BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Tanah selalu mempunyai peranan penting pada suatu lokasi pekerjaan

TINJAUAN PUSTAKA

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tanah Tanah selalu mempunyai peranan penting pada suatu lokasi pekerjaan konstruksi. Tanah adalah pondasi pendukung suatu bangunan, atau bahan konstruksi dari bahan bangunan itu sendiri seperti tanggul atau bendungan, atau kadang-kadang sebagai sumber penyebeb gaya luar bangunan, seperti tembok/dinding penahan tanah. Jadi tanah itu selalu berperan pada setiap pekerjaan teknik sipil. Mengingat hampir semua bangunan itu dibuat di atas tanah atau di bawah permukaan tanah , maka harus dibuat pondasi yang dapat memikul beban bangunan itu atau gaya yang bekerja pada bangunan itu. Untuk

menentukan

dan

mengklasifikasi

tanah,

diperlukan

suatu

pengamatan di lapangan dan suatu percobaan dilapangan yang sederhana. Tetapi jika sangat mengandalkan pengamatan, maka kesalahan - kesalahan yang di sebabkan oleh perbedaan pengamatan perorangan, akan menjadi sangat besar. Untuk mendapatkan hasil klasifikasi yang objektif, biasanya tanah itu secara sepintas dibagi dalam tanah berbutir halus kasar dan berbutur halus berdasarkan suatu hasil analisi mekanis. Selanjutnya tahap klasifikasi tanah berbutur halus diadakan berdasarkan percobaan kosistensi (Atterberg Limit ). Tanah mempunyai pori yang besar, maka pembebanan biasa akan mengakibatkan deformasi tanah yang sangat besar. Hal ini tentu akan mengakibatkan penurunan Pondasi yang akan mengakibatkan kontstruksi menjadi II‐1

http://digilib.mercubuana.ac.id/

Tinjauan Pustaka

rusak. Karakteristik tanah yang di dominasi oleh karakteristik mekanisnya seperti permeabilitas tanah atau kekuatan geser tanah yang berubah – ubah sesuai dengan pembebanan akan mengakibatakan susunan butir – butir tanah berubah sehingga angka perbandingan pori ( void ratio ) menjadi kecil, sehingga terjadi deformasi pemampatan. Deformasi Pemampatan tanah dapat memperlihatkan gejala tanah yang elastis, apabila pembebanan di tiadakan maka tanah akan kembali seperti semula.

2.1.1.

Sifat – Sifat Tanah Menurut Joseph E. Bowles (1993), partikel-partikel yang terkandung di

dalam tanah terdiri dari: 1). Berangkal ( Boulders ) : Batuan yang besar > 250 – 300 mm 2). Kerikil ( Gravel )

: Ukuran 5 – 150 mm

3). Pasir ( Sand )

: Ukuran 0,074 – 5 mm

4). Lanau ( Silt )

: Ukuran 0,002 sampai 0,074 mm

5). Lempung (Clay )

: Ukuran < 0,002 mm

6). Koloid ( Colloids )

: Ukuran < 0,001 mm

2.1.2. Klasifikasi Sifat – Sifat Tanah Terdapat dua golongan besar tanah , yaitu : 1. Tanah Berbutir Kasar : Kerikil ( Gravel ) dan Pasir ( Sand ), dan 2. Tanah Berbutir Halus : Lempung ( Clay ) dan lanau ( Silt ). Tanah

berbutir

kasar

yang

berpengaruh

terhadap

perilaku

enggineeringnya adalah tekstur dan distribusi ukuran butirnya, sedangkan pada II‐2


Tinjauan Pustaka

tanah berputir halus yang berpengaruh adalah air, sehingga untuk menentukan sifat tanah berbutir kasar dapat dilakukan di laboratorium dengan pengujian analisa saringan ( sieve analisis ) dan untuk menentukan sifat tanah berbutir halus dapat melakukan pengujian batas -batas atterberg

( atterberg limits ) di

laboratorium.

2.1.3. a.

Sifat – sifat Teknis Tanah Permeabilitas ( Permeability) Tanah Permeabilitas suatu tanah merupakan kemampuan suatu tanah yang

dilewati air melalui pori – porinya. Dua Pengujian di laboratorium untuk menentukan k ( Koefisien Permeabilitas ) adalah dengan metode tekanan kostan ( constant head ) dan metode tekanan menurun ( failling head ), sedangkan untuk di lapangan dapat dilakukan dengan cara lubang bor apabila lapisan yang diuji berada di atas permukaan tanah dan cara sumuran hisap apabila lapisan yang diuji berada di bawah muka air tanah. Tabel 2.1 Harga Daya Rembes Untuk berbagai Jenis Tanah Tipe Tanah Kerikil Pasir lanau ( dan Lempung Terbelah )

Harga Daya Rembes Tanah 1000 - 10 10 - 0,01 0,01 - 0,00001

b. Kemampatan dan Konsolidasi Tanah Tanah mempunyai sifat kekmpatan yang sangat besar jika dibandingkan dengan bahan konstruksi seperti baja atau beton. Tanah mempunya pori yang II‐3


Tinjauan Pustaka

besar, maka pembebanan biasa akan mengakibatkan deformasi tanah yang sangat besar. Hal ini tentu akan mengakibatkan penurunan pondasi yang akan merusak konstruksi. Karakteristik tanah itu di dominasi oleh karakteristik mekanisnya seperti permeabilitas atau kekuatan geser yang berubah – ubah sesuai dengan pembebanan. Mengingat kemampatan butir – butir tanah atau air itu secara teknis sangat kecil sehingga dapat diabaikan, maka proses deformasi tanah akibat beban luar dapat di pandang sebagai suatu gejala penyusutan pori. Akibat beban bekerja pada tanah , susunan butir – butir tanah berubah atau kerangka struktur butiran – butiran tanah berubah sehingga anggka perbandingan pori ( void ratio ) menjadi kecil yang mengakibatkan deformasi pemampatan.

