akan bekerja, maka harga tegangan geser (τ) akan bertambah besar akibat deformasi mencapai ambang batas. Jika harga ambang batas itu dihubungkan dengan tegangan normal (σ) yang berbeda-beda maka akan diperoleh suatu garis lurus dimana kohesi (c) sebagai konstanta dan tegangan normal (σ) sebagai variabel, dan kemiringan garis ditentukan oleh sudut geser tanah. Sehingga dapat ditulis dalam persamaan sebagai berikut:
τ = c + σ tan ø (2.1)
Dimana, τ= kuat geser tanah (kg/cm2 c = kohesi tanah (kg/cm
)
2
Σ = tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm )
2
ø = sudut geser tanah (derajat)
)
Dari persamaan di atas nilai kohesi (c) diperoleh dari besarnya gaya tarik menarik antara butiran tanah, sedangkan daya tahan terhadap pergeseran antar partikel tanah disebut sudut geser tanah (ø), hal ini dapat ditentukan dari percobaan atas sampel tanah di laboratorium.
Agar informasi yang diperoleh lebih akurat dilakukan perbandingan metode analisis daya dukung ultimit dan penurunan yang terjadi jika pondasi dibebani dengan dilakukan beberapa uji lapangan pada Medan Focal Point seperti penyelidikan tanah dengan Standard Penetration Test dan uji beban vertikal pada pondasi bored pile dengan besar beban uji 200% dari beban rencana yaitu 300 ton. Nilai daya dukung pondasi pada loading test dapat diperoleh dari Metode Mazurkiewicz (1972), Metode Butler & Hoy (1977), Metode De Beer (1976). Sebelum dilakukan loading test pada pondasi tiang tunggal terlebih dahulu dilakukan soil investigation dengan SPTyang berfungsi untuk mengetahui jenis lapisan tanah dan daya dukung ultimit tiang dengan menggunakan Metode Reese & Wright (1977). Hasil analisis dari pengujian tersebut dibandingkan dengan menggunakan Pemodelan Elemen Hingga dengan Program Plaxis.
2.2` Penyelidikan tanah (Soil Investigation)
Struktur bawah bangunan terdiri dari pondasi dan tanah pendukung pondasi. Untuk itu hal yang sangat berkaitan dengan pondasi adalah penyelidikan tanah. Pondasi harus diletakkan pada lapisan tanah yang cukup keras dan padat. Dengan dilakukannya penyelidikan tanah dapat diketahui letak atau kedalaman tanah keras yang berfungsi untuk mengetahui sifat–sifat dasar tanah seperti asal-usulnya, penyebaran ukuran butiran,kemampuan mengalirkan air, sifat pemampatan bila dibebani(compressibility), kekuatan geser, kapasitas daya dukung terhadap beban dan lain-lain. (Das, 1995).
a. Pemboran (drilling): dari hasil pemboran (bore holes) yang dilakukan dengan Standart Penetrastion Test (SPT), Cone Penetrastion Test (CPT). Diketahui jenis lapisan tanah yang kemudian dikirim ke Laboratorium Mekanika Tanah.
b. Percobaan penetrasi (Penetration Test) dengan menggunakan alat yang disebut Sondir Static Penetrometer. Ujungnya berupa konus yang ditekan masuk kedalam tanah dan secara otomatis dapat dibaca hasil Sondir tegangan tanah.
Untuk mengetahui sifat tanah berdasarkan sifat lekatnya antara lain:
a. Tanah kohesif adalah tanah yang mempunyai sifat lekatan antara butir-butirnya (tanah lempung = mengandung lempung cukup banyak).
b. Tanah non kohesif adalah tanah yang tidak mempunyai atau sedikit sekali lekatan antara butir-butirnya (hampir tidak mengandung lempung misal pasir).
c. Tanah organik adalah tanah yang sifatnya sangat dipengaruhi oleh bahan-bahan organik (sifat tidak baik).
Tanah memiliki perbedaan antara kondisi undrained dan drained tergantung pada waktu. Setiap tanah memiliki karakteristik dalam menentukan berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk berubah kondisi dari kondisi undrained menjadi kondisi drained.
Penyelidikan tanah dapat dilakukan langsung dilapangan maupun di laboratorium. Pada Medan Focal Point penyelidikan tanah yang dilakukan di lapangan adalah Standard Penetration Test.
2.2.1 Standard Penetration Test (SPT)
Penyelidikan tanah dengan SPT informasi tentang kondisi di bawah permukaan tanah dapat diperoleh hingga 85% dengan biaya yang ekonomis. Pada pondasi tiang harga NSPTyang diperoleh dari proses pengujian dapat digunakan untuk
perhitungan gesekan selimut yang mana dapat diambil rata-rata pada tiap lapisan begitu juga untuk perhitungan daya dukung ujung pondasi tiang perataan dilakukan dengan mengambil suatu interval kedalaman sedikit di bawah dan di atas ujung tiang. (Raharjo, 1996).
Adapun keuntungan dari penyelidikan tanah dengan menggunakan SPT adalah:
a. Dapat menentukan kedalaman dan tebal masing-masing lapisan tanah. b. Alat dan cara operasinya relatif sederhana.
c. Contoh tanah terganggu dapat diperoleh untuk identifikasi jenis tanah, sehingga interpretasi kuat geser dan deformasi tanah dapat diperkirakan dengan baik.
