BAB II DASAR-DASAR TEORI. Dalam setiap bangunan, diperlukan pondasi sebagai dasar bangunan yang kuat dan

Bab II. Dasar-Dasar Teori

BAB II DASAR-DASAR TEORI

2.1. UMUM Dalam setiap bangunan, diperlukan pondasi sebagai dasar bangunan yang kuat dan kokoh. Hal ini disebabkan pondasi sebagai dasar bangunan harus mampu memikul seluruh beban bangunan dan beban lainnya yang turut diperhitungkan, serta meneruskannya kedalam tanah sampai kelapisan atau kedalaman tertentu. Dalam perancangan pondasi untuk suatu konstruksi dapat digunakan beberapa macam tipe pondasi. Pemilihan tipe pondasi ini didasarkan atas : -

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

-

Besarnya beban yang diteruskan oleh pondasi ke dalam tanah tidak melampaui daya dukung tanah agar pondasi tetap stabil.

-

Keadaan tanah dimana bangunan tersebut akan didirikan terutama daerah bawah pondasi.

-

Studi yang lebih terperinci dan perancangan awal tentang pondasi yang paling sesuai. Hal ini untuk memperkirakan penurunan.

-

Biaya dari masing-masing pondasi dan memilih bentuk yang dapat diterima sesuai keadaan pelaksanaan dan biaya.

2.2. JENIS-JENIS PONDASI : Jenis-jenis pondasi terdiri dari : 1. Pondasi Dangkal (Shallow Foundation)

II-1


M.T

L ≤ 1

atau

L≤ B

B

L L

P

σ

σ =

B

≤ σ A

Gambar 2.1 Pondasi Dangkal Pondasi dangkal apabila perbandingan kedalaman (L) dengan lebar pondasi (B) lebih kecil atau sama dengan 1, diaplikasikan tanah keras pada kedalaman 1 – 2 m. Yang termasuk pondasi dangkal : a. Spread Foundation ( pondasi telapak ) b. Strip Foundation (pondasi menerus) c. Combined Foundation (kombinasi pondasi telapak dan pondasi menerus). d. Mat Foundation (pondasi rakit). 2. Pondasi Dalam (Deep Foundation)

L > 1 B

Gambar 2.2 Pondasi Dalam Pondasi dalam apabila perbandingan kedalaman (L) dengan lebar pondasi (B) lebih besar dari 1. Yang termasuk pondasi dalam yaitu : II-2


a. Pondasi Sumuran (Pier) dan Caison Diaplikasikan pada tanah permukaan yang lembek dan tanah keras terletak pada kedalaman > 2 – 10 m. Pondasi ini dapat menahan beban diatas 100 ton. b. Pondasi Tiang Pondasi tiang adalah suatu konstruksi pondasi yang mampu menahan gaya ortogonal ke sumbu tiang dengan memikul gaya vertikal, horizontal dan momen. Pondasi tiang dibuat menjadi satu kesatuan dengan menyatukan pangkal tiang pancang yang terdapat dbawah konstruksi dengan tumpuan pondasi/abutment. Pondasi tiang digunakan apabila bangunan yang akan didirikan diatas tanah yang mempunyai daya dukung berada dibawah/sangat dalam. Tiang (Pile) adalah bagian dari suatu bagian konstruksi pondasi yang berbentuk batang langsing yang dipancang hingga tertanam dalam tanah dan berfungsi untuk menyalurkan beban dari struktur atas melewati tanah lunak dan air kedalam pendukung tanah yang keras yang terletak cukup dalam. Penyaluran beban oleh tiang pancang ini dapat dilakukan melalui lekatan antara sisi tiang dengan tanah tempat tiang dipancang (tahanan samping), dukungan tiang oleh ujung tiang (end bearing). Beberapa kondisi yang memerlukan pondasi tiang yaitu : 1) Apabila tanah dasar di bawah bangunan tersebut tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity), yang cukup untuk memikul berat bangunan dan bebannya, atau apabila tanah keras yang mana mempunyai daya dukung yang cukup untuk memikul berat bangunan dan bebannya letaknya sangat dalam.

II-3


2) Ketika menerima gaya-gaya horizontal, pondasi tiang dapat melawan tekuk sementara menerima gaya-gaya vertikal yang datang dari struktur atasnya. 3) Pondasi untuk struktur-struktur seperti menara transmisi, konstruksi lepas pantai, dan basement yang berada dibawah muka air tanah. Pondasi untuk jenis struktur ini untuk menahan gaya angkat. 4) Abutment dan pier jembatan sering dibangun diatas pondasi tiang untuk menghindari kemungkinan kehilangan daya dukung dari sebuah pondasi dangkal yang bisa jadi disebabkan oleh erosi pada permukaan tanah. Pondasi Tiang dibagi dalam kategori : A) Tiang Baja Tiang baja umumnya digunakan baik sebagai tiang pipa maupun sebagai baja penampang H. tiang pipa dapat diserongkan ke dalam tanah dengan ujung terbuka atau tertutup. Tiang baja apabila diperlukan disambungan dengan las atau paku keling. Kadang-kadang kondisi pemancangan agak sulit karena harus dipancang melalui kerikil padat, lapisan keras, dan batuan lunak untuk ini juga tiang dapat dilengkapi dengan titik pancang atau sepatu. Tiang baja juga bisa mengalami korosi. Sebagai contoh, tanahtanah rawa, gambut dan tanah organik lain bisa menyebabkan korosi. Tanah-tanah yang mempunyai PH lebih besar dari 7 tidak terlalu korosif. Untuk mempertimbangkan akibat korosi, saat tambahan ketebalan baja lebih dan luas penampang rencana umumnya direkomendasikan. Dalam keadaan tertentu penggunaan lapisan epoxy yang biasa dipakai di pabrik bisa juga mencegah korosi. Lapisan ini

II-4


tidak bagitu mudah rusak akibat pemancangan tiang pelapisan dengan beton pada tiang baja juga dapat mencegah korosi. Beban rencana yang diijinkan untuk tiang baja dapat dihitung dengan rumus : Qall = As . σall

(Persamaan 2.1)

Dimana : As = luas penampang baja σall = tegangan ijin baja y d1

d2

x W

Gambar 2.3 Baja Tiang-H (Sumber : Simatupang, Pintor Tua. Modul Kuliah Rekayasa Pondasi II).

B) Tiang Beton Tiang beton dapat dibagi kedalam dua kategori dasar : a. Tiang Pracetak (Precast Piles) Tiang pracetak dapat dibuat dengan menggunakan beton bertulang biasa, yang penampangnya bisa jadi bujur sangkar atau segi delapan (octagonal).

II-5


Penulangan diperlukan untuk memungkinkan tiang mampu melawan momen lentur ketika pengangkatan, beban vertikal, dan momen lentur yang diakibatkan oleh beban lateral. Tiang dicetak dengan panjang yang diinginkan dan dirawat hingga sebelum diangkut ke tempat pemancangan. Tiang pracetak bisa juga terbuat dari kabel prategang baja berkuatan tinggi (beton prategang). Penulangan diperlukan untuk memungkinkan tiang mampu melawan momen lentur ketika pengangkatan, beban vertikal, dan momen lentur yang diakibatkan oleh beban lateral. Tiang pracetak bisa juga terbuat dari kabel prategang baja berkuatan tinggi (beton prategang).

b. Tiang Bor Dicor di Tempat (Cast-In-Situ-Piles) Cor di tempat dengan terlebih dahulu menggali lubang di tanah dan kemudian mengisinya dengan beton. Berbagai jenis tiang beton cor ditempat digunakan dalam konstruksi pada waktu akhirakhir ini, dan kebanyakan diantaranya telah dipatenkan oleh pabrik pembuatannya, tiang-tiang semacam ini dapat dibagi kedalam dua kategori besar : dengan casing dan tanpa casing. Kedua jenis ini bisa memiliki pedestal pada ujung bawahnya. Tiang dengan casing terbuat dari sebuah casing baja yang disorongkan kedalam tanah dengan bantuan sebuah mandrel yang ditempatkan di dalam casing. Apabila tiang telah mencapai kedalaman yang diinginkan, mandrel ditarik dan casing kemudian diisi dengan beton. Pedestal adalah

II-6


beton

yang

dilebihkan

pada

ujung

bawah

tiang

yang

menggelembung, ini bisa dilihat dengan menjatuhkan palu pada beton yang masih segar. Tiang tanpa casing dibuat dengan pertama-tama mendorongkan casing kedalam tanah hingga kedalaman yang diinginkan dan kemudian mengisinya dengan beton segar. Casing kemudian ditarik perlahan-lahan secara bertahap.

C) Pondasi Tiang Kayu Tiang kayu adalah batang pohon yang cabang-cabangnya telah dipangkas dengan hati-hati. Panjang maksimum kebanyakan tiang kayu adalah 10-20 m. agar kualitas tiang kayu yang dipakai dapat bagus, maka kayunya harus lurus, keras, dan tanpa adanya kerusakan. Klasifikasi tiang kayu dalam 3 kategori : 1).

Tiang kelas A Tiang-tiang dalam kelas ini mampu menerima beban-beban yang berat. Diameter minimum batang sekurangkurangnya 356 mm.

2).

Tiang kelas B Tiang-tiang dalam kelas ini mampu menerima beban-beban sedang. Diameter minimum batang adalah 305-330 mm.

3).

Tiang kelas C Tiang ini digunakan untuk konstruksi sementara. Tiang ini dapat digunakan untuk konstruksi permanent apabila keseluruhan tiang tenggelam di bawah muka air tanah. Diameter minimum batang sekurang-kurangnya 305 mm.

II-7


Tiang kayu dapat tetap tidak mengalami kerusakan dalam waktu tak terbatas apabila sekeliling kayu adalah tanah yang jenuh air. Namun di lingkungan pantai, tiang kayu dapat diserang berbagai organisme yang akan menimbulkan kerusakan yang berat setelah beberapa bulan. Bagian tiang yang berada di atas muka air bisa juga diserang oleh serangga. Umur tiang bisa ditingkatkan dengan melumuri tiang dengan minyak sebelum dipakai. Daya dukung ijin tiang kayu dapat dihitung dengan rumus : Qall = Ap . fw

(Persamaan 2.2)

Dimana : Ap = luas penampang tiang rata-rata fw = tegangan ijin kayu

D) Pondasi Tiang Komposit Yang dimaksud tiang komposit adalah tiang bagian atas dan bawah memiliki beban yang berbeda. Sebagai contoh, tiang komposit dapat terbuat dari baja dan beton atau kayu dan beton. Tiang baja dan beton terdiri dari bagian bawah terbuat dari baja dan bagian atas terbuat dari beton yang di cor di tempat. Tiang seperti ini digunakan apabila panjang tiang yang dibutuhkan melampaui daya dukung tiang beton cor di tempat sederhana. Tiang kayu dan beton biasanya terdiri dari bagian bawah terbuat dari kayu yang secara permanen berada di bawah muka air dan bagian atasnya beton. Dalam setiap kasus, bagaimanapun tidaklah mudah membuat sambungan yang benar-benar baik antara dua bahan yang tidak sama, sehingga tiang komposit sangat jarang digunakan.

II-8


Dari beberapa macam tipe pondasi yang dapat dipergunakan salah satu diantaranya adalah pondasi tiang pancang yang mana yang akan dibahas dalam bab ini.