Air dalam pori tanah yang

jenuh perlu dialirkan keluar supaya penyusutan pori itu sesuai dengan deformasi atau sesuai dengan perubahan struktur butir – butir. Pada teori konsolidasi lapisan lempung yang sering mengalami konsolidasi di bawah buka air tanah ( GWL ) maka lempung dalam keadaan jenuh. Suatu lapisan yang di beri beban di atasnya, maka tahap pertama seluruh beban akan dipikul oleh air yang berada di lapisan lempung, dimana beban ini lama kelamaan akan dihamburkan kebutiaran tanah akibat air tanah yang berada di atas lempung tersebut keluar, dan setelah jangka waktu tertentu , semua beban akan di pikul oleh butiran – butiran tanah. Pada tanah lempung , istilah konsolidasi dapat dibedakan menjadi 3, yaitu normally consolidated, over consolidated dan under consolidated . Lempung dapat dikatakan mengalami normally praconsolidated jika tekanan prakonsolidasi ( preconsolidation pressure ) sama dengan tekanan overburden efektif ( OCR = 1 ), sedangan lempung pada kondisi over consolidation , Jika tekanan pra-konsolidasi lebih besar dari tekanan overburder II‐4


Tinjauan Pustaka

efektif yang ada pada waktu sekarang ( OCR > 1 ). Tanah lempung dikatakan dikatakan dalam kondisi under consolidation, jika tanah tersebut sedang mengalami konsolidasi, tidak stabil yaitu tanah dalam proses pembetuksn atau baru mengendap ( OCR < 1 ). Nilai OCR di definisikan sebagai nilai banding tekanan pra-konsolidasi terhadap tekanan efektif yang ada. Untuk menguji karakteristik suatu tanah selama terjadi konsolidasi satu dimensi menggunakan

uji oedometer. Dengan pengujian oedometer dapat

memeperoleh beberapa parameter konsolidasi, antara lain : 1. Tekanan Pra-Konsolidasi ( Preconsolidation Pressure ) Menunjukan besarnya tekanan vertical maksimum yang pernah terjadi di masa lampau yang pernah terjadi pada tanah tersebut. 2. Kompresi Asli Menunjukan tekanan yang melebihi tekanan pra-konsolidasi. 3. Rekompresi dan pengembangan Rekompresi menggambarkan tingkah laku tanah jika mengalami tambahan beban kembali sebelum mengalami penurunan tegangan , pengembangan di sini diartikan bahwa setelah terjadi penurunan tegangan maka volume tidak kembali seperti semula. Dari sini bisa di hitung indeks pengembangan dan indeks rekompresi. c.

Koefisien Konsolidasi Koefiien Konsolidasi menunjukan kecepatan pengaliran air pori selama

konsolidasi terjadi. Koefisien konsolidasi dapat dihitung dengan menggunakan rumus : Cv = ( Ti x H² ) / Ti atau Cv = ( 0,197 x H² ) / t5 II‐5


Tinjauan Pustaka

Dimana : Ti = Faktor Waktu H = Panjangan lintasan drainase terpanjang Ti = Waktu untuk terjadi konsolidasi (t50) Tabel 2.2 Faktor Waktu Uv Kasus I 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tv Kasus II

0,008 0,031 0,071 0,126 0,197 0,287 0,403 0,567 0,848 ∞

0,048 0,09 0,115 0,207 0,281 0,371 0,448 0,652 0,933 ∞

d. Indeks Kompresi Penurunan konsolidasi premier dihitung dengan indeks kompresi (Cc) yang diperoleh sebagai rajah rasio lawan tekanan log atau suaturasio kompresi (Cc’) yang didapat sebagai rajah regangan lawan tekanan log. e.

Kekuatan Geser Kekuatan geser adalah tahanan yag terbentuk dari suatu kombinasi

partikel yang bergulir, plesetan dan meremuk oleh seriap tekanan pori yang berlebihan yang terjadi selama

pergerakan terjadi. Bila

suatu titik pada

sembarang bidang dari suatu massa tanah memiliki tegangan geser yang sama dengan kekuatan gesernya, maka keruntukan akan terjadi ppada titik tersebut. Kekuatan geser tanah di suatu bidang tertentu di kemukakan oleh Coulomb sebagai fungsi linear terhadap tegangan normal pada bidang tersebut pada titik II‐6


Tinjauan Pustaka

yang sama, dimana c dan Ø adalah parameter – parameter yang berturut – turut didefinisikan sebagai kohesi ( cohesion intercept atau apparent cohesion ) dan sudut tahanan geser ( angle of shearing resistance). Kekuatan Geser dalam arti tegangan total dapat dijabarkan sebagai berikut : s = c + α tan Ø sedangkan dengan menggunakan tegangan efektif, s = c’+ α’ tan Ø Pengukuran kuat geser tanah dapat melakukan pengujian di laboratorium yaitu direct shear test, unconfined compression test, dan triaxial compression test, sedangkan untuk pengujian dilapangan yaitu vane shear test, standart penetration test, dan cone penetration test. Dalam pelaksanaannya tidak selalu data yang dibutuhkan untuk perencanaan akan lengkan tersedia, maka di perlukan suatu metode empiris dari para ahli mekanika tanah untuk dapat menaksir kekuatan geser.