2.3 Pondasi
Suatu sistem pondasi harus dihitung untuk menjamin keamanan dan kestabilan struktur bangunan diatasnya dimana tidak boleh terjadi penurunan sebagian atau seluruhnya melebihi batas yang diijinkan. Dalam perencanaan pembangunan pondasi ada beberapa hal yang harus diperhatikan. (Bowles, 1988):
a. Penentuan fungsi bangunan, beban bangunan, umur pemakaian, jenis perangkaian, profil tanah, cara konstruksi, dan biaya konstruksi.
b. Penentuan kebutuhan bangunan.
c. Pembuatan rancangan dengan pertimbangan tidak menurunkan mutu lingkungan dan memakai persyaratan keamanan yang sudah ditentukan dalam peraturan bangunan.
2.3.1 Pondasi dalam
Dari klasifikasi pondasi berdasarkan perbandingan lebar dan kedalaman pondasi dibagi menjadi dua diantaranya: pondasi dangkal d/b ≤ 1 dengan jenis pondasi telapak, pondasi rakit, dll dan pondasi dalam d/b ≥ 4 dengan jenis pondasi bored pile, tiang pancang, dll. (Bowles, 1997). Dari data SPTyang diperoleh tanah keras berada pada kedalaman 30 meter. Klasifikasi pondasi berdasarkan perbandingan lebar dan kedalaman 28/0,60 = 46.67 m ≥ 4. Dengan rencana bangunan bertingkat 5 (lima). Berdasarkan data tersebut jenis pondasi yang digunakan adalah pondasi dalam.
2.3.2 Pondasi tiang bor (bored pile)
Disekitar lokasi Proyek Medan Focal Point terdapat banyak bangunan lain seperti Home Centra, Perumahan Setia Budi 2, dan Mc Donald. Dengan pertimbangan tidak menurunkan mutu bagunan sekitar (rusaknya struktur bangunan akibat pemancangan). Maka jenis pondasi dalam yang tepat untuk digunakan adalah bored pile.Bored pilepemasangannya dilakukan dengan cara tanah dibor terlebih dahulu. Getaran yang dihasilkan pada saat pemasangan pondasi relatif kecil sehingga tidak merusak struktur tanah atau bangunan disekitar lokasi proyek Medan Focal Point.
Fungsi pondasi bored pile pada umumnya dipengaruhi oleh besar/bobot dan jenis tanah sebagai pendukung konstruksi yaitu:
a. Transfer beban kontruksi bangunan atas kedalam tanah baik melalui selimut tiang maupun melalui ujung tiang.
b. Menahan gaya desak keatas dan gaya guling, misal pada telapak pada bangunan bawah tanah dan kaki bangunan menara untuk menahan guling. c. Untuk dapat memanfaatkan lapisan tanah pada tanah lepas (non kohesif). d. Mengontrol penurunan terhadap bangunan yang berada pada tanah yang
mempunyai penurunan yang besar.
2.3.3 Keuntungan dan kerugian penggunaan bored pile
Adapun keuntungan dan kerugian dari penggunaan pondasi dalam jenis bored pile dibandingkan dengan penggunaan pondasi dalam jenis lain adalah:
a. Pada saat pemasangan tidak menimbulkan gangguan suara dan getaran yang membahayakan bangunan sekitarnya.
b. Mengurangi kebutuhan beton dan tulangan dowel pada pelat penutup tiang (pile cap) kolom dapat secara langsung diletakkan pada ujung bored pile.
c. Kedalaman tiang dapat divariasikan.
d. Tanah dapat diperiksa dan dicocokkan dengan data laboratorium.
e. Bored pile dapat dipasang menembus batuan sedangkan pada penggunaan tiang pancang akan terjadi kesulitan bila pemancangan menembus lapisan batu.
f. Diameter tiang memungkinkan dibuat besar, bila perlu ujung bawah tiang dapat dibuat lebih besar guna mempertinggi kapasitas dukungnya.
g. Tidak ada resiko kenaikan muka air tanah.
h. Penulangan tidak dipengaruhi oleh tegangan pada waktu pengangkutan dan pemancangan.
Kerugian menggunakan pondasi bored pile adalah: a. Pengecoran bored pile dipengaruhi kondisi cuaca.
b. Pengecoran beton agak sulit bila dipengaruhi air tanah karena mutu beton tidak dapat dikontrol dengan baik.
c. Mutu beton hasil pengecoran bila tidak terjamin keseragamannya disepanjang badan bored pile mengurangi kapasitas dukung bored pile. Terutama bila bored pile cukup dalam.
d. Pengeboran dapat mengakibatkan gangguan kepadatan, bila tanah berupa pasir atau tanah yang berkerikil.
e. Air yang mengalir kedalam lubang bor dapat mengakibatkan gangguan tanah, sehingga mengurangi kapasitas dukung tiang.
2.3.4 Jenis pondasi bored pile
Ada beberapa jenis pondasi bored pile berdasarkan bentuk tiang yaitu: bored pile lurus untuk tanah keras, bored pile yang ujungnya diperbesar berbentuk bel, bored pile yang ujungnya diperbesar berbentuk trapezium dan bored pile lurus untuk tanah bebatuan. Pada Medan Focal Point jenis pondasi bored pile yang digunakan adalah bored pile berbentuk lurus untuk tanah keras. Seperti tampak pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Jenis bored pile (Das, 1999)
2.3.5 Metode pelaksanaan bored pile
Ada tiga metode pelaksanaan pondasi bored pile yaitu: Metode Kering, Metode Basah, dan Metode Casing. Metode pekerjaan pondasi bored pile pada Medan Focal Point adalah Metode Casing. Metode ini digunakan karena jenis tanah
di lokasi proyek Medan Focal Point adalah pasir di bawah muka air tanah. Yang mana lubang bor akan sangat mudah longsor.