2.3. SPESIFIKASI PEMBEBANAN Spesifikasi Pembebanan yang digunakan untuk menghitung pembebanan yang dipikul oleh tiang pancang mengacu kepada : BRIDGE MANAGEMENT SYSTEM (BMS) 1992, DEPARTEMEN PEKERJAAN UMUM 1987. Jenis pembebanan tersebut adalah beban mati dan beban hidup

2.3.1. Beban Mati Beban mati adalah semua muatan yang berasal dari berat sendiri jembatan atau bagian jembatan yang ditinjau, termasuk segala unsur tambahan tetap yang dianggap merupakan satu kesatuan tetap dengannya. Dalam menentukan besarnya muatan mati tersebut, harus dipergunakan nilai berat volume untuk bahan-bahan bangunan dibawah ini, sebagai berikut : -

Baja tuang …………………………………………..

7,85 t/m3

-

Besi tuang …………………………………………..

7,25 t/m3

-

Alumunium paduan …………………………………

2,80 t/m3

-

Beton tulang/pratekan ………………………………

2,50 t/m3

-

Beton biasa, tumbuk,siklop ………………………..

2,20 t/m3

-

Pasangan bata ………………………………………

2,00 t/m3

-

Kayu ……………………………………………….

1,00 t/m3

-

Tanah, pasir, kerikil (semua dalam keadaan padat) ...

2,00 t/m3

-

Perkerasan jalan beraspal …………………………..

2,00 – 2,50 t/m3 II-9


Untuk bahan-bahan yang belum disebut diatas, harus diperhitungkan berat volume yang sesungguhnya. Apabila bahan bangunan setempat memberikan nilai berat volume yang jauh menyimpang dari nilai-nilai yang tercantum diatas, maka berat volume harus ditentukan tersendiri, dan harga yang didapat, setelah disetujui oleh yang berwenang, selanjutnya dipakai dalam perhitungan.

2.3.2. Beban Hidup Beban hidup adalah semua beban yang berasal dari berat kendaraan-kendaraan yang bergerak/lalu-lintas dan atau berat orang-orang yang berjalan kaki yang dianggap bekerja pada jembatan. Beban hidup terdiri dari : 2.3.2.1. Beban T dan D Beban hidup diatas lantai kendaraan yang harus ditinjau dinyatakan dalam dua macam muatan, yaitu muatan “T” yang merupakan muatan untuk lantai kendaraan, dan beban “D” yang merupakan muatan untuk jalur lalu-lintas. 2.3.2.2. Jalur lalu-lintas dan lantai kendaraan Yang dimaksud dengan “Lantai Kendaraan” adalah seluruh lebar bagian jembatan yang dipergunakan untuk lalu-lintas kendaraan. Yang dimaksud dengan “Jalur lalu-lintas” adalah bagian dari lantai kendaraan yang dipergunakan oleh satu deretan kendaraan. Jalur lalu-lintas ini mempunyai lebar minimum 2,75 m dan lebar maksimum 3,75 m. Jumlah jalur lalu-lintas untuk kendaraan dengan lebar 5,50 m atau lebih, ditentukan dengan tabel 2.1 di bawah ini:

II-10


Lebar lantai kendaraan

Jumlah jalur lalu-lintas

5,50 m sampai 8,25 m

2

Dari 8,25 m sampai 11,25 m

3


4


5


6

Tabel 2.1. Jumlah Jalur Lalu lintas

Jumlah jalur lalu-lintas untuk lantai kendaraan dengan lebar kurang dari 5,50 m ditentukan dengan rumus : N = lebar lantai kendaraan (meter) 3 dimana : N = adalah jumlah jalur lalu-lintas yang mempunyai nilai minimum satu. 2.3.2.3. Muatan T. Untuk perhitungan kekuatan lantai kendaraan atau sistem lantai kendaraan jembatan, harus digunakan muatan T sebagaimana dijelaskan dibawah ini. Muatan T adalah muatan oleh kendaraan truk yang mempunyai beban roda sebesar 10 ton dengan ukuran-ukuran serta kedudukan sebagaimana tertera pada Gambar 2.4

Gambar 2.4. Muatan T

II-11


2.3.2.4. Muatan D Untuk perhitungan kekuatan-kekuatan gelagar harus dipergunakan muatan D. Muatan D atau muatan jalur adalah susunan muatan pada setiap jalur lalu-lintas yang terdiri dari muatan terbagi rata sebesar “P” ton per meter sepanjang jalur, dan muatan garis P = 44 kN/m ton (belum termasuk kejut) melintang jalur lalu-lintas tersebut. Bagan dari muatan D adalah sebagaimana tertera pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Muatan D Arah Melintang Besar q ditentukan sebagai berikut : q = 8,0 kPa

untuk L ≤ 30 m

q = 8,0 (0,5 + 15 ) kPa

untuk L > 30 m

L L = panjang dalam meter, dari bentang yang bersangkutan. Dalam penggunaan muatan D tersebut untuk suatu jembatan berlaku ketentuan, bahwa apabila jembatan tersebut mempunyai lebar lantai kendaraan lebih besar dari 5,50 m, muatan D sepenuhnya hanya berlaku pada lebar lajur sebesar 5,50 m, sedangkan lebar selebihnya dibebani hanya dengan 50% dari muatan D tersebut, sebagaimana dijelaskan pada Gambar 2.6.

II-12


Gambar 2.6 Gambar muatan “D” Arah Memanjang Muatan “D” tersebut harus ditempatkan sedemikian rupa sehingga menghasilkan pengaruh yang terbesar.

2.3.2.5. Koefisien Kejut Untuk memperhitungkan pengaruh-pengaruh getaran-getaran dan pengaruhpengaruh dinamis lainnya, tegangan-tegangan akibat muatan “D” harus dikalikan dengan koefisien kejut. Koefisien kejut itu ditentukan dengan rumus : K = L + 20 50 + L

(Persamaan 2.3)

dimana : K = Koefisien kejut L = panjang dalam meter, dari bentang yang bersangkutan Hal diatas tidak berlaku untuk muatan hidup lainnya.

II-13


2.3.2.6. Muatan pada Trotoir, Kerb (Bingkai Beton) dan Sandaran A. Konstruksi dari trotoir harus diperhitungkan terhadap muatan hidup sebesar 500 kg/m2. Dalam perhitungan kekuatan gelagar-gelagar karena pengaruh muatan hidup pada trotoir, diperhitungkan muatan sebesar 60% dari muatan hidup trotoir tersebut diatas. B. Kerb yang terdapat pada tepi-tepi lantai kendaraan harus diperhitungkan dapat menahan satu muatan horizontal ke arah melintang sebesar 500 kg, yang bekerja pada puncak kerb yang bersangkutan atau pada tinggi 25 cm diatas permukaan lantai kendaraan, apabila kerb yang bersangkutan lebih tinggi dari 25 cm. C. Tiang-tiang sandaran pada setiap tepi trotoir harus diperhitungkan dapat menahan muatan horizontal sebesar 100 kg/m’, yang bekerja pada tinggi 90 cm diatas lantai trotoir.

2.3.3. Beban Aksi Lingkungan 2.3.3.1. Beban Angin (Wind Load) Gaya nominal ultimit dan daya layan jembatan akibat angin tergantung kecepatan angin rencana seperti berikut : Tew = 0.00006 . Cw . (Vw)2 . Ab kN Dimana : Tew = kecepatan angin rencana (m/det) untuk keadaan batas yang ditinjau. Cw = koefisien seret. Ab = luas koefisien bagian samping jembatan (m2). Luas ekuivalen bagian samping jembatan adalah luas total bagian yang massif dalam arah tegak lurus sumbu memanjang jembatan. Untuk jembatan rangka diambil sebesar 30 % dari luas yang dibatasi oleh batang-batang bagian luar.

II-14


Apabila suatu kendaraan sedang berada diatas jembatan, beban garis merata tambahan arah horizontal harus diterapkan pada permukaan lantai seperti berikut : Tew = 0,0012 . Cw . (Vw)2 kN/m Dimana : Cw = 1,2

2.3.3.2. Gaya Akibat Perbedaan Suhu Peninjauan khusus harus diadakan terhadap timbulnya tegangan-tegangan karena pergerakan-pergerakan akibat perbedaan suhu. Perbedaan suhu harus ditetapkan sesuai dengan keadaan setempat.

Pada umumnya pengaruh perbedaan suhu tersebut dapat

diperhitungkan dengan mengambil perbedaan suhu untuk : - bangunan baja sebesar 15o C. - bangunan beton sebesar 15o C. Peninjauan khusus juga harus diadakan terhadap timbulnya tegangan-tegangan akibat perbedaan suhu yang ada antara bagian-bagian jembatan dengan bahan yang berbeda.

2.3.3.3. Aliran Air, Gaya Angkat, Benda Hanyutan dan Tumbukan Batang Kayu Gaya seret nominal ultimit pada pilar akibat aliran air tergantung kepada kecepatan sebagai berikut : TEF = 0,5 . CD . (VS)2 . Ad kN/m

(Persamaan 2.4)

Dimana : VS = kecepatan air rata-rata (m/dt) untuk keadaan batas yang ditinjau. CD = koefisien seret. Ad = luas proyeksi pilar tegak lurus arah aliran (m2) dengan tinggi sama dengan kedalaman air.

II-15


Gaya angkat nominal ultimit sebagai berikut : TEF = 0,5 . CL . (VS)2 . AL kN/m Dimana : CL = koefisien seret. AL = luas proyeksi pilar sejajar arah aliran (m2) dengan tinggi sama dengan kedalaman air. Gaya akibat benda hanyutan dihitung dengan rumus gaya seret. Dimana : CD = 1,04. AD = luas proyeksi benda hanyutan tegak lurus arah aliran (m2). Gaya akibat tumbukan dengan batang kayu dihitung dengan menganggap bahwa batang dengan massa minimum sebesar 2 ton hanyut dengan kecepatan aliran rencana harus bisa ditahan dengan gaya maksimum berdasarkan dari lendutan elastis ekuivalen dari pilar dengan rumus : 2

TEF =

M . (Va)

kN

d Dimana : M = massa batang kayu = 2 t. Va = kecepatan air permukaan (m/dt) untuk keadaan batas yang ditinjau, Vs bisa diambil 1,4 kali kecepatan rata-rata Va d

= lendutan elastis ekuivalen

2.3.3.4. Gaya Akibat Gempa Bumi Pengaruh gempa bumi ini diperhitungkan senilai dengan pengaruh gaya horizontal pada konstruksi akibat beban mati konstruksi/bagian konstruksi yang ditinjau sebagai berikut : II-16


Kh = Kr .f. p. b

(Persamaan 2.5)

Dimana : Kh = koefisien gempa horizontal ekuivalen. Kr = koefisien respon gabungan. f

= faktor struktur.

f

= faktor bahan Gaya horizontal ekuivalen akibat gempa dihitung dengan rumus : Gh = Kh .M Dimana :

Gh = gaya horizontal ekuivalen akibat gempa yang bekerja pada titik berat struktur. Kh = koefisien gempa horizontal. M = beban mati struktur atau bagian struktur yang ditinjau.

