Penggunaan Hasil Menard Pressuremeter dalam Desain

BAB 7 UJI PRESSUREMETER (PMT)

7.3. Penggunaan Hasil Menard Pressuremeter dalam Desain

7.3.1.

Menard Pressuremeter untuk Daya Dukung Ultimit Pondasi

Dangkal

Menurut Frank (2009) Persamaan untuk perhitungan daya dukung ultimit pada pondasi dangkal dengan menggunakan hasil uji Menard Pressuremeter sebagai berikut.

𝑞𝑢− 𝑞𝑜 = 𝑘𝑝(𝑝𝑙− 𝑝𝑜) Dengan,

kp = Menard Pressuremeter bearing factor q^o & p^o = Batas tegangan vertikal dan horizontal pl - po = Net limit pressure, pl*

Bearing factor, kp merupakan suatu fungsi dari jenis dan konsitensi tanah, relative embedment De/b (De ekuivalen dengan kedalaman tertanam) dan rasio

lebar/panjang (b/L). penentuan nilai kp untuk pondasi dangkal mengacu kepada Tabel 7.4 dan penentuan kategori tanah mengacu kepada tabel 7.5.

Tabel 7.4 Menard Pressurement bearing factor untuk desain pondasi dangkal (Ameratunga et al., 2016)

Tanah dan Kategori kp

Lempung dan Lanau A, Kapur A 0.8 {1 + 0.25 (0.6 + 0.4^b/L)}De/b Lempung dan Lanau B 0.8 {1 + 0.35 (0.6 + 0.4^b/L)}De/b

Lempung C 0.8 {1 + 0.50 (0.6 + 0.4^b/L)}De/b

Pasir A {1 + 0.35 (0.6 + 0.4^b/L)}De/b

Pasir dan Kerikil B {1 + 0.50 (0.6 + 0.4^b/L)}De/b Pasir dan Kerikil C {1 + 0.80 (0.6 + 0.4^b/L)}De/b Kapur B dan C 1.3{1 + 0.27 (0.6 + 0.4^b/L)}De/b Marl & Calcareous Marl & Weak Rock {1 + 0.27 (0.6 + 0.4^b/L)}De/b

7.3.2.

Menard Pressuremeter untuk Daya Dukung Ultimit Ujung Pondasi

Dalam

Untuk perhitungan daya dukung ultimit ujung pada pondasi dalam tetap menggunakan persamaan daya dukung ultimit pada pondasi dangkal. Untuk nilai kp untuk pondasi dalam mengacu kepada Tabel 7.6. untuk kategori masih tetap mengacu pada Tabel 7.5.

Tabel 7.5 Kategori untuk tanah dan batuan (Ameratunga et al., 2016) Tanah Kategori Konsistensi/Kepadatan pl (MPa)

Lempung dan Lanau A Lunak 0.7

B Kaku 1.2-2

C Keras (lempung) >2.5

Pasir dan Kerikil A Lepas <0.5

B Sedang 1-2

C Padat >2.5

Kapur A Lunak <0.7

B Weathered 1-2.5

C Padat >3

Marl & Calcareous Marl A Lunak 1.5-4

B Padat >4.5

Weak Rock A Weathered 2.4-4

B Fragmented >4.5

72

Tabel 7.6 Faktor tahanan ujung untuk pondasi dalam (kp) (Ameratunga et al., 2016) Tanah Kategori Konsistensi/

Kepadatan kp

Non-Displacement Displacement Lempung dan

Lanau A Lunak 1.1 1.4

B Kaku 1.2 1.5

C Keras (lempung) 1.3 1.6

Pasir dan Kerikil A Lepas 1.0 4.2

B Sedang 1.1 3.7

C Padat 1.2 3.2

Kapur A Lunak 1.1 1.6

B Weathered 1.4 2.2

C Padat 1.8 2.6

Marl & Calcareous

Marl A Lunak 1.8 2.6

B Padat

Weak Rock A Weathered 1.1 – 1.8 1.8 – 3.2

B Fragmented

7.3.3.

Menard Pressuremeter untuk Friksi Kulit Pondasi Dalam

Untuk perhitungan kekuatan friksi kulit pada pondasi dalam, digunakan grafik hubungan antara limit pressure dengan limit friksi kulit pada Gambar 7.3.

untuk kategori jenis tanah, jenis tiang dan kondisi konstruksi disajikan pada tabel 7.7.

Gambar 7.3 Grafik Hubungan Menard Pressuremeter dengan batas friksi kulit (Bustamante dan Gianeselli, 1981)

el 7.7 Kategori jenis tanah, jenis tiang dan kondisi konstruksi untuk perhitungan limit friksi kulitMenard Pressuremeter (Ameratunga et al., 2016)

74 Acuan

Amar A, Clarke BGF, Gambin MP, Orr TL (1991) The application of pressuremeter test results to foundation design in Europe. A state-of-the-art report by the ISSMFE European Technical Committee on Pressuremeters

Ameratunga, J., Sivakugan, N., and Das, Braja M. (2016). “Correlation of Soil and Rock Properties in Geotechnical Engineering”, Springer India. New Delhi.