Proses pekerjaan pondasi bored pile dengan Metode Casing adalah tanah dibor dengan menggunakan mesin bor dan auger dengan berbagai ukuran sesuai dengan kondisi tanah dari hasil penyelidikan tanah. Setelah mencapai suatu kedalaman yang tertentu pasang pipa selubung baja (casing) digunakan sebagai pelindung terhadap longsoran dinding galian. Diameter casing dalam kurang lebih sama dengan diameter lubang bor. Pemasangan casing dilakukan dengan cara memancang, menggetarkan atau menekan casing hingga kedalaman yang ditentukan. Bila penggalian sampai dibawah muka air tanah untuk menahan longsornya dinding lubang digunakan Larutan Bentonite. Setelah casing terpasang pengeboran dilanjutkan dengan mengganti mata auger dengan cleaning bucket (untuk membuang tanah atau lumpur di dasar lubang). Setelah pengeboran mencapai kedalaman rencana, perlu dilakukan pengukuran secara manual perlu diperhatikan kesamaan tanah hasil pemboran dengan penyelidikan tanah sebelumnya (yang digunakan dalam penentuan kedalaman pemboran). Apabila kedalaman dan lubang bor telah siap selanjutnya dengan meletakkan tulangan rebar pada lubang bor. Jika lubang bor terlalu dalam maka tulangan bar dapat disambung. Setelah selesai pemasangan tulangan bar dikarenakan adanya air pada lubang bor pada proses pengecoran diperlukan alat bantu khusus yaitu pipa tremi, yang dilanjutkan dengan pemasangan pipa tremi terlebih dahulu yang panjangnya sama dengan panjang lubang bor/lebih panjang. Corong beton dipasang dan dilakukan pengecoran dan pipa tremi dicabut pada saat yang tepat dan casing akan ditinggal atau ditarik keluar (bila digunakan casing sementara). Kwalitas bored pile sangat bergantung pada proses pelaksanaan
yaitu tahanan gesek dan tahanan ujung tiang. Hal yang paling penting adalah agar selalu menjaga kebersihan dari lubang bor. Pada Medan Focal Point pondasi bored pile yang digunakan memiliki kedalaman tiang 28 m dan diameter tiang 0,6 m.
2.3.6 Tiang kelompok
Tiang kelompok terdiri dari beberapa tiang yang diberi poer(footing), pada Medan Focal Point tiang kelompok terdiri dari 5 (lima) tiang yang didukung oleh 1 poer. Seperti tampak pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Tiang kelompok (Acset Indonesia, 2011)
Dalam perhitungan poer dianggap/dibuat kaku sempurna sehingga:
a. Bila beban–beban yang bekerja pada kelompok tiang tersebut menimbulkan penurunan maka setelah penurunan bidang poer tetap merupakan bidang datar
b. Gaya yang bekerja pada tiang berbanding lurus dengan penurunan tiang-tiang
2.3.7 Jarak antar tiang pada tiang kelompok
Jarak antar tiang didalam kelompok tiang akan mempengaruhi daya dukung tiangkelompok. Bila beberapa tiang dikelompokkan dengan jarak yang saling berdekatan maka tegangan tanah akibat gesekan tiang dengan tanah mempengaruhi daya dukung tiang yang lain. Jarak minimum antara dua tiang adalah: s > 2 d, dimana s = jarak antara tiang dan d = diameter tiang.
2.4 Uji beban (loading test)
Loading test dilakukan untuk mengetahui daya dukung ultimit tiang dan penurunan yang terjadi jika tiang dibebani. Loading test biasa juga disebut dengan uji beban statik. Dimana melibatkan pemberian beban statik dengan mengukur pergerakan tiang pada selimut dan ujungnya.
Proses pekerjaan loading test dilakukan setelahpondasi tiang uji dipersiapkan (dicor), perlu ditunggu terlebih dahulu selama 28 hari sebelum tiang dapat diuji. Hal ini penting untuk memungkinkan tanah yang telah terganggu kembali ke keadaan semula, dan tekanan air pori akses yang terjadi akibat pemancangan tiang telah terdisipasi.
Dua alternatif loading test yang sering dilakukan adalah: test/unused pile, failure test (dilakukan hingga tiang mengalami keruntuhan) dan test on a working pile (used pile),200% design capacity (pada umumnya beban runtuh tidak dicapai pada saat pengujian ini). Tetapi untuk alasan tertentu misalnya untuk keperluan optimasi dan untuk kontrol beban ultimit pada gempa kuat, diperlukan pengujian sebesar 250% hingga 300% dari beban kerja.
Loading test pada Medan Focal Point dilakukan pada pondasi tiang tunggal. Dimana pemberian beban dilakukan pada pengujian200% dari beban kerja. Beban diberikan secara bertahap 0%, 25%, 50%, 75%, 100%, 150%, 175%, 200% pada setiap penambahan beban dan penurunan tiang yang terjadi pada saat pembebanan dicatat untuk interprestasi lebih lanjut.
Pondasi tiang yang digunakan untuk loading test adalah tiang yang letaknya dekat dengan soil investigation. Pada Medan Focal Point ada dua tiang yang digunakan untuk loading test tiang yaitu titik BP-91 dengan titik terdekat SPTyaitu BH-03 dan titik BP-108 dengan titik terdekat SPT yaitu BH-02. Pada penulisan tesis ini loading test yang dianalisis adalah titik BP-91 dengan titik SPT BH-03.
2.4.1 Uji pembebanan langsung (Static load test)
Loading test terdiri dari 2 jenis metode pembebanan yaitu static load testdan dynamic load test. Jenis loading test yang digunakan padaMedan Focal Point adalah static load test atau biasa disebut juga dengan kentledge system.
