TUGAS AKHIR AFIF AHMAD NASUTION

ANALISI DAYA DUKUNG DAN PENURUNAN TIANG PANCANG PADA BORE HOLE I DENGAN METODE ANALITIS DAN PLAXIS V .8.6 ( STUDI KASUS PROYEK WTP EXTENTION PROJECT DS LIMAU MANIS

TANJUNG MORAWA )

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi persyaratan mencapai gelar sarjana SI pada Departemen Teknik Sipil, Falkutas Teknik, Universitas Sumatra Utara

AFIF AHMAD NASUTION 14 0404 028

BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2020

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah AWT yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada program studi Strata Satu (S1) jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah:

“Analisis Daya Dukung dan Penurunan Tiang Pancang pada Bore Hole II dengan Metode Analitis dan Plaxxis V.8.6 Studi Kasus Proyek WTP Extention Project DS Limau Manis Tanjung Morawa”

Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihal. Oleh karna itu, penulis ingin menyampaian ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu:

1. Bapak Medis Sejahtera Surbakti, S.T., M.T., Ph.D selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Prof. Ir. Roesyanto, MSCE selaku Dosen Pembimbing, yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.

3. Bapak Ir. Rudi Iskandar, M.T. selaku Dosen Penguji dan Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.

4. Ibu Ika Puji Astuti, M.T. selaku Dosen Penguji dan Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.

5. Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

6. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis.

7. Kepada keluarga besar saya, Ayahanda saya H. Adam Brayun Nasution dan Ibunda saya Hj. Dr. Ir. Elli Afrida Lubis yang selalu mengirimkan do’a,

kepada Kakak saya Drg. Ulfah Yunida Nasution dan Adik saya Kholilah Sari Nasution yang telah memberikan semangat untuk saya agar menyelesaikan Tugas Akhir ini.

8. Sahabat istimewa Deba Sahara Sitepu yang selalu memberikan semangat, dukungan, dan membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini.

9. Kepada kawan seperjuanga angkatan 2014 Teknik Sipil, Rajib, Ane, Zulfadli, Amek, Jangwan, Mahendy, Gading serta teman-teman angkatan 2014 yang tidak dapat disebukan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.

10. Kepada Adik-adik Putra Guntur 2017 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.

11. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik

Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis

menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini.

Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, 2020 Penulis

Afif Ahmad Nasution 14 0404 028

ABSTRAK

Pondasi tiang berfungsi untuk meletakkan bangunan dan meneruskan beban bangunan atas ke dasar tanah yang cukup kuat mendukungnya dan harus diperhitungkan dapat menjamin kestabilan bangunan terhadap berat sendiri dan gaya- gaya luar seperti tekanan angin, gempa bumi dan lain-lain serta tidak boleh terjadi penurunan pondasi dari batas tertentu dan digunakan jika tanah yang berada di bawah dasar bangunan tidak mempunyai daya dukung yang cukup untuk memikul berat bangunan beban yang bekerja padanya.

Tujuan dari studi ini adalah untuk menghitung dan membandingkan hasil dari daya dukung aksial tiang pancang tunggal dari data SPT metode Mayerhof, data Kalendering metode ENR dan Danish dan dengan Metode Elemen Hingga. Sedangkan untuk perhitungan daya dukung lateral menggunakan metode Broms. menghitung penurunan elastis yang terjadi. Metodologi pengumpulan data adalah dengan melalukan observasi serta pengambilan data dari konsultan dan perusahaan pemancangan.

Terdapat perbedaan nilai hasil perhitungan daya dukung dan penurunan pondasi, baik ditinjau dari metode perhitungan dan lokasinya. Berdasarkan hasil perhitungan daya dukung aksial tiang tunggal dengan data SPT = 112,73 Ton, data Kalendering, ENR = 194,22 Ton, Danish = 385,576 Ton, dengan Metode Elemen Hingga bernilai 183,66 Ton. Sedangkan perhitungan daya dukung lateral tiang tunggal dengan menggunakan metode Broms diperoleh hasil secara analitis = 9,59 Ton, secara grafis = 9,44 Ton.

Penurunan poulus and davis = 6,7 mm, penurunan elastis tiang tunggal = 18,07 mm, dan penurunan dengan Metode Elemen Hingga = 506,07 mm.Nilai tekanan pori sebelum= -10,64 kN/m² dan setelah konsolidasi dengan metode elemen hinga= -10,32 kN/m² .Waktu konsolidasi dari perogram metode elemen hingga selama 0,9 hari.Perbedaan daya dukung dan penurunan tersebut dapat disebabkan oleh perbedaan jenis tanah, cara pelaksanaan pengujian yang bergantung pada ketelitian operator dan perbedaan parameter yang digunakan dalam perhitungan.

Kata Kunci : Kapasitas Daya Dukung, SPT, Kalendering, Metode Elemen Hingga, Penurunan Elastis.

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR i

ABSTRAK iii

DAFTAR ISI iv

DAFTAR TABEL vii

DAFTAR GAMBAR ix

DAFTAR NOTASI xii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Tujuan Penelitian 2

1.3 Manfaat Penelitian 2

1.4 Pembatasan Masalah 2

1.5 Sistematika Penulisan 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 Pengertian Umum 5

2.2 Tanah 6

2.2.1 Definisi tanah 6

2.2.2 Karakteristik tanah 7

2.3 Penyelidikan Tanah 7

2.3.1 Pengujian pengeboran dengan bor mesin 8

2.3.2 Pengambilan contoh tanah 9

2.3.3 Pengujian dengan standart penetration test (SPT) 10

2.4 Pondasi 11

2.4.1 Pondasi tiang 12

2.4.2 Penggolongan pondasi tiang 13

2.4.2.1 Pondasi tiang pancang menurut pemakaian

bahan 13

2.4.2.2 Pondasi berdasarkan cara penyaluran beban 16 2.4.2.3 Pondasi tiang pancang menurut

pemasangannya... 17 2.4.2.4 Pondasi tiang berdasarkan perpindahannya 18 2.4.3 Alat pancang tiang... 18 2.4.4 Metode pelaksanaan pemancaangan tiang pancang 22 2.4.5 Kalendering... 25 2.5 Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang... 27

2.5.1 Kapasitas daya dukung aksil... 27 2.5.1.1 Kapasitas daya dukung aksial tiang pancang dari data SPT... . 27

2.5.1.2 Kapasitas daya dukung aksial tiang pancang

dari data kalendering 31

2.5.2 Kapasitas daya dukung lateral tiang pancang 33 2.5.2.1 Menghitung tahanan beban lateral ulimit 33 2.5.2.2 Kapasitas ultimit tiang pancang dengan

Metode Broms 36

2.6 Penurunan Tiang Pancang 44

2.6.1 Penurunan tiang Pancang Tunggal 45 2.6.2 Penurunan tiang pancang lelompok 49

2.7 Faktor Keamanan 50

2.8 Metode Elemen Hingga Bidang Geoteknik 50

2.9 Studi Literatur 57

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 60

3.1 Data Umum Proyek 60

3.2 Karakteristik Tanah 61

3.3 Data Teknis Tiang Pancang 62

3.4 Metode Pengumpulan Data 62

3.5 Tahap Penelitian 63

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 65

4.1 Pendahuluan 65

4.2 Perhitungan Daya Dukung Aksial Tiang Pancang 65 4.2.1 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data SPT Dengan Metode mayerhof 65 4.2.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Berdasarkan Data Kalendering 68 4.2.3 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang

Berdasarkan Metode Elemen Hingga 69 4.2.3.1 Pemodelan Pada Metode Elemen Hingga.... . 60 4.3 Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang

Pancang 74

4.4 Penuruna Elastis Pada Tiang Pancang Tunggal Dan

Kelompok 78

4.4.1 Penurunan Pada Tiang Pancang Tunggal 78

4.5 Diskusi 81

4.5.1 Nilai Safety Factor Sebelum dan Setelah Konsolidasi dari Program Metode Elemen Hingga 81

4.5.2 Perbandingan Daya Dukung Ultimit sebelum dan

Sesudah Konsolidasi dari Program MEH 82

4.5.3 Perbandingan Tekanan Air Pori 83 4.5.4 Perbandingan Penurunan Sebelum dan Setelah 83 4.5.5 Waktu Konsolidasi dari Program Metode Elemen

Hingga 84

4.5.6 Hasil Perhitungan Daya Dukung Ultimit 85 4.5.7 Hasil Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Ultimit 85

4.5.8 Hasil Penurunan Tiang Pancang 85

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 86

5.1 Kesimpulan 86

5.2 Saran 86

DAFTAR PUSTAKA 87

LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Jarak Pemboran( Djatmiko dan Edy,1997 ) 9 Tabel 2.2 Hal-hal Yang Perlu Dipertimbangkan Untuk Penentuan

Harga N Dari Data SPT (Sosrodarsono, 1983) 27 Tabel 2.3 Hubungan Antara Harga N-SPT, Sudut Geser Dalam, dan