ASTM D4719-07, Standard Test Methods for Prebored Pressuremeter Testing in Soils.

Briaud JL (2013) The pressuremeter test: expanding its use, Menard Lecture. In: Proceedings international conference on soil mechanics and geotechnical engineering, Paris, vol 1, pp 107–126 Bustamante M, Gianeselli L (1981) Prevision de la capacite portante des pieux isoles sous charge verticale. Regles pressiometriques et penetrometriques. Bull. Liaison Labo. P. et Ch., No.113, Ref.

2536, 83–108 (in French)

EN ISO 22476-2, Geotechnical Investigation and Testing — Field Testing — Part 2: Dynamic Probing.

EN ISO 22476-4:2012, Geotechnical Investigation and Testing -- Field Testing -- Part 4: Ménard Pressuremeter Test.

EN ISO 22476-5, Geotechnical Investigation and Testing — Field Testing — Part 5: Flexible Dilatometer Test.

EN ISO 22476-6, Geotechnical Investigation and Testing — Field Testing — Part 6: Self Boring Pressuremeter Test.

EN ISO 22476-8, Geotechnical Investigation and Testing — Field Testing — Part 8: Full Displacement Pressuremeter Test.

Frank R (2009) Design of foundations in France with the use of Menard pressuremeter tests (MPM).

Soil Mech Found Eng 46(6):219–231

Standar Nasional Indonesia. (2017) “SNI 8460:2017 tentang Persyaratan Perancangan Geoteknik,”

Badan Standarisasi Nasional. Jakarta.

Van Wambeke A, d’Hemricourt J (1982) Correlation between the results of static and dynamic probings and pressuremeter tests. In: Proceedings 2nd ESOPT, Balkema, Rotterdam

BAB 8

UJI GESER KIPAS (VANE SHEAR TEST)

8.1. Pendahuluan

Pengujian geser kipas merupakan salah satu metode pengujian lapangan untuk mengukur tahanan geser tanah kohesif (cu). Uji geser kipas sangat cocok untuk tanah berlempung dengan konsitensi soft to firm yang umumnya diperkirakan lemah dan dapat terkompresi. Uji ini tidak cocok dilakukan pada material tanah tak berkohesi. Prosedur pelaksanaan uji geser kipas mengacu kepada SNI 03-2487-1991 (ASTM D2573/D2573M-15). Skema uji geser kipas disajikan pada Gambar 8.1.

Gambar 8.1 Skema uji geser kipas (Ameratunga et al., 2016)

8.2. Korelasi untuk cu pada Kondisi Normally Consolidated

Skempton (1948) mengusulkan persamaan empiris untuk menghitung nilai cu dengan menggunakan nilai indeks plastisitas (PI) dan tegangan efektif vertikal overburden (𝜎’v) untuk kondisi lempung terkonsolidasi normal sebagai berikut.

(𝑐^𝑢𝐹𝑉⁄𝜎′𝑣)

𝑁𝐶 = 0.11 + 0.00037𝑃𝐼

Mesri (1975) mengusulkan persamaan untuk mobilized undrained strength ratio (cu/ 𝜎’v) dengan nilai PI konstan yaitu 0.22 sebagai berikut.

(𝑐^𝑢⁄𝜎′ ) = 0.22 ± 0.03

76

8.3. Korelasi untuk cu pada Kondisi Overconsolidated

Persamaan umum untuk undrained strength ratio pada kondisi tanah terkonsolidasi lebih (Jamiolkowski et al. 1985; Ladd dan DeGroot 2003) sebagai berikut.

(𝑐^𝑢𝐹𝑉⁄𝜎′_𝑣)

𝑂𝐶= (𝑐^𝑢𝐹𝑉⁄𝜎′_𝑣)

𝑁𝐶(𝑂𝐶𝑅)^𝑚

Untuk nilai (cuFV/σ’v)NC dan m mengacu kepada Tabel 8.1.

Tabel 8.1 Nilai (cuFV/σ’v)NC dan m (Jamiolkowski et al., 1985)

Parameter (cuFV/σ’v)NC m

Typical range of values (all sites) 0.16-0.33 0.80-1.35 Extreme value (one in earch case) 0.74 1.51

Mean (all values) 0.28 1.03

Mean (discarding extreme value) 0.22 0.97

Untuk menghitung mobilized undrained strength ratio (c^u/ 𝜎’v) pada kondisi terkonsolidasi lebih, diperlukan nilai koreksi uji geser kipas Bjerrum (𝜇).

(𝑐^𝑢⁄𝜎′𝑣)

𝑂𝐶= 𝜇 (𝑐^𝑢𝐹𝑉⁄𝜎′𝑣)

𝑁𝐶(𝑂𝐶𝑅)^0.8

Untuk nilai koreksi Bjerrum diperoleh melalui grafik hubungan nilai koreksi uji geser kipas dengan indeks plastisitas pada Gambar 8.2 berikut.