Adapun static load test terdiri dari beberapa jenis pembebanan yaitu: uji beban vertikal (compression loading test), uji beban tarik (tension loading test) dan uji beban horizontal (lateral loading test). Jenis pembebanan yang digunakan Medan Focal Point adalah uji beban vertikal atauaxial static compression.
2.4.2 Uji beban vertikal (compression loading test)
Compression loading test digunakan untuk mengetahui daya dukung ultimit tiang ketika menerima gaya aksial. Dimana loading test yang dilakukan pada Medan Focal Point dilakukan sesuai prosedur ASTM D 1143-81. Pembebanan siklik dengan
4 siklus loading-unloading. Beban test maksimum adalah 200% design load. Untuk mengukur penurunan tiang digunakan 4 buah Dial Gauge yang diletakkan disekitar tiang dan bertumpu pada reference beam yang bebas dari pengaruh penurunan tanah akibat beban pada tiang (Acset Indonesia, 2011).
Rencana pembebanan 200% design load yaitu 300 ton dilakukan dengan 4 cycle sebagai berikut:
CycleI : 0% - 25% - 50% - 25% - 0% Cycle II : 0% - 50% - 75% - 100% - 75% - 50% - 0% CycleIII :0% - 50% - 75% - 100% - 125% - 150% - 125% - 100% - 50% - 50% - 0% CycleIV : 0% - 50% - 75% - 100% - 150% - 150% - 175% - 200% - 175% - 150% - 100% - 75% - 50% - 0%.
Gambar 2.3 Compression loading test (ASTM D1143-81)
2.4.3 Tujuan compression loading test Tujuan compression loading test adalah:
a. Untuk mengetahui hubungan antara beban dan penurunan pondasi akibat beban rencana.
b. Untuk menguji bawah pondasi tiang yang diharapkan mampu mendukung beban rencana dan dapat membuktikan bahwa dalam pelaksanaan tidak terjadi kegagalan.
c. Untuk menentukan daya dukung ultimit nyata (real ultimate bearing capacity) sebagai kontrol dari hasil perhitungan berdasarkan formula statis maupun dinamis dan untuk mengetahui kemampuan elastisitas dari tanah, mutu beton dan mutu besi beton.
Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada waktu pelaksanaan percobaan compression loading test adalah:
a. Selang waktu pemasangan tiang dengan pengujian untuk hal ini belum ada peraturan yang tegas dalam pengujian ini.
b. Untuk tiang beton “cast in place” tentu saja percobaan dapat dilakukan setelah beton mengeras (28 hari) disamping mungkin ada persyaratan lainnya.
c. Untuk tiang pancang ada beberapa pendapat mengenai kapan tiang dapat ditest menurut terzaghi tiang yang diletakkan diatas lapisan yang permeable misalya berpasir, maka percobaan dapat dilakukan 3 (tiga) hari setelah pemancangan pada tiang yang dimasukkan dalam lapisan lanau atau lempung maka percobaan ini hendaknya dilakukan setelah pemancangan berumur 1 (satu) bulan.
d. Perlu diperhatikan berapa panjang tiang tersisa dipermukaan tanah, pada prinsipnya penonjolan ini harus sependek mungkin untuk menghindari kemungkinan terjadinya tekuk, untuk loading test yang dilakukan didarat, maka sisa tiang tidak boleh lebih dari 1 m, sedangkan pada lokasi berair diatas dasar sungai (muka tanah) dapat lebih dari 1 m dengan catatan harus ada kontrol tekuk.
2.4.4 Slow maintened
Jenis prosedur compression loading test adalah: load method (SM Test)
Prosedur compression loading test pada Medan Focal Point adalah slow maintened loading sesuai dengan ASTM D1143-81.Prosedur pembebanan slow Maintened Loading terdiri dari beberapa langkah berikut:
Slow Maintened Test Load Method(SM Test),Quick Maintened Load Test Method (QM Test), Constant Rate Of Penetration Test Method (CRP Test) dan Prosedur Pembebanan Standar (SML) Siklik.
a. Beban tiang dalam delapan tahapan yang sama yaitu (25%, 50%, 75%, 100%, 125%, 150% 175% dan 200%).
b. Setiap penambahan beban harus mempertahankan laju penurunan harus lebih kecil 0,01 in/jam (0,25 mm/jam).
c. Mempertahankan 200% beban selama 24 jam.
d. Setelah waktu yang dibutuhkan didapat, lepaskan beban dengan pengurangan sebesar 25% dengan jarak waktu 1 jam diantara waktu pengurangan.
e. Setelah beban diberikan dan dilepas keatas, tiang kembali dibebani untuk pengujian beban dengan penambahan 50% design load dan pada setiap penambahan beban diperlukan waktu sekitar 20 menit.
f. Kemudian tambahkan beban dengan penambahan 10% design load, hingga tiang mengalami keruntuhan. Jarak pada pertambahan beban ini adalah sebesar 20 menit.