Kepadatan Relatif ( Sosrodarsono & Nakazawa,2005) 28 Tabel 2.4 Hubungan Antara N-SPT dan Berat Isi Tanah(Das,1995) 28 Tabel 2.5 Hubungan Antara Angka Penetrasi Standar dengan Sudut

Geser Dalam Dan Relatif Pada Tanah Pasir(1995) 31 Tabel 2.6 Efesiensi Jenis Alat Pancang(Sosrodarsono,1997) 32 Tabel 2.7 Kaarekteristik Alat Pancang Diesel Hammer 32 Tabel 2.8 Koefisien Restitusi(Sosrodarsono,1997) 33 Tabel 2.9 Hubungan Modulus Subgrade (k1) Dengan Kuat Geser

Undrained Untuk Lempung Kaku Terkonsolidasi berlebihan 34 Tabel 2.10 Nilai-nilai nh Untuk Tanah Granular (C=0)(Hardiyatmo,2002) 35 Tabel 2.11 Nilai-nilai nh Untuk Tanah Kohesif(Hardiyatmo,2002) 35 Tabel 2.12 Kriteria Tiang Kaku Dan Tiang Tidak Kaku

(Hardiyatmo,2002) 35

Tabel 2.13 Klasifikasi Tiang Pancang Bulat Berongga

(PT.Wika Beton) 43

Tabel 2.14 Nilai Koefisien Empiris(Cp

)(Das,1995)

49 Tabel 2.15 Faktor Aman Yang Disarankan

(Oleh Reese dan O’Neill, 1989) 50

Tabel 2.16 Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah(Hardiyatmo,2011) 54 Tabel 2.17 Korelasi N-SPT Dengan Modulus Elastisitas Pada Tanah

Lempung(Randolph,1978) 55

Tabel 2.18 Kolerasi NSPT Dengan Modulus Elastisitas Pada Tanah Pasir

(Schmertman,1970) 55

Tabel 2.19 Hubungan Jenis Tanah,Konsistensi Dan Poisson’s Ratio

(μ)(Hardiyatmo,2011) 56

Tabel 2.20 Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah(Das,1995) 57

Tabel 3.1 Deskripsi Tanah Bore hole 1 Dari Hasil SPT 61 Tabel 4.1 Perhitungan Daya Dukung Ultimit Dan Dukung Ijin Tiang Pancang Pada Bore Hole 1 Dimensi 25 cm Dengan Metode Meyerhof 67

Tabel 4.2 Data Tiang Pancang 69

Tabel 4.3 Hasil Yang Diperoleh Secara Analitis Dan Grafis 77

Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Elastis 80

Tabel 4.5 Daya Dukung Tiang Pancang Dari Metode Elemen Hingga 82

Tabel 4.6 Perbandingan Nilai Tekan Pori 83

Tabel 4.7 Penurunan Tiang Pancang Dari Program MEH 84 Tabel 4.8 Nilai Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang 85 Tabel 4.9 Kapasitas Daya Dukung Ultimit Lateral Tiang Pancang 85

Tabel 4.10 Penurunan Tiang Pancang 83

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Elemen-Elemen Tanah(Das, 1995) 6 Gambar 2.2 Alat Percobaan Penetrasi Standard

(Sosrodarsono&Nazawa,2005) 11

Gambar 2.3 Tiang Pancang Kayu(Bowles, 1991) 14 Gambar 2.4 Tiang Pancang Beton Precast Concrete Pile(Bowles, 1991) 15 Gambar 2.5 Tumpuan Ujung(End Bearing Pile)(Harrdiyatmo, 2002) 17 Gambar 2.6 Tumpuan Geser/Sisi(Friction Pile)(Hardiyatmo, 2002) 17 Gambar 2.7 Pemukul tiang pancang pemukul aksi tunggal (single acting hammer

(Bowles, 1984) 20

Gambar 2.8 Pemukul aksi rangkap (double acting hammer) (Bowles, 1984)

20

Gambar 2.9 Pemukul diesel (diesel hammer) (Bowles, 1984) 21

Gambar 2.10 Pemukul getar (vibratory hammer) 21

Gambar 2.11 Penyambungan tiang pancang (sumber:Proyek WTP) 23 Gambar 2.12 Pemancangan tiang pancang (sumber:Proyek WTP) 24 Gambar 2.13 Contoh data kalendering (sumber:Proyek WTP) 26 Gambar 2.14 Nilai NSPT Untuk Desain Tahanan Ujung Tanah Pasir 29 Gambar 2.15Grafik Hubungan Antara Kuat Geser (Cu) Dengan Faktor Adhesi

(a) (API,1987) 30

Gambar 2.16 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan Kondisi Kepala Tiang Bebas Akibat Beban Lateral pada Tanah Kohesif; (a) Pondasi Tiang Pendek, (b) Pondasi Tiang Panjang (Hardiyatmo,

2002) 37

Gambar 2.17 Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Kohesif

(a) untuk Pondasi Tiang Pendek, (b) untuk Pondasi Tiang Panjang

(Hardiyatmo, 2002) 38

Gambar 2.18 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi

Tiang dengan Kondisi Kepala Tiang Terjepit Akibat Beban Lateral pada Tanah Kohesif;

(a) Pondasi Tiang Pendek, (b) Pondasi Tiang Panjang

(b) (Hardiyatmo, 2002) 39

Gambar 2.19 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang

dengan Kondisi Kepala Tiang Bebas Akibat Beban Lateral pada Tanah Granular; (a) Pondasi Tiang Pendek, (b) Pondasi Tiang

Panjang (Hardiyatmo, 2002) 42

Gambar 2.20 Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Granuler;

(a) Tiang Pendek, (b) Tiang Panjang ( Tomlinson, 1977) 43 Gambar 2.21 Faktor Penurunan I0 dan Rµ(Poulos dan Davis) 46 Gambar 2.22 Faktor Penurunan Rk dan Rh(Poulos dan Davis) 46 Gambar 2.23 Faktor Penurunan Rb(Poulos dan Davis) 47 Gambar 2.24 Variasi Jenis Bentuk Unit Tahanan Friksi (Kulit) Alami

Terdistribusi Sepanjang Tiang Tertanam Kedalam tanah 49 Gambar 2.25 Titik Nodal dan Titik Tegangan 52

Gambar 3.1 Lokasi Proyek 60

Gambar 3.2 Dokumentasi 61

Gambar 3.3 Lokasi Titik Bore Hole I 62

Gambar 3.4 Diagram Alir Penelitian 64

Gambar 4.1 General Setting Pada Plaxis 8.6 70

Gambar 4.2 Pemodelan Pada Plaxis 8.6 70

Gambar 4.3 Input Data Material Set;

(a) Data Lapisan Tanah, (b) Data Tiang Pancang, (c) Data Material

Dimasukkan ke pemodelan 71

Gambar 4.4 Generate Mesh 71

Gambar 4.5 Initial Water Pressure Pada Program Plaxis 8.6 72

Gambar 4.6 Window Calculation 72

Gambar 4.7 Window Calculation Selesai 73

Gambar 4.8 Hasil Kalkulasi dan Besarnya ∑Msf pada Fase 2 73 Gambar 4.9 Hasil Kalkulasi dan Besarnya ∑Msf pada Fase 4 74

Gambar 4.10 Penentuan Nilai Ultimit lateral Resisdence

Berdasarkan Plot Garis 77

Gambar 4.11 Nilai Safety Factor Sebelum Konsolidasi 81

Gambar 4.12 Nilai Safety Factor Setelah Konsolidasi 82 Gambar 4.13 Nilai Tekanan Air Pori Aktif

(a) Sebelum Konsolidasi

(b) Setelah Konsolidasi 83

Gambar 4.14 Nilai Penurunan Tiang Pancang Tunggal;

(a) Sebelum Konsolidasi

(b) Setelah Konsolidasi 84

Gambar 4.15 Waktu Konsolidasi 84

DAFTAR NOTASI

N-SPT = Nilai N-SPT

Lb = Panjang lapisan tanah (m) D = Diameter tiang (m)

Li = Tebal lapisan tanah, pengujian SPT dilakukan setiap kedalaman pemboran (m)

α = Koefisien adhesi antara tanah dan tiang cu = Kohesi undrained (kN/m²)

Ap = Luas penampang tiang (m²) P = Keliling tiang (m)

K = khd = k1/1,5 = Modulus tanah

ki = Modulus reaksi subgrade dari Terzaghi E = Modulus elastis tiang

I = Momen inersia tiang nh = Koefisien fariasi

Ø = Sudut geser dalam

s = Besar penurunan yang terjadi Q = Besar beban yang bekerja D = Diameter tiang

Es = Modulus elastisitas bahan tiang

I0 = Factor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat (Incompressible) dalam massa semi tak terhingga Rk = Factor koreksi kemudahmampatan tiang untuk μ=0,3

Rh = Factor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada tanah keras

Rμ = Factor koreksi angka poisson

Rb = Factor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung H = Kedalaman

K = Factor kekakuan tiang

Es = Modulus elastisitas tanah di sekitar tiang Eb = Modulus elastisitas tanah di dasar tiang Gs = Specific gravity

e = Angka pori γw = Berat isi air H = Tebal lapisan e = Angka pori

k = Koefisien permeabilitas

kv = Koefisien permeabilitas arah vertikal kh = Koefisien permeabilitas arah horizontal My = Momen leleh (kN-m)

f = Jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m) Qwp = Daya dukung yang bekerja pada ujung tiang dikurangi

daya dukung friction (kN) Qws = Daya dukung friction (kN) L = Panjang tiang pancang (m)

Ep = Modulus elastisitas dari bahan tiang (kN/ m²)

ξ = Koefisien dari skin friction, ambil 0,67 Cp = Koefisien empiris, ambil 0,02

Cs = Konstanta empiris

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seiring perkembangan zaman, pembangunan di Indonesia telah menyebar kepelosok kota-kota di tanah air khususnya di Medan. Dalam perkembangannya tersebut banyak bangunan seperti gedung, jembatan dan juga pelabuhan. Untuk menahan beban bangunan yang berat tersebut diperlukan suatu pondasi yang kokoh.

