BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Pustaka
Banyak metode perhitungan untuk menganalisis daya dukung tiang pancang, namun perlu dipertimbangkan metode mana yang lebih memenuhi. Untuk itu perlu dilakukan analisis daya dukung dari beberapa metode berdasarkan data lapangan dengan menggunakan data sondir (CPT) yang dikomparasi satu sama lainnya, sehingga didapatkan hasil yang lebih realistis. Metode yang digunakan adalah Metode Meyerhof, Begeman, E.E.De Beer dan Trofimenkove. Menunjukkan bahwa Metode Meyerhof lebih realistis. Jumlah tiang pancang dari masing-masing metode berbeda satu sama lainnya, nilai daya dukung tunggal yang rendah akan menghasilkan jumlah tiang yang lebih besar, hal ini terjadi pada Metode Meyerhof, dan Trofimenkove.
Nainggolan (2013) melakukan perhitungan Daya dukung ultimate (Qult) berdasarkan data CPT, SPT dan PDA. Dari perhitungan tersebut dengan kedalaman yang sama didapat hasil yang relatif sama.
Girsang (2009) melakukan perhitungan daya dukung ultimate tiang tunggal berdasarkan data CPT dan SPT. Daya dukung tiang pancang yang sebaiknya digunakan adalah berdasarkan data CPT karena pada prinsip cara kerja alat penekan hidrolis hamper sama saat diaplikasi dilapangan sehingga data sondir sangat baik untuk digunakan untuk day dukung rencana pada pihak perencanaan pondasi.
Nurdin (2014) melakukan perhitungan daya dukung ultimate dan penurunan pondasi tiangborberdasarkandataCPT,SPTdanPDAmengalami
perbedaa yang tidak terlalu jauh. Dan menunjukkan dengan kapasitas dukung pondasi yang telah diuji dan terpasang dapat mendekati hasil uji PDA.
Iskandar (2013) melakukan perhitungan daya dukung ultimate dan penurunan pondasi tiang bor berdasarkan data SPT, uji Laboratorium mengalami hasil yang tidak terlalu jauh. Dan pada penurunan tiang yang hasil beban maksimum mendekati hasil test PDA.
Rosita (2014) perbandingan kapasitas dukung pondasi minipile yang didapat dengan rumus statis, hasil uji SPT, dan hasil uji PDA mengalami perbedaan yang satu dengan lainnya, adalah kurang dari 1. Nilai ini menunjukkan bahwa Qulabdan QuSPT yang didapat mendekati dengan kapasitas dukung pondasi yang sudah terpasang dan telah diuji pembebanan dengan uji PDA.
Pramana (2015) perbandingan kapasitas dukung pondasi minipile yang didapat dengan rumus dinamis, hasil uji SPT, dan hasil uji PDA mengalami perbedaan antara rumus Meyerhof dan persamaan Hiley yang hasilnya lebih besar dari rumus Meyerhof. Maka daya dukung tiang dapt dinyatakan aman.
Arganata (2015) hasil dari studi kasus untuk mendapatkan daya dukung ultimate dengan cara konvensional, grafik dari Terzaghi dan Peck menunjukkan bahwa daya dukung Terzaghi dan Peck tidak memperhitungkan daya dukung selimut, sehingga tidak disarankan untuk digunakan pada pondasi dalam atau sumuran.