2.3.3.5. Gaya akibat tekanan tanah. Bangunan jembatan yang menahan tanah harus direncanakan dapat menahan tanah sesuai dengan rumus-rumus yang ada. Bila lalu lintas jalan raya dapat mendekati ujung atas bangunan penahan tanah sampai suatu jarak horizontal sebesar setengah dari tingginya, maka muatan lalu-lintas tersebut diperhitungkan senilai dengan muatan tanah setinggi 60 cm. Rumus : T = G. Wtp

(Persamaan 2.6)

Dimana : T = Period of Vibration in second (waktu getar ) - satuan detik G = Acceleration due to gravity (m/s2) (percepatan gravitasi) satuan m/dt2

II-17


Wtp = Berat total nominal struktur atas (super structure) termasuk beban mati tambahan ditambah dengan ½ berat dari pilar (bila perlu dipertimbangkan) satuan kN Kp = Kekakuan gabungan dari pier jembatan sebagai gaya horizontal yang diperlukan untuk menimbulkan satu satuan lendutan pada bagian atas pilar satuan kN/m2

2.4. KRITERIA PERANCANGAN Kriteria perancangan yang akan dituangkan pada bab ini adalah yang menyangkut pada maksud dan tujuan dari karya tulis ini sendiri, yaitu untuk menentukan dimensi dan jumlah tiang pancang serta penentuan jarak antara tiang pancang. Berdasarkan hal tersebut diatas, maka kriteria perancangan ini meliputi : 2.4.1. Tanah Dasar Sebagai Pondasi Tanah mempunyai fungsi yang penting dalam suatu lokasi pekerjaan konstruksi. Tanah adalah pondasi pendukung suatu bangunan.

Penyelidikan lapangan selalu

diperlukan untuk mendapatkan data tanah di lapangan. Hasil penyelidikan akan didapat parameter tanah yang digunakan dalam perhitungan perencanaan struktur bawah jembatan. Tujuan penyelidikan untuk mendapatkan desain pondasi yang optimal sesuai dengan beban dan sifat-sifat tanah yang menempati pada area tersebut. Pelaksanaan

penyelidikan

tanah

meliputi

penyelidikan

lapangan

dengan

menggunakan alat sondir (Cone Penetrometer Test). Sondir adalah suatu alat berbentuk silinder dengan ujungnya berupa suatu konus. Dalam metoda ini didapat hasil penyelidikan berupa grafik yang terdiri dua parameter yang diukur yang nilai perlawanan konus (qc) dan hambatan pelekat (fs) dan penyelidikan boring : Hasil penyelidikan ini dapat disebutkan diantaranya : 1. Menentukan profil tanah 2. Merupakan pelengkap bagi informasi dari pengeboran tanah.

II-18


3. Mengevaluasi karakteristik. 4. Menentukan daya dukung pondasi 5. Menentukan penurunan pondasi.

2.4.2. Tekanan Tanah Dalam merancang struktur diperlukan perhitungan tekanan tanah yang bekerja pada struktur. Tekanan tanah merupakan keadaan tanah isian yang berada dibelakang akan mulai runtuh geser karena berat sendiri ataupun keruntuhan geser mulai terjadi karena gaya dari dinding. Dengan cara Rankine, gaya-gaya yang ditinjau dianggap melalui bidang vertikal, jadi bila tembok miring maka tekanan tanah bekerja pada bidang tegak yang melalui sisi terdalam tanah isian. Pada Rankine dinding abutment dianggap licin sehingga gesekan antara tanah dan permukaan tembok tidak diperhitungkan. 1 – sin θo (Persamaan 2.7)

Ka = 1 + sin θo Pa = σa . H

(Persamaan 2.8)

σ = γ. H. Ka – 2c. √ Ka

(Persamaan 2.9)

Keterangan : Ka = koefisien tanah pada kondisi aktif γ

= berat isi tanah (ton/m3)

c

= kohesi tanah (ton/m2)

φ = sudut geser internal H = tinggi abutment Pa = tekanan tanah (ton)

II-19


MT

H

Pa 1/3 H Gambar 2.7 Gambar tekanan tanah dari dinding

2.4.3. Pondasi Tiang Pondasi tiang pancang digunakan untuk pondasi yang tanah permukaannya tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity) yang cukup untuk menahan beban dan tanah kerasnya yang memiliki daya dukung letaknya sangat dalam (> 10 m). Berdasarkan kualitas material dan cara pembuatan Pondasi tiang pancang dapat dibedakan berdasarkan kualitas material yang digunakan. Penggolongan tiang dapat dilihat pada tabel 2.2 Tabel 2.2 Pondasi Tiang berdasarkan kualitas material Kualitas Bahan Baja

Nama Tiang

Cara Pembuatan

Tiang Pipa Baja

Disambung secara elektris, diarah datar, mengelilingi

Tiang dengan Flens

Diasah dalam keadaan panas

Beton Pracetak

Bentuk Bulat

Beton Bertulang

Diaduk dengan gaya sentrifugal

Pracetak Beton Prategang Pracetak

Diaduk dengan penggetar

Penampang H Bulat Segitiga Dan lain-lain

Sistem penarikan awal

Bulat

II-20


Tiang alas Raymond Menggoyangkan Dicor Semua Tabung ditempat Pelindung Membor tanah Pondasi dalam Tiang Kayu Kayu

Sistem pemancangan

Bulat

Sistem pemboran

Bulat

Panjang terbatas

Bulat Segi empat

2.4.3.1. Pemilihan Jenis Pondasi Tiang Pemilihan jenis tiang untuk suatu pekerjaan tergantung dari daya dukung yang cukup yang diberikan untuk pondasi yang direncanakan. Pemilihan tipe tiang untuk berbagai jenis keadaan tergantung pada banyak faktor. Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan pondasi tiang : 1. Tipe dari tanah dasar yang meliputi jenis tanah dasar dan ciri-ciri topografinya. 2. Jenis bangunan yang akan dibuat 3. Kondisi lingkungan disekitar pekerjaan (adjacent structures) 4. Alasan teknis pada waktu pelaksanaan. 2.4.3.2. Perbedaan Tiang Pancang dengan Tiang Bor A. Tiang Pancang yaitu : 1. Tiang dibuat di pabrik dan pemeriksaan kualitas ketat, hasilnya lebih dapat diandalkan karena pemeriksaan dapat dilakukan setiap saat. 2. Kecepatan pemancangan, besar. Terutama untuk tiang baja, bahkan walaupun lapisan antara cukup keras, masih dapat ditembus, sehingga pemancangan ke lapisan pendukung dapat dilakukan. 3. Persediaan yang cukup banyak di pabrik, sehingga mudah memperoleh tiang ini, kecuali jika diperlukan tiang dengan ukuran khusus. Disamping itu, bahkan untuk pekerjaan pemancangan yang kecil, biayanya tetap rendah.

II-21


4. Karena dalam pelaksanaannya menimbulkan getaran dan kegaduhan, maka pada daerah yang berpenduduk padat di kota dan desa, akan menimbulkan masalah di sekitarnya. 5. Untuk tiang yang panjang, diperlukan persiapan penyambungan. Bila pekerjaan penyambungan tidak baik, akibatnya sangat merugikan. 6. Pengaruh pada bangunan disekitarnya akibat dari pemancangan cukup besar. 7. Karena tempat penampungan di lapangan dalam banyak hal mutlak diperlukan, maka harus disediakan tempat yang cukup luas. 8. Untuk tiang-tiang beton, tiang-tiang dengan diameter yang besar akan berat dan sulit dalam pengangkutan atau pemasangannya. Lebih lanjut, diperlukan juga mesin pemancang yang besar. 9. Untuk tiang-tiang pipa baja, diperlukan tiang yang tahan korosi.

B. Tiang Bor yaitu : 1. Tiang dibuat dengan menggali lubang di tanah terlebih dahulu kemudian mengisinya dengan beton, beton dari tubuh tiang diletakkan di bawah air dan kualitasnya setelah selesai lebih rendah dari tiang-tiang pracetak. Di samping itu, pemeriksaan kualitas hanya dapat dilakukan secara tidak langsung. 2. Tidak memerlukan pemancangan melainkan pemboran dalam arah berlawanan dengan putaran jarum jam, tanah galian dapat diamati secara langsung dan sifatsifat tanah pada lapisan antara atau pada tanah pendukung pondasi dapat langsung diketahui. 3. Karena diameter tiang cukup besar dan memerlukan banyak beton, untuk pekerjaan yang kecil mengakibatkan biayanya sangat melonjak.

II-22


4. Karena getaran dan keriuhan pada saat melaksanakan pekerjaan sangat kecil, cocok untuk pekerjaan pada daerah yang padat penduduknya. 5. Karena tanpa sambungan, dapat dibuat tiang yang lurus dengan diameter besar, juga untuk tiang yang lebih panjang. Lebih jauh, panjang tiang dapat ditetapkan dengan mudah. 6. Pengaruh jelek terhadap bangunan didekatnya cukup kecil 7. Karena pada cara pemasangan tiang yang diputar berlawanan arah putaran jarum jam dipakai air, maka lapangan akan menjadi kotor, lagi pula untuk setiap cara perlu dipikirkan bagaimana menangani tanah yang telah digali 8. Diameter biasanya lebih besar dari pada tiang pracetak, dan daya dukung setiap tiang juga lebih besar, sehingga tumpuan dapat dibuat lebih kecil 9. Walaupun penetrasi sampai ke tanah pendukung pondasi dianggap telah terpenuhi, kadang-kadang terjadi bahwa tiang pendukung kurang sempurna karena adanya lumpur yang bertimbun didasar. 10. Ketika beton dituangkan, dikuatirkan adukan beton akan bercampur dengan runtuhan tanah, oleh karena itu beton harus segera dituangkan dengan seksama setelah penggalian dilakukan.

2.4.4. Dasar-dasar Perancangan Pondasi Tiang Pancang Pada tiang, umumnya gaya longitudinal (gaya tekan pemancangan maupun gaya tariknya), dan gaya orthogonal terhadap batang (gaya horizontal pada tiang tegak) dan momen lentur yang bekerja pada ujung tiang, seperti gaya luar yang bekerja pada keliling tiang selain dari kepala tiang seperti yang diperlihatkan dalam Gambar pondasi tiang harus direncanakan sedemikian rupa sehingga daya dukung tanah pondasi, tegangan pada tiang dan pergeseran kepala tiang akan lebih kecil dari batas-batas yang diijinkan. Gaya luar

II-23


yang bekerja pada kepala tiang seperti yang terlihat pada Gambar 2.8 (a) adalah berat sendiri bangunan di atasnya, beban hidup, tekanan tanah, dan tekanan air dan gaya luar yang bekerja langsung pada tubuh tiang seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.8 (b) adalah berat sendiri tiang dan gaya gesekan negatif pada tubuh tiang dalam arah vertikal, dan gaya mendatar akibat getaran ketika tiang tersebut melentur dalam arah mendatar. ` Gaya Gaya Pemancangan Tarik

Gaya Mendatar

Pergeseran akibat lentur

Gambar 2.8 (a) Beban yang bekerja

Gambar 2.8 (b) Gaya yang bekerja

Pada kepala tiang

pada tubuh tiang

Sebaliknya, bagi beban yang disalurkan dari tiang pondasi ke tanah pondasi, sama sekali tidak menimbulkan masalah, bila beban untuk kedua arah, yaitu vertikal dan horizontal akan diperhitungkan. Dalam hal ini umumnya perancangan dibuat berdasarkan anggapan bahwa beban-beban tersebut semuanya didukung oleh tiang. Pada waktu melakukan perencanaan, umumnya diperkirakan pengaturan tiangnya terlebih dahulu. Dalam hal ini, jarak minimum untuk tiang biasanya diambil 2,5 kali dari diameter tiang. Waktu menentukan susunan tiang ini dibuat seperti yang telah disebutkan diatas, agar mampu menahan beban tetap selama mungkin, hal ini juga berguna untuk

II-24


mencegah berbagai kesulitan, misalnya perbedaan penurunan (differential settlement) yang tidak terduga. Sebagai tambahan, hal-hal ini seyogyanya diperhatikan benar-benar ; Tiang-tiang yang berbeda kualitas bahannya atau tiang yang memiliki diameter berbeda, tidak boleh dipakai untuk pondasi yang sama ; tiang diagonal dipakai pada tanah pondasi, jika diperkirakan akan terjadi penurunan (settlement) akibat pemampatan (consolidation); tiang yang dipakai untuk kepala jembatan (abutment) pada lapisan tanah lembek menderita beban eksentris tak bergerak, sehingga harus direncanakan dengan teliti. Hal-hal yang seperti itulah yang harus diperhitungkan dalam perancangan.