Setiap pondasi harus mampu mendukung beban sampai batas keamanan yang telah ditentukan, termasuk mendukung beban maksimal yang mungkin terjadi. Sehingga memerlukan suatu jenis pondasi yang sesuai agar lapisan tanah tempat pondasi didirikan mampu mendukung seluruh berat konstruksi dan pengaruh yang akan terjadi.

Dalam perencanaan pondasi untuk suatu konstruksi dapat digunakan beberapa tipe pondasi. Pemilihan pondasi ini didasarkan atas :

 Fungsi bangunan atas (super structure) yang akan dipikul oleh pondasi

 Besarnya beban dan beratnya bangunan atas

 Keadaan tanah dimana bangunan tersebuat akan didirikan

 Biaya pondasi dibandingkan dengan bangunan di atas

Pondasi sebagai struktur bawah secara umum dapat dibagi dalam 2 (dua) jenis, yaitu pondasi dalam dan pondasi dangkal. Pemilihan jenis pondasi tergantung kepada jenis struktur atas apakah termasuk konstruksi beban ringan atau beban berat dan juga tergantung pada jenis dan kondisi tanahnya. Untuk konstruksi beban ringan dan kondisi tanah cukup baik, biasanya dipakai pondasi dangkal, tetapi untuk konstruksi beban berat seperti jembatan biasanya jenis pondasi dalam adalah pilihan yang tepat.

Dalam hal ini, penulis memfokuskan Tugas Akhir kepada permasalahan pondasi dalam, yaitu tiang pancang. Pondasi tiang digunakan untuk mendukung bangunan bila lapisan tanah kuat terletak sangat dalam. Pondasi tiang pancang juga untuk mendukung bangunan yang menahan gaya angkat ke atas, terutama pada bangunan-bangunan tingkat tinggi yang dipengaruhi oleh gaya-gaya penggulingan

akibat beban angin. Selain itu, tiang-tiang juga digunakan untuk mendukung bangunan dermaga, dimana pada bangunan ini, tiang-tiang dipengaruhi oleh gaya- gaya benturan kapal dan gelombang air.

Untuk mendesain pondasi dalam, terdapat beberapa metode analitis untuk menentukan kapasitas daya dukung pondasi dalam. Selain itu kapasitas daya dukung juga dapat di analisa dengan metode numerik dengan bantuan program.

Salah satu diantaranya adalah Plaxis. Plaxis adalah program pemodelan dan post processing Plaxis V. 8.6 yang mampu melakukan analisa masalah geoteknik dalam perencanaan bangunan sipil.

1.2 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan akhir yang diharapakan oleh penulis adalah :

1. Menghitung dan membandingkan kapasitas daya dukung pondasi tiang pancang tunggal dengan menggunakan data dari hasil Standart Penetration Test (SPT) , Kalendering, dan Plaxis V.8.6.

2. Menghitung kapasitas daya dukung lateral tiang pancang tunggal.

3. Menghitung penurunan tiang pancang tunggal.

1.3 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penyusunan tugas akhir ini antara lain :

1. Agar penulis maupun pembaca dapat mengetahui perbandingan perhitungan daya dukung dan penurunan tiang pancang secara analitis maupun dengan Plaxis V.8.6.

2. Sebagai bahan referensi bagi pihak pihak yang membutuhkan informasi dan ingin mempelajari hal yang dibahas tugas akhir ini

1.4 Pembatasan Masalah

Untuk memperjelas ruang lingkup yang akan dibahas dalam tugas akhir ini dan untuk mempermudah penulis dalam menganalisa maka dibuat batasan batasan masalah yang meliputi:

1. Proyek ini menggunakan tiang pancang tunggal dengan ukuran 25 cm x 25 cm, Panjang 6-10 m

2. Lokasi Penelitian Limau Manis, Tanjung Morawa, Deli Serdang, Sumatera Utara

3. Melakukan penelitian untuk menghitung kapasitas daya dukung aksial dan lateral tiang pancang dengan 2 metode yaitu:

- Metode Analitis - Metode Numeris 4. Tidak menghitung biaya 5. Tidak menghitung gaya gempa 6. Menggunakan program Plaxis V.8.6

1.5 Sistematika Penulisan

Rencana sistematika penulisan dalam penelitian ini akan dibuat dalam 5 ( lima ) bab, dengan uraian sebagai berikut:

Bab I : Pendahuluan

Bab pendahuluan berisi latar belakang penulisan, tujuan, manfaat, rumusan masalah, dan pembatasan masalah penulisan.

Bab II : Tinjauan pustaka

Berisi dasar teori, rumus, dan segala sesuatu yang digunakan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini, yang diperoleh dari buku literatur, tulisan ilmiah, website /search engine, dan hasil penulisan sebelumnya.

Bab III: Metodologi penelitian

Berisi metodologi penulisan Tugas Akhir berupa pengumpulan data dan metode analisa.

Bab IV: Pembahasan

Bab ini berisi tentang pembahasan perhitungan daya dukung dan penurunan tiang pancang baik secara analitis maupun dengan Plaxis V. 8.6. Hasil perhitungan dari masing – masing metode kemudian akan dibandingkan.

Bab V: Kesimpulan dan Saran

Berisi kesimpulan dari hasil analisa dan saran berdasarkan kajian yang telah dikumpulkan pada Tugas Akhir ini.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Umum

Bangunan sipil (gedung, jembatan, jalan dan bendung) yang direkayasa bertumpu pada tanah harus didukung oleh suatu pondasi. Pondasi adalah bagian dari suatu sistem rekayasa yang meneruskan beban yang ditopang oleh pondasi dan beratnya sendiri kepada tanah dan batuan yang terletak di bawahnya (Bowles, 1993).Suatu perencanaan pondasi dikatakan benar apabila beban yang diteruskan oleh pondasi ke tanah tidak melampaui kekuatan tanah yang bersangkutan (Das, 1995).

Pondasi tiang pancang umumnya digunakan untuk :

1. Untuk meneruskan beban-beban konstruksi di atas tanah, ke dalam atau melalui sebuah lapisan tanah. Di dalam hal ini beban, vertikal dan beban lateral dapat terlihat.

2. Untuk menahan gaya desakan ke atas, atau gaya guling seperti untuk telapak ruangan bawah tanah di bawah bidang batas air jenuh atau untuk menopang kaki- kaki menara terhadap guling.

3. Mengontrol penurunan bila kaki-kaki yang tersebar atau telapak berada pada tanah tepi atau didasari oleh sebuah lapisan yang kemampatannya tinggi.

4. Membuat tanah di bawah pondasi mesin menjadi kaku untuk mengontrol amplitudo getaran dan frekuensi alamiah dari sistem tersebut.

5. Sebagai faktor keamanan tambahan di bawah tumpuan jembatan atau pir (tiang), khususnya jika erosi merupakan persoalan yang potensial.

6. Dalam konstruksi lepas pantai untuk meneruskan beban-beban di atas permukaan air melalui air dan ke dalam tanah yang mendasari air

2.2 Tanah

Tanah, terdiri dari campuran butiran-butiran mineral dengan atau tanpa kandungan bahan organik. Butiran-butiran tersebut dapat dengan mudah dipisahkan satu sama lain dengan kocokan air. Material ini berasal dari pelapukan batuan, baik secara fisik maupun kimia. Sifat-sifat teknis tanah, kecuali oleh sifat batuan induk yang merupakan material asal, juga dipengaruhi oleh unsur-unsur luar yang menjadi penyebab terjadinya pelapukan batuan tersebut. (Das, 1995)

2.2.1 Defenisi tanah

Dalam pengertian secara teknis, tanah didefenisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak terikat secara kimia satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk disertai zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel padat tersebut (Das, 1995).Secara sederhana, elemen tanah dapat diilustrasikan pada Gambar berikut :

Gambar 2.1. Elemen-elemen tanah (Das, 1995)

2.2.2 Karakteristik tanah

Tanah terdiri 3 dari 3 komponen, yaitu udara, air, dan bahan padat. Udara dianggap tidak mempunyai pengaruh teknis, sedangkan air sangat mempengaruhi sifat-sifat teknis tanah diantara nutiran-butiran, sebagian atau seluruhnya dapat terisi oleh air atau udara. Bila tongga terisi udara dan air, tanah pada kondisi jenuh sebagian (partially saturated). Tanah kering adalah tanah yang tidak mengandung air sama sekali atau kadar airnya nol.