2.4.1. Penyelidikan Tanah Penyelidikan tanah sangat dibutuhkan untuk data perancangan pondasi bangunan. Sifat – sifat teknis yang didapatakan digunakan untuk menganalisa daya dukung tian dan penurunannya. Penyelidikan tanah dapat di bagi dalam 3 tahapan, yaitu :

1). Tahan Pengeboran atau pengalian lubang uji , II‐7


Tinjauan Pustaka

2). Pengambilan Sample Tanah, dan 3). Pengujian Sample tanah baik itu dilakukan di lapangan maupun di dilaboratorium.

1). Pengujian di Lapangan a. Uji Penetrasi Standar/ SPT ( Standart Penetrasi Test ) Uji penetrasi dilakukan karena sulitnya memperoleh sample tanah tak terganggu pada tanah granular. Pada pengujian ini, sifat sifat tanah ditentukan dari pengukuran kerapatan relative secara langsung dilapangan. Sewaktu melakukan pengebiran inti, jika kedalaman pengeboiran telah mencapai lapisan tanah yang akan diuji, maka mata bor dilebas dan diganti dengan alat yang di sebut dengan tabung belah setandar ( standart split barrel sampler ) (lihat gambar 2.3a ). Uji Penetrasi menjelaskan setelah tabung dipasang, bersama – sama dengan pipa bor, alat dimasukan lagi ke lubang uji sampai ujungnya menumpu pada lapisan tanah dasar, dan kemudian dipukul dari atas. Pukulan diberikan oleh alat pemukul yang beratnya 63,5 kg (140 pon) yang di tarik naik turun yang tinggi jatuhnya 76,2 cm (30”)( lihat gambar 2.3b ). Tabung dipkul sedalm 15 cm (6”), kemudian dilanjutkan pemukulan tahap ke dua yang didefinisikan sebagai nilai-N yaitu jumlah pukulan yang dibutuhkan untuk penetrasi tabung belah sedalam 30,48 cm. Pemukulan dilanjutkan sampai kedalaman tanah keras diman pukulan dihitung pada tiap – tiap penembusan sedalam 7,62 cm (3”) atau setiap 15 cm (6”).

II‐8


Tinjauan Pustaka

Gambar 2.1 Metode Uji N-SPT. Pada Perancangan Pondasi, nilai N dapat di pakai sebagai indikasi kemungkinan model keruntuhan pondasi yang akan terjadi ( Terzaghi dan Peck. 1948 ). Kondisi keruntuhan geser lokal ( Local shear failure ) dapat dianggap terjadi bila N<5, dan keruntuhan geser umum ( general shear failure ) terjadi pada nilai N>30. II‐9


Tinjauan Pustaka

Tabel 2.3 Hubungan nilai n dengan Kerapatan relatif (Dr). ( Terzaghi dan Peck, 1948 ) Nilai N <4 4 -10 10 - 30 30 - 50 > 50

Kerapatan relatif ( Dr ) Sangat tidak padat Tidak Padat Kepadatan sedang Padat Sangat Padat

Sumber : Terzaghi dan Peck, 1948

Untuk tanah lempung jenuh, Terzaghi dan Peck (1948) memberikan hubungan N secara kasardengan kuat tekan bebas ( lihat tabel 2.4 ), akan tetapi tidak disarankan digunakan untuk menentukan kust geser tanah lempung, lebih baik melakukan pengujian di lapangan dengan uji kipas ( Vane Shear Test ).

Tabel 2.4 Hubungan Nilai N, Kosistensi dan kuat tekan bebas ( qu ) Untuk tanah lempung jenuh . Kuat Tekan Bebas (qu ) Nilai N Konsistensi ( KN/m2) <2 Sangat lunak > 25 2-4 Lunak 25 - 50 4-8 Sedang 50 - 100 8 - 15 Kaku 100 - 200 15 - 30 Sangat Kaku 200 - 400 >30 Keras > 400 Sumber : Terzaghi dan Peck, 1948

II‐10


Tinjauan Pustaka

b. Uji Penetrasi Kerucut Statis ( CPT ) Uji CPT atau Sondir sangat berguna untuk memperoleh nilai variasi kepadatan tanah pasir yang tidak padat . Pengujian ini tidak dapat di terapkan pada tanah berkerikil dan pasir padat. Alat uji CPT terdiri dari kerucut baja yang mempunyai kemiringan 60 ⁰ dan berdiameter 35,7 mm ( Gambar 2.2a ). Pengujian ini dilakukan dengan mendorong pipa dan mata sondir secara terpisah melalui alat penekan mekanis atau dengan tangan yang memberikan gerakan ke bawah. Kecepatan penekanan adalah 10 mm/detik. Pembacaan tahanan kerucut statis atau tahanan konus dilakukan dengan melihat arloji pengukur pada tiap – tiap penetrasi sedalam 20 cm. Tahanan ujungcserta gerakan selimut alat sondir dicatat ( Lihat Gambar 2.2b ). Nilai – niali tahanan konus ( qc ) dapat di korelasikan secara langsung dengan kapasitas dukung tanah penurunan pada pondasi dangkal dan pondasi tiang.