Gambar 8.2 Grafik Hubungan faktor koreksi uji geser baling dengan indeks plastisitas (Morris dan Williams, 1994)

Acuan

Ameratunga, J., Sivakugan, N., and Das, Braja M. (2016). “Correlation of Soil and Rock Properties in Geotechnical Engineering”, Springer India. New Delhi.

ASTM D 2573 / D2573M – 15, Standard Test Method for Field Vane Shear Test in Saturated.

Mesri G (1975) Discussion on “New design procedure for stability of soft clays”. J Geotech Eng Div ASCE 101(GT4):409–412.

Jamiolkowski M, Ladd CC, Germaine JT, Lancellotta R (1985) New developments in field and laboratory testing of soils. In: Proceedings of 11th international conference on soil mechanics and foundation engineering, vol 1, pp 57–153.

Ladd CC, DeGroot DJ (2003) Recommended practice for soft ground site characterization (Arthur Casagrande Lecture). In: Proceedings 12th Pan American conference on soil mechanics and geotechnical engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA.

Bjerrum L (1972) Embankments on soft ground. In: Proceedings Performance of earth and earth supported structures, vol 2. ASCE, Lafayette, Ind., pp 1–54.

Morris PM, Williams DJ (1994) Effective stress vane shear strength correction factor correlations. Can Geotech J 31(3):335–342.

Standar Nasional Indonesia. (1991). “SNI 03-2487-1991, Cara Uji Kuat Geser Baling pada Tanah Kohesif di Lapangan”. Badan Standarisasi Nasional. Jakarta

78

BAB 9 FONDASI

9.1. Pendahuluan

Fondasi adalah bagian terendah dari bangunan yang meneruskan beban bangunan ke tanah atau batuan yang ada dibawahnya (Hardiyatmo, 2014).

Pondasi terdiri atas 2 jenis yaitu fondasi dangkal dan fondasi dalam. Fondasi dangkal merupakan fondasi yang mendukung bebannya secara langsung, seperti fondasi telapak, fondasi memanjang dan fondasi rakit. Fondasi dalam didefinisikan sebagai fondasi yang meneruskan beban bangunan ke tanah keras atau batuan yang terletak relatif jauh dari permukaan, contohnya fondasi sumuran dan fondasi tiang. Gambar 9.1 berikut merupakan ilustrasi contoh jenis fondasi.

Gambar 9.1 Berbagai jenis fondasi, (a) Fondasi memanjang, (b) Fondasi telapak, (c) Fondasi rakit, (d) Fondasi Sumuran, (e) Fondasi tiang. (Hardiyatmo, 2014) Menurut SNI 8640:2017 dalam proses perancangan fondasi harus memperhatikan hal berikut :

a. Memenuhi persyaratan kekuatan, baik untuk struktur fondasinya maupun untuk lapisan tanah pendukung fondasi tersebut (strength requirement).

b. Memenuhi persyaratan penurunan yang ditentukan (serviceability requirement).

9.1.1. Teori Keruntuhan Pondasi

Menurut Vesic (1973), mekanisme keruntuhan fondasi terbagi menjadi 3 macam, yaitu :

a. Keruntuhan geser umum (general shear failure)

Keruntuhan fondasi jenis ini terjadi menurut bidang runtuh yang dapat diidentifikasi dengan jelas. Bidang longsor yang terbentuk, berupa lengkung dan garis lurus yang berkembang hingga permukaan tanah. Saat keruntuhan, terjadi gerakan massa tanah ke arah luar dan ke atas.

Keruntuhan ini terjadi dalam waktu yang related mendadak, diikuti dengan penggulingan fondasi (Hardiyatmo, 2014).

b. Keruntuhan geser lokal (local shear failure)

Tipe keruntuhannya hampir sama dengan keruntuhan geser umum, namun bidang runtuh yang terbentuk tidak sampai mencapai permukaan tanah. Dalam tipe keruntuhan geser lokal , terdapat sedikit penggembungan tanah disekitar fondasi, namun tidak terjadi penggulingan fondasi (Hardiyatmo, 2014).

c. Keruntuhan penetrasi (penetration failure atau punching shear failure) Pada keruntuhan ini, dapat dikatakan keruntuhan geser tanah tidak terjadi.

Akibat beban, karena lunaknya tanah, fondasi hanya menembus dan menekan tanah ke samping, yang menyebabkan pemampatan tanah didekat fondasi (Hardiyatmo, 2014).

Gambar 9.2 berikut mengilustrasikan ketiga jenis keruntuhan diatas.