2. 5. Daya Dukung tiang Ditinjau dari cara mendukung beban, tiang dapat dibagi menjadi 2 macam yaitu : 1. Tiang dukung ujung (end bearing pile). Tiang dukung ujung 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. 2.8 (a)) 2. Tiang gesek (friction pile). Tiang gesek adalah tiang yang kapasitas dukungnya lebih ditentukan oleh perlawanan gesek antara dinding tiang dan tanah disekitarnya (Gambar 2.8 (b). Pada dasarnya kapasitas daya dukung tiang dapat dihitung dengan persamaan dasar yang dikemukakan oleh Tomlinson (1977) berikut : Qu = Qp + Qs – Wp

(Persamaan 2.10)

II-25


Di mana : Qu

= Tahanan ultimit tiang

Qp

= Tahanan ujung tiang (end bearing)

Qs

= Tahanan selimut tiang (skin friction)

Wp = Berat tiang Biasanya harga Wp (weight of the pile) ini diabaikan karena sangat kecil pengaruhnya terhadap daya dukung ultimit tiang. Namun dalam beberapa kondisi seperti tiang pancang pada konstruksi lepas pantai, harga Wp diperhitungkan karena panjang tiang yang cukup besar. Sehingga persamaan (2.10) dapat ditulis : Qu = Qp + Qs

(Persamaan 2.11)

Berdasarkan sumber data yang digunakan pada dasarnya terdapat dua cara untuk memperkirakan daya dukung aksial tiang. Cara pertama adalah dengan menggunakan parameter-parameter kuat geser tanah, yaitu yang didapat dari hasil pengujian di laboraturium yaitu nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam φ. Cara kedua yaitu dengan menggunakan data uji lapangan, antara lain dengan menggunakan uji SPT (Standard Penetrasi Test) dan Sondir (Cone Penetration Test atau CPT). Di dalam aplikasinya, ketepatan perkiraan daya dukung menggunakan cara-cara diatas sangat tergantung kepada keakuratan data yang diperoleh dari hasil penyelidikan tanah serta parameter-parameter empiris yang digunakan. Dibawah ini diuraikan beberapa teori tersebut.

Gambar 2.9 Tiang ditinjau dari cara mendukung bebannya (Sumber : Hardiyatmo, Hary Christady. Teknik Fondasi II).

II-26


2.5.1. Daya Dukung Tiang Tunggal Berdasarkan Data Parameter Tanah 2.5.1.1. Daya Dukung Ujung Tiang (Qp) A. Metode Statis Meyerhoff 1. Tanah Pasir Daya dukung titik tiang pada pasir umumnya meningkat dengan nisbah antara kedalaman penanaman tiang dan lebar tiang (Lb/D) dan mencapai nilai maksimum pada nisbah Lb/D = (Lb/D)cr. Perlu diingat bahwa untuk tanah homogen Lb akan sama dengan panjang tiang L (gambar 2.8). Namun pada gambar 2.9, dimana tiang telah masuk ke dalam lapisan pendukung tiang, Lb < L. Di luar nisbah kritis (Lb/D)c, nilai qp tetap konstan (yaitu qp = q1). Fakta ini diperlihatkan pada gambar 2.10 untuk kasus tanah homogen, yaitu L = Lb, variasi (Lb/D)cr dengan sudut gesek tanah diberikan pada gambar 2.11 berdasarkan pada variasi (Lb/D)cr. Qu

Qs L = Lb D

q’

Qp Gambar 2.10 Daya dukung ujung tiang (Sumber : Simatupang, Pintor Tua, Modul Kuliah Rekayasa Pondasi II).

II-27


Gambar 2.11. Variasi tanahan titik satuan pada pasir homogen (Sumber : Simatupang, Pintor Tua, Modul Kuliah Rekayasa Pondasi II).

Gambar 2.12 Nisbah penamaan kritis dan faktor daya dukung untuk berbagai sudut gesek tanah (Meyerhof, 1976) II-28


Meyerhoff memperkenalkan formula daya dukung ujung tiang sebagai berikut : Qp = Ap . qp = Ap . q' . N*q

(persamaan 2.12)

Dimana : Qp

= Daya dukung ujung tiang

Ap

= Luas penampang ujung tiang

qp (kN/m2) = 40N . L/D ≤ 400N = daya dukung batas di ujung tiang/satuan luas. Dimana : N

= sekitar di atas 10 D dan di bawah 4 D dari titik pile.

q'

= Tegangan vertikal efektif

N*q = Faktor daya dukung ujung untuk tanah pasir yang besarnya tergantung pada nilai φ (Gambar 2.11) Bagaimanapun, qp tidak boleh melebihi batasan nilai Ap . q1, sehingga: Qp = Ap . q' . N*q ≤ Ap . q1 q1 (kN/ m2 ) = 50 . N*q . tan φ Qp = Ap . 50 . N*q . tan φ

(persamaan 2.13)

2. Tanah Lempung Formula yang digunakan adalah : Qp = Ap . qp = Ap (Cu . N*c + q' . N*q)

(Persamaan 2.14)

Untuk tiang pada lempung jenuh dengan kondisi taksalur (φ = 0), berlaku : Qp = N*c . Cu . Ap = 9Cu . Ap

(Persamaan 2.15)

Dimana : II-29


Qp = Daya dukung ujung tiang Ap = Luas penampang ujung tiang qp = Daya dukung batas di ujung tiang per satuan luas Cu = Kuat geser undrained N*c = Faktor daya dukung untuk tanah lempung (lihat gambar 2.12)

B. Metode Vesic Vesic (1977) mengajukan sebuah metode untuk menghitung daya dukung ujung tiang berdasar pada teori expansion of cavities. Qp = Ap . qp = Ap (C. N*c + σ’o . N*σ)

(Persamaan 2.16)

Dimana : σ’o = [(1 + 2 . Ko) / 3] . q’

(Persamaan 2.17)

= Tegangan (efektif) normal rata-rata pada level ujung tiang Ko

= 1 – sin φ

(Persamaan 2.18)

= Koefisien tekanan tanah diam N*c, N*q = Faktor daya dukung pondasi dalam (lihat Tabel 2.4) Hubungan untuk N*c yang diberikan pada pers. (2.16) dapat dinyatakan sebagai : N*c = (N*q – 1) cot Ø

(Persamaan 2.19)

Merujuk pada teori Vesic : N*q = f (Irr) Nilai Ir = Irr dapat dihitung dari uji triaksial dan konsolidasi di laboratorium yang berkenaan dengan tingkat tegangan yang cocok. Namun, untuk perkiraan awal nilai-nilai berikut ini dapat direkomendasikan :

II-30


Tabel 2.3 Perkiraan nilai Ir dari uji triaksial dan konsolidasi Ir

Jenis Tanah Pasir

70 - 150

Lanau dan Lempung

50 - 100

(kondisi salur) Lempung

100 - 200

(Kondisi taksalur)

Tabel 2.4 Faktor daya dukung untuk pondasi dalam, N*c dan N*σ (Vesic, 1977) Irr Ф

10

20

40

60

80

100

200

300

400

500

0

6,97

7,90

8,82

9,36

9,75

10,04

10,97

11,51

11,89

12,19

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

7,34

8,37

9,42

10,04

10,49

10,83

11,02

12,57

13,03

13,39

1,13

1,15

1,16

1,18

1,18

1,19

1,21

1,22

1,22

1,23

7,72

8,87

10,06

10,77

11,28

11,69

12,96

13,73

14,28

14,71

1,27

1,31

1,35

1,38

1,39

1,41

1,45

1,48

1,50

1,51

8,12

9,40

10,74

11,55

12,14

12,61

14,10

15,00

15,66

10,15

1,43

1,49

1,56

1,61

1,64

1,66

1,74

1,79

1,82

1,85

6,54

9,96

11,47

12,40

13,07

13,61

15,34

15,40

17,18

17,80

1,60

1,70

1,80

1,67

1,91

1,95

2,07

2,15

2,20

2,24

8,99

10,56

12,25

13,30

14,07

14,69

16,69

17,94

18,86

19,59

1,79

1,92

2,07

2,16

2,23

2,28

2,46

2,57

2,65

2,71

9,45

11,19

13,08

14,26

15,14

15,85

18,17

19,62

20,70

21,56

1,99

2,18

2,37

2,50

2,59

2,67

2,91

3,03

3,18

3,27

9,94

11,85

13,96

15,30

16,30

17,10

19,77

12,46

22,71

23,73

2,22

2,46

2,71

2,88

3,00

3,10

3,43

3,63

3,79

3,91

10,45

12,55

14,90

16,41

17,54

18,45

21,51

23,46

24,93

26,11

2,47

2,76

3,09

3,31

3,46

3,59

4,02

4,30

4,50

4,67

10,99

13,29

15,91

17,59

18,87

19,90

23,39

25,64

27,35

28,73

2,74

3,11

3,52

3,79

3,99

4,15

4,70

5,06

5,33

5,55

1

2

3

4

5

6

7

8

9

II-31


Lanjutan Tabel 2.4 Faktor daya dukung untuk pondasi dalam, N*c dan N*σ (Vesic, 1977) Irr Ф