Gambar 2.2a

Gambar 2.2b

2). Pengujian di Laboratorium

II‐11


Tinjauan Pustaka

Kegiatan pengujian dilaboratorium di peroleh dari contoh tanah yang diambil dari pemboran, pengujian di laboratorium untuk mengkalsifikasian dan pengujian sifat fisis serta mekanisnya. Pengujian di laboratorium bertujuan untuk memperoleh paramater yang dibutuhkan dalam perhitungan dalam mendesain pondasi. Parameter tersebut yang dibutuhkan adalah (1) Indeks Properties Tanah, (2)Engineering Properties Tanah. a.

Indeks Propertis

Pengujian Indeks Properties adalah sebagai berikut : 1. Pengujian Kadar Air (w) Pengujian kadar air (w) adalah perbandingan antara berat air pada tanah tersebut dengan berat kering tanag tersebut, dinyatakan dalam persen. 2. Berat Jenis ( Gs ) Berat jenis adalah perbandingan berat satuan bahan dengan berat satuan air. 3. Analisa Saringan Sifat – sifat tanah banyak terkandung pada ukuran butirnya, besar kecilnya butiraan tanah juga merupakan dasar untuk mengklasifikasikan tanah. Suatau macam tanah tertentu dikatakan bergradasi baik jika terdiri dari butian – butiran yang tidak seragam. Apabila dikatakan bergradasi buruk jika butiran – butirannya hampir seluruhnya sama.

4. Batas Atterberg II‐12


Tinjauan Pustaka

Batas Aterberg yang paling utama adalah batas cair dan batas plastis yang dapat menggambarkan secara garis besar sifat – sifat tanah. Batas Atterberg yang diujikan pada kasus ini adalah batas cair ( Liquid Limit ) dan batas plastis ( Plastis Limit ).

5. Indeks Plastisitas ( PI ) Indeks Plastisitas adalah perbedaan antara batas cair (LL) dan batas plastis (PL) suatu tanah, atau PI = LL – PL. Batas Cair ( LL ) adalah dimana kadar air (w) tertransisi dari keadaan plastis ke keadaan cair. Sedangkan batas plastis (PL) adalah dimana kadar air (w) tertransisi dari keadaan semi padat ke keadaan plastis.

b. Enggineering Properties Pengujian enggineering properties adalah meliputi pengujian kuat geser dan pengujian triaxial.

1. Pengujian Kuat Geser Kekuatan geser adalah tahanan yang terbentuk dari suatu bentuk kombinasi partikel yang bergulir, plesetan dan meremuk oleh setiap tekanan pori berlebih yang terjadi selama pergerakan partikel. Kekuatan geser ini di ukur dalam dua istilah parameter tanah , yaitu kohesi atau tarik menarik antar partikel, dan sudut geser dalam Ø atau tahanan terhadan plesetan antara partikel. 2.

Pengujian Triaxial II‐13


Tinjauan Pustaka

Pada pengujian triaxial, contoh tanah diberi tegangan keliling sebelum digeser. Metode ini merupakan cara yang paling ideal untuk menentukan kuat geser suatu tanah. Pengujian triaxial meliputi:

a.

Pengujian UU ( Unconsolidated Undrained ), Tegangan sel diberikan pada contoh tanah dalam kondisi air tidak dapat terdrainase,begitu pula pada saat pergeseran ait tidak boleh mengalir keluar dari contoh tanah sehingga pembebanan tersebut dalam kondisi tak terdrainase atau undrained.

b.

Pengujian CU ( Consolidated Undrained ). Konsolidasi contoh tanah dilakukan setelah pemberian tegangan sel, setelah itu pergeseran saluran drainase dari contoh tanah ditutup sehingga pengujian juga bersifat tak terdrainase ( undrained )

c.

Pengujian CD ( Consolidated Drained ). Pada pengujian CD, contoh tanah dikonsolidasikan pada tegangan sel dan pergeseran tanah dilakukan dengan kecepatan yang sangat lambat dalam kondisi drainase dari sample contoh tanah terbuka.

2.2.

Pondasi Pondasi adalah bagian suatu sistem rekayasa yang meneruskan beban yang

ditopang pondasi dan berat-sendiri kepada dan ke dalam tanah dan batuan yang terletak dibawahnya. Pondasi dapat digolongkan berdasarkan dimana beban itu ditopang oleh tiang yang menghasilkan: II‐14


Tinjauan Pustaka

1.Pondasi dangkal Pondasi yang kedalammnya pada umumnya D/B ≤ 1.

2. Pondasi dalam Pondasi yang kedalamanya D/B ≥ 4. Pondasi dalam terdapat beberapa macam, yaitu pondasi tiang, pondasi sumuran dan pondasi kaison. Pondasi tiang terdiri dari dua jenis yaitu pondasi tiang pancang dan pondasi tiang bor. a.