Gambar 9.2 Tipe keruntuhan Pondasi, (a) Keruntuhan geser umum, (b) keruntuhan geser lokal, (c) keruntuhan penetrasi (Hardiyatmo, 2014)

80

9.1.2. Pertimbangan dalam Perancangan Fondasi

Menurut Hardiyatmo (2014), langkah-langkah perancangan fondasi adalah sebagai berikut.

a. Menentukan jumlah beban efektif yang akan ditransfer ke tanah dibawah fondasi. Untuk perancangan tulangan, perlu ditentukan besarnya beban mati dan beban hidup dan beban-beban tersebut harus dikalikan faktor- faktor pengali tertentu menurut peraturan yang berlaku.

b. Menentukan nilai kapasitas dukung ijin (qa). Luas dasar fondasi, secara pendekatan ditentukan dari membagi jumlah beban efektif dengan kapasitas dukung ijin (qa).

c. Didasarkan pada tekanan yang terjadi pada dasar fondasi, dapat dilakukan perancangan struktur dari fondasinya, yaitu dengan menghitung momen- momen lentur dan gaya-gaya geser yang terjadi pada pelat fondasi.

Sosrodarsono dan Nakazawa (2000) menyatakan ada beberapa hal yang dipertimbangkan dalam menentukan macam pondasi, antara lain :

a. Keadaan tanah pondasi

b. Batasan-batasan akibat konstruksi di atasnya (superstructure) c. Batasan-batasan dari sekelilingnya

d. Waktu dan biaya pekerjaan

Keadaan tanah pondasi merupakan faktor yang paling penting untuk diperhatikan, secara lebih lanjut Sosrodarsono dan Nakazawa (2000) menyarankan pemilihan jenis fondasi sesuai dengan keadaan tanah pondasi yang bersangkutan sebagai berikut.

a. Bila tanah pendukung pondasi terletak pada permukuan tanah atau 2-3 meter dibawah permukaan tanah, dalam hal ini pondasinya adalah pondasi telapak (spread foundation). Ilustrasi terdapat pada Gambar 9.3.

b. Bila tanah pendukung pondasi terletak pada kedalaman sekitar 10 meter dibawah permukaan tanah, dalam hal ini dipakai pondasi tiang (tiang kayu atau beton) atau pondasi tiang apung (floating pile foundation) untuk memperbaiki tanah pondasi. Ilustrasi terdapat pada Gambar 9.4.

c. Bila tanah pendukung pondasi terletak pada kedalaman sekitar 20 meter dibawah permukaan tanah, dalam hal ini bergantu dari penurunan (settlement) yang diizinkan, dapat menggunakan fondasi tiang geser.

Apabila tidak boleh terjadi penurunan, digunakan pondasi tiang pancang Ilustrasi terdapat pada Gambar 9.5.

d. Bila tanah pendukung pondasi terletak pada kedalaman sekitar 30 meter dibawah permukaan tanah, biasanya dipakai kaison terbuka, tiang baja atau tiang yang dicor ditempat. Ilustrasi terdapat pada Gambar 9.6.

e. Bila tanah pendukung pondasi terletak pada kedalaman lebih dari 40 meter dibawah permukaan tanah, dalam hal ini yang paling baik adalah tiang baja dan tiang beton yang dicor ditempat.

Gambar 9.3 Contoh-contoh fondasi bila lapisan pendukung fondasi cukup dangkal (Sosrodarsono dan Nakazawa, 2000)

Gambar 9.4 Contoh fondasi bila lapisan pendukung fondasi berada sekitar 10 m dibawah permukaan tanah (Sosrodarsono dan Nakazawa, 2000)

Gambar 9.5 Contoh fondasi bila lapisan pendukung fondasi berada sekitar 20 m dibawah permukaan tanah (Sosrodarsono dan Nakazawa, 2000)

Gambar 9.6 Contoh fondasi bila lapisan pendukung fondasi berada sekitar 30 m dibawah permukaan tanah (Sosrodarsono dan Nakazawa, 2000)

82 9.2. Fondasi Telapak

Pondasi telapak adalah suatu fondasi yang mendukung bangunan secara langsung pada tanah fondasi, bilamana terdapat lapisan tanah yang cukup tebal dengan kualitas yang baik yang mampu mendukung bangunan itu pada permukaan tanah atau sedikit dibawah permukaan tanah (Sosrodarsono dan Nakazawa, 2000). Pondasi telapak umumnya bersatu dengan bagian utama bangunan sehingga merupakan suatu konstruksi yang monolit.

Alas pondasi telapak terletak pada lapisan tanah pendukung yang mempunyai kualitas cukup baik. Biasanya, selain lapisan batuan dasar atau kerikil, lapisan tanah berpasir (sandy soil) memiliki nilai N-SPT lebih besar dari 30 dan tanah kohesif memiliki nilai N-SPT yang lebih besar dari 20 (Sosrodarsono dan Nakazawa, 2000). Kedua macam tanah ini seyogyanya memiliki ketebalan lapisan yang cukup (lebih dari 1,5 kali lebar pondasi) dan dibawahnya tidak terdapat lapisan tanah yang kurang baik kualitasnya. Prosedur perencanaan pondasi telapak menurut Sosrodarsono dan Nakazawa (2000) diperlihatkan pada Gambar 9.7.