Penentuan kapasitas dukung pondasi dipengaruhi oleh banyak faktor, beberapa di antaranya adalah faktor jenis pondasi yang digunakan, pengujian lapangan yang dilakukan dan rumus-rumus perhitungan. Merujuk dari uraian penelitian yang sudah
ada, rata-rata menggunakan pondasi tiang pancang. Pada penelitian ini peneliti akan mengkaji sistem pondasi minipile dan sumuran, hal ini dianggap perlu dilakukan analisa guna memberikan gambaran nyata saat dilakukan desain. Penelitian yang pernah dilakukan berkaitan dengan kapasitas dukung tiang pancang yang disajikan dalam Tabel 2.1
Tabel 2.1 Beberapa penelitian mengenai kapasitas dukung tiang pancang
Peneliti Variabel Perhitungan
Jenis
Pondasi Data Metode yang
Digunakan Girsang (2009) Daya dukung
tiang bor
Tiang bor
CPT dan SPT Aoki dan De Alencar
Reese dan Wright Nainggolan
(2013)
Daya dukung kelompok Minipile
Minipile CPT, SPT, PDA Meyerhof
Iskandar (2013) Daya dukung dan penurunan tiang pancang
Tiang pancang
SPT, PDA dan uji
Laboratorium
Meyerhof
Nurdin (2014) Daya dukung dan penurunan tiang bor
Tiang bor
CPT dan SPT Meyerhof
Reese dan Wright
Paulus dan Davis Rosita (2014) Daya dukung
pondasi minipile
Minipile SPT dan PDA Statis Pramana (2015) Daya dukung
pondasi minipile tunggal
Minipile SPT dan PDA Dinamik
Arganata (2015) korelasi dimensi penampang dan panjang pada pondasi bore pile
Bor pile SPT Reese and O’neill
2.2 Dasar Teori 2.2.1 Pondasi
Pondasi adalah bagian terendah bangunan yang meneruskan beban bangunan ketanah atau batuan yang berada dibawahnya. Pondasi dibagi menjadi dua macam sesuai dengan metode yang dibutuhkan berdasarkan jenis bangunan yaitu pondasi dangkal dan dalam. Pondasi dangkal adalah pondasi yang mendukung beban secara langsung dengan kedalaman Df/B, sedangkan pondasi dalam adalah pondasi yang meneruskan beban bangunan ke tanah keras atau batu yang terletak jauh dari permukaan dengan kedalaman Df/B≥4B. Untuk penjelasannya dapat dilihat pada Gambar 2.1 di bawah ini:
Pondasi dangkal : Df≤ B Df Pondasi dalam : Df>4B
B
Gambar 2.1 Penentuan pondasi dalam (Hardiyatmo, 2010)
Dalam penelitian ini peneliti menggunakan pondasi dalam untuk di analisis, pondasi dalam yang digunakan yaitu:
1. Pondasi Minipile
Pondasi yang digunakan bila tanah pada pondasi dengan kedalaman yang normal tidak mampu mendukung beban dan lapisan tanah aman (keras) terletak pada kedalaman yang sangat dalam. (Bowles, 1991)
2. Pondasi sumuran
Yaitu pondasi yang merupakan peralihan antara pondasi dangkal dan pondasi tiang (Gambar 2.1), digunakan bila tanah dasar yang kuat terletak pada kedalaman yang relatif dalam, dimana pondasi sumuran nilai kedalaman (Df) dibagi lebarnya (B) lebih besar 5 sedangkan pondasi dangkal Df/B ≤ 1.
2.2.2 Penyelidikan Tanah
Penyelidikan tanah (soil investigation) adalah suatu kegiatan yang dilakukan untuk mengetahui sifat–sifat dan karakteristik tanah untuk keperluan rekayasa (engineering). Penyelidikan tanah pada umunya dipakai sebagai dasar perencanaan pondasi, yaitu untuk mengetahui susunan lapisan tanah pada lokasi proyek dengan cara melihat hasil dari boring log dan hasil dari laboratorium. Salah satu metode penyelidikan tanah yang hasilnya digunakan untuk penelitian yaitu Cone Penetration Test (CPT).
Pengujian CPT atau sondir adalah pengujian dengan menggunakan alat sondir yang ujungnya berbentuk kerucut dengan sudut 60° dan dengan luasan ujung 1,52 in2 (10 cm2). Alat ini digunakan dengan cara ditekan kedalam tanah terus menerus dengan kecepatan tetap 20 mm/detik, sementara itu besarnya perlawanan tanah terhadap kerucut penetrasi (qc) juga terus ditukar.
Keuntungan utama dari penggunaan alat ini adalah tidak perlu diadakan pengeboran tanah untuk penyelidikan, dengan alat sondir sampel tanah tidak dapat diperoleh untuk penyelidikan langsung ataupun untuk uji laboratorium. Tujuan dari sondir ini adalah untuk mengetahui perlawanan penetrasi konus dan hambatan lekat tanah yang merupakan indikator dari kekuatan tanahnya dan juga dapat menetukan kedalaman lapisan tanah yang berbeda.
Dari alat penetrometer yang lazim dipakai, sebagian besar menyerumpai selubung geser (bikonus) yang dapat bergerak megikuti kerucut penetrasi tersebut. Jadi pembacan harga perlawanan ujung konus dan harga hambatan geser dari tanah dapat dibaca secara terpisah. Ada dua tipe ujung konus pada sondir mekanis yaitu:
Gambar 2.2 Tipe ujung konus pada sondir mekanis (Girsang, 2009)
1. Konus biasa, yang diukur adalah perlawanan ujung konus dan biasanya digunakan pada tanah yang berbutir kasar, dimana besar perlawanannya lekatnya kecil.