Dalam ilmu mekanika tanah, volume tanah dibagi menjadi dua bagian yaitu : volume butir dan volume pori. Volume pori terdiri atas volume udara dan volume air. Oleh sebab itu berbagai parameter tanah akan mempengaruhi karakteristik tanah sebagai pendukung pondasi, seperti: ukuran butiran tanah, berat jenis tanah, kadar air tanah, kerapatan butiran, angka pori, sudut geser tanah, dan sebagainya.

Hal tersebut dapat diketahui dengan melakukan penelitian tanah di lapangan dan di laboratorium.

2.3 Penyelidikan Tanah (Soil Investigation)

Penyelidikan tanah (soil investigation) adalah proses pengambilan contoh (sample) tanah yang bertujuan untuk menyelidiki karakteristik tanah tersebut.

Dalam mendesain pondasi, kita harus mengetahui sifat setiap lapisan tanah, (seperti berat isi tanah, daya dukung, ataupun daya rembes),karakteristik kekuatan, deformasi dan hidrolik yang akan mempengaruhi konstruksi termasuk perencanaan pondasi dan juga ketinggian muka air tanah. Oleh sebab itu, soil investigation adalah pekerjaan awal yang harus dilakukan sebelum memutuskan akan menggunakan jenis pondasi dangkal atau pondasi dalam.

Ada dua jenis penyelidikan tanah, yaitu penyelidikan di lapangan (in situ) dan penyelidikan di laboratorium (laboratory test). Jenis penyelidikan di lapangan, seperti Standard Penetration Test (SPT), pengeboran (hand boring ataupun machine boring), Cone Penetrometer Test (sondir), Sand Cone Test dan Dynamic Cone Penetrometer. Sedangkan jenis penyelidikan di laboratorium terdiri dari uji index properties tanah (Atterberg Limit, Water Content, Spesific Gravity, Sieve Analysis) dan engineering properties tanah (Direct Shear Test, Triaxial Test, Consolidation Test, Permeability Test, Compaction Test, dan CBR).

2.3.1 Pengujian pengeboran dengan bor mesin

Penyelidikan tanah dengan pengeboran ini dilakukan dengan alat bor mesin dengan peralatan dan bahan yang digunakan sebagai berikut:

1. Bor Mesin.

2. Pompa.

3. Tripot.

4. Casing.

5. Mata Bor (lengkap dengan core single/core barel).

6. Kepala tabung.

7. Kepala penumbuk.

8. Tabung sample.

9. Split spoon sample.

10. Hammer berat 1500 kg.

11. Batang/pipa bor.

12. Kunci-kunci, selang air, paraffin, dan perlengkapan serta bahan lainnya.

Pengujian pengeboran bertujuan untuk membuat lobang pada lapisan tanah untuk:

1. Mengetahui susunan lapisan tanah pendukung secara visual dan terperinci.

2. Mengambil sampel tanah terganggu (disturbed sample)lapis demi lapis sampai kedalaman yang diinginkan untuk deskripsi dan klasifikasi

tanah (visual soil clasification)dan juga digunakan sebagai bahan pengujian di laboratorium.

3. Mengambil sampel tanah tak terganggu (undisturbed sample) untuk bahan pengujian laboratorium.

4. Melaksanakan pengujian Standard Penetration Test (SPT) setiap interval 2 meter.

5. Mengamati dan melaksanakan pengukuran kedalaman muka air tanah (Ground Water Level).

Tabel 2.1 Jarak pemboran (Djatmiko & Edy,1997)

Proyek Jarak Boring

(ft) (m) Gedung tingkat satu 75-100 23-30 Gedung tingkat banyak 50-75 15-23

Jalan Raya 750-1000 230-305

Bendungan Tanah 75-150 23-46

Perencanaan Bangunan Tempat Tinggal (apartemen, dll)

200-300 61-92

2.3.2 Pengambilan contoh tanah

Penggambilan contoh tanah terdiri dari dua macam, yaitu : 1. Contoh tanah tidak terganggu (Undisturbed Soil)

Suatu contoh tanah dikatakan tidak terganggu apabila contoh tanah itu dianggap masih menunjukkan sifat-sifat asli tanah tersebut. Sifat asli yang dimaksud adalah contoh tanah tersebut tidak mengalami perubahan pada strukturnya, kadar air, atau susunan kimianya. Contoh tanah seperti ini tidaklah mungkin bisa didapatkan, akan tetapi dengan menggunakan teknik-teknik pelaksanaan yang baik, maka kerusakan-kerusakan pada contoh tanah tersebut dapat diminimalisir. Undisturbed soil digunakan untuk percobaan engineering properties.

2. Contoh tanah terganggu (Disturbed Soil)

Contoh tanah terganggu adalah contoh tanah yang diambil tanpa adanya

Disturbed soil digunakan untuk percobaan uji analisa saringan, batas-batas Atterberg, (Specific Gravity Test), pengujian berat jenis dan lain-lain.

2.3.3 Pengujian dengan Standard Penetration Test (SPT)

Tujuan Standard Penetration Test (SPT) yaitu untuk menentukan kepadatan relatif dan sudut geser lapisan tanah tersebut dari pengambilan contoh tanah dengan tabung, dapat diketahui jenis tanah dan ketebalan dari setiap lapisan tanah tersebut, untuk memperoleh data yang kumulatif pada perlawanan penetrasi tanah dan menetapkan kepadatan dari tanah yang tidak berkohesi.

Prosedur Pengujian Standard Penetration Test

1. Lakukan pengujian pada setiap perubahan lapisan tanah atau pada interval se-kitar 1,50 m sampai dengan 2,00 m atau sesuai keperluan.

2. Tarik hammer dengan tinggi jatuh bebas hammer adalah 30 inci (75 cm).

Hammer yang dipakai mempunyai berat (1500 kg).

3. Lepaskan tali sehingga palu jatuh bebas menimpa penahan.

4. Ulangi langkah 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 langkah 2, 3, 4, dan 5 sampai pada penetrasi 15 cm yang kedua dan ke-tiga.

7. Catat jumlah pukulan N pada setiap penetrasi 15 cm. Jumlah pukulan yang dihitung adalah N2 + N3. Nilai N1 tidak diperhitungkan karena masih kotor bekas pengeboran.

8. Bila nilai N lebih besar dari pada 50 pukulan, hentikan pengujian dan tambah pengujian sampai minimum 6 meter.

Gambar 2.2. Alat percobaan penetrasi standard (Sosrodarsono & Nakazawa, 2005)

2.4 Pondasi

Pondasi dikelompokkan ke dalam dua bagian, yaitu:

1. Pondasi Dangkal (Shallow Foundation)

Terletak pada kedalaman yang dangkal, umumnya kedalaman pondasi dangkal lebih kecil dari panjang atau lebar pondasi.

2. Pondasi Dalam (Deep Foundation)

Merupakan pondasi yang dipergunakan untuk meneruskan beban ke lapisan tanah yang mampu memikulnya dan letaknya cukup dalam.

Menurut Bowles,1991, sebuah pondasi harus mampu memenuhi beberapa persyaratan stabilitas dan deformasi, seperti :

1. Kedalaman harus memadai untuk menghindarkan pergerakan tanah lateral dari bawah pondasi, khusus untuk pondasi tapak dan rakit.

2. Kedalaman harus berada di bawah daerah perubahan volume musiman yang disebabkan oleh pembekuan, pencairan, dan pertumbuhan tanaman.

3. Sistem harus aman terhadap penggulingan, rotasi, penggelinciran atau pergeseran tanah.

4. Sistem harus aman terhadap korosi atau kerusakan yang disebabkan oleh bahan berbahaya yang terdapat di dalam tanah.

5. Sistem harus cukup mampu beradaptasi terhadap beberapa perubahan geometri konstruksi atau lapangan selama proses pelaksanaan dan mudah dimodifikasi jika perubahan diperlukan.

6. Metode pemasangan pondasi harus seekonomis mungkin.

7. Pergerakan tanah keseluruhan (umumnya penurunan) dan pergerakan diferensial harus dapat ditolerir oleh elemen pondasi dan elemen bangunan atas.

8. Pondasi dan konstruksinya harus memenuhi syarat standar untuk perlindungan lingkungan.

2.4.1 Pondasi tiang

Pondasi tiang digunakan untuk suatu bangunan yang tanah dasar di bawah bangunan tersebut tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity) yang cukup untuk memikul beban berat bangunan dan beban yang diterimanya atau apabila tanah pendukung yang mempunyai daya dukung yang cukup letaknya sangat dalam.