Secara umum kapasitas daya dukung ultimit (qult) (kN/m²) suatu fondasi telapak dinyatakan dalam persamaan berikut.

𝑞𝑢=𝑃𝑢

Dengan Pu = beban ultimit (kN) dan A = luas fondasi (m𝐴 ²)

Terzaghi (1943) menyatakan persamaan umum untuk kapasitas daya dukung ultimit fondasi memanjang sebagai berikut.

𝑞𝑢= 𝑐𝑁𝑐+ 𝐷𝑓𝛾1𝑁𝑞+ 0,5𝛾2𝐵𝑁𝛾

Dengan,

c = Kohesi (kN/m²) Df = Kedalaman fondasi (m) B = Lebar fondasi (m)

𝛾¹ = Berat volume tanah di atas dasar fondasi (kN/m³) 𝛾2 = Berat volume tanah di bawah dasar fondasi (kN/m³) Nc, Nq, N𝛾 = Faktor kapasitas dukung Terzaghi (Tabel 9.1)

Persamaan diatas untuk fondasi memanjang pada kondisi tanah pasir padat, kerakal dan lempung keras. Untuk keadaan dimana tanah pondasi adalah pasir lepas atau lempung buruk maka nilai faktor kapasitas daya dukung digunakan Nc’, Nq’, N𝛾’ untuk keadaan keruntuhan geser lokal (Sosrodarsono dan Nakazawa, 2000).

nya.

Gambar 9.7 Prosedur perencanaan fondasi telapak (Sosrodarsono dan Nakazawa, 2000) Pada pondasi telapak biasa,

tidak diperhitungkan.

84

Untuk beberapa bentuk fondasi, digunakan persamaan daya dukung ultimit sebagai berikut.

(i) Fondasi bujur sangkar 𝑞𝑢= 1.3𝑐𝑁𝑐+ 𝐷𝑓𝛾1𝑁𝑞+ 0,4𝛾2𝐵𝑁𝛾

(ii) Fondasi lingkaran

𝑞𝑢= 1.3𝑐𝑁𝑐+ 𝐷𝑓𝛾1𝑁𝑞+ 0,3𝛾2𝐵𝑁𝛾

(iii) Fondasi empat persegi panjang

𝑞𝑢= 𝑐𝑁𝑐(1 + 0,3𝐵/𝐿) + 𝐷𝑓𝛾1𝑁𝑞+ 0,5𝛾2𝐵𝑁𝛾(1 − 0.2𝐵/𝐿) Dengan L = Panjang fondasi (m).

Tabel 9.1 Nilai faktor kapasitas dukung Terzaghi (Hardiyatmo, 2014) Sudut gesek

(derajat) Keruntuhan geser Umum Keruntuhan geser lokal

Nc Nq N𝛾 Nc’ Nq’ N𝛾’

0 5.7 1.0 0.0 5.7 1.0 0.0

5 7.3 1.6 0.5 6.7 1.4 0.2

10 9.6 2.7 1.2 8.0 1.9 0.5

15 12.9 4.4 2.5 9.7 2.7 0.9

20 17.7 7.4 5.0 11.8 3.9 1.7

25 25.1 12.7 9.7 14.8 5.6 3.2

30 37.2 22.5 19.7 19.0 8.3 5.7

34 52.6 36.5 35.0 23.7 11.7 9.0

35 57.8 41.4 42.4 25.2 12.6 10.1

40 95.7 81.3 100.4 34.9 20.5 18.8

45 172.3 173.3 297.5 51.2 35.1 37.7 48 258.3 287.9 780.1 66.8 50.5 60.4 50 347.6 415.1 1153.2 81.3 65.6 87.1

Sosrodarsono dan Nazakawa (2000) memberikan beberapa patokan untuk menentukan bentuk dan ukuran pondasi telapak pada situasi tertentu.

Gambar 9.8 dan Gambar 9.9 berikut memperlihatkan angka perbandingan antara tinggi kepala jembatan (abutment) dan tiangnya, dengan lebar dasar pada suatu jembatan jalan raya. Gambar 9.10 dan Gambar 9.10 memperlihatkan daerah kekakuan dari tumpuan dimana tumpuan dapat dianggap sebagai suatu kesatuan yang kaku (Sosrodarsono dan Nakazawa, 2000).

Kapasitas daya dukung ijin (qa) pada fondasi telapak dihitung dengan menggunakan persamaan berikut.