2. Bikonus, yang diukur adalah perlawanan ujung konus dan hambatan letaknya dan biasanya digunakan pada tanah yang berbutir halus.
2.2.3 Daya Dukung Tiang
Daya dukung tiang adalah kemampuan tiang dalam memikul beban yang disalurkan oleh struktur di atasnya (upper structure) dengan sejajar sumbu tiang (axial load).
Dalam perhitungan daya dukung tiang, di dapat dari data uji laboratorium yaitu terdiri dari pengujian direct shear, konsolidasi, triaksial, tekan bebas dan lain-lain.
Sedangkan data uji lapangan terdiri dari CPT (Cone Penetrasion Test), SPT (Standard Penetrasion Test), dan lain–lain.
Daya dukung pondasi pada penelitian ini disesuaikan dengan pondasi minipile dan sumuran. Rumus umum daya dukung ultimate (Qu) adalah:
A. Daya Dukung Ultimate pada Pondasi Sumuran
- Metode Meyerhof (1976; 1983)
Kapasitas daya dukung tiang dapat diperoleh dari data CPT. Tahanan ujung yang termobilisasi pada tiang pancang harus setara dengan tahann ujung saat uji penetrasi. Dalam menentukan daya dukung ultimit tiang dapat ditentukan pada persamaan (2.1) berikut ini:
Qu = Qb + Qs (2.1)
dengan:
Qu = Daya dukung ultimit tiang (kg) Qb = Daya dukung ultimit ujung tiang (kg) Qs = Daya dukung ultimit selimut tiang (kg)
Daya dukung ujung tiang ditentukan pada persamaan (2.2) berikut ini:
Qb = Ab× qc (2.2)
dengan:
Qb = Daya dukung ujung (kg) Ab = Luas penampang (cm²) qc = Tekanan rata-rata (kg/cm²)
Nilai qc diambil dari rata-rata dari 4d di atas ujung tiang dan 1d dibawahnya.
Rumus menghitung daya dukung selimut:
Qs = As× fs (2.3)
dengan:
Qs = Daya dukung kulit (kg) As = Luas selimut (cm²)
fs = Tahanan dinding (kg/cm²)
Menurut deRuiter dan Beringen fs ditentukan dengan persamaan (2.4) sebagai berikut:
fs = 0,05 × α × qc (2.4)
dengan:
fs = Tahanan gesek satuan, dengan nilai maksimum 1,2 kg/cm² (120 kPa) α = Faktor adhesi, diambil 1 untuk lempung terkonsolidasi normal dan 0,5
untuk lempung terkonsolidasi berlebihan qc = Tahanan konus pada ujung tiang (kg/cm²)
Qall = (2.5)
dengan:
Qu = Daya dukung batas (kg)
SF = Angka keamanan diambil 3 untuk beban tetap - Metode Aoki dan De Alencar (1975)
Penetuan kapasitas daya dukung aksial ultimit (Qu) dipakai Metode Aoki dan De Alencar mengusulkan untuk memperkirakan kapasitas dukung ultimit dari data CPT. Kapasitas dukung ujung persatuan luas (qb) ditentukan dengan persamaan (2.6) sebagai berikut:
qb =
b cbase
F q ( )
(2.6)
dengan:
qc (base)= Perlawanan konus rata-rata 1,5D diatas ujung tiang dan 1,5D dibawah ujung tiang
Fb = Faktor empirik tahanan ujung tiang tergantung pada tipe tanah
Tahanan kulit persatuan luas (f) ditentukan dengan persamaan (2.7) sebagai berikut:
f =
s s c side
q F
)
( (2.7)
dengan:
qc (side)= Perlawanan konus rata-rata pada masing lapis sepanjang tiang Fb = Faktor empirik tahanan ujung tiang tergantung pada tipe tanah Fs = Faktor empirik tahanan kulit tergantung pada tipe tanah
Faktor Fb dan Fsdiberikan pada Tabel 2.2 dan nilai-nilai faktor empirik αsdiberikan pada Tabel 2.3
Tabel 2.2 Faktor empirik Fbdan Fs(Titi dan Farsakh, 1999)
Tipe Tiang Pancang Fb Fs
Tiang Bor 3,5 7,0
Baja 1,75 3,5
Beton Pratekan 1,75 3,5
Tabel 2.3 Nilai faktor empirik untuk tipe tanah yang berbeda (Titi dan Farsakh, 1999)
Tipe Tanah αs Tipe Tanah αs Tipe Tanah αs
Pasir 1,4 Pasir berlanau 2,2 Lempung berpasir 2,4
Pasir kelanauan 2,0 Pasir berlanau dengan lempung
2,8 Lempung berpasir dengan lanau
2,8 Pasir kelanauan dengan
lempung
2,4 Lanau 3,0 Lepung berlanau
dengan dengan pasir 3,0 Pasir berlempung
dengan lanau
2,8 Lanau berlempung dengan pasir
3,0 Lempung berlanau 4,0
Pasir berlempung 3,0 Lanau berlempung 3,4 Lempung 6,0
Pada umumnya nilai αsuntuk pasir = 1,4 persen, nilai αsuntuk lanau = 3,0 persen dan nilai αsuntuk lempung = 1,4 persen.