Pondasi tiang ini berfungsi untuk menyalurkan beban-beban yang diterimanya dari konstruksi di atasnya ke lapisan tanah dalam yang mampu memikul berat bangun tersebut.

Tiang tekan hidrolis umumnya digunakan untuk beberapa maksud, antara lain:

1. Untuk meneruskan beban bangunan yang terletak di atas air atau tanah lunak, ke tanah pendukung yang kuat.

2. Untuk meneruskan beban ke tanah yang relatif lunak sampai kedalaman tertentu sehingga fondasi bangunan mampu memberikan dukungan yang cukup untuk mendukung beban tersebut oleh gesekan sisi tiang dengan tanah di sekitarnya.

3. Untuk mengangker bangunan yang dipengaruhi oleh gaya angkat ke atas akibat tekanan hidrostatis atau momen penggulingan.

4. Untuk menahan gaya-gaya horizontal dan gaya yang arahnya miring.

5. Untuk memadatkan tanah pasir, sehingga kapasitas dukung tanah tersebut bertambah.

6. Untuk mendukung fondasi bangunan yang permukaan tanahnya mudah tergerus air.

Dalam mendesain pondasi tiang pancang mutlak diperlukan informasi mengenai :

a. Data tanah dimana bangunan akan didirikan.

b. Daya dukung tiang pancang sendiri (baik single atau group pile).

c. Analisa negative skin friction (karena mengakibatkan beban tambahan).

2.4.2 Penggolongan pondasi tiang

Ada beberapa faktor yang harus dipertimbangkan dalam memilih jenis pondasi tiang pancang yang akan digunakan, yaitu jenis tanah dasar, alasan teknis pada waku pemancangan, dan jenis bangunan yang akan dibangun. Pondasi tiang dapat digolongkan berdasarkan material pembuat nya dan teknik pemasangannya.

Pondasi tiang pancang dapat digolongkan berdasarkan pemakaian bahan, cara penyaluran beban, cara pemasangannya, dan berdasarkan perpindahan tiang, berikut ini akan dijelaskan satu persatu.

2.4.2.1 Pondasi tiang pancang menurut pemakaian bahan

Tiang pancang dapat dibagi ke dalam beberapa kategori (Bowles, 1991), antara lain:

A. Tiang pancang kayu

Tiang pancang kayu dibuat dari batang pohon yang cabang-cabangnya telah dipotong dengan hati-hati, biasanya diberi bahan pengawet dan didorong dengan ujungnya yang kecil sebagai bagian yang runcing.

Keuntungan pemakaian tiang pancang kayu, yaitu:

a. Relatif lebih ringan sehingga mudah dalam pengangkutan.

b. Kekuatan tarik besar sehingga pada waktu pengangkatan untuk pemancangan tidak menimbulkan kesulitan seperti misalnya pada tiang pancang beton precast .

c. Mudah untuk pemotongannya apabila tiang kayu ini sudah tidak dapat masuk lagi ke dalam tanah.

d. Tiang pancang kayu ini lebih baik untuk friction pile dari pada untuk end bearing pile sebab tegangan tekanannya relatif kecil.

e. Karena tiang kayu ini relatif flexible terhadap arah horizontal dibandingkan dengan tiang-tiang pancang selain dari kayu, maka apabila tiang ini menerima beban horizontal yang tidak tetap, tiang pancang kayu ini akan melentur dan segera kembali ke posisi setelah beban horizontal tersebut hilang. Hal seperti ini sering terjadi pada dermaga dimana terdapat tekanan ke samping dari kapal dan perahu.

Kerugian pemakaian tiang pancang kayu, yaitu:

a. Karena tiang pancang harus selalu terletak di bawah muka air tanah yang terendah agar dapat tahan lama, jika air tanah yang terendah itu letaknya sangat dalam, hal ini akan menambah biaya untuk penggalian.

b. Tiang pancang yang dibuat dari kayu mempunyai umur yang relatif kecil dibandingkan tiang pancang yang di buat dari baja atau beton terutama pada daerah yang muka air tanahnya sering naik dan turun.

c. Pada waktu pemancangan pada tanah yang berbatu (gravel) ujung tiang pancang kayu dapat berbentuk berupa sapu atau dapat pula ujung tiang tersebut hancur. Apabila tiang kayu tersebut kurang lurus, maka pada waktu dipancangkan akan menyebabkan penyimpangan terhadap arah yang telah ditentukan.

d. Tiang pancang kayu tidak tahan terhadap benda-benda yang agresif dan jamur yang menyebabkan kebusukan.

Gambar 2.3 Tiang pancang kayu (Bowles, 1991)

B. Tiang pancang beton

Tiang pancang beton terdiri dari 3 macam, yaitu:

1. Precast ReinforcedConcrete Pile

Precast reinforcedconcrete pile adalah tiang pancang dari beton bertulang yang dicetakdan dicor dalam acuan beton (bekisting)

Gambar 2.4 Tiang pancang beton Precast Concrete Pile (Bowles, 1991)

Keuntungan pemakaian precast concrete reinforced pile, yaitu:

a. Precast concrete reinforced pile ini mempunyai tegangan tekan yang besar, hal ini tergantung dari mutu beton yang digunakan.

b. Dapat di hitung baik sebagai end bearing pile maupun friction pile.

c. Karena tiang pancang beton ini tidak berpengaruh oleh tinggi muka air tanah seperti tiang pancang kayu, maka disini tidak memerlukan galian tanah yang banyak untuk poernya.

d. Tiang pancang beton dapat tahan lama sekali, serta tahan terhadap pengaruh air maupun bahan-bahan yang corrosive asal beton dekkingnya cukup tebal untuk melindungi tulangannya.

Kerugian pemakaian precast concrete reinforced pile, yaitu:

a. Karena berat sendirinya maka transportnya akan mahal, oleh karena itu precast concrete reinforced pileini dibuat di lokasi pekerjaan.

b. Memerlukan waktu yang lama untuk menunggu sampai tiang beton ini dapat dipergunakan karena dipancang setelah cukup keras.

c. Bila memerlukan pemotongan maka dalam pelaksanaannya akan lebih sulit dan memerlukan waktu yang lama.

d. Bila panjang tiang pancang kurang, karena panjang dari tiang pancang ini tergantung dari pada alat pancang (pile driving) yang tersedia maka untuk melakukan panyambungan adalah sukar dan memerlukan alat penyambung khusus.

2.4.2.2. Pondasi berdasarkan bara penyaluran beban A. Tumpuan ujung (End Bearing Pile)

Menurut Hardiyatmo, 2002, Tiang dukung ujung (End Bearing Pile) adalah tiang yang kapasitas dukungnya ditentukan oleh tahanan ujung tiang. Umumnya tiang dukung ujung berada dalam zone tanah yang lunak yang berada di atas tanah keras. Tiang-tiang dipancang sampai mencapai batuan dasar atau lapisan keras lain yang dapat mendukung beban yang diperkirakan tidak mengakibatkan penurunan berlebihan. Kapasitas tiang sepenuhnya ditentukan dari tahanan dukung lapisan keras yang berada di bawah ujung tiang (Gambar 2.5).

Gambar 2.5 Tumpuan ujung (End Bearing Pile) (Hardiyatmo, 2002)

B. Tumpuan geser/sisi (Friction Pile)

Menurut Hardiyatmo, 2002, Tiang gesek (friction pile) adalah tiang yang kapasitas dukungnya lebih ditentukan oleh perlawanan gesek antara dinding tiang dan tanah disekitarnya (Gambar 2.6). Tahanan gesek dan pengaruh konsolidasi lapisan tanah di bawahnya diperhitungkan pada hitungan kapasitas tiang.

Gambar 2.6 Tumpuan geser/sisi (Friction Pile) (Hardiyatmo, 2002)

2.4.2.3 Pondasi tiang pancang menurut pemasangannya

Pondasi tiang pancang menurut pemasangannya dibagi menjadi dua yaitu tiang pancang pracetak dan tiang pancang yang dicor di tempat.

A. Tiang pancang pracetak

Tiang pancang pracetak adalah tiang pancang yang dicetak dan dicor di dalam acuan beton (bekisting), kemudian setelah cukup kuat lalu diangkat dan dipancangkan. Tiang pancang pracetak ini menurut cara pemasangannya terdiri

1) Cara penumbukan

Dimana tiang pancang tersebut dipancangkan ke dalam tanah dengan cara penumbukan oleh alat penumbuk (hammer).

2) Cara penggetaran

Dimana tiang pancang tersebut dipancangkan ke dalam tanah dengan cara penggetaran oleh alat penggetar (vibrator).

3) Cara penanaman

Dimana permukaan tanah dilubangi terlebih dahulu sampai kedalaman tertentu, lalu tiang pancang dimasukkan, kemudian lubang tadi ditimbun lagi dengan tanah.

2.4.2.4 Pondasi tiang berdasarkan perpindahannya

A. Tiang perpindahan besar (Large Displacement Pile)

Yaitu tiang pejal atau berlubang dengan ujung tertutup dipancang ke dalam tanah sehingga terjadi perpindahan volume tanah yang relative besar seperti tiang kayu, tiang beton pejal, tiang beton prategang (pejal atau berlubang), tiang baja bulat (tertutup pada ujungnya).