𝑞_𝑎=𝑞𝑢

𝑆𝐹

Dengan SF = Faktor aman, umumnya digunakan 2,5-3. Nilai SF = 1,5-2 dapat digunakan jika fondasi dimaksudkan untuk mendukung bangunan sementara, yang pengaruh penurunan tidak merusak bangunannya sendiri dan bangunan disekitar

Gambar 9.8 Hubungan antara lebar fondasi dengan tinggi kepala jembatan (abutment) (Sosrodarsono dan Nakazawa, 2000)

Gambar 9.9 Hubungan antara lebar fondasi kolom (dalam sumbu jembatan) dan tinggi kolom (Sosrodarsono dan Nakazawa, 2000)

86

Gambar 9.10 Hubungan antara bentuk, lebar dan tebal tumpuan (Sosrodarsono dan Nakazawa, 2000)

Gambar 9.11 Daerah yang “kaku” (rigid) untuk jenis pondasi telapak (Sosrodarsono dan Nakazawa, 2000)

9.3. Fondasi Tiang

Fondasi tiang adalah suatu konstruksi fondasi yang mampu menahan gaya orthogonal ke sumbu tiang dengan jalan menyerap lenturan (Sosrodarsono dan Nakazawa, 2000). Fondasi tiang dibuat menjadi satu kesatuan yang monolit dengan menyatukan pangkal tiang pancang yang terdapat dibawah konstruksi dengan tumpuan pondasi. Hardiyatmo (2014) menyatakan fondasi tiang dapat dibagi menjadi 3 kategori yaitu :

a. Tiang perpindahan besar (large displacement pile), seperti tiang kayu, tiang beton pejal, tiang beton prategang, tiang baja bulat ujung tertutup.

b. Tiang perpindahan kecil (small displacement pile), seperti tiang beton atau prategang berlubang ujung terbuka, tiang baja H, tiang baja bulat ujung terbuka, tiang ulir.

c. Tiang tanpa perpindahan (non displacement pile), seperti tiang bor.

Ditinjau dari cara mendukung beban, tiang dapat dibagi menjadi 2 macam, yaitu :

a. Tiang dukung ujung (end bearing pile), dimana kapasitas dukungnya lebih ditentukan oleh tahanan ujung tiang. Umumnya berada dalam zona tanah lunak yang didasari tanah keras.

b. Tiang gesek (friction pile), dimana kapasitas dukugnya lebih ditentukan oleh perlawanan gesek antara sisi tiang dan tanah disekitarnya. Umumnya berada dalam zona tanah lunak yang semakin dalam semakin keras.

Gambar 9.12 merupakan ilustrasi tiang dukung ujung dan tiang gesek.

Gambar 9.12 Jenis fondasi tiang ditinjau dari cara mendukung beban (Hardiyarmo, 2014) Sosrodarsono dan Nakazawa (2000) menyatakan diagram alir prosedur perencanaan fondasi tiang seperti pada Gambar 9.12.

88

Gambar 9.13 Prosedur perencanaan fondasi tiang (Sosrodarsono dan Nakazawa, 2000) Daya dukung ultimit vertikal/aksial tiang tunggal terdiri atas tahanan ujung tiang yang berasal dari dasar tiang dan tahanan friksi yang bekerja atas

interaksi tanah dengan selimut tiang. Kondisi tersebut dinyatakan dalam persamaan berikut.

𝑄𝑢= 𝑄𝑝+ 𝑄𝑠− 𝑊 𝑄_𝑢= 𝐴_𝑝𝑓_𝑝+ 𝐴_𝑠𝑓_𝑠− 𝑊 Dengan,

Qu = Daya dukung ultimit tiang (kN)

Qp = Tahanan ujung bawah ultimit tiang (kN) Q^s = Tahanan gesek ultimit tiang (kN)

Ap = Luas penampang ujung bawah tiang (m²) A^s = Luas selimut tiang (m²)

fp = Tahanan ujung bawah per satuan luas tiang (kN/m²) fs = Tahanan gesek per satuan luas tiang (kN/m²) W = Berat sendiri tiang (kN)

Dengan mengggunakan metode Meyerhof (1976), tahanan ujung tiang umumnya dapat dinyatakan dengan bersamaan berikut.

𝑄𝑝= 𝐴𝑝(𝑐𝑁𝑐∗+ 𝑞′𝑁𝑞∗) Dengan,

c = Kohesi undrained (kN)

q’ = Tekanan vertikal efektif di ujung tiang (kN/m²) (berat volume tanah dikali dengan kedalaman ujung tiang)

Nc*, Nq*= Faktor daya dukung (diperoleh menggunakan Gambar 9.14)

Gambar 9.14 Hubungan antara sudut gesek dengan Nc*, Nq* (Meyerhof, 1976) Pada tanah non kohesif, nilai Qp dinyatakan dalam persamaan berikut.

𝑄𝑝= 𝐴𝑝𝑞′𝑁𝑞∗ ; dengan qmax = 50 tan 𝜙

90

Pada tanah kohesif, nilai Qp dinyatakan dalam persamaan berikut.

𝑄𝑝= 9(𝐴𝑝𝑐𝑢)

Pada kondisi tanah non kohesif, nilai f^s dapat dihitung menggunakan persamaan berikut.