10

20

40

60

80

100

200

300

400

500

10

11,55

14,08

16,97

18,86

20,29

21,46

25,43

28,02

29,99

31,50

3,04

3,48

3,99

4,32

4,58

4,78

5,48

0,94

6,20

6,57

12,14

14,90

18,10

20,20

21,81

23,13

27,64

30,61

32,87

34,73

3,36

3,90

4,52

4,93

5,24

5,50

6,37

6,95

7,39

7,75

12,76

15,77

19,30

21,64

23,44

24,92

30,03

33,41

36,02

36,16

3,71

4,35

5,10

5,60

5,98

6,30

7,38

8,10

8,66

9,11

13,41

16,69

20,57

23,17

23,18

26,84

32,60

36,46

39,44

41,89

4,09

4,55

5,75

6,35

6,81

7,20

8,53

9,42

10,10

10,67

14,08

17,65

21,92

24,80

27,04

28,89

35,38

39,75

43,15

45,96

4,51

5,40

6,47

7,18

7,74

8,20

9,82

10,91

11,76

12,46

14,79

18,66

23,35

26,53

29,02

31,08

38,37

43,32

47,18

50,39

4,96

6,00

7,26

6,11

6,78

9,33

11,28

12,61

13,64

14,50

15,53

19,73

24,86

28,37

31,13

33,43

41,58

41,17

51,55

55,20

5,45

6,66

8,13

9,14

9,93

10,58

12,92

14,53

15,78

16,83

16,30

20,85

26,46

30,33

33,37

35,92

45,04

51,32

56,27

60,42

5,98

7,37

9,09

10,27

11,20

11,98

14,77

16,99

18,20

19,47

17,11

22,03

22,15

32,40

35,76

38,59

48,74

55,80

61,38

66,07

6,56

6,16

10,15

11,53

12,62

13,54

16,84

19,13

20,94

22,47

17,95

23,26

29,93

34,59

38,30

41,42

52,71

60,61

66,89

72,18

7,18

9,01

11,31

12,91

14,19

15,26

19,15

21,87

24,03

23,85

16,83

24,56

31,81

36,92

40,99

44,43

55,97

63,79

72,82

78,76

7,85

9,94

12,58

14,44

15,92

17,17

21,73

29,67

27,51

24,94

19,75

25,92

33,80

39,36

43,65

47,64

61,51

71,34

79,22

85,90

8,58

10,95

13,97

16,12

17,83

19,29

24,61

28,39

31,41

33,97

20,71

27,35

33,89

41,98

46,88

51,04

66,37

77,30

88,09

93,57

9,37

12,05

15,50

17,96

19,94

21,62

27,82

32,23

35,78

38,81

21,71

28,84

38,09

44,73

50,08

54,66

71,56

83,68

93,47

101,83

10,21

13,24

17,17

19,99

22,26

24,20

31,37

36,52

40,68

44,22

22,75

30,41

40,41

47,63

53,46

58,49

77,09

90,51

101,39

110,70

11,13

14,54

18,99

22,21

24,81

27,04

35,32

41,30

46,14

50,29

23,84

32,05

42,85

50,69

57,05

62,54

82,98

97,81

109,88

120,23

12,12

15,95

20,98

24,64

27,61

30,16

39,70

46.6 1

52,24

57,06

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

II-32



10

20

40

60

80

100

200

26

21,98

33,77

45,42

53,93

60,87

66,84

89,25

105,60 199,00 130,40

13,13

17,47

23,15

27,30

30,69

33,60

44,53

52,51

59,02

64,62

26,16

35,57

48,13

57,34

64,36

71,39

5,02

113,90

28,67

141,39

14,33

19,12

25,52

30,12

34,06

37,37

49,88

50,05

66,56

73,04

27,40

37,45

50,96

60,93

69,12

76,20

163,00 122,80 130,00 153,10

15,57

20,91

28,10

33,40

37,75

41,51

55,77

28,69

39,42

53,95

64,71

73,58

81,28

110,50 132,20 150,10 165,60

16,90

22,85

30,90

36,87

41,79

46,05

62,27

30,03

41,49

57,08

68,69

78,30

86,64

118,50 142,30 161,90 179,00

13,24

24,95

33,95

40,66

46,21

51,02

69,43

31,43

43,64

60,37

72,88

83,27

92,31

127,00 153,00 174,50 193,20

19,88

27,22

37,27

44,79

51,03

56,46

77,31

32,89

45,90

63,82

77,29

88,50

98,28

134,00 164,30 187,90 208,40

21,55

29,68

40,88

49,30

56,30

62,41

85,96

103,70 118,40 131,20

34,41

48,26

67,44

81,92

94,01

104,60

14,50

176,33 202,10 224,60

23,34

32,34

44,30

54,20

52,05

68,92

95,46

115,50 132,20 146,90

35,99

50,72

71,24

86,80

99,82

111,20 155,50 189,10 217,20 241,80

25,28

35,21

49,05

59,54

68,33

76,02

37,65

53,30

75,22

91,91

105,90 118,20 166,10

27,36

38,32

53,67

65,36

75,17

39,37

55,99

79,39

97,29

112,30 125,60 177,30 217,00 250,30 279,60

29,60

41,68

58,68

71,69

62,62

41,17

58,81

33,70

102,90 119,10 133,30 189,30 232,17 268,40 300,30

32,02

45,31

64,13

78,57

43,04

61,75

88,36

108,90 126,20 141,50 201,80 248,20 227,50 322,20

34,63

49,24

70,03

86,05

44,99

64,83

93,17

115,10 133,70 150,10 215,00 265,20 307,80 345,40

37,44

53,50

76,45

94,20

47,03

68,04

98,21

121,60 141,50 159,10 229,00 283,20 329,20 370,00

40,47

58,10

83,40

103,10 119,70 134,50 193,10 232,60 277,30 311,50

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

90,75

99,60

83,78

92,24

300

66,29

74,30

83,14

92,90

400

74,93

84,21

94,48

500

82,40

92,80

104,30

105,80 117,10

105,90 128,60 147,50 164,10 22,60

233,30 260,20

117,30 142,90 164,30 183,20

129,90 158,70 182,40 204,10

101,50 143,60 176,00 203,20 227,30

111,60 158,60 194,90 225,60 252,70

109,20 122,50 175,10 215,80 250,20 220,70

II-33



10

20

41

49,16

71,41

103,50 128,50 149,80 168,60 243,70 302,20 352,00 306,10

43,74

63,07

90,96

51,38

74,92

109,00 135,70 158,40 178,60 259,20 322,20 376,00 422,70

47,27

68,46

99,16

53,70

78,60

114,80 143,20 167,50 189,10 275,60 343,40 401,40 453,00

51,08

74,30

108,10 134,60 157,20 177,40 258,00 321,20 375,30 423,40

56,13

82,45

120,90 151,20 177,10 200,20 292,90 365,80 428,20 483,90

55,20

80,62

117,80 147,00 172,00 194,30 223,80 354,00 414,50 468,30

58,66

86,48

127,30 159,50 187,10 211,80 311,00 329,40 456,60 516,60

59,66

87,48

128,20 160,50 188,10 212,80 312,00 390,40 457,60 517,60

61,30

90,70

134,00 168,20 197,70 224,00 330,20 414,30 486,50 551,20

64,42

94,92

139,70 175,20 205,70 233,00 342,90 430,00 504,80 571,70

64,07

95,12

141,00 177,40 208,80 236,90 350,40 440,50 518,20 587,70

69,71

103,00 152,20 191,20 224,40 255,00 376,80 473,40 556,70 631,30

66,97

99,75

75,38

111,80 165,80 208,70 245,80 279,10 413,80 521,10 613,70 696,60

70,01

104,60 156,10 197,20 232,70 264,60 394,20 497,60 587,00 667,20

81,54

121,30 180,60 227,80 268,70 305,40 454,40 573,40 676,20 768,50

73,19

109,70 164,20 207,80 245,60 279,60 417,80 528,50 624,30 710,40

88,23

131,70 196,70 248,70 293,70 334,20 498,90 630,80 745,00 847,60

42

43

44

45

46

47

48

49

50

40

60

80

100

200

300

400

500

112,70 131,20 147,60 212,80 263,70 306,90 345,30

123,20 143,50 161,80 234,40 291,10 339,50 382,50

148,40 187,00 220,40 250,40 371,70 468,30 551,60 626,40

2.5.1.2. Daya Dukung Selimut Tiang (Qs) A. Metode Meyerhoff 1. Tanah Pasir Tahanan gesek atau tahanan kulit tiang dapat ditulis sebagai : Qs = ∑ p . ∆L . f

(Persamaan 2.20)

Dimana :

II-34


p

=

keliling penampang tiang

∆L =

panjang tiang

f

tahanan gesek pada setiap kedalaman z

=

Tahanan gesek satuan untuk kedalaman tertentu tiang dapat dinyatakan sebagai : f = K . σ’ v . tan δ

(Persamaan 2.21)

Dimana : K

= koefisien tekanan tanah

σ’ v = tegangan vertikal efektif δ

= sudut gesek antara tanah – tiang Nilai rata-rata K dapat digunakan pada persamaan :

Tabel 2.5 Nilai Rata-Rata Koefisien Tanah

Cara pemasukan tiang

K

Tiang bor atau Jetter

K = Ko = 1 - sin Ø

Tiang pancang perpindahan rendah

K = Ko (batas bawah) K = 1,4 Ko (batas atas)

Tiang pancang perpindahan tinggi

K = Ko (batas bawah) K = 1,8 Ko (batas atas)

(Sumber : Simatupang, Pintor Tua. Modul Kuliah Rekayasa Pondasi II). Nilai δ dari berbagai investigasi diperoleh dalam jangkauan 0,5 Ø samapai 0,8 Ø. Untuk memilih δ ini perlu keputusan yang benar-benar baik. B. Metode λ 1. Tanah Lempung Metode ini diajukan oleh Vijayvergia dan Focht (1972). Metode ini mengasumsikan bahwa perpindahan tanah yang disebabkan oleh

II-35


pemasukan tiang kedalam tanah menghasilkan suatu tekanan lateral pasif pada suatu kedalaman tertentu, dan satuan rata-rata dapat dinyatakan sebagai : fav = λ (σ' v + 2 . Cu)

(Persamaan 2.22)

Dimana : σ' v = nilai

tengah

tegangan

vertikal

efektif

untuk

seluruh

panjang tiang Cu = nilai tengah kuat geser taksalur (konsep Ø = 0)

Gambar 2.13 Variasi λ dengan panjang tiang (M.C. Clelland,1974)

Nilai λ akan berubah dengan kedalaman penetrasi tiang, maka tahanan gesek total dapat dihitung sebagai : Qs = p . L . fav

(Persamaan 2.23)

II-36


Perlu kehati-hatian dalam menentukan nilai-nilai σ'v dan Cu untuk tanah berlapis, nilai tengah Cu adalah (Cu(1) L1+ Cu(2) L2 + …) / L. Nilai tengah tegangan efektif : σ' v =

A1 + A2 + A3 + …. L

(Persamaan 2.24)

Dimana : A1, A2, A3, .... = luas diagram tegangan vertikal efektif

C. Metode α 1. Tanah Lempung Menurut metode α, tahanan kulit satuan pada tanah kelempungan dapat digambarkan dengan persamaan berikut :

F = α . Cu

(Persamaan 2.25)

Dimana :

α = faktor adhesion empiris. Untuk nilai α ditunjukkan pada gambar 2.12.

Lempung

terkonsolidasi normal dengan Cu ≤ sekitar 50 kN/m2 nilai α = 1, maka : Qs = ∑ f . p . ∆L = ∑ α . Cu . p . ∆L

(Persamaan 2.26)

II-37


Gambar 2.14 Variasi α dengan kohesi taksalur (Sumber: Chellis, Robert D. Pile Foundation).