Tiang Pancang Penggunaan pondasi tiang pancang sebagai pondasi bangunan apabila tanah

yang berada dibawah dasar bangunan tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity) yang cukup untuk memikul berat bangunan dan beban yang bekerja padanya atau apabila tanah yang mempunyai daya dukung yang cukup untuk memikul berat bangunan dan seluruh beban yang bekerja berada pada lapisan yang sangat dalam dari permukaan tanah. Keuntungan menggunakan tiang pancang : 1. Karena tiang pancang di buat dari pabrik dan pemeriksaan kualitasnya ketat, hasilnya lwbih diandalkan. 2. Prosedur pelaksanaan tidak di pengaruhi oleh air tanah. 3. Daya dukung dapat diperkirakan berdasarkan rumus – rumus tiang pancang sehingga mempermudahkan pengawasan pengerjaan konstruksi. Kerugian menggunakan tiang pancang :

II‐15


Tinjauan Pustaka

1. karena dalam pelaksaan pemacangan menimbulkan getaran dan kegaduhan yang berpenduduk padat di kota dan di desa, maka akan menimbukan masalah di sekitarnya. 2. Bila panjang tiang pancang kurang, maka untuk melakukan penyambungan sulit dan memerlukan alat penyambung khusus. 3. Pemacangan sulit, jika diameter tiang terlalu besar. 4.Bila melakukan pemotongan maka dalam pelaksaanan akan lebih sulit dan memerlukan waktu lama. b. Tiang Bored Pile Pondasi Bored pile adalah bentuk pondasi dalam yang dibangun didalam tanah dengan kedalaman tertentu. Pondasi ditempatkan sampai kedalaman yang dibutuhkan dengan cara mebuat lubang yang dibor dengan alat bire pile mini crane. Setelah imencapai kedalaman yang diinginkan, kemudian dilakukan pemasangan kesing atau begising yang terbuat dari plat besi, kemudian dimasukan rangka besi pondasi yang telah di rakit sebelumnya. Keuntungan dalam menggunakan tiang bore pile : 1.Dapat digunakan dalam segala macam kondisi tanah, menembus lapisan keras , lapisan berakal, batu – batuan lapuk, dan lensa- lensa tanah yang tidah dapat di tembus oleh tiang pancang. 2. Kedalaman elevasi ujung dari penggalian untung pondasi tiang bor dapat diukur. 3. Dari Contoh tanah selama pengeboran dapat di pelajari apakah kondisi tanah yang di jumpai sesuai dengan hasil boring yang dilakaujkan pada waktu penyelidikan tanah. II‐16


Tinjauan Pustaka

4. Suara dan getaran yang ditimbulkan dari alat driling relatif lebih kecil jika di bandingkan dengan alat pilling ring pada tiang pancang sehingga sangat cocok untuk daerah yang padat penduduk dan bangunannya. 5. Kemudahan terhadap perubahan konstruksi. Kontraktor dapat dengan mudah mengikuti perubahan diameter atau panjang tiang bor untuk mengkompensasikan suatu kondisi yang tidak terduga. 6. Tidak ada resiko penyambungan. Adapan kerugian menggunakan bore pile adalah : 1.Kurang dapat diandalkan untuk daya dukung tahanan geser kanan proses pelaksaaannnya tidak sekaligus memadatkan tanah justru menggurangi massa tanah. 2. Prosedur Pelaksannannya sangat kritis terhadap daya dukung tiang bore , karena cara pengeboran dan pengecoran sangant mempengaruhi mutu beton yang dihasilkan sedangkan pemeriksaan kualitas hanya dapat dilakuakan secara tidak langsung sehinngga memerlukan pengawasan yang sangat ketat pada saat pelaksanaan. 3. teknik pelasanaan kadang – kadang sangat sensitif terhadap kondisi tanah yang di jumpai dan pengaruh cuacapun sangat penting. 4. Meskipun penetrasi sampai kelapisan pendukung dianggap tekah terpenuhi, kadang – kadang masih terjadi penurunan yang berlebih karena keadaan geolosis lapisan tanah yang tidak sama. Hal ini juga sangat mempengaruhi daya dukung pondasi. 5. Makin besar diameter bore pile makin besar pula biaya untuk melakukan pengujian loading test lebih tinggi. II‐17


Tinjauan Pustaka

2.2.1 Daya Dukung Pondasi Tiang Seperti yang di jelaskan sebelumnya bahwa kestabilan bangunan tergantung dari pondasi yang digunakan.

Kapasitas pondasi akan dapat di

tentukan bila daya dukung tiang baik terhadap tiang tunggal maupun kelompok tiang telah di ketahui dengan jelas melalui proses perhitungan. Perhitungan didasarkan dari beberapa formula pendekatan para ahli geoteknik dan pondasi didunia. 2.2.1.1. Daya Dukung Tiang Tunggal a. Daya Dukung Batas Daya dukung batas tiang ( ultimate ) dapat diberikan dalam rumus yang sangat sederhana yaitu dalam persamaan : Qu = Qp + Qs Dimana : Qu = Daya Dukung Batas Qp = daya dukung titik ( ujung ) Qs = Tahanan Gesek kulit b. Daya Dukung Ijin Tiang Nilai Kapasitas dukung ijin tiang (Qa) dapat di dengan menggunakan rumus : Qall = Qu/SF II‐18


Tinjauan Pustaka

Dimana : Qu = Kapasitas dukung ultimate tiang SF = Faktor Aman c.