𝑓𝑠= 𝐾𝜎′𝑣tan 𝛿 Dengan,

K = Koefisien tekanan tanah lateral

(K=Ko pada tiang bor, K = 1,4 Ko pada tiang pancang ; Ko = 1-sin𝜙) 𝜎’v = Tekanan vertikal efektif pada titik tinjauan. (kN/m²)

𝛿 = Sudut friksi antara tanah dan tiang (umumnya 𝛿 = 2/3𝜙) Nilai fs meningkat hingga kedalaman 15d, setelah itu menjadi konstan.

Pada kondisi tanah kohesif, nilai f^s dapat dihitung menggunakan persamaan berikut.

𝑓𝑠= 𝛼 𝑐𝑢

Dengan,

𝛼 = Faktor adhesi yang tergantung dari cu (lihat Tabel 9.2) Tabel 9.2 Nilai faktor adhesi (𝛼) terhadap cu (Hardiyatmo, 2014)

Cu (kPa) Faktor 𝛼

0 1.0

50 0.95

100 0.8

150 0.65

200 0.6

250 0.55

300 0.5

9.3.1. Kapasitas Daya Dukung Tiang dari Uji Kerucut Statis (CPT)

Perhitungan kapasitas daya dukung tiang dalam tanah granuler dapat dihitung menggunakan beberapa metode antara lain :

a. Metode Scmertmann dan Nottingham

Nilai Q^u dihitung dengan menggunakan persamaan berikut.

𝑄𝑢= 𝐴𝑝𝑓𝑝+ 𝐴𝑠𝑓𝑠− 𝑊

Nilai f^p dihitung menggunakan persamaan berikut.

𝑓𝑝= 𝜔𝑞𝑐𝑎 ≤ 150 kg/cm² Dengan,

𝜔 = Koefisien korelasi yang bergantung pada OCR (Tabel 9.3)

qca = ½ (qc1 + qc2) (kg/cm²)

q^c1 = q^c rata-rata pada zona 0,7d atau 4d di bawah dasar tiang (kg/cm²) qc2 = qc rata-rata pada zona 8d di atas dasar tiang (kg/cm²)

Tabel 9.3 Faktor 𝜔 (Hardiyatmo, 2014)

Kondisi Tanah Faktor 𝜔

Pasir terkonsolidasi normal (OCR=1) 1

Pasir mengandung banyak kerikil kasar; pasir dengan

OCR = 2-4 0.67

Kerikil halus; pasir dengan OCR = 6-10 0.5

Nilai fs dhitung menggunakan persamaan berikut.

𝑓𝑠= 𝐾𝑓𝑞𝑓 ≤ 1,2 kg/cm² (120 kPa) Dengan,

Kf = Koefisien tak berdimensi (interpolasi 0 di permukaan tanah sampai 2,5 di kedalaman 8d. lebih dalam nilainya berkurang dari 2,5 sampai 0,9 dikedalaman 20d hingga seterusnya)

qf = Gesek satuan lokal sisi konus (sleeve friction) (kg/cm²)

bila sleeve friction tidak diperhitungkan, maka f^s dhitung menggunakan persamaan berikut.

𝑓𝑠= 𝐾𝑐𝑞𝑐 ≤ 1,2 kg/cm² (120 kPa) Dengan,

Kc = Koefisien tak berdimensi berdasarkan tipe tiang (tiang beton, 1,2%

; tiang baja ujung terbuka, 0,8% ; tiang baja ujung tertutup, 1,8%) qc = tahanan konus (sleeve friction) (kg/cm²)

b. Metode Meyerhof

Nilai Qu dihitung dengan menggunakan persamaan berikut.

𝑄𝑢= 𝐴𝑝𝑓𝑝+ 𝐴𝑠𝑓𝑠− 𝑊

Nilai fp dihitung menggunakan persamaan berikut.

𝑓𝑝= 𝜔1𝜔2𝑞𝑐𝑎 ≤ 150 kg/cm² Dengan,

𝜔¹ = {(d + 0.5)/2d}ⁿ ; koefisien modifikasi pengaruh skala, jika d > 0,5 m.

jika d < 0,5 m, nilainya dianggap 1.

𝜔2 = L/10d = koefisien modifikasi untuk penetrasi tiang, saat L < 10d. jika L > 10d, nilainya dianggap 1.

L = Kedalaman tiang (m) d = Diameter tiang (m) n = Nilai eksponensial

92

Nilai fs dhitung menggunakan persamaan berikut.

𝑓_𝑠 = 𝐾_𝑓𝑞_𝑓 ≤ 1,2 kg/cm² (120 kPa) ; dengan Kf = 1, atau 𝑓𝑠 = 𝐾𝑐𝑞𝑐 ≤ 1,2 kg/cm² (120 kPa) ; dengan Kc = 0,005

Perhitungan kapasitas daya dukung tiang dalam tanah kohesif dapat dihitung menggunakan metode deRuiter dan Beringen :

Nilai Qu dihitung dengan menggunakan persamaan berikut.

𝑄𝑢= 𝐴𝑝𝑓𝑝+ 𝐴𝑠𝑓𝑠− 𝑊

Nilai fp dihitung menggunakan persamaan berikut.