D. Metode β Kalau tiang disorongkan ke dalam lempung jenuh, tekanan air pori disekitar tiang akan meningkat. Kelebihan tekanan air pori (excess pore water pressure) ini pada lempung terkonsolidasi normal bisa jadi sebesar 4-6 kali

Cu. Namun, di dalam satu bulanan tekanan ini perlahan-lahan berkurang. Maka tahanan gesek satuan untuk tiang dapat ditentukan dengan mengacu pada parameter tegangan efektif lempung dalam keadaan remolded (yaitu c = 0). Maka :

f = β . σ’v

(Persamaan 2.27)

Dimana :

σ’v = teg. vertikal efektif untuk kedalaman tertentu β

= K tan φR

II-38


φR = sudut gesek salur lempung remolded K

= koefisien tekanan tanah Nilai K diambil sebagai koefisien tekanan tanah diam atau K = 1 - sin φR

(Persamaan 2.28)

(untuk lempung terkonsolidasi normal) K = (1 - sin φR ) √ OCR

(Persamaan 2.29)

(untuk lempung overkonsolidasi) Dimana : OCR = nisbah overkonsolidasi Dengan mengkombinasikan pers. (2.27), (2.28), dan (2.29) diperoleh :

f = (1 – sin φR ) tan φR . σ’v

(Persamaan 2.30)

(untuk lempung terkonsolidasi normal)

f = (1 – sin φR ) tan φR . √ OCR . σ’v

(Persamaan 2.31)

(untuk lempung overkonsolidasi) Apabila nilai f dapat ditentukan maka tahanan kulit total dapat dihitung : Qs = ∑ f . p . ∆L

(Persamaan 2.32)

2.5.2. Daya Dukung Tiang Tunggal Berdasarkan Data Uji Lapangan 2.5.2.1. Daya Dukung Ujung Tiang (Qp) A. Metode Nottingham & Schmertmann, Menggunakan Data Sondir Karena cara statik membutuhkan parameter tanah yang umumnya tidak tersedia secara kontinyu sepanjang tiang, maka terdapat resiko karena menggunakan parameter untuk mewakili suatu lapis tanah yang memiliki kuat geser dengan suatu rentang. Kecenderungan baru adalah menggunakan data uji lapangan yang lebih bersifat kontinyu, yaitu data sondir.

II-39


Penggunaan data sondir untuk perhitungan daya dukung pondasi tiang telah mengalami beberapa perkembangan cukup baik karena sondir sendiri adalah merupakan model dari pondasi tiang itu sendiri. Komponenkomponen daya dukung pondasi tiang meliputi parameter yang diukur dengan uji sondir yaitu perlawanan ujung dan gesekan selimut. Perbedaan utama antara alat uji sondir dan pondasi tiang terletak pada ukurannya, bentuk ujung dan kekasaran permukaan. Nottingham–Schmertmann (1975), mengajukan perhitungan daya dukung ujung pondasi tiang menurut cara Begemann. Yaitu diambil dari nilai rata-rata perlawanan ujung sondir 8D di atas ujung tiang dan 0.7D – 4D di bawah ujung tiang, D adalah diameter tiang. Daya dukung ujung tiang dapat dihitung dengan menggunakan formula sebagai berikut : Qp = qc1 + qc2 . Ap 2

(Persamaan 2.33)

Di mana : Qp

= Daya dukung ujung tiang

Ap

= Luas penampang tiang

qc1 = Nilai qc rata-rata 0.7D–4D di bawah ujung tiang (jalur a-b-c). Hitung qc kearah bawah (jalur a-b) dan ke atas (jalur b-c). Gunakan nilai qc sebenarnya pada jalur a-b dan nilai qc minimum pada jalu b-c. qc2 = Nilai rata-rata 8D di atas ujung tiang (jalur c-d). Gunakan jalur minimum yang sudah dibuat pada jalur b-c. Penentuan harga qc1 dan qc2 dapat dilihat pada Gambar 2.15.

II-40


Gambar 2.15 Data sondir untuk menghitung daya dukung tiang (Sumber : Simatupang, Pintor Tua. Modul Kuliah Rekayasa Pondasi II).

Bila zona lembek di bawah tiang masih terjadi pada kedalaman 4D – 10D, maka perlu dilakukan reduksi terhadap nilai rata-rata tersebut. Pada umumnya nilai perlawanan ujung diambil tidak lebih dari 150 Kg/cm2 untuk pasir dan tidak melebihi 100 kg/ cm2 untuk tanah pasir kelanuaan. Jika sondir mekanis digunakan pada tanah lempung, tahanan ujung harus dikalikan dengan angka 0,6 karena nilai qc dapat bertambah akibat gesekan pada selimut dan jika desain didasarkan pada batas leleh, maka daya dukung harus dikalikan dengan 0,73.

II-41


2.5.2.2. Daya Dukung Selimut Tiang (Qs) A. Metode Nottingham & Schmertmann Tahanan kulit (skin friction) dihasilkan dari nilai slip relative yang kecil di antara tiang pancang dan tanah. Slip merupakan jumlah perbedaan (accumulated difference) dalam regangan poros dari beban aksial dan regangan tanah, yang disebabkan oleh beban yang dipindahkan ke tanah tersebut melalui tahanan kulit. Kontribusi tahanan kulit pada umumnya dihitung sebagai suatu nilai rata-rata pada satu atau dua pertambahan kedalaman. Korelasi yang lebih baik bisa didapatkan jika penjumlahan dibuat untuk setiap lapisan yang ditembus serta dengan menggunakan perkiraan yang terbaik dari parameter-parameter tanah yang dapat dipakai untuk lapisan tersebut. Untuk mendapatkan daya dukung selimut tiang dapat digunakan formula sebagai berikut : 8D L Qs = Ks,c [ ∑ (Z/8D) . ƒs . As + ∑ ƒs . As ] (Persamaan 2.34) z=0 z=8D

Di mana : Qs = Daya dukung selimut tiang K = Faktor koreksi ƒs, Ks untuk tanah pasir dan Kc untuk tanah lempung Z = Kedalaman dimana ƒs diambil D = Diameter tiang ƒs = Gesekan selimut sondir As = Luas selimut tiang setiap interval kedalaman ƒs L = Panjang total bagian tiang yang terbenam

II-42


2. 6. Daya Dukung Ijin Daya dukung batas tiang dapat dihitung sebagai jumlah dari daya dukung ujung dan daya dukung tahanan kulit. Dengan diperolehnya daya dukung batas, maka daya dukung tiang ijin dapat diperoleh dengan menggunakan suatu faktor keamanan sedemikian hingga beban ijin total untuk masing-masing tiang dapat dihitung dengan :

Qall =

Qu

(Persamaan 2.35)

FS Dimana : Qall = daya dukung ijin masing-masing tiang FS

= faktor keamanan

Faktor keamanan umumnya dipakai dalam rentang 2,5 – 4.. Meskipun perhitungan-perhitungan daya dukung batas tiang dapat dibuat namun perlu diingat beberapa hal berikut : 1. Untuk suatu nilai sudut gesek tanah (Ø) tertentu, pemancangan tiang pada pasir bisa menunjukan tahanan ujung satuan lebih tinggi 50-100% bila dibandingkan dengan tiang bor. Hasil ini disebabkan oleh definisi tanah selama pemancangan. 2. Pada tanah pasir, tiang yang di cor di tempat dengan pedestral bisa memperlihatkan tahanan ujung satuan yang lebih tinggi 50-100% dibandingkan dengan tiang yang di cor di tempat tanpa pedestral. Energi berimpak tinggi dari plug yang dipakai membuat pedestral menyebabkan tanah memadat sehingga meningkatkan besar sudut gesek tanah. 3. Dalam perhitungan luas penampang (Ap) dan keliling (p) tiang profil pabrikasi, seperti tiang H dan tiang pipa terbuka, pengaruh plug tanah harus dipertimbangkan. Juga perlu dicatat bahwa tiang H, oleh karena d2>d1 maka D = d1.

II-43


4. Hubungan beban titik batas untuk beban titik batas kotor, yaitu termasuk berat tiang. Sehingga beban titik batas bersih (net ultimate point load) dapat dihitungkan.

2. 7. Tiang Kelompok dan Efisiensi Pada umumnya tiang digunakan dalam bentuk kelompok untuk meneruskan beban struktural ke tanah. Kepala tiang umumnya dibuat menyentuh permukaan tanah (Gambar 2.16 (a)) atau bisa juga terletak di atas permukaan tanah sebagaimana kasus konstruksi lepas pantai (Gambar 2.16 (b)). Tiang-tiang dalam sebuah kelompok harus cukup memiliki jarak sedemikian hingga daya dukung kelompok tidak kurang dari jumlah daya dukung masing-masing tiang tunggal. Dalam praktek jarak dari pusat tiang yang satu ke pusat tiang lainnya (d) minimum 2,5 D, namun dalam situasi biasanya jarak ini sekitar 3-3,5 D

Gambar 2.16 Tiang kelompok (Sumber : Simatupang, Pintor Tua. Modul Kuliah Rekayasa Pondasi II).

II-44


Efisiensi daya dukung tiang kelompok dapat didefinisikan sebagai :

η =

Qg(u)

(Persamaan 2.36)

∑Qu

Dimana :

η

= efisiensi kelompok

Qg(u)

= daya dukung batas tiang kelompok

Qg

= daya dukung batas tiang tunggal tanpa pengaruh kelompok Keuntungan dari digunakannya kelompok tiang adalah :

1. Tiang tunggal tidak mempuyai kapasitas yang cukup untuk menahan beban kolom. 2. Pemancangan tiang atau instalasi tiang bor dapat meleset (sampai dengan 15cm) dari posisinya. Eksentrisitas yang ditimbulkan terhadap pusat beban dari kolom dapat menimbulkan momen-momen tambahan. Bila kolom dipikul oleh beberapa pondasi, maka pengaruh eksentrisitas ini dapat berkurang banyak. 3. Kegagalan dari sebuah tiang dapat diminimalisir akibatnya oleh adanya tiang yang lain. 4. Pemadatan kearah lateral pada saat pemancangan memperbesar tekanan tanah lateral yang bekerja di sekeliling tiang sehingga meningkatkan kapasitas tahanan geseknya. Hal ini terutama pada tanah berpasir.

2.7.1. Jarak antar Tiang dalam Kelompok

S

D S

Gambar 2.17 Jarak Antar Tiang II-45


Berdasarkan pertimbangan efektifitas, maka jarak antar tiang yaitu : S = (2,5 – 3,5) . D

(Persamaan 2.37)

Dimana : S = Jarak antara sumbu tiang dalam kelompok (m) D = Lebar / diameter tiang (m) Ketentuan tersebut di atas berdasarkan pertimbangan berikut : Bila S < 2,5 . D 1. Tanah disekitar kelompok tiang kemungkinan akan naik terlalu berlebihan karena terdesak oleh tiang perancah terlalu berdekatan. 2. Tiang yang telah dipancang terlebih dahulu disekitarnya kemungkinan akan terangkat.

tanah naik

tiang terangkat

D

S

S

Gambar 2.18 Jarak tiang terlalu dekat

Bila S > 3,5 . D tidak ekonomis karena akan memperbesar ukuran atau dimensi dari poer (footing).

