Analisis Kapasitas Dukung dan Penurunan Tiang Pancang pada Pembangunan Infrastruktur Fasilitas Green House

1

ANALISIS KAPASITAS DUKUNG DAN PENURUNAN TIANG PANCANG

(Studi Kasus : Pembangunan Infrastruktur Fasilitas Green House)

ANALYSIS OF CAPACITY AND SETTLEMENT OF DRIVEN PILE (Case Study : Development of Green House Facility Infrastructure)

Haris Reza Kurniawan¹ dan Ruwaida Zayadi² Jurusan Teknik Sipil, Universitas Trisakti, Jakarta.

Email : haris051001700044@std.trisakti.ac.id

ABSTRAK

Fondasi merupakan salah satu bagian yang penting dalam sebuah bangunan konstruksi. Fondasi memiliki fungsi sebagai meneruskan beban struktur yang terdapat di atasnya ke lapisan tanah yang berada di bawahnya.

Pada pembangunan Infrastruktur Fasilitas Green House yang dibangun pada tanah lempung akan menggunakan jenis pondasi tiang pancang. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis kapasitas dukung tiang pancang, penurunan tiang pancang tunggal dan kelompok serta menentukan waktu penurunan tiang pancang. Metode yang dipakai dalam perhitungan analisis kapasitas dukung tiang pancang tunggal adalah metode Terzaghi. Untuk perhitungan penurunan menggunakan metode Vesic Dalam penelitian ini data tanah yang digunakan yaitu data N SPT yang terdiri dari data tanah DB-1. Berdarakan hasil perhitungan variasi dimensi dengan diameter 0,4 m kedalaman 24 m, untuk kapasitas dukung (Qall) sebesar 867 kN. Penurunan yang terjadi sebesar 3,1 cm. perhitungan variasi dimensi dengan diameter 0,5 m kedalaman 22 m, untuk kapasitas dukung (Qall) sebesar 1000 kN. Penurunan yang terjadi sebesar 3,2 cm. perhitungan variasi dimensi dengan diameter 0,6 m kedalaman 20 m, untuk kapasitas dukung (Qall) sebesar 1087 kN. Penurunan yang terjadi sebesar 3,3 cm.

Kata kunci : Fondasi Tiang Pancang, Kapasitas Dukung, Penurunan.

ABSTRACT

The foundation is an important part of a building construction. The foundation has the function of transmitting the load of the structure above it to the soil layer below it. In the construction of the Green House Facility Infrastructure which is built on clay soil, it will use the type of pile foundation. The purpose of this study was to analyze the bearing capacity of piles, settlement of single piles and groups and determine the time of pile settlement. The method used in the calculation of the single pile bearing capacity analysis is the Terzaghi method. For the calculation of settlement using the Vesic method. In this study, the soil data used was N SPT data consisting of DB-1 soil data. Based on the calculation results of dimensional variations with a diameter of 0.4 m, a depth of 24 m, for a bearing capacity (Qall) of 867 kN. The decrease that occurred was 3.1 cm. calculation of dimensional variations with a diameter of 0.5 m and a depth of 22 m, for a bearing capacity (Qall) of 1000 kN. The decrease that occurred was 3.2 cm. calculation of dimensional variations with a diameter of 0.6 m and a depth of 20 m, for a bearing capacity (Qall) of 1087 kN. The decrease that occurred was 3.3 cm.

Keywords : Pile Foundation, Pile Bearing Capacity, Pile Settlement.

A. PENDAHULUAN

Fondasi adalah struktur dasar suatu bangunan dan mempunyai fungsi untuk memindahkan beban struktur diatasnya ke lapisan tanah dibawahnya. Sebagai fondasi bangunan bawah, fondasi dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu fondasi dangkal (shallow foundation) dan fondasi dalam (deep foundation). Selama proses

ini, pemilihan jenis fondasi tergantung pada jenis bangunan atas, apakah konstruksinya ringan atau berat, dan juga pada jenis tanahnya. Jika tanah tidak dapat menahan beban fondasi atau daya dukungnya kecil maka akan menyebabkan penurunan yang berlebihan atau keruntuhan tanah.

HARIS REZA KURNIAWAN.

2

Saat merencanakan fondasi, data survei tanah diperlukan untuk mengetahui kondisi tanah di lokasi konstruksi atau daya dukung tanah. Daya dukung adalah kemampuan tanah di bawah dan di sekitar pondasi untuk menahan beban yang bekerja pada bangunan atas. Daya dukung fondasi dalam dan ukuran penurunan fondasi dapat dihitung berdasarkan data tanah dari uji laboratorium.