𝑓𝑝= 5_𝑁^𝑞𝑐

𝑘 ≤ 150 kg/cm² Dengan,

Nk = Koefisien tak berdimensi, umumnya diambil 20, dalam rentang 15- 20.

Nilai fs dhitung menggunakan persamaan berikut.

𝑓_𝑠= 0.05𝛼𝑞_𝑐 ≤ 1,2 kg/cm² (120 kPa)

Dengan 𝛼 = Faktor adhesi, diambil 1 untuk lempung terkonsolidasi normal ; 0.5 untuk lempung overconsolidated.

9.3.2. Kapasitas Daya Dukung Tiang dari Uji Penetrasi Standar (SPT)

Pada perhitungan kapasitas daya dukung tiang menggunakan nilai N- SPT, Meyerhof (1976) mengusulkan persamaan untuk menghitung tahanan ujung tiang sebagai berikut.

𝑄𝑝= 𝐴𝑝 (38 𝑁𝑎𝑣𝑔)(𝐿𝑏/𝑑) ≤ 380 𝑁𝑎𝑣𝑔 (𝐴𝑝) Dengan,

Navg = Nilai N-SPT rata-rata dihitung dari 8d di atas dasar tiang dan 4d dibawah dasar tiang.

Lb/d = Rasio kedalaman

Untuk perhitungan tahanan gesek satuan (f^s), Meyerhof (1976) menyarankan persamaaan berikut :

a. Untuk tiang perpindahan besar pada tanah tidak kohesif.

𝑓𝑠=₅₀¹ 𝜎𝑟𝑁60

b. Untuk tiang perpindahan kecil pada tanah tidak kohesif.

𝑓𝑠= 1 100𝜎𝑟𝑁60

Dengan 𝜎r = Tegangan referensi = 100 kN/m2

9.3.3. Efisiensi Kelompok Tiang

Perhitungan efisiensi tiang kelompok menggunakan persamaan Converse-Labarre formula sebagai berikut.

𝐸_𝑔= 1 − 𝜃(𝑛^′− 1)𝑚 + (𝑚 − 1)𝑛′

90𝑚𝑛′

Dengan,

Eg = Efisiensi kelompok tiang m = Jumlah baris tiang

n’ = Jumlah tiang dalam satu baris 𝜃 = arc tg d/s, dalam derajat

s = Jarak antar pusat-pusat tiang (m)

d = Diameter tiang (m)

kapasitas dukung ultimit kelompok tiang dihitung menggunakan persamaan berikut.

𝑄𝑔= 𝐸𝑔𝑛𝑄𝑢

Dengan n adalah jumlah tiang dalam kelompok.

9.3.4. Penurunan (settlement) pada Kelompok Tiang

Pada kondisi tanah kohesif terkonsolidasi normal, penurunan (Sc) dapat dihitung menggunakan persamaan berikut.

𝑆𝑐= 𝐶𝑐

𝐻

1 + 𝑒0𝑙𝑜𝑔𝜎0+ ∆𝜎 𝜎0

Dengan,

C^c = Koefisien kompresi tanah

H = Tebal lapisan yang berpotensi mengalami penurunan (m) e⁰ = Angka pori awal tanah

𝜎0 = Tekanan overburden tanah (kN/m²)

𝛥𝜎 = Pertambahan tekanan tanah akibat beban fondasi (kN/m²)

9.3.5. Daya Dukung Ijin dan Faktor keamanan

Kapasitas daya dukung ijin (Qa) pada fondasi tiang dihitung dengan menggunakan persamaan berikut.

𝑄𝑎=𝑄_𝑢 𝑆𝐹

Dengan SF = Faktor keamanan umumnya digunakan 2,5 untuk tiang pancang (Tomlinson, 1977). Pada fondasi tiang bor nilai SF = 2,5 juga digunakan.

94 Acuan

Hardiyatmo, Hary C. (2014). “Analisis dan Peraancangan Fondasi I dan II”, UGM Press. Yogyakarta.

Meyerhof, G.G. (1963). “Bearing Capacity and Settlement of Pile Foundations” ASCE Journal of Geotechnical Eng. Div. Vol.102, No.GT3,pp.197-228.

Sosrodarsono, Suyono dan Nakazawa, Kazuto. (2000).”Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi”.Pradnya Paramita. Jakarta.

Standar Nasional Indonesia. (2017) “SNI 8460:2017 tentang Persyaratan Perancangan Geoteknik,”

Badan Standarisasi Nasional. Jakarta.

Terzaghi, K. (1943). “Theoritical Soil Mechanics” John Wiley and Sons. New York.

Tomlinson, M.J. (1977; 1994). “Pile Design and Construction Practice, The Garden City Press Limited, Lechwoth, Herfordshire SG6 1JS.

Vesic, A.S. (1973). “Analysis of Ultimate Loads of Shallow Foundations” JSMFD, ASCE, vol. 99, SM1.

Pp.45-73.