Daya Dukung Ujung Bersadarkan Data Sondir Pada Tanah Pasir a. Metode Vesic ( 1967 ) Metode ini menyarankan tahanan ujung tiang persatuan luas (fb) kurang lebih sama dengan tahanan kerucut (qc) atau : Fb = qc (Ton/m²). Tahanan ujung batas tiang (Qb) dinyatakan dalam pesamaan Qb = Ab. qc Dimana : Qb = Daya Dukung batas ujung tiang (ton) Ab = Luas penampang ujung tian (m²) qc = Tahanan konuspada ujung tiang (ton/m²). b. Metode Mayerhoff ( 1976 ) Metode ini menentukan kapasitas dukung ujung tiang tergantung jenis tanahnya. Beruikut ini adalah rumus yang digunakan untuk menghitung kapasitas ujung tiang menurut jenis tanahnya. Qp = Ap. qp II‐19


Tinjauan Pustaka

Qc = c. Nc’ + q.Nq’ Pada tanah pasir nilai c = 0 Qp = Ap . qp = Ap . 0,5 tg Ø . Nq’ . pa Dimana : Qp

= Kapasitas dukung ujung tiang ( ton )

Ap = Luas penampang ujung tiang ( m² ) qp = Kapasitas dukung batas / unit tahanan ujung Ø

= Sudut geser dalam tanah

Nq’ = Faktor kapasitas dukung pa = Tekanan Atmosfir ( 100 Kn/ m² ) Gambar 2.3 Nilai Nq’ dan Nc’ di dapat dari gambar berikut :

II‐20


Tinjauan Pustaka

Sumber : Joseph E. Bowles, P.E., S.E.

Pada Tanah Lempung a. Metode LCPC Qp = Ap. qp qp = qc (eq) kb Dimana : qc(eq) = Tahanan ujung rata – rata ( tinjauan rata – rata antara 1,5 D diatas ujung tiang samapai 1,5 D dibawah tiang, setelah itu potong grafik sondir antara nilai lebih dari Kb

= faktor kapasitas dukung empiris , ( untuk lempung dan lanau = 0,6 ) ( untuk pasir dan batuan = 0, 375 )

b. Metode Dutch DeRuiter and Berigen , Tinjauan rata – rata antara 8D diatas samapai 4D dibawah ujung tiang Qp = Ap . qp qp = R1.R2.0,5 (qcl + qc2 ). k’b ≤ 150 pa II‐21


Tinjauan Pustaka

Dimana : R1 = faktor reduksi, dimana berfungsi diatas kekuatan geser undrained. R2 = 1 kerucut elektrik penetrometer ( kalau dilapisan lempung ) = 0,6 kerucut mekanik penetrometer ( kalau terpotomg di lapisan lempung ). qc1 = Tahanan rata – rata 4D dibawah ujung tiang qc2 = Tahanas rata – rata 8D diatas ujung tiang SPT menghasilkan suatu nilai N ( banyaknya pukulan ) pada kedalam tertentu. Pengujian ini sangatlah baik dilakukan pada tanah non kohesif. d. Daya Dukung ujung tiang berdasarkan data N-SPT Pada Tanah Pasir

a. Metode Briuad et al. (1985) Qp = Ap . qp qp = 19,7 . pa(

dimana : Qp = Kapasitas dukung ujung tiang ( Ton ) Ap = Luas penampang ujung tiang ( m² ) qp = Kapasitas dukung batas / unit tahana ujung N60 = Nilai rata – rata N-SPT yang terletak di 4D dibawah dan 10D diatas ujung tiang II‐22


Tinjauan Pustaka

Pa = Tekana Atmosfir ( 100 Kn/m² ) b. Metode Shivi and Fukui ( 1983 ) Qp = Ap. qp qp = 0,15 . Pa (N60) dimana : Qp = Kapasitas dukung ujung tiang ( Ton ) Ap = Luas penampang ujung tiang ( m² ) qp = Kapasitas dukung batas / unit tahana ujung N60 = Nilai rata – rata N-SPT yang terletak di 4D dibawah dan 10D diatas ujung tiang

Pada Tanah Lempung a.Metode mayerhoff ( 1956) Untuk jenis tanah dan jenis tiang yang berbeda, mayerhoff ( 1956) mengajurkan menggunakan formula daya dukung tiang sebagai berikut : Qp = 40 . Nb . Ap Dimana ;

Qp = Tahanan ultimit Ap = Luas penampang ujung tiang Nb = Harga N-SPT pada elevasi ujung tiang

b. Metode Statik Dari data N-SPT yang di peroleh dari lapangan, maka daya dukung batas sebuah pondasi dapat diformulasikan sebagai berikut : Qs = As.0,20N II‐23


Tinjauan Pustaka

Qp = Ap.pb Nilai pb tergantung dari jenis tanah seperti yang tertera tabel 2.5 di bawah ini :

Jenis Tanah Pasir Lanau

N < 15 Ton/ft² Ton/m² 4N 40 N 2,5 N 25 N

Tabel 2.5 nilai pb N>15 Ton/ft² Ton/m² 60 + 2(N-15) 600 + 2(N-15) 37,5 +1,25( N-15) 375 +1,25( N-15)

Sumber : Diarsa, Ir. Made G.

2.3.

Efisiensi dan Daya Dukung kelompok Tiang Meskipun pada tiang yang berdiameter besar atau untuk beban yang ringan

sering digunakan pondasi tiang tunggal untuk memikul beban kolom atau beban struktur, namun pada umumnya beban kolom struktur atas dapat dipikul oleh suatu kelompok tiang. Penggunaan kelompok tiang mempunyai keuntungan – keuntungan sebagai berikut : 1. Dapat digunakan bila tiang tunggal tidak mempunyai kapasitas yang cukup menahan beban. 2. Kegagalan dari sebuah tiang dapat diminimalisasi dengan adanya tiang – tiang yang lain ( prinsip redunacy ). 3. Menyababkan terjadinya pemadatan pada tanah lateral, terutama pada pemacangan tiang. Hal ini akan meningkatkan tekanan tanah lateral yang berkerja di sekeliling tiang sehingga meningkatkan kapasitas tahanan geseknya. Hal ini terutama berlaku pada tanah pasiran.