B. Tiang perpindahan kecil (Small Displacement Pile)

Yaitu 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, dan tiang ulir.

C. Tiang tanpa perpindahan (Non Displacement Pile)

Terdiri dari tiang yang dipasang di dalam tanah dengan cara menggali atau mengebor tanah seperti bored pile, yaitu tiang beton yang pengecorannya langsung di dalam lubang hasil pengeboran tanah (pipa baja diletakkan di dalam lubang dan dicor beton (Hardiyatmo, 2002).

2.4.3 Alat pancang tiang

Dalam pemasangan tiang ke dalam tanah, tiang dipancang dengan alat pemukul berupa pemukul (hammer) mesin uap, pemukul getar atau

pemukul yang hanya dijatuhkan. Penutup (pile cap) biasanya diletakkan menutup kepala tiang yang kadang-kadang dibentuk dalam geometri tertutup.

A. Pemukul jatuh (Drop Hammer)

Pemukul jatuh terdiri dari blok pemberat yang dijatuhkan dari atas.

Pemberat ditarik dengan tinggi jatuh tertentu kemudian dilepas dan menumbuk tiang. Pemakaian alat tipe ini membuat pelaksanaan pemancangan berjalan lambat, sehingga alat ini hanya dipakai pada volume pekerjaan pemancangan yang kecil.

B. Pemukul aksi tiang (Single-acting Hammer)

Pemukul aksi tunggal berbentuk memanjang dengan ram yang bergerak naik oleh udara atau uap yang terkompresi, sedangkan gerakan turun ram disebabkan oleh beratnya sendiri. Energi pemukul aksi tunggal adalah sama dengan berat ram dikalikan tinggi jatuh.

C. Pemukul aksi double (Double-acting Hammer)

Pemukul aksi double menggunakan uap atau udara untuk mengangkat ram dan untuk mempercepat gerakan ke bawahnya. Kecepatan pukulan dan energi output biasanya lebih tinggi daripada pemukul aksi tunggal.

D. Pemukul diesel (Diesel Hammer)

Pemukul diesel terdiri dari silinder, ram, balok anvil dan sistem injeksi bahan bakar. Pemukul tipe ini umumnya kecil, ringan dan digerakkan dengan adalah jumlah benturan dari ram ditambah energi hasil dari ledakan.

Gambar 2.7 Pemukul tiang pancang pemukul aksi tunggal (single acting hammer) (Bowles, 1984)

(a) Pemukul aksi tunggal. Pada alas pukulan, katup masukan terbuka dengan tekanan uap menaikkan balok besi panjang. Pada puncak angkatan uap ditutup dan masuk menjadi pembuang yang membiarkan balok besi jatuh.

Gambar 2.8 Pemukul aksi rangkap (double acting hammer) (Bowles, 1984)

(b) Pemukul aksi rangkap. Balok besi panjang dalam kedudukan bawah menekan S2, yang membuka klep masuk dan menutup klep buang di B dan menutup klep masuk dan membuka klep buang di A; palu kemudian naik oleh tekanan uap di B. Balok besi panjang dalam kedudukan atas menekan S1, yang menutup

klep masuk Bdan membuka klep buang; klep A buang menutup;

uap masuk dan mempercepat balok besi panjang ke bawah.

Gambar 2.9 Pemukul diesel (diesel hammer) (Bowles, 1984)

(c) Pemukul diesel. Kran mula-mula mengangkat balok besi. Balok besi dilepas dan jatuh; pada titik yang dipilih bahan bakar diinjeksikan. Balok besi beradu dengan landasan, yang menyalakan bahan bakar. Ledakan yang dihasilkan mendorong tiang pancang dan mengangkat balok besi untuk siklus berikutnya.

Gambar 2.10 Pemukul getar (vibratory hammer) (Bowles, 1984)

(d) Pemukul getar. Sumber tenaga luar (motor listrik atau pompa hidraulik yag digerakkan listrik) memutar pemberat eksentrik dalam arah relatif yang diperlihatkan. Komponen gaya horisontal saling meniadakan/komponen-komponen gaya vertikal saling memperkuat.

2.4.4 Metode pelaksanaan pemancangan tiang pancang

Pemancangan adalah penempatkan tiang pancang di dalam tanah sehingga berfungsi sesuai perencanaan. Secara umum tahapan pekerjaan pondasi tiang pancang sebagai berikut :

a) Pekerjaan persiapan

Berikut langkah-langkah untuk memulai persiapan pengerjaan pada lokasi proyek:

1. Membuat tanda, tiap tiang pancang harus diberi tanda serta tanggal saat tiang tersebut dicor. Titik-titik angkat yang tercantum pada gambar harus dibubuhi tanda dengan jelas pada tiang pancang. Untuk mempermudah perekaan, maka tiang pancang diberi tanda setiap 1 meter.

2. Pengangkatan/pemindahan, tiang pancang harus dipindahkan/diangkat dengan hati-hati sekali guna menghindari retak maupun kerusakan lain yang tidak diinginkan.

3. Rencanakan final set tiang, untuk menentukan pada kedalaman mana pemancangan tiang dapat dihentikan, berdasarkan data tanah dan data jumlah pukulan terakhir (final set).

4. Rencanakan urutan pemancangan, dengan pertimbangan kemudahan manuver alat.

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

6. Pemancangan dapat dihentikan sementara untuk peyambungan batang berikutnya bila level kepala tiang telah mencapai level muka tanah

sedangkan level tanah keras yang diharapkan belum tercapai.

Proses penyambungan tiang :

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

b. Ujung bawah tiang didudukkan di atas kepala tiang yang pertama sedemikian sehingga sisi-sisi pelat sambung kedua tiang telah berhimpit dan menempel menjadi satu.

c. Penyambungan sambungan las dilapisi dengan anti karat.

d. Tempat sambungan las dilapisi dengan anti karat.

Gambar 2.11 Penyambungan tiang pancang (Sumber: Proyek WTP )

7. Selesai penyambungan, pemancangan dapat dilanjutkan seperti yang dilakukan pada batang pertama. Penyambungan dapat diulangi sampai mencapai kedalaman tanah keras yang ditentukan.

8. Pemancangan tiang dapat dihentikan bila ujung bawah tiang telah mencapai lapisan tanah keras/final set yang ditentukan.

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

b) Proses pengangkatan

1. Pengangkatan tiang untuk disusun (dengan dua tumpuan)

Metode pengangkatan dengan dua tumpuan ini biasanya pada saat penyusunan tiang beton, baik itu dari pabrik ke trailer ataupun dari trailer ke penyusunan lapangan.Persyaratan umum dari metode ini adalah jarak titik angkat dari kepala tiang adalah 1/5 L.

2. Pengangkatan dengan Satu Tumpuan

Metode pengangkatan ini biasanya digunakan pada saat tiang sudah siap akan dipancang oleh mesin pemancangan sesuai dengan titik pemancangan yang telah ditentukan di lapangan. Adapun persyaratan utama dari metode pengangkatan satu tumpuan ini adalah jarak antara kepala tiang dengan titik angker berjarak L/3.

c) Proses pemancangan

1. Alat pancang ditempatkan sedemikian rupa sehingga as hammer jatuh pada patok titik pancang yang telah ditentukan.

2. Tiang diangkat pada titik angkat yang telah disediakan pada setiap lubang.Tiang didirikan disamping driving lead dan kepala tiang dipasang pada helmet yang telah dilapisi kayu sebagai pelindung dan pegangan kepala tiang.

3. Ujung bawah tiang didudukkan secara cermat di atas patok pancang yang telah ditentukan.

4. Penyetelan vertikal tiang dilakukan dengan mengatur panjang backstay sambil diperiksa dengan waterpass sehingga diperoleh posisi yang betul- betul vertikal. Sebelum pemancangan dimulai, bagian bawah tiang diklem dengan center gate pada dasar driving lead agar posisi tiang tidak bergeser selama pemancangan, terutama untuk tiang batang pertama.

5. Pemancangan dimulai dengan mengangkat dan menjatuhkan hammer secara kontiniu ke atas helmet yang terpasang di atas kepala tiang.

Gambar 2.12 Pemancangan tiang pancang (Sumber: Proyek pembangunan WTP Extention)

d) Quality Control 1. Kondisi fisik tiang.

a. Seluruh permukaan tiang tidak rusak atau retak.

b. Umur beton telah memenuhi syarat.

c. Kepala tiang tidak boleh mengalami keretakan selama pemancangan.

2. Toleransi.

Vertikalisasi tiang diperiksa secara periodik selama proses pemancangan berlangsung. Penyimpangan arah vertikal dibatasi tidak lebih dari 1:75 dan penyimpangan arah horizontal dibatasi tidak lebih dari 75 mm.

3. Penetrasi

Tiang sebelum dipancang harus diberi tanda pada setiap setengah meter di sepanjang tiang untuk mendeteksi penetrasi per setengah meter. Dicatat jumlah pukulan untuk penetrasi setiap setengah meter.