2.4.5 Prosedur pengukuran penurunan tiang
Untuk pergeseran aksial baca penurunan pada tiap pengujian berbeda pada posisi kepala tiang. Pembacaan dapat dilakukan pada lempeng pengujian sebagai berikut:
a. Lakukan pembacaan sesuai dengan interval waktu terhadap beban dan penurunan yang terjadi.
b. Selama pembacaan pastikan tiang tidak runtuh, lakukan pembacaan tambahan dan catat hasil pembacaan pada interval tidak lebih 10 menit selama setengah jam atau 20 menit sesudah tiap penambahan beban.
c. Sesudah beban penuh sesuai rencana, pastikan tiang belum runtuh lakukan pembacaan pada interval tidak lebih 20 menit pada 2 jam pertama, tidak lebih 1 jam untuk 10 jam berikutnya dan tidak lebih 2 jam untuk 12 jam berikutnya.
d. Jika tidak terjadi keruntuhan tiang, segera lakukan pembacaan sebelum beban pertama dikurangi. Selama pengurangan beban dilakukan, pembacaan dilaksanakan dan catat dengan interval tidak lebih 20 menit. e. Lakukan pembacaan akhir 12 sesudah beban dipindahkan.
f. Lama pembebanan dan besar penurunandimuat dalam tabel jadwal loading test.
2.5. Daya dukung pondasi
Dari 2 jenis pengujian dilapangan yaitu SPT dan loading test digunakan untuk menganalisis daya dukung ultimit dan penurunan yang terjadi jika tiang dibebani.
2.5.1 Daya dukung tiang data SPT
Dari data SPT dapat dihitung daya dukung ultimit dengan menggunakan beberapa Metode Semi Empiris. Pada penulisan tesis ini daya dukung ultimit dihitung dengan menggunakan Metode Reese & Wright (1977).
a. Metode Reese & Wright (1977) 1. Daya dukung ultimit
Qult = Qp + Qs (2.2)
2. Daya dukung ujung (endbearing)
Qp = qp x Ap
(2.3)
Dimana, Qp
A
= Daya dukung ultimit ujung tiang (ton)
p = Luas penampang pondasi bored pile(m2
q
)
Tanah kohesif :
Qp = 9 cu (2.4)
Dimana, Cu = kohesi tanah(ton/m2)
Tanah nonkohesif :
Gambar 2.4 Daya dukung ujung bored pile pasiran (Reese & Wright, 1977)
Untuk N< 60 maka qp = 7N (ton/m2)< 400 (ton/m2
Untuk N> 60 maka q ) (2.5) p = 400 (ton/m2 Dimana, N ) (2.6) SPT = Nilai rata-rata SPT
1. Daya dukung selimut (skin friction) Qs = fs
Dimana, Q
. L. P (2.7)
fs = Gesekan selimut tiang(ton/m2
L = Panjang tiang (m)
)
P = Keliling penampang tiang (m)
Tanah kohesif:
fs = α x cu (2.8)
Dimana, α = Faktor adhesi (α = 0,55 untuk Cu
C
< 200)
u= Kohesi tanah(ton/m2)
Tanah non kohesif:
Gambar 2.5 Tahanan geser selimut bored pile pasiran (Reese & Wright, 1977)
Untuk N< 53 maka f = 0,32 NSPT
Untuk 53 <N
(2.9)
SPT
langsung dengan N
< 100 maka f = diperoleh dari korelasi
Dimana, N = nilai rata-rata SPT
Daya dukung ijin (Qall
Q ) all F Qult = (2.9) Dimana, Qult Q
= Daya dukung ultimit (ton)
all
F = Faktor keamanan untuk jenis tanah pasir adalah 3 = Daya dukung izin tiang (ton)
2.5.2 Daya dukung data compression loading test tiang tunggal
Dari data compression loading testpada pondasi tiang tunggal dapat hitung daya dukung ultimit pondasi tiang dengan berbagai metodeperhitungan. Pada penulisan tesis ini metode yang digunakan adalah Metode Mazurkiewicz (1972), Metode Butler & Hoy (1977), dan Metode De Beer (1976).
a. Metode Mazurkiewicz (1972) Daya dukung ultimit
Metode ini diasumsikan bahwa dengan daya dukung ultimit didapat dari beban yang berpotongan, diantaranya beban yang searah sumbu tiang untuk dihubungkan beban dengan titik-titik dari posisi garis terhadap sudut 45° pada beban sumbu yang berbatasan dengan beban (Prakash & Sharma, 1990). Prosedur untuk menentukan beban ultimit menggunakan metode ini adalah sebagai berikut:
- Pilih sejumlah penurunan dan gambarkan garis verikal yang memotong kurva. Kemudian gambar garis horizontal dari titik perpotongan ini pada kurva sampai memotong sumbu beban.
- Dari perpotongan masing-masing kurva, gambar garis 45° sampai memotong garis beban selanjutnya.
- Perpotongan ini jatuh kira-kira pada garis lurus. Titik yang didapat oleh perpotongan dari perpanjangan garis ini pada sumbu vertikal beban adalah beban ultimit.
Metode ini mengasumsikan bahwa kurva beban-penurunan berupa parabolik. Nilai beban keruntuhan yang didapat dari metoda ini seharusnya mendekati 80% dari kenyataan.Hal ini dapat diperlihatkan pada Gambar 2.6:
Gambar 2.6 Hubungan beban-penurunan Metode Mazurkiewicz (1972). Daya dukung dukung ijin
Qall
F Qult
Dimana, Qall
Pada Metode Butler & Hoy (1977) kegagalan beban saat beban terjadi perpotongan dua buah garis tangen, terhadap grafik hubungan beban-penurunan. Garis tangen pertama merupakan garis lurus awal yang diasumsikan sebagai suatu garis tekanan elastis. Untuk garis tangen kedua diperoleh dan dibatasi pada suatu kemiringan sebesar 0,05”/ton pada kurva beban-penurunan. Pada umumnya, grafik beban-penurunan saat garis digambarkan lurus merupakan bagian pencerminan yang benar terhadap garis elastis. Pengamatan ini didasarkan pada Fellenius (1980).