II‐24


Tinjauan Pustaka

Konfigurasi kelompok tipikal di tunjukan oleh gambar 2.4 .

Sumber : Tomlison, 2001

Maka kapasitas daya dukung tiang di definisikan sebagai perkalian antara daya dukung satu tiang dengan banyaknya tiang dikalikan lagi dengan efisinsi grup tiang . Adapun dalam formula sebagai berikut : Qug = Qut.n.Eg Dimana : Qug = Kapasitas daya dukung maksimum grup tiang Qut = Kapasitas daya dukung maksimum satu tiang n = Banyaknya tiang Eg = Efisiensi grup Kebanyakan peraturan bangunan masyarakat jarak minimum antara tiang sebesar 2 kali diameter sedangkan jarak optimal antara tiang, umumnya adalah antara 2,5 – 3,0 kali diameter. Untuk pondasi yang memikul beban lateral yang besar, maka dianjurkan jarak yang lebih besar. Berdasarkan studi dan publikasi sejak 1963 itu menganjurkan bahwa tiang gesekan pada tanah pasiran dengan jarak 2,0D – 3,0D akan memiliki daya dukung yang lebih besar daripada jumlah total daya dukung individual tiang, II‐25


Tinjauan Pustaka

sedangkan untuk tiang gesek pada tanah kohesif, geser blok di sekeliling kelompok tiang ditambah dengan daya dukung ujung besarnya tidak boleh melebihi jumlah toatal daya dukung masing - masing tiang. 2.4. Efisiensi Kelompok Tiang pada Tanah Lempung Formula Sedehana ini didasarkan pada jumlah daya dukung gesekan dari kelompok tiang sebagai kesatuan (blok). 2.( m + n - 2 ) . S + 4 . D

Eg = p.m.n

Dimana: m = jumlah tiang pada deret baris n = jumlah tiang pada deret kolom s = jarak D = diameter atau sisi tiang p = keliling dari penampang tiang

Gambar 2.5 Kelompok Tiang

Sumber : Bowles,1997

II‐26


Tinjauan Pustaka

2.4.1 Daya Dukung Kelompok Tiang pada Tanah Lempung Daya dukung kelompok tiang dapat ditentukan dengan langkah – langkah sebagai berikut : a.

Tentukanlah jumlah total dari daya dukung seluruh tiang : m . n ( Q p + Qs ) = m . n (( Ap .qp ) +

p . ∆L. fs )

Dimana : Ap = Luas Penampang tiang tunggal p = Keliling tiang ∆L = Panjang Segmen tiang qp = Daya dukung ujung tiang fs = tahanan selimut b.

Tentukan daya dukung dari blok kelompok tiang yang beerukuran Lg x Bg x H : Lg . Bg . qp + ∑ [ 2.( Lg + Bg ). ∆L. fs ]

Dimana : Lg = panjang blok Bg = lebar blok c.

Bandingkan kedua besaran ∑ Qu di atas, dan gunakan nilai yang terkecil sebagai kapasitas daya dukung ultimit dari kelompok tiang.

II‐27


Tinjauan Pustaka

Gambar 2.6 Efisiensi grup

Sumber : NAVFAC DM-7.2, 1982

2.5. Penurunan Pondasi

2.5.1 Penurunan Pondasi Tiang Tunggal Perkiraan penurunan pada pondasi merupakan masalh yang komplek karena beberapa hal berikut : 1. Adanya gangguan pada kondisi tegangan tanah saat pemancangan 2. Ketidakpastian mengenai (

distribusi dari posisi pengalihan beban

load transfer ) dari tiang ketanah.

Untuk memperkirakan

besarnya penuruinan elastis atau penurunan

seketika pada pondasi tiang tunggal dapat digunakan dua metode , yaitu metode semi-empiris dan metode empiris. Metode Semi Empiris Penurunan elastis pondasi tiang tunggal dapat dihitung sebagai betikut : Se = Ss + Sp + Sps Di mana : Se = penurunan elastis total pondasi tiang tunggal II‐28


Tinjauan Pustaka

Ss = penurunan akibar deformasi aksial tiang tunggal Sp = penurunan dari ujung tiang Sps = Penurunan akibat beban yang dialihkan sepanjang tiang Ketiga komponen ini dihitung secara terpisah dan kemudian dijumlahkan.

Qp = beban yang didukung ujung tiang

Di mana :

Qs = beban yang didukung selimut tiang L = panjang tiang Ap= luas penampang tiang Ep = modulus elastis tiang = koefisien yang bergatung pada distribusi gesek

Selimut sepanjang pondasi

Metode Empiris ( Vesic,1970) S

Di mana : S = penurunan total di kepala tiang D = diameter atau sisi tiang Q = beban kerja L = panjang tiang II‐29


Tinjauan Pustaka

Ap = luas penampang tiang Ep = modulus elastis tiang 2.5.2. Penurunan Pondasi Kelompok Tiang Penurunan kelopok tiang umumnya lebih besar daripada pondasi tiang tunggal karena pengaruh tegangan pada daerah yang lebih luas dan lebih dalam. a. Metode Vesic ( 1977 )

Di mana :

S = penurunan pondasi tiang tunggal Sg = penurunan kelompok tiang Bg = lebar kelompok tiang D = diameter atau sisi tiang tunggal

b. Metode Mayerhof ( 1976 ) 1). Berdasarkan hasil SPT

Dimana : q = tekanan pada dasar pondasi Bg = lebar kelompok tiang N = Nilai rata-rata Nspt terkoreksi pada kedalaman dibawah kelopok pondasi tiang.