II-46


2.7.2. Perhitungan Pembagian Tekanan Beban normal sentries Beban normal sentris terjadi bila resultan beban yang bekerja pada kelompok tiang berhimpit dengan titik berat kelompok tiang.

k

k

dA d1

Gambar pondasi tiang pancang yang menahan momen dua arah.

d1

d7 d2

d6 d3

d5

Gambar 2.19 Momen dua arah

ΣM = ΣM1 + Σ M2

(Persamaan 2.38)

ΣM1 = PA . d1 + PB . d2 + PC. d3 + PD . d4 +PE . d5 + PF . d6 + PG . d7 ΣM1 = PA . dA + P1 . d1 Dimana :

ΣM = jumlah momen II-47


P

= Beban

d

= Jarak dari as abutment ke as tiang pancang

2.7.3. Daya Dukung Tiang Kelompok Penentuan daya dukung vertikal sebuah tiang dalam kelompok perlu dihitung faktor efisiensi dari tiang tersebut di dalam kelompok tiang, karena daya dukung faktor vertikal sebuah tiang yang berdiri sendiri adalah tidak sama besarnya dengan tiang yang berada dalam suatu kelompok. Daya dukung sebuah tiang dalam kelompok adalah sama dengan daya dukung tiang tersebut bila berdiri sendiri dikalikan dengan faktor efisiensi. Qag = E . Qsp

(Persamaan 2.39)

Dimana : Qag

= Daya dukung yang diizinkan untuk sebuah tiang dalam kelompok

Qsp

= Daya dukung yang diizinkan untuk sebuah tiang tunggal

E

= Faktor efisiensi

2.7.3.1. Daya Dukung Tiang di dalam Lapisan Pasir Perhitungan faktor effisiensi tersebut terdapat beberapa metode yaitu : 1. Rumus Converse-Labarre E=1-θ 90

{(n-1) . m + (m-1) . n} m.n

(Persamaan 2.40)

Dimana :

θ = Arctan (B/S) (derajat) B = Lebar atau diameter tiang (m) S = Jarak antar tiang (dari pusat ke pusat) (m) m = Jumlah baris tiang n = Jumlah tiang perbaris

II-48


2. Metode Feld C

B

B

C

B

A

A

B

B

A

A

B

C

B

B

C

Gambar 2.20 Effisiensi tiang menurut Feld

Metode ini mereduksi daya dukung setiap tiang pada kelompok tiang dengan 1/n untuk setiap tiang yang berdekatan dan tidak memperhitungkan jarak tiang, akan tetapi untuk jarak antar tiang S ≥ 3 maka tiang yang bersebelahan itu diasumsikan tidak berpengaruh terhadap tiang-tiang yang ditinjau. Tiang A : dipengaruhi 8 tiang yang berada di sekelilingnya. Effisiensi tiang A = 1 – 8/16 = 8/16 tiang Tiang B : dipengaruhi 5 tiang yang berada di sekelilingnya. Effisiensi tiang A = 1 – 5/16 = 11/16 tiang Tiang C : dipengaruhi 3 tiang yang berada di sekelilingnya. Effisiensi tiang A = 1 – 3/16 = 13/16 tiang Effisiensi dari kelompok tiang (pile group). 4 buah tiang A = 4 x Aff. A = 4 x 8/16 = 32/16 tiang 4 buah tiang B = 8 x Aff. B = 8 x 11/16 = 88/16 tiang 4 buah tiang C = 4 x Aff. C = 4 x 13/16 = 52/16 tiang Total Eff = 172/16 = 10.75 tiang Jadi Eff satu tiang (E) = 10.75/16 = 0.672 tiang

II-49


Untuk tanah-tanah kohesif, selain menggunakan faktor effisiensi, dapat juga menggunakan rumus daya dukung tiang kelompok menurut Ditjen Bina Marga, Departemen PU, yang terlebih dahulu dihitung daya dukung kelompok tiang secara keseluruhan, kemudian dibagi dengan banyaknya tiang akan didapat daya dukung sebuah tiang dalam kelompok. Qag = Qpg / n Qpg = Cu . Nc , Abg + Cu . Asg

(Persamaan 2.41)

Dimana : ` (kN/m2)

Qpg

= Daya dukung yang diijinkan pada kelompok tiang

Qag

= Daya dukung yang diijinkan untuk satu tiang pada kelompok tiang

n

= Banyaknya tiang dalam kelompok

Qa

= Kohesi undrained rata-rata sepanjang tiang (KN/m2)

Cu

= Kohesi undrained pada ujung tiang (KN/m2)

Nc

= Faktor daya dukung menurut Skempton

Abg

= Luas penampang kelompok tiang (m2) = Bg . Lg

Asg

= Luas selimut kelompok tiang (m2) = 2(Bg + Lg) . D

2.7.3.2. Daya Dukung Tiang di dalam Lapisan Lempung Daya dukung batas tiang kelompok di dalam tanah lempung dapat diperkirakan dengan cara berikut : Menentukan ∑Qu = m . n (Qp + Qs)

(Persamaan 2.42)

1. Qp = Ap(9Cu(p)) Dimana : Cu(p) = kohesi taksular lempung pada ujung tiang

II-50


Qs = ∑ α . p . Cu . L Maka diperoleh :

∑Qu = m . n (9 . Ap . Cu(p) + ∑ α . p . Cu . L) 2. Menentukan daya dukung dengan mengasumsikan bahwa tiang dalam kelompok bekerja sebagai sebuah blok dengan ukuran Lg x Bg x L tahanan kulit blok menjadi :

∑Pg . Cu . L = ∑2(Ig + Bg) . Cu . L

(Persamaan 2.43)

Daya dukung titik dihitung sebagai : Ap . qp = Ap . Cu(p) . N’c = (Lg . Bg) Cu(p) . N’c Nilai faktor daya dukung N’c dapat diperoleh dari gb. 2.19 yang merupakan faktor daya dukung untuk pondasi rakit. Sehingga beban dapat dihitung sebagai berikut :

∑Qu = Lg . Bg . Cu(p) . N’c + ∑2(Lg + Bg) Cu . L 3. Bandingkan kedua nilai dari persamaan (2.42 & 2.43) nilai terendah dari keduanya akan menjadi Qg(u)

Gambar 2.21 Variasi Nc’ Lg/Bg dan L/Bg dengan N*c (sumber : Das, Braja M. Principles of Foundation Engineering).

II-51


2.7.4. Daya Dukung Lateral Beban lateral dan momen dapat bekerja pada pondasi tiang akibat gaya gempa, gaya angin pada struktur atas, beban statik seperti misalnya tekanan aktif pada abutment jembatan atau pada soldier pile, tubukan kapa dan lain-lain. Untuk analisis, kondisi kepala tiang dibedakan sebagai kondisi kepala tiang terjepit (fixed head) dan kepala tiang bebas (free head). Beban lateral yang diijinkan pada pondasi tiang diperoleh berdasarkan salah satu dari dua kriteria : 1. Beban lateral izin ditentukan dengan membagi beban ultimit dengan suatu faktor keamanan. 2. Beban lateral ditentukan berdasarkan defleksi maksimum yang diizinkan.

2.7.4.1. Metode Analisis Ada beberapa metode yang telah dikembangkan untuk menganalisa tiang yang dibebani secara lateral diantaranya adalah metode Broms Brinch–Hansen dan Reese– Matlock. Pada penulisan kali ini akan dibahas penggunaan metode Broms. Broms mengajukan metode untuk menghitung gaya lateral pada tiang dengan menggunakan teori tekanan tanah yang disederhanakan dengan menganggap bahwa sepanjang kedalaman tiang, tanah mencapai nilai ultimit. Broms membedakan perilaku tiang pendek dengan tiang panjang serta membedakan posisi kepala tiang bebas dan terjepit. Untuk kasus tiang panjang dengan kepala terjepit, gaya lateral ultimit dan momen maksimum dapat dihiutng dengan menggunakan kurva-kurva dibawah ini dan menggunakan persamaan berikut :

Hu =

2Mu ( e + 0,67 xo)

(persamaan 2.44)

II-52


xo = 0,82 (

Hu )0.5 γ’ . D . Kp

(persamaan 2.45)

M maks = Hu ( e + 0,67 xo)

(persamaan 2.46)

Kp = tan2 ( 45 + φ ) 2

(persamaan 2.47)

Sedangkan untuk tanah lempung digunakan persamaan :

Hu =

xo =

2 . Mu ( 1,5B + 0,5 xo)

Hu 9 . Cu . D

(persamaan 2.48)

(persamaan 2.49)

untuk perhitungan kapasitas lateral ultimit dari tiang dengan kondisi kepala tiang terjepit, gambar 2.22 dapat digunakan untuk tanah kohesif.

Gambar 2.22 Kapasitas Lateral Ultimit untuk Tiang Panjang pada Tanah Kohesif (Sumber : Broms, 1964).

II-53


2.8. Penurunan Dalam kelompok tiang (pile group) ujung tiang dihubungkan satu dengan lainnya dengan poer (footing) yang kaku, sehingga merupakan satu kelompok yang kokoh. Dengan poer ini diharapkan bila kelompok tiang dibebani secara merata akan terjadi penurunan yang merata pula. Menurut L.D.Wesley (“mekanika tanah”), penurunan kelompok tiang adalah selalu lebih besar dari pada penurunan tiang pancang tunggal terhadap beban yang sama. Menurut A.R.Jumikis (Foundtuion Engineering) : 1. Dengan beban yang sama, penurunan kelompok tiang akan lebih besar bila jumlah tiang bertambah. 2. Dengan memperbesar jarak antar tiang dalam kelompok tiang pancang maka penurunan kelompok tiang akan berkurang. Dengan jarak antar tiang sama dengan 6 x diameter tiang, maka penurunan kelompok tiang akan mendekati penurunan tiang tunggal.

2.8.1. Penurunan Elastik Tiang Penurunan tiang di bawah beban kerja vertikal (Qw) disebabkan oleh tiga faktor sebagai berikut : S = S1 + S2 + S3

(persamaan 2.50)

Dimana : S = Penurunan tiang total S1 = Penurunan batang tiang S2 = Penurunan tiang akibat beban titik S3 = Penurunan tiang akibat beban tersalur sepanjang batang

II-54


Berikut ini adalah prosedur untuk menentukan ketiga faktor penurunan tiang di atas. 1. Menentukan S1 Jika diasumsikan bahwa bahan tiang adalah elastis, maka deformasi batang tiang dapat dievaluasi dengan menggunakan prinsip-prinsip mekanika bahan : S1 = (Qwp + ξQws) . L Ap . Ep

(persamaan 2.51)

Dimana : Qwp = Beban yang dipikul ujung tiang di bawah kondisi beban kerja Qws = Beban yang dipikul kulit tiang di bawah kondisi beban kerja Ap

= Luas penampang tiang

L

= Panjang tiang

Ep

= Modulus Young bahan tiang Besarnya ξ bergantung pada sifat distribusi tahanan kulit sepanjang batang

tiang. Jika distribusi ƒ adalah seragam atau parabola, seperti diperlihatkan pada gambar empat persegi dan setengah lingkaran, nilai ξ adalah 0,5. Namun untuk distribusi ƒ dalam bentuk segitiga, nilai ξ adalah 0,67.

Gambar 2.23 Jenis Distribusi Tahanan Kulit Sepanjang Tiang (Sumber : Das, Braja M. Principles of Foundation Engineering).