= Daya dukung ijin tiang
F = Faktor aman tiang tanpa pembesaran dibagian bawah 2
b. Metode Butler & Hoy (1977) Daya dukung ultimit
Gambar 2.7 Hubungan beban-penurunan Metode Butler & Hoy (1977) Daya dukung dukung ijin
Qall
F Qult
Dimana, Qall
1. Menentukan data penurunan. =Daya dukung ijin tiang
F = Faktor aman tiang tanpa pembesaran dibagian bawah adalah 2
c. Metode De Beer (1976) Daya dukung ultimit
De Beer (1968) menggunakan pola linearitas yang logaritmis dengan merencanakan beban-penurunan data di dalam suatu diagram double-logarithmic. Jika beban-penurunan log-log diplot menunjukkan kemiringan yang berbeda dari satu garis yang menghubungkan data sebelumnya dengan data di depannya dan demikian seterusnya hingga beban yang terakhir dicapai. Dua perkiraan akan terlihat tumpang tindih, seperti pada Gambar 2.8.
Tahapan-tahapan untuk menghitung daya dukung ultimit dengan Metode De Beer (1976) adalah:
2. Gambarkan kurva beban terhadap penurunan dalam skala logaritmik. 3. Dari grafik tersebut dapat dilihat dua garis lurus yang berpotongan. 4. Titik perpotongan dari kedua garis tersebut merupakan beban runtuh.
Daya dukung ijin tiang Qall F Qult = (2.12) Dimana, Qall
F = Faktor aman tiang tanpa pembesaran dibagian bawah adalah 2 = Daya dukung ijin tiang
2.5.3 Daya dukung tiang kelompok
Daya dukung tiang kelompok tidak selalu sama dengan jumlah daya dukung tiang tunggal yang berada dalam kelompoknya. Hal ini dipengaruhi oleh jenis lapisan tanah. Pada Medan Focal Point jenis lapisan tanah dasar tiang bertumpu pada lapisan kaku yaitu lapisan pasir ukuran sedang maka kelompok tiang tidak beresiko mengalami keruntuhan geser umum, dengan syarat diberikan faktor keamanan yang cukup terhadap bahaya keruntuhan tiang tunggalnya. Daya dukung tiang kelompok pada tanah pasir akan lebih besar dari pada jumlah kapasitas masing-masing tiang tunggal pada kelompok.
a. Daya dukung tiang kelompok
Qg = n . Qall (2.13)
Dimana, Qg
n = Jumlah tiang dalam kelompok = Daya dukung tiang kelompok
b. Daya dukung ijin Qall F Qg = (2.14) Dimana, Qall Q
= Dukung ijin tiang kelompok
g
F = Faktor aman untuk tiang kelompok adalah 3 = Daya dukung tiang kelompok
2.5.4 Faktor efisiensi tiang kelompok
Faktor efisiensi adalah nilai pengali yang menunjukkan perubahan nilai daya dukung ultimit akibat pengaruh jarak tiang didalam kelompoknya. (Hardiyatmo, 2010). Faktor efisiensi yang tepat pada tiang kelompok Medan Focal Point yang berjenis tanah pasir dengan s ≥ 3d adalah kapasitas dukung kelompok tiang diambil sama besarnya dengan jumlah kapasitas dukung tiang tunggal yaitu Eg
Dimana, E
=1.
g = Efisiensi kelompok tiang
2.6 Daya dukung horizontal (lateral)
Pondasi tiang selain dirancang untuk memikul beban vertikal atau aksialjuga dirancang untuk memikul beban lateral. Contoh bangunan yang memikul beban lateral yang cukup besaradalah dinding penahantanah, dermaga di pelabuhan, tower tegangan tinggi, dan lain-lain. Adapun sumber dari beban lateral antara lain berupatekanan tanah pada dinding penahan tanah, beban angin, beban gempa, bebantubrukan dari kapalpada dermaga, gaya gelombang lautan, beban eksentrik padakolom, dan gaya kabel pada menara transmisi.
2.6.1 Metode Broms (1964)
Untuk menghitung daya dukung pondasi arah horizontal metode yang digunakan adalah Metode Broms (1964). Dimana Metode ini menggunakan teori tekanan tanah yang disederhanakan dengan menganggap bahwa sepanjang kedalaman tiang, tanah mencapai nilai ultimit dengan membedakan antara tiang pendekd/b< 20 dan tiang panjang d/b ≥ 20. Pada Medan Focal Point 28/0.6 = 46.67 ≥ 20 sehingga persamaan yang digunakan adalah Metode Broms (1964) untuk tiang panjang.serta membedakan posisi kepala tiang bebas dan terjepit. Pada Medan Focal Point kepala tiang yang digunakan adalah kepala tiang terjepit.
Adapun keuntungan dan kerugian menggunakan Metode Broms (1964) adalah:
Keuntungan menggunakanMetode Broms (1964):
a. Dapat digunakan pada tiang panjang maupun tiang pendek.
b. Dapat digunakan pada kondisi kepala tiang terjepit maupun bebas.
Kerugian menggunakanMetodeBroms (1964):
a. Hanya berlaku untuk lapisan tanah yang homogenyaitu tanah lempung saja atau tanah pasir saja.
b. Tidak dapat digunakan pada tanah berlapis.
2.6.2 Metode Broms (1964) untuk tiang panjang kepala tiang terjepit (fixed head)
Pada Gambar 2.9 mekanisme keruntuhan horizontal tiang panjang kepala tiangterjepit yang terjadi dan distribusi dari tahanan tanah.
Gambar 2.9 Perlawanan tanah dan momen lentur tiang panjang–kepala tiang terjepit pada tanah pasir.