B. STUDI PUSTAKA 1. Fondasi Tiang Pancang

Fondasi tiang adalah komponen bangunan yang terbuat dari kayu, beton dan/atau baja yang digunakan untuk memindahkan beban permukaan ke permukaan yang lebih rendah dalam massa tanah. (Bowles, 1977).

Menurut cara pemindahan beban tiang pancang dibagi sebagai berikut :

a. End Bearing Pile, yaitu tiang akan mencapai tanah keras melalui tahanan ujung tiang untuk meneruskan beban sampai ke lapisan tanah keras.

b. Friction Pile, yaitu tiang yang daya dukungnya ditentukan oleh tahanan gesek antara dinding tiang dengan tanah di sekitar tiang.

2. Kapasitas Dukung Berdasarkan Hasil N SPT

• Kapasitas dukung selimut tiang pada tanah kohesif :

𝑄_𝑠 = 𝛼 𝑥 𝐶_𝑢 𝑥 𝑃 𝑥 𝐿_𝑖

• Kapasitas dukung ujung tiang pada tanah kohesif :

𝑄𝑝= 9 𝑥 𝐶𝑢 𝑥 𝐴𝑝

• Kapasitas dukung selimut tiang pada tanah non kohesif :

𝑄_𝑠 = 2 𝑥 𝑁_𝑆𝑃𝑇 𝑥 𝑃 𝑥 𝐿_𝑖

• Kapasitas dukung ujung tiang pada tanah non kohesif :

𝑄_𝑝= 40 𝑥 𝑁_𝑆𝑃𝑇 𝑥 ^𝐿_𝐷^𝑖 𝑥 𝐴_𝑝 ≤ 400 𝑥 𝑁_𝑆𝑃𝑇 𝑥 𝐴_𝑝

3. Penuurunan Tiang Penurunan Tiang Tunggal 𝑆 = 𝑆₁+ 𝑆₂+ 𝑆₃ Dimana :

S = Penurunan tiang total S1 = Penurunan batang

S2 = Penurunan akibat beban di ujung tiang

S3 = Penurunan tiang akibat beban yang tersalur sepanjang tiang

• Menentukan S1

𝑆₁= (𝑄𝑝 + ξ Qs) 𝑥 𝐿 𝐴𝑝 𝑥 𝐸𝑝 Dimana :

Qs = Daya dukung selimut tiang Qp = Daya dukung ujung tiang ξ = Koefisien dari skin friction Ap = Luas penampang tiang Ep = Modulus elastisitas tiang L = Panjang tiang

Nilai ξ tergantung pada unit tahanan gesek alami tiang yang didorong ke tanah. Untuk bentuk elemen tahanan gesek alami adalah seragam atau simetris, seperti persegi panjang seragam atau parabola, umumnya pada tanah liat atau lanau, nilainya = 0,5.

Sedangkan untuk pasir, nilai satuan tahanan imajiner alam = 0,67 berbentuk segitiga. (Muhshi, Putra dan Nugroho 2020)

• Menentukan S2

𝑆₂= 𝑄𝑝 𝑥 𝐶𝑝 𝐷 𝑥 𝑞𝑝 𝑞𝑝 = 𝑄𝑝

𝐴𝑝 Dimana :

Cp = Koefisien empiris qp = Kapasitas dukung ujung

persatuan luas

Gambar 1 Jenis distribusi tahanan kulit sepanjang tiang

(sumber : Bowles, 1977)

Jenis Tanah Tiang Pancang Tiang Bor Pasir 0.02 – 0.04 0.09 – 0.18 Lempung 0.02 - 0.03 0.03 - 0.06 Lanau 0.03 – 0.05 0.09 - 0.12 Tabel 1 Nilai koefisien Cp

3

• Menentukan S3

𝑆₃= 𝑄𝑠 𝑥 𝐶𝑠 𝐿 𝑥 𝑞𝑝

𝐶𝑠 = (0.93 + 0.16 √𝐿

𝐷) 𝑥 𝐶𝑝 Dimana :

Cs = Konstanta empiris C. METODE

Data yang digunakan dalam penelitian ini yaitu data sekunder. Dalam pengolahan dan analisis data penelitian dilakukan dengan aplikasi AutoCAD, Microsoft Excel, dan ETABS.