4. Final set

Pemancangan baru dapat dihentikan apabila telah dicapai final set sesuai perhitungan.

2.4.5 Kalendering

Secara umum kalendering digunakan pada pekerjaan pemancangan tiang pancang (beton maupun pipa baja) untuk mengetahui daya dukung tanah secara empiris melalui perhitungan yang dihasilkan oleh proses pemukulan alat pancang.

Alat pancang bisa berupa diesel hammer maupun hydraulic hammer. Biasanya kalendering dalam proses pemancangan tiang pancang merupakan item wajib yang harus dilaksanakan dan menjadikan laporan untuk proyek. Perhitungan kalendering menghasilkan output yang berupa daya dukung tanah dalam ton.

a) Tahap pelaksanaan kalendering

Sebenarnya metode pelaksanaan kalendering hanyalah sederhana. Alat yang disediakan cukup spidol, kertas milimeterblok, selotip, waterpass, dan kayu pengarah spidol agar selalu pada posisinya. Alat tersebut biasanya juga telah disediakan oleh subkon pancang. Dan pelaksanannyapun merupakan bagian dari kontrak pemancangan. Pelaksanaanya dilakukan pada saat 10 pukulan terakhir.

Kapan saat dilaksanakan kalendering adalah saat hampir mendekati top pile yang disyaratkan dan faktor lain yang disesuaikan kondisi dilapangan.

Tahapan pelaksanaanya yaitu:

1. Saat kalendering telah ditentukan dihentikan pemukulannya oleh hammer.

2. Memasang kertas milimeter blok pada tiang pancang menggunakan selotip atau lem.

3. Menyiapkan spidol yang ditumpu pada papan penopang dan waterpass tukang, kemudian menempelkan ujung spidol pada kertas milimeter.

4. Menjalankan pemukulan.

5. Satu orang melakukan kalendering dan satu orang mengawasi serta menghitung jumlah pukulan.

6. Setelah 10 pukulan kertas milimeter diambil.

7. Tahap ini bisa dilakukan 2-3kali agar memperoleh grafik yang bagus.

8. Usahakan kertas bersih, karena kalau menggunakan diesel hammer biasanya kena oli dan grafiknya jadi kurang valid karena tertutup oli.

9. Setelah tahapan selesai hasil kalendering ditanda tangani kontraktor, pengawas, dan direksi lapangan untuk selanjutnya dihitung daya dukungnya.

Gambar 2.13 Contoh data kalendering (Sumber: Pembangunan WTP Extention)

2.5 Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang

Yang dimaksud dengan kapasitas daya dukung tiang adalah kemampuan atau kapasitas tiang dalam mendukung beban. Jika satuan yang digunakan dalam kapasitas dukung pondasi dangkal adalah satuan tekanan (kPa), maka dalam kapasitas dukung tiang satuannya adalah satuan gaya (kN). Dalam beberapa literatur digunakan istilah pile capacity atau pile carrying capacity.

2.5.1 Kapasitas daya dukung axial

2.5.1.1 Kapasitas daya dukung axial tiang pancang dari data SPT

Standard Penetrasi Test (SPT) merupakan uji penetrasi dinamis yang banyak sekali digunakan untuk mendapatkan daya dukung tanah secara langsung.

Harga N yang diperoleh dari SPT tersebut diperlukan untuk memperhitungkan daya dukung tanah yang tergantung pada kuat geser tanah. Hipotesis pertama mengenai kuat geser tanah diuraikan oleh Coulomb yang dinyatakan dengan:

τ = c + σ tan ø

Dimana :

τ = kekuatan geser tanah (kg/cm²) c = kohesi tanah (kg/cm²)

σ = tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm²) ø = sudut geser tanah (º)

Tabel 2.2 Hal-hal yang perlu dipertimbangkan untuk penentuan harga N dari data SPT (Sosrodarsono, 1983)

Klasifikasi Hal-hal yang Perlu Diperhatikan dan Dipertimbangkan

Hal yang perlu dipertimbangkan secara

menyeluruh dari hasil- hasil survei sebelumnya

Unsur tanah, variasi daya dukung vertikal (kedalaman permukaan dan susunannya),

adanya lapisan lunak (ketebalan konsolidasi atau penurunan), kondisi

drainase dan lain-lain Hal-hal yang perlu

diperhatikan langsung

Tanah pasir (tidak kohesif)

Berat isi, sudut geser dalam, ketahanan terhadap penurunan dan

daya dukung tanah Tanah lempung

(kohesif)

Keteguhan, kohesi, daya dukung dan ketahanan terhadap hancur

Untuk mendapatkan sudut geser tanah dari tanah tidak kohesif (pasir) biasanya dapat dipergunakan rumus Dunham (1962) sebagai berikut :

1. Tanah berpasir berbentuk bulat dengan gradasi seragam, atau butiran pasir bersegi segi dengan gradasi tidak seragam, mempunyai sudut geser sebesar :

ø = √12N + 15

2. Butiran pasir bersegi dengan gradasi seragam, maka sudut gesernya :

ø = 0,3N + 27

Menurut Peck dan Meyerhof, 1997, dari nilai N yang diperoleh pada uji SPT, dapat diketahui hubungan empiris tanah non kohesi seperti sudut geser dalam (ø), indeks densitas, dan berat isi tanah basah (γwet). Hubungan empirisnya dapat dilihat pada Tabel 2.3 dan Tabel 2.4.

Tabel 2.3 Hubungan antara harga N-SPT, sudut geser dalam, dan kepadatan relatif (Sosrodarsono & Nakazawa, 2005)

Nilai N Kepadatan relative Sudut geser dalam ( ϕ ) Menurut

Peck

Menurut Meyerhof 0 – 4 Sangat lepas (0,0 – 0,2) < 28,5 < 30 4 – 10 Lepas (0,2 – 0,4) 28,5 – 30 30 – 35

10 – 30 Sedang (0,4 – 0,6) 30 – 36 35 – 40

30 – 50 Padat (0,6 – 0,8) 36 – 41 40 – 45

>50 Sangat padat (0,8 – 1,0) > 41 >45

Tabel 2.4 Hubungan antara harga N-SPT dan Berat Isi Tanah (Das, 1995) Tanah tidak

kohesif

Harga N < 10 10 – 30 30 – 50 > 50 Berat isi, 𝛾

(kN/m³) 12-16 14-18 16-20 18-23

Tanah kohesif

Harga N < 4 4 – 15 16 – 25 > 25 Berat isi, 𝛾

(kN/m³) 14 – 18 16 – 18 16 – 18 > 20

Untuk menghitung daya dukung pondasi tiang pancang berdasarkan data SPT dapat digunakan metode Meyerhof, adapun rumus yang dapat digunakan antara lain :

1. Kapasitas daya dukung pondasi tiang pada tanah Non Kohesif (Pasir Dan Kerikil)

a) Daya dukung ujung pondasi tiang Qp = 40 x Nb x Ap x ^𝐿𝑖

𝐷 ≤ 400 N (1)

Dimana : 𝑁_𝑏 =𝑁₁+ 𝑁₂

2

N1 = Nilai SPT pada kedalaman 10D pada ujung tiang ke atas N2 = Nilai SPT pada kedalaman 4D pada ujung tiang ke bawah Ap = Luas Tiang (m²) = ¹

4𝜋𝐷² D = Diameter tiang pancang (m) b) Tahanan geser selimut tiang

Qs = 2 x N-SPT x P x Li (2) Dimana :

N-SPT = Nilai SPT

Li = Tebal lapisan tanah (m) P = Keliling tiang (m)

Gambar 2.14 Nilai N-SPT untuk desain tahanan ujung tanah pasir (Meyerhof, 1997)

2. Kapasitas daya dukung pondasi tiang pada tanah kohesif a) Daya dukung ujung pondasi tiang

Qp = 9 x cu x Ap (4)

b) Tahanan geser selimut tiang

Qs = α x cu x P x Li (5)

Dimana :

α = Koefisien adhesi antara tanah dan tiang cu = Kohesi undrained (kN/m²)

cu = N-spt x ²

3 x 10 (6)

Ap = Luas penampang tiang (m²) P = Keliling tiang (m)

Li = Tebal lapisan tanah (m)

Gambar 2.15 Grafik hubungan antara kuat geser (Cu) dengan faktor adhesi (α) (API, 1987)

Dari nilai N yang diperoleh dari uji SPT, dapat diketahui hubungan empiris tanah non-kohesif seperti sudut geser dalam (ø), indeks densitas, dan berat isi tanah basah (γwet)

Tabel 2.5 Hubungan antara angka penetrasi standar dengan sudut geser dalam dan kepadatan relatif pada tanah pasir (Das, 1995)

2.5.1.2. Kapasitas daya dukung aksial tiang pancang dari data kalendering

Kapasitas daya dukung tiang pancang dari data kalendering dapat dihitung dengan tiga metode, yaitu :

a) Metode Hiley Formula Qu =^{2𝑊𝑟 𝑥 ℎ}

𝑆+𝐾 +^{𝑊𝑟+𝑒2 𝑥 𝑊𝑝}

𝑊𝑟+𝑊𝑝 (7)