Momen maksimum dan daya dukung ultimit lateral tanah pasir dapat dihitung menggunakan persamaan:
(
o)
u u 0,67x e 2M H + = (2.15) 0.5 p u o DK γ' H 0,82 x = (2.16) + = p u u u K D' γ' H 0,54 e 2M H (2.17) Dimana, HuE=Jarak beban lateral ke muka tanah = Daya dukung ultimit lateral
γ =Berat isi tanah D=Diameter tiang
Kp=Koefisien tekanan pasif
Daya dukung ijin
Hall
F Hu
= (2.18)
Dimana, Hall
F = Faktor aman daya dukung lateral adalah 2 = Daya dukung ijin lateral
2.7 Penurunan tiang
Tiang yang dibebani mengalami penurunan akibat pembebanan. Pada Pondasi Medan Focal Point sesuai dengan syarat pengujian yang digunakan ASTM D 1143-81 yaitu penurunan yang diijinkan adalah 1 inch (25,40 mm). Pada penurunan tiang yang perlu diketahui adalah besarnya penurunan yang terjadi dan kecepatan penurunan.
Penurunan digolongkan sebagai berikut:
- Penurunan total adalah penurunan yang terjadi akibat loading test pada saat dalam keadaan elastis dan plastis.
- Penurunan konsolidasi adalah penurunan yang terjadi dalam jangka waktu yang cukup lama yang terjadi pada tanah yang berbutir halus dan jenuh air.
- Penurunan elastis adalah penurunan yang terjadi pada saat unloading dimana penurunan total mengalami perpendekan penurunan (yang disebabkan adanya penurunan tiang friksi dan tiang dukung ujung).
- Penurunan plastis adalah penurunan permanen atau penurunan akhir. setelah tiang mengalami penurunan elastis pada saat unloading.
2.7.1 Penurunan elastis tiang tunggal
Loading test pada Medan Focal Point dilakukan pada tiang tunggal. Dimana direncanakan terhadap kuat dukung ujung dan kuat dukung friksinya atau penjumlahan dari keduanya. Penurunan pada pondasi tiang tunggal dapat dihitung berdasarkan persamaan: a. Tiang friksi S = d E QI s (2.19) I = IoRkRhRμ (2.20)
b. Tiang dukung ujung
S = d E QI s (2.21) I = IoRkRbRμ (2.22)
Dimana, S = Penurunan elastis untuk tiang tunggal (mm) Q = Beban yang bekerja (ton)
Mampat.
Rk = Faktor koreksi kemudah mampatan tiang
Rh = Faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada tanah
keras
Rμ = Faktor koreksi angka poisson μ
Rb = Faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung
H = Kedalaman total lapisan tanah dari ujung tiang ke muka tanah (mm)
Gambar 2.10 Faktor penurunan io (Poulos & Davis, 1980)
Gambar 2.12 Koreksi kedalaman rh
Gambar 2.13 Koreksi angka poisson r
(Poulus & Davis 1980)
μ (Poulus & Davis 1980)
Pada Gambar 2.8, 2.9, 2.10, 2.11, 2.12 KadalahKompresibilitas Relatif antara tiang dan tanah yang dinyatakan oleh persamaan:
RA 2 p πd 4 1 A = (2.23)
Ep = 4700 fc'(untuk beton normal) (2.24)
K = s A p E R E (2.25) Dimana, RA
K = Faktor kekakuan tiang = Rasio area tiang
Ep
E
= Modulus elastisitas dari bahan tiang (Mpa)
s
E
= Modulus elastisitas tanah disekitar tiang (Mpa)
b = Modulus elastisitas tanah di dasar tiang
Pada kurva hubungan beban- penurunan dapat dilihat beberapa istilah yang mana disebut penurunan total pada saat loading test, penurunan elastis pada saat unloading yang mengakibatkan perpendekan penurunan, dan penurunan plastis (penurunan permanen/penurunan akhir). Seperti tampak pada Gambar 2.15 dibawah ini:
Adapun persamaan yang digunakan untuk menghitung besar penurunan elastis dan perpendekan penurunan adalah sebagai berikut:
Perpendekan penurunan
Stiangfriksi + Stiang dukung ujung
Penurunan elastis
(2.26)
Penurunan total – Perpendekan penurunan (2.27)
2.7.2 Penurunan elastis tiang kelompok
Penurunan elastis tiang kelompok lebih besar dari penurunan elastis tiang tunggal pada beban struktur yang sama, ini karena pada tiang tunggal luas zona tertekan pada bagian bawah tiang lebih kecil dari pada luas zona tertekan pada tiang kelompok. Pada Medan Focal Point jenis lapisan tanahnya adalah pasir, maka persamaan yang digunakan untuk menghitung penurunan elastis tiang kelompok dengan menggunakan Metode Vesic (1977).
Sg D B S g = (2.28) Dimana, Sg B
= Penurunan elastis tiang kelompok
g
D = Diameter satu tiang dalam kelompok = Lebar tiang kelompok
S = Penurunan elastis tiang tunggal
2.7.3 Penurunan yang diijinkan
Pada Medan Focal Poin prosedur standard loading testyang digunakan adalah ASTM D-1143-81yang mana angka keamanan penurunan diambil 25,40 mm.
Smaksimum ≤ Sijin (2.29)
2.8 Transfer beban
Dalam daya dukung pondasi tiang penyaluran beban juga terjadi, dimana pada pondasi Medan Focal Point penyaluran beban yang terjadi adalah penyaluran beban gesekan (friction) dan penyaluran beban tahanan ujung (end bearing).