D. HASIL PEMBAHASAN 1. Data Tanah

Dalam kegiatan perencanaan atau desain, data tanah mempunyai peranan penting. Data tanah digunakan untuk mempelajari karakteristik tanah secara detail. Dalam menentukan kekuatan tanah penelitian ini dilakukan pengumpulan data secara sekunder berupa data hasil test Standard Penetration Test (SPT) yang diambil pada 2 titik pada lokasi proyek pembangunan Infrastruktur fasilitas Green House. Metode pengujian in-situ merupakan metode pengujian yang sangat umum digunakan untuk eksplorasi geoteknik.

Pada boring log DB-1, muka air tanah berada di titik 0 meter atau berada di permukaan tanah dimana pada lapisan tersebut tanah berjenis lempung kelanauan.

2. Data Struktur

Pada penelitian ini pemodelan pada perancangan fondasi dilakukan dengan

program ETABS. Pemodelan digunakan untuk menghasilkan respon gaya aksial pada masing masing titik yang sudah dimodelkan dengan jumlah total 261 tiang dengan jarak antar tiang sebesar 6 meter.

Struktur atas yang ditinjau pada bangunan ini diantaranya yaitu kolom, balok, dan pelat.

Hasil output yang didapat dari aplikasi ETABS diperoleh dari gaya – gaya dalam akibat kombinasi dan pada penelitian ini digunakan beban yang terbesar yaitu :

(P) = 780 kN

= 780 𝑥 4 = 3120 𝑘𝑁 Hasil beban yang didapat dari hasil permodelan ETABS dikali 4, dikarenakan jumlah lantai yang terdapat di proyek yaitu sebanyak 4 lantai. Sehingga didapat beban kolom ditampung dapat disesuaikan.

3. Kapasitas Dukung Tiang Tunggal Pada DB-1

Perhitungan kapasitas dukung tiang pancang didasarkan dari data hasil N SPT.

Berikut contoh perhitungan daya dukung pada tanah kohesif di kedalaman 24 m dengan dimensi 0,4 m.

• Menghitung tahanan selimut tiang Diameter = 0,4 m

= 400 mm

NSPT = 26 Li = 2 m p = π x D = π x 0,4 = 1,257 m

= 1257 mm

Ap = ^π

4 𝑥 𝐷²

= ^π

4 𝑥 0.4²

= 0,1257 m² = 1257 cm² Cu = ²

3 𝑥 10 𝑥 𝑁_𝑆𝑃𝑇

= ²

3 𝑥 10 𝑥26

= 173,33 kN/m²

α = 0,5

Untuk mendapatkan nilai daya dukung tiang aksial pada tahanan geser selimut tiang maka dapat menggunakan persamaan :

(sumber : Vesic, 1977)

Kedalaman (m) Deskripsi Tanah 0.00 -9.00 Lempung kelanauan, berwarna merah.

9.00 - 13.00 Lempung kelanauan, berwarna merah kecoklatan.

13.00 - 19.00 Lanau kelempungan, berwarna abu-abu.

19.00 - 25.00 Lanau kelempungan, berwarna abu-abu.

25.00 - 30.00 Pasir kasar mengandung gravep

Tabel 2 Klasifikasi situs tanah DB-1

HARIS REZA KURNIAWAN.

4

Qs (14 m) = 𝑄𝑠_(12𝑚)+ (α x 𝐶𝑢 𝑥 𝑝 𝑥 𝐿𝑖)

= 518,237 +

(0,5 x 173,33 x 1,257 x 2) = 736,054 kN

Menghitung tahanan ujung tiang

Contoh perhitungan daya dukung pada tanah kohesif dikedalaman 14 m.

N1 = 10 x D = 10 x 0,4 = 4 m N1 = 𝑁𝑆𝑃𝑇 𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎

𝑛

= ^10+7+26

3

= 14,333

N2 = 4 x D = 4 x 0.4 = 1.6 m N2 = 𝑁𝑆𝑃𝑇 𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎

𝑛

= ⁵⁰⁺¹⁶

2

= 33

NSPT rata-rata = ^𝑁1+𝑁2

2

= ^14,333+33

2

= 23,667

Untuk mendapatkan nilai daya dukung tiang aksial pada tahanan geser selimut tiang maka dapat menggunakan persamaan:

Qp = 9 x Cu x Ap

= 9 𝑥 173,33 𝑥 0,126 = 196,035 kN

Qu = Qp + Qs

= 736,054 + 376,991 = 1113,05 kN

Qall = ^𝑄𝑢

𝐹𝑆 = ^1113,05

3

= 371,015 kN

4. Penurunan Tiang Pada DB-1

Contoh perhitungan penurunan pada diameter 0,4 m di kedalaman 24 meter :

Diameter = 0,4 m

= 400 mm 𝑓𝑐′ = 30 MPa Ep = 4700 √fc'