B. Daya Dukung Ultimate pada Pondasi Minipile
- Metode Meyerhof (1976; 1983)
Didalam perencanaan pondasi tiang pancang (pile), data tanah sangat diperlukan dalam merencanakan kapasitas daya dukung (bearing capacity) dari tiang pancang sebelum pembangunan dimulai, guna menentukan kapasitas daya dukung ultimit dari tiang pancang. Kapasitas daya dukung ultimit ditentukan dengan persamaan (2.8) sebagai berikut:
Qb = Ab× qc (2.8)
dengan :
Qb = Tahanan ujung ultimate tiang (kg) Ab = Luas penampang ujung tiang (cm²) qc = Tahanan konus pada ujung tiang (kg/cm²)
Penelitian ini memfokuskan pada penggunaan metode langsung saja karena banyaknya data sondir. Metode langsung ini dikemukakan oleh beberapa ahli diantaranya Meyerhof, Tomlinson dan Bagemann. Pada metode langsung ini, kapasitas daya dukung ultimit (Qu) yaitu beban maksimum yang dapat dipikul pondasi tanpa mengalami keruntuhan, ditunjukkan pada persamaan (2.9) berikut ini:
Qu =(qc× Ab) + (JHL × K) (2.9)
dengan:
Qu = Kapasitas daya dukung maksimal / akhir (kg) qc = Tahanan konus pada ujung tiang (kg/cm²) Ab = Luas penampang ujung tiang (cm²)
JHL= Tahanan geser total sepanjang tiang (kg/m) K = Keliling tiang (cm)
- Metode LCPC (1991)
Insinyur dari Laboratorium Central Ponts et des Chaussees (LCPC) di Perancis juga telah mengembangkan metode CPT berbasis (Bustamante dan Gianeselli, 1982; Briaud dan Miran, 1991). Metode ini berlaku untuk berbagai kondisi tanah dan mempertimbangkan baik tiang dan pondasi cor-di-tempat. Tahanan ujung ultimit ditentukan dengan persamaan (2.10) sebagai berikut:
Qb= kb× qca (2.10)
dengan:
Qb = Tahanan ujung ultimate tiang (kg) kb = Faktor nilai konus
qca = Perlawanan konus rata-rata 1,5D diatas ujung tiang dan 1,5D dibawah ujung tiang
Untuk menentukan daya dukung kulit (Qs) ditentukan dengan persamaan (2.11) sebagai berikut
Qs= fs× As (2.11)
dengan:
Qs = Daya dukung kulit (kg) As = Luas selimut (cm²)
fs = Tahanan dinding (kg/cm²)
Menurut deRuiter dan Beringen fs ditentukan dengan persamaan (2.12) sebagai berikut:
fs = 0,05 × α × qc (2.12)
dengan:
fs = Tahanan gesek satuan, dengan nilai maksimum 1,2 kg/cm² (120 kPa)
α = Faktor adhesi, diambil 1 untuk lempung terkonsolidasi normal dan 0,5 untuk lempung terkonsolidasi berlebihan
qc = Tahanan konus pada ujung tiang (kg/cm²) Tabel 2.4 Nilai kb(Titi dan Abu Farsakh, 1991)
Jenis tanah Faktor konus ujung tiang
Drilling Pile Driven Pile
Lempung dan Lanau 0,375 0,600
Pasir dan Kerikil 0,15 0,375
Kapur 0,200 0,400