II-55


2. Menentukan S2 Penurunan tiang yang ditimbulkan oleh beban pada ujung tiang dapat dinyatakan dalam bentuk yang sama seperti yang diberikan dalam pondasi dangkal : S2 = qwp . D (1 – µs2) Iwp Es

(persamaan 2.52)

qwp = Qwp / Ap Dimana : D

= Lebar atau diameter tiang

ES

= Modulus Young tanah

qwp = Beban titik per satuan luas ujung tiang

µs

= Nisbah poison tanah

Iwp = Faktor pengaruh Untuk tujuan praktis Iwp dapat ditentukan sama dengan α sebagaimana digunakan pada penurunan elastis pondasi dangkal. Dalam keadaan tidak adanya hasil eksperimen, nilai modulus Young dan nisbah poison dapat diperoleh dari tabel berikut: Tabel 2.6 Parameter Elastik Tanah (sumber : Simatupang, Pintor Tua, Modul Kuliah Rekayasa Pondasi II). Jenis tanah Pasir Lepas Pasir padat medium Pasir padat Pasir kelanauan Pasir dan kerikil Lempung lunak Lempung medium Lempung kaku

Modulus Young, ES MN/m2

lb/in2

10.35 - 24.15 17.25 - 27.60 34.50 - 55.20 10.35 - 17.25 69.00 - 172.50 2.07 - 25.18 5.18 - 10.35 10.35 - 24.15

1500 - 3500 2500 - 4000 5000 - 8000 1500 - 2500 10000 - 25000 300 - 750 750 - 1500 1500 - 3500

Nisbah Poison, µs 0.20 - 0.40 0.25 - 0.40 0.30 - 0.40 0.20 - 0.40 0.15 - 0.40 0.20 - 0.50

Vesic (1977) juga mengajukan suatu metode semiempiris untuk menentukan besarnya penurunan S2. Metode ini dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

II-56


S2 = Qwp . Cp D . qp

(persamaan 2.53)

Dimana : qp = Tahanan ujung batas tiang Cp = Koefisien empiris Nilai Cp untuk berbagai jenis tanah diberikan pada tabel berikut : Tabel 2.7 Nilai tipikal Koefisien Empiris (Cp) (sumber: Vesic, 1977. Design of Pile Foundation).

Jenis Tanah

Tiang Pancang

Tiang Bor

Pasir (padat ke lepas) Lempung (kaku ke lunak) lanau (padat ke lepas)

0,02 - 0,04 0,02 - 0,03 0,03 - 0,05

0,09 - 0,18 0,03 - 0,06 0,09 - 0,12

3. Menentukan S3 Penurunan tiang yang ditimbulkan oleh pembebanan pada kulit tiang dapat diberikan dengan persamaan berikut : S3 = (Qws/p . l) . (1 - µs2) Iws

(persamaan 2.54)

Dimana : P

= Keliling tiang

L

= Panjang tiang yang terbenam

Iws

= Faktor pengaruh Perlu dicatat bahwa suku Qws/p.l pada persamaan di atas adalah nilai rata-rata

ƒ di sepanjang batang tiang. Faktor pengaruh Iws dapat dinyatakan dengan sebuah hubungan empiris yang sederhana sebagai berikut : Iws = 2 + 0.35 √(L/D)

(persamaan 2.55)

II-57


Vesic (1977) juga mengajukan sebuah hubungan empiris sederhana untuk menentukan S3 sebagai berikut : S3 = (Qws . Cs)/ L . qp

(persamaan 2.56)

Di mana : Cs = Sebuah konstanta empiris = [0.93 + 0.16√(L/D)] . Cp

2.8.2. Penurunan Konsolidasi Tiang Kelompok Penurunan konsolidasi tiang kelompok di tanah lempung dapat dihitung dengan menggunakan metode distribusi tegangan 2:1 Prosedur perhitungan menggunakan langkah berikut : 1. Misalkan panjang tiang yang tertanam adalah L. tiang kelompok menderita beban total Qg. Jika kepala tiang berada di bawah permukaan tanah asli, Qg adalah sama dengan beban total dari banguan atas (superstructure) yang diterima tiang dikurangi dengan berat efektif tanah di atas tiang kelompok yang dibuang oleh penggalian. Asumsikanlah bahwa beban Qg akan disalurkan ke tanah mulai dari kedalaman 2L/3 dari puncak tiang, seperti ditunjukkan dalam gambar Puncak tiang adalah pada kedalaman z = 0. Beban Qg tersebar sepanjang garis 2 vertikal : 1 horizontal dari kedalaman ini. Garis aa' dan bb' adalah garis 2:1. 2. Hitunglah peningkatan tegangan yang timbul di tengah-tengah setiap lapisan tanah dengan beban Qg.

pi =

Qg (Bg + zi) (Lg + zi)

(persamaan 2.57)

Dimana :

pi

= Peningkatan tegangan di tengah lapisan i

Bg, Lg = Panjang dan lebar tiang kelompok Zi

= Jarak dari z = 0 ke tengah lapisan i II-58


Sebagai contoh dalam dalam gambar di atas untuk lapisan no. 2, zi = L1/2. sama juga halnya dengan lapisan no.3, zi = L1 + L2/2, dan untuk lapisan no.4 zi L1 + L2 + L3/2. Namun tidak akan ada peningkatan tegangan pada lapisan no.1, karena berada di atas bidang horizontal (z = 0) dimana distribusi tegangan pada tanah dimulai. 3. Menghitung penurunan untuk masing-masing lapisan akibat adanya peningkatan tegangan pada lapisan itu. Besarnya penurunan dapat dihitung menggunakan persamaan konsolidasi satu dimensi untuk lempung terkonsolidasi normal dan terkonsolidasi lebih. Untuk lempung terkonsolidasi normal :

si = Cc(i)Hi log Po(i) + Pi 1 + ℮o(i) Po(i)

(persamaan 2.58)

Untuk lempung terkonsolidasi lebih dengan :

Po(i) + Pi < Pc(i) si = Cs(i)Hi log Po(i) + Pi 1 + ℮o(i) Po(i)

(persamaan 2.59)

Untuk lempung terkonsolidasi lebih dengan :

Po(i) < Pc(i) < Po(i) + Pi si = Cs(i)Hi log Pc(i) + Cc(i)Hi log Po(i) + Pi Po(i) 1 + ℮o(i) Po(i) 1 + ℮o(i)

(persamaan 2.60)

Dimana :

si

= Penurunan konsolidasi pada lapisan i

Po(i) = Tegangan efektif rata-rata pada lapisan I tanpa pembebanan Pc(i) = Tekanan pra konsolidasi ℮o(i) = Angka pori awal pada lapisan i Cc(i) = Indeks kompresi Cs(i)

= Indeks pengembangan

II-59


Hi

= Ketebalan lapisan I

4. Penurunan konsolidasi total tiang kelompok menjadi :

Sg(c) = ∑Si

(persamaan 2.61)

Penurunan konsolidasi tiang di samping yang sudah diuraikan di atas bisa juga dipicu oleh pengisian tempat di sebelah konstruksi, beban di dekat lantai, dan juga turunnya muka air tanah. Tabel 2.8 Batas Penurunan Maksimum (Sumber : Skempton dan Mac. Donald 1955) Jenis pondasi Pondasi terpisah pada tanah lempung Pondasi terpisah pada tanah pasir Pondasi rakit pada tanah lempung Pondasi rakit pada tanah pasir

Batas penurunan maksimum (mm) 65 40 65 - 100 40 - 65

2.9. Faktor Keamanan Faktor keamanan (FK) merupakan nilai banding antara beban layan dengan kekuatan bahan. Namun kedua besaran banding ini tidak diketahui secara pasti, sehingga peraturan atau pengalaman sangat diutamakan untuk mendapatkan nilai yang sesuai. Dalam perencanaan pondasi, nilai faktor keamanan didapat dengan membagi gaya yang dapat ditahan oleh tiang dengan daya dukung ultimit, sehingga diperoleh daya dukung yang diizinkan Besarnya beban yang bekerja harus lebih kecil dari daya dukung ijin tersebut agar pondasi dapat dinyatakan ‘aman’ untuk memikul beban. Pernyataan di atas dapat dicontohkan dengan mencari faktor keamanan untuk gaya lateral yaitu : FK = Tahanan Lateral (daya dukung Ijin) Ultimit > 1.10 Gaya Lateral Ultimit

II-60


Pada perencanaan struktur untuk menentukan besarnya fator keamanan didasarkan pada asumsi bahwa beban yang akan bekerja pada struktur yang akan direncanakan melebihi dari sebenarnya, atau bias disebut dengan beban berfaktor. Sedangkan desain kekuatan bahan diasumsikan bahwa struktur yang direncanakan memiliki kekuatan yang lebih kecil dari yang sebenarnya, atau biasa disebut dengan faktor pengurangan/reduksi kekuatan bahan. Menurut Tomlinson (1977), pada perencanaan pondasi tiang pancang nilai faktor keamanan diberikan dengan alasan-alasan sebagai berikut : 1. Variasi alami dari kekuatan dan kepadatan tanah. 2. Ketidak pastian metode yang digunakan dalam perhitungan. 3. Untuk memastikan bahwa tegangan yang bekerja pada bahan pembuat pondasi tiang berada dalam batas aman. 4. Untuk memastikan penurunan total dari tiang tunggal maupun kelompok berada dalam batas toleransi. Untuk menentukan faktor keamanan dapat digunakan klasifikasi struktur menurut Pugsley (1966) sebagai berikut : 1. Bangunan monumental, umumnya memiliki umur rencana 100 tahun. 2. Bangunan permanan, umumnya memiliki umur rencana 50 tahun. 3. Bangunan sementara, umur rencana kurang dari 25 tahun bahkan mungkin hanya beberapa saat selama konstruksi. Semakin besar umur rencana suatu bangunan maka akan digunakan faktor keamanan yang lebih besar, dan sebaliknya. Karena faktor keamanan erat kaitannya dengan keselamatan manusia. Faktor-faktor lain kemudian ditentukan berdasarkan tingkat pengendaliannya pada saat konstruksi :

II-61


1. Pengendalian baik, kondisi tanah cukup homogen dan konstruksi didasarkan pada program penyelidikan tanah dengan tingkat professional. 2. Pengendalian normal, situasi sama dengan kondisi di atas hanya saja keadaan tanah bervariasi dan tidak tersedia data pengujian tiang. 3. Pengendalian kurang, tidak ada uji pembebanan, kondisi tanah sulit dan bervariasi, tetapi pengujian tanah dilakukan dengan baik. Pengawasan kurang. 4. Pengendalian buruk, kondisi tanah amat buruk dan sukar ditentukan penyelidikan tanah tidak memadai.

Tabel 2.9 Faktor Keamanan untuk Pondasi Tiang (Sumber : Donald P. Codute)

Klasifikasi Struktur Probabilitas kegagalan yang dapat diterima FK (Pengendalian baik) FK (Pengendalian normal kurang) FK (Pengendalian kurang) FK (Pengendalian buruk)

Bangunan Monumental -5

10 2,3 3 3,5 4

Bangunan Permanan -4

10 2 2,5 2,8 3,4

Bangunan Sementara -3

10 1,4 2,0 2,3 2,8

II-62

BAB II DASAR-DASAR TEORI. Dalam setiap bangunan, diperlukan pondasi sebagai dasar bangunan yang kuat dan

Recommend Documents