Dimana : Qu : Kapasitas daya dukung (ton) Wr : Berat Hammer (ton)

Wp : Berat pile (ton) e : Koefisien restitusi

S : Rata-rata penetrasi 10 pukulan terakhir (cm) h : Tinggi jatuh hammer (cm)

K : Rata-rata rebound untuk 10 pukulan terakhir K = 0,5(k1+k2+k3)

Koefisien restitusi adalah rasio besarnya kecepatan relatif sesudah dan sebelum tumbukan antara drop hammer dengan kepala tiang.

b) Metode Danish Formula

𝑄𝑢 = ^{𝜂 𝑥 𝐸}

𝑆+[_{2 𝑥 𝐴 𝑥 𝐸𝑝}^{ᶇ 𝑥 𝐸 𝑥 𝐿}]^0,5 (8) Dimana : 𝜂 : Efisiensi alat pancang (Tabel 2.6)

E : Energi alat pancang (kg.cm) L : Panjang tiang pancang (m)

2

Angka penetrasi standar, N

Kepadatan Relatif, Dr (%)

Sudut geser dalam ϕ (°)

0 – 5 0 – 5 26 – 30

5 – 10 5 – 30 28 – 35

10 – 30 30 – 60 35 – 42

30 – 50 60 – 65 38 – 46

Tabel 2.6 Efisiensi jenis alat pancang (Sosrodarsono, 1997)

Jenis Alat Pancang Efisiensi

Pemukul jatuh (drop hammer) 0,75 – 1,00

Pemukul aksi tunggal (single acting hammer) 0,75 – 0,85 Pemukul aksi ganda (double acting hammer) 0,85

Pemukul diesel 0,85 – 1,00

Tabel 2.7 Karakteristik alat pancang Diesel Hammer (Sosrodarsono, 1997)

Type

Tenaga hammer Jumlah pukulan

per menit

Berat balok besi anjang

kN-m Kips-

fit Kg-cm kN Kips Kg

K 150 379,9 280 3872940 45 - 60 147,20 33,11 15014,40 K 60 143,2 105,60 1460640 42 - 60 58,70 13,20 5987,40 K 45 123,5 91,10 1259700 39 – 60 44 9,90 4480 K 35 96 70,80 979200 39 – 60 34,3 7,70 3498,60 K 25 68,8 50,70 701760 39 - 60 24,5 5,50 2499

c) Metode Modified New Enginering News Record (ENR) 𝑄𝑢 = 𝐸𝑓 𝑥 𝑊𝑟 𝑥 ℎ

𝑆+𝐶 +^{𝑊𝑟+ 𝑒2 𝑥 𝑊𝑝}

𝑊𝑟+𝑊𝑝 (9)

Dimana :

Ef = Efisiensi hammer (%)

Wr = Berat hammer (Ton) (Tabel 2.7) Wp = Berat pile (Ton)

S = Rata-ratan penetrasi 10 pukulan terakhir (cm) C = 0,25

e = Koefisien restitusi (Tabel 2.8) h = Tinggi jatuh hammer (m)

Tabel 2.8 Koefisien restitusi (Sosrodarsono, 1997)

Pile Material Coefficient of Restitution Cast iron hammer and concrete pile

(without cap) 0,4 – 0,5

Wood cushion and concrete pile

(without cap) 0,3 – 0,4

Wooden pile 0,25 – 0,3

2.5.2. Kapasitas daya dukung lateral tiang pancang 2.5.2.1. Menghitung tahanan beban lateral ultimit

Untuk tanah berupa lempung kaku terkonsolidasi berlebihan (stiff over consolidated clay), modulus tanah umumnya dianggap konstan di seluruh kedalamannya. Faktor kekakuan R dinyatakan dengan persamaan :

R = √^𝐸𝐼

𝐾

4 (10)

Dimana :

K = khd = k1/1,5 = Modulus tanah

ki = Modulus reaksi subgrade dari Terzaghi E = Modulus elastis tiang

I = Momen inersia tiang D = Diameter tiang

Tabel 2.9 Hubungan modulus Subgrade (k1) dengan kuat geser Undrained untuk lempung kaku terkonsolidasi berlebih (Overconsolidated)

(Hardiyatmo, 2002)

Konsistensi Kaku Sangat kaku Keras

kohesi undrained Cu

kN/m² 100-200 200-400 ˃400

kg/cm² 1 – 2 2 – 4 ˃4

k1

MN/m³ 18 – 36 36 -72 ˃72

kg/cm³ 1,8 - 3,6 3,6 - 7,2 ˃7,2 k1

direkomendasikan

MN/m³ 27 54 ˃108

kg/cm³ 2,7 5,4 ˃10,8

Untuk tanah lempung terkonsolidasi normal (normally consolidated) dan tanah granuler, modulus tanah dapat dianggap bertambah secara linier dengan kedalamannya (semakin ke bawah semakin besar). Faktor kekakuan untuk modulus tanah yang tidak konstan (T) dinyatakan oleh persamaan :

T = (^EI

𝑛_ℎ)

1⁄5

(11)

Dengan modulus tanah:

K = nh. z (12)

Kh = nh z/d (13)

Dimana:

K = Modulus tanah

E = Modulus elastis tiang = 4700 √fc′ (𝑘𝑔/𝑐𝑚²) (14) I = Momen inersia tiang = ¹

64π D⁴ (15)

𝑛_ℎ = Koefisien variasi modulus tanah (Tabel 2.10 dan 2.11) D = Diameter tiang

Tabel 2.10 Nilai-nilai nh untuk tanah granuler (c = 0) (Hardiyatmo, 2002) Kerapatan relatif (Dr) Tidak

padat Sedang Padat

Interval nilai A 100 – 300 300 – 1000 1000 – 2000

Nilai A dipakai 200 600 1500

nh, pasir kering atau lembab

(Terzaghi) (kN/m³) 2425 7275 19400

nh, pasir terendam air (kN/m³)

Terzaghi 1386 4850 11779

Reese dkk 5300 16300 34000

Tabel 2.11 Nilai-nilai nh untuk tanah kohesif (Hardiyatmo, 2002)

Tanah nh(kN/m³) Referensi

Lempung terkonsolidasi

normal lunak

166 – 3518 Reese dan Matlock (1956) 277 – 554 Davisson - Prakash (1963) Lempung

terkonsolidasi normal organik

111 – 277 Peck dan Davidsson (1962) 111 – 831 Davidsson (1970)

Gambut 55 Davidsson (1970)

27,7 – 111 Wilson dan Hilts (1967)

Loses 8033 – 11080 Bowles (1968)

Dari nilai-nilai faktor kekakuan R dan T yang telah dihitung, Tomlinson (1977) mengusulkan kriteria tiang kaku (tiang pendek) dan tiang elastis (tiang panjang) yang dikaitkan dengan panjang tiang yang tertanam dalam tanah (L).

Seperti yang ditunjukkan dalam Tabel 2.12 Batasan ini terutama digunakan untuk menghitung defleksi tiang oleh akibat gaya horizontal.

Tabel 2.12 Kriteria tiang kaku dan tiang tidak kaku (Hardiyatmo, 2002) Tipe Tiang Modulus tanah (K) bertambah

dengan kedalaman

Modulus tanah (K) konstan

Kaku L ≤ 2T L ≤ 2R

Tidak Kaku L ≤ 4T L ≤ 3,5R

2.5.2.2. Kapasitas ultimit tiang pancang dengan metode Broms

Broms, 1964, mengemukakan beberapa anggapan dalam metode ini bahwa tanah adalah salah satu dari non-kohesif saja (c = 0) atau kohesif saja (f = 0), oleh karena itu, tiang pada setiap tipe tanah dianalisis secara terpisah. Broms juga menyatakan bahwa tiang pendek kaku (short rigid pile) dan tiang panjang lentur (long flexible pile) dianggap terpisah. Jika L/T ≤ 2 atau L/R ≤ 2 maka tiang dianggap tiang pendek kaku (short rigid pile) dan jika L/T ≥ 4 atau L/R ≥ 3,5 maka tiang dianggap tiang panjang lentur (long flexible pile).

a) Tiang dalam tanah kohesif

Broms mengusulkan cara pendekatan sederhana untuk mengestimasi distribusi tekanan tanah yang menahan tiang dalam lempung, yaitu tahanan tanah dianggap sama dengan nol dipermukaan tanah sampai kedalaman 1,5D dan konstan sebesar 9cu untuk kedalaman yang lebih besar dari 1,5D tersebut.

1. Tiang ujung bebas

Untuk tiang panjang, tahanan tiang terhadap gaya lateral akan ditentukan oleh momen maksimum yang dapat ditahan tiangnya sendiri (My). Untuk tiang pendek, tahanan tiang terhadap gaya lateral lebih ditentukan oleh tahanan tanah di sekitar tiang.

(a)