2.8.1 Transfer bebangesekan (friction)
Pada tiang yang dibebani akan tejadi gaya gesekan, gaya friction ini akan bekerja bila displacement yang terjadi dalam ambang batas 0,4% dari diameter pile. Seperti yang terlihat pada Gambar 2.16.
2.8.2 Transfer beban tahanan ujung(endbearing)
Pada tiang yang dibebani akan terjadi gaya tahanan ujung, gaya end bearing ini akan bekerja bila displacement yang terjadi masih diatas 0,4% diameter pile dan dalam ambang batas 6% dari diameter pile. Bila displacement yang terjadi pada tiang berada dalam 0,4% dari diameter pile, maka endbearing belum terjadi atau belum tercapai. Seperti yang terlihat pada Gambar 2.17.
Gambar 2.17 Kurva transfer beban endbearing
2. 9 Pemodelan Elemen Hingga dengan Program Plaxis Versi 8,2
Plaxis adalah suatu program komputer yang menggunakan perhitungan Elemen Hinggauntuk menganalisis deformasidan stabilitas tanah. Berdasarkan prosedur input data yang sederhana, mampu menciptakan perhitungan Elemen Hingga yang kompleks dan menyediakan fasilitas output tampilan secara detail berupa hasil perhitungan. Perhitungan program diperoleh secara otomatis. Penurunan berdasarkan prinsip penulisan angka yang benar.
Pada Medan Focal Point sebagian besar lapisan tanah berjenis pasir maka model tanah yang tepatdigunakan adalah Morh Coulomb(mengasumsikan prilaku tanah bersifat plastis sempurna dengan menetapkan suatu nilai tegangan batas dimana
pada titik tersebut tegangan tidak lagi dipengaruhi oleh regangan). Pada jenis tanah undrained harus dikonversi menjadi drained.
2.9.1 Parameter model tanah Mohr Coulomb
Parameter tanah yang digunakan dalam Program Plaxis adalah parameter yang diperoleh dari hasil korelasi Program All Pile dengan nilai NSPT BH-03dan untuk
parameter tanah yang lain diperoleh dari korelasi NSPT BH-03dengan konsistensi
tanah.
2.9.2 Daya dukung tiang tunggal Pemodelan Elemen Hingga dengan Program Plaxis Qult = ∑ Msf x Pu Q (2.28) all F Qult = (2.29) Dimana,∑ Msf P
= Diperoleh dari Program Plaxis
u
F = Faktor keamanan tiang adalah 3 = Daya dukung ultimit tiang tunggal
2.10 Penelitian yang pernah dilakukan
Beberapa peneliti telah melakukan analisis yang berkaitan dengan loading test pada pondasi bored pile yang dapat dijadikan sebagai acuan atau literature untuk penyusunan tesis ini seperti yang tertera pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Penelitian yang pernah dilakukan
Nama Judul Kesimpulan
Nabil F. Ismael, 2001
Axial Load Tests On Bored Piles And Pile GroupsIn Cemented Sands
The group factor or settlement ratio, defined as the ratioof the settlement of the group to the settlement of single
piles at comparable loads in the elastic range, is importantin determining the settlement of pile groups. This factoris greater than unity and increases with the width of thepile group. It has been determined from the present testresults and compared with the simplified formula proposedby Vesic.
Sarmulia Sinaga, 2009
Analisa daya dukung dan penurunan bored pile tunggal dengan menggunakan model tanah Mohr Coulomb pada proyek City Hall Town Square Medan.
Pada kasus Proyek City Hall Town Square Medan
perhitungan dengan menggunakan Morh Coulomb
lebih mendekati loading test
dibandingkan dengan menggunakan model Hardening
Soil. dan model tanah Morh
Coulomb lebih plastis
dibandingkan dengan model tanah Hardening Soil.
Suhairiani, 2012 Analisis perbandingan daya dukung hasil loading test pada bored pile diameter satu meter tunggal dengan metode elemen hingga memakai model tanah Mohr Coulomb pada proyek crystal square medan.
Daya dukung ultimit dari output pemodelan elemen hingga model Mohr Coulomb konsolidasi 7 hari, lebih kecil dari hasil pemodelan elemen hingga model Mohr Coulomb ASTM dan hasil dari loading test.
Suryanti Suraja Pulungan,
2012
Analisis perbandingan daya dukung hasil loading test pada bored pile tunggal dengan metode Elemen Hingga memakai model tanah Soft Soil pada proyek Crystal Square Medan
Hasil perhitungan dengan metode elemen hingga (Plaxis) dengan elemen segitiga dengan 15 nodal hasilnya lebih mendekati dengan hasil loading test tetapi membutuhkan waktu yang cukup lama (2,5 kali) waktu yang dibutuhkan untuk mengeksekusi hasil dengan menggunakan elemen segitiga dengan 6 nodal.
Yudhi Lastiasih, 2012
Reliability Study On Empiric And Interpretation Methods To Estimate Pile Load Capacity Based On Pile Loading Test Results In Indonesia.
From the analyses of accuracy of the methods of pile loading tests interpretations, the Quadratic Hyperbolic method by Lastiasih et. al. (2012) is tend to accurate to predict the actual pile ultimate axial capacity, Qult, especially when the pile is not tested to reach their failures. Zainul Arifin,
2007
Komparasi Daya Dukung Aksial Tiang Tunggal Dihitung Dengan Beberapa Metode Analisis
Komparasi nilai beban ijin perhitungan teoritis yang ada, yang menggunakan data uji laboraturium dan data sondir, rata-rata memberikan perkiraan kapasitas daya dukung tiang yang lebih kecil dari kenyataan yang dapat dipikul oleh tiang yang didapat dari loading test.