= 4700 √30

= 25742,96 MPa p = π x 𝐷

= π x 0,4

= 1,257 m

= 1257 mm

Ap = ^π

4 𝑥 𝐷²

= ^π

4 𝑥 0,4²

= 0,12566 m²

= 125664 mm²

L = 24 m

= 24000 mm Qs = 2361,30 kN

= 2361304,81 N Qp = 286,51 kN

= 286513,25 N Qu = 2600,484 kN

= 2600484,735 N Menghitung nilai S1 dengan persamaan : S1 = (𝑄𝑝+𝜉 𝑄𝑠)𝑥 𝐿

𝐴𝑝 𝑥 𝐸𝑝

ξ = 0.5

S1 = (286513,25 +(0,5 𝑥 2361304,81 ) 𝑥 24000 125664 𝑥 25742,9602

= 10,885 mm

Menghitung nilai S2 dengan persamaan : S2 = ^{𝑄𝑝 𝑥 𝐶𝑝}

𝐷 𝑥 𝑞𝑝

qp = ^𝑄𝑝

𝐴𝑝

= ^286513,25

125664

= 2,28 N/mm² Cp = 0.05 Gambar 3 Kurva Qu vs Kedalaman

Gambar 2 Kurva Qall vs Kedalaman

5

S2 =

400 𝑥 2,28

= 15,708 mm

Menghitung nilai S3 dengan persamaan:

S3 = ^{𝑄𝑠 𝑥 𝐶𝑠}

𝐿 𝑥 𝑞𝑝

Cs = (0.93 + 0.16√^𝐿

𝐷) 𝑥 𝐶𝑝

= (0.93 + 0.16√²⁴⁰⁰⁰₄₀₀ ) 𝑥 0,05

= 0,1084667

S3 = 2361304,81 𝑥 0,1084667 24000 𝑥 2,28

= 4,681 mm

Untuk menghitung nilai S dapat menggunakan persamaan (2-13) :

S = S1 + S2 + S3

= 10,885 + 15,708 + 4,681

= 31,273 mm

Maka berdasarkan dari hasil perhitungan analisis penurunan berdasarkan data tanah DB-1, penurunan yang terjadi pada diameter 0,4 meter kedalaman 24 meter sebesar 31,273 mm.

E. KESIMPULAN

Berdarasakan dari beberapa variasi dimensi yang dianalisis, pada diameter 0,4 m kedalaman 24 meter nilai kapasitas dukung sebesar 867 kN.

Pada diameter 0,5 dengan kedalaman 22 meter memiliki nilai kapasitas dukung sebesar 1000 kN. Pada diameter 0,6 dengan kedalaman 20 meter memiliki nilai kapasitas dukung sebesar 1087 kN.

Penurunan yang terjadi pada variasi diameter 0,4 m kedalaman 24 meter sebesar 3,1 cm. Pada diameter 0,5 m dengan kedalaman 22 meter nilai penurunan sebesar 3,2 cm. Pada diameter 0,6 m dengan kedalaman 20 meter nilai penurunan sebesar 3,3 cm.

REFERENSI

Crista, N. H., Widorini, T., & Purnijanto, B.

(2021). Analisis Perbandingan Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang Pada Tanah Lunak Dengan Metode Manual

Dan Elemen Hingga Sap 2000. Jurnal Ilmiah Teknosains, 7(2/Nov), 82–87.

Hardiyatmo, H. C. (2008). Teknik Fondasi 2.

Angewandte Chemie International Edition, 6(11), 951–952., 10–27.

Hardiyatno, H. C. (2002). Mekanika Tanah 1.

Wismantaraharjo, M. T., Gandi, S., & Sarie, F. (2020). Analisis Daya Dukung Dan Penurunan. Jurnal Teknika (Vol. 3).

Yani, D. S. (2021). Menghitung Daya Dukung Tiang Pancang Pada Gedung Perkantoran Menggunakan Data SPT dan Sondir Dengan Metode Decourt- Quaresma 1982, Mayerhoff 1956, Schmertmann 1975 dan LCPC 1982, 1–

96.

Tabel 3 Penurunan Tiang Tunggal DB-1

Diameter (mm) 400 500 600

Kedalaman (m) 24 22 20

S1 (mm) 10,885 7,865 5,531

S2 (mm) 15,708 19,635 23,562

S3 (mm) 4,681 4,280 4,289

S (mm) 31,273 31,78 33,382

S (m) 3,1 x 10^-2 3,2 x 10^-2 3,3 x 10^-2