L = panjang tiang

II‐30


Tinjauan Pustaka

2) Berdasarkan Data Sondir (qc) Sg

Untuk mrngontrol suatu perencanan suatu bangunan gedung di daerah Ibukota, Pemerintahan Daerah DKI Jakarta melaui UU No. 7 tahun 1991, tentang bangunan dalam wilayah DKI Jakarta mengatur tentang penurunan yang diperbolehkan dalam wilayah DKI Jakarta, batasan maksimum yang diijinkan sebagai berikut . Tabel 2.6 Nilai Penurunan yang Diperbolehakn Menurut Pemerintahan DKI Total penurunan yang diijinkan Jenis Pondasi Tanah pasir Tanah Lempung 1. Pondasi Setempat. 4.0 cm 6.5 cm 2. Pondasi Plat Lantai 7.5 cm 15 cm 3. pondasi Beton bertulang, untuk 7.5 cm 15 cm silo, menara air dan sebagainya

2.6.

Interpretasi Parameter Tanah Data tanah yang didapat dari proyek tidak selalu lengkap dan sering kali

dilakuan perlu dilakuakan korelasi – korelasi data tanah untuk mendapatkan parameter – parameter tanah lainnya. Pada umumnya korelasi data tanah dapat diperoleh melalui data SPT dan CPT. Korelasi nila N-SPT dengan parameter Kuat Geser Tanah 1.

Pada tanah pasir Seperti kita ketahui tanah pasir adalah tanah yang tidak berkohesi. Kuat

gesernya ( shear strength) ditentukan oleh parameter sudut geser dalam ( (Ø,) atau (Ød). Harga Ød sering dihitung dari persamaan empiris menggunakan nilai N persamaan yang terkait, antara lain: II‐31


Tinjauan Pustaka

Ød = (20N)0,5 + 15………...(Ohsaki dkk, 1959) Ød = (15N)0,5 + 15 ≤ 45…..(Japan Road Association, 1990) 0,5

Ød = (12N)

Dunham, 1954

+ 25…..(angular and well grained soil particles)

Ød = (12N)0,5 + 20 …..(round,well-grained or angular & uniform grained) Ød = (12N)0,5 + 15 …..(round & uniform-grained soil particles) Ød = (0,3N)0,5 + 27…..(Peack, dkk, 1953) Disamping itu grafik korelasi nilai N SPT terhadap Ø antara lain dibuat oleh Peck, Hanson, dan Thornburn (1953) , De Mello (1971), Bolton M.D (1986), Skempton A.W (1986) maupun Hatanaka & Uchida (1996) sebagaimana ditunjukan pada Gambar berikut:

Gambar 2.7. Internal Friction angle untuk tanah pasir dari data SPT Hatanaka & Uchida (1996)

Sumber : Hatanaka & Uchida (1996)

II‐32


Tinjauan Pustaka

Gambar 2.8 Korelasi N-spt dan Ø

Sumber : Peak et al ( 1974 )

2.

Pada tanah lempung

kekuatan geser pada tanah lempung , kohesi (c) atau kekuatan tekan tak tersekap (unconfined compressive strength), yaitu qu. Khusus untuk undrained shear strength (Su), diperoleh dari pengujian triaksial UU (unconsolidated undrained triaxial test) maupun unconfined compressive strength (UCS). Adapun harga Su dari UCS yang

menghasilkan

harga qu, dihitung

melalui persamaan

(Hara,dkk,1974) Su = 0.5 qu Penelitian awal mengenai hubungan antara qu vs N SPT dilaksanakan oleh Terzaghi & Peck (1967), sedangkan korelasi nilai N vs undrained shear strength, su diperlihatkan dalam Gambar berikut :

II‐33


Tinjauan Pustaka

Gambar 2.9. Korelasi nilai NSPT vs Su (Terzaghi & Peck, 1967 ; Sowers, 1979)

Tabel 2.7 Korelasi antara qu – NSPT (Terzaghi & Peck 1967)

Consistency Very soft Soft Medium Stiff Very stiff Hard

N‐SPT < 2 2 ‐ 4 4 ‐ 8 8 ‐ 15 15 ‐ 30 > 30

Qu (Kpa) < 25 25 ‐ 50 50 ‐ 100 100 ‐ 200 200 ‐ 400 > 400

Sumber : (Terzaghi & Peck 1967)

3.

Korelasi Poisson ration, sudut geser dalam, modulus elastisitas dan angka

pori pada tanah yang tidak kohesif.

II‐34


Tinjauan Pustaka

Tabel 2.8 Korelasi Poisson ration, sudut geser dalam, modulus elastisitas dan angka pori pada tanah yang tidak kohesif Type of soil

Properties of soil

Sand (course) v = 0.15 Sand (medium course) v = 0.2 Sand (fine grained) v = 0.25 Sandy silt v = 0.3 to 0.35

φ E (lb/in²) E (kN/m²) φ E (lb/in²) E (kN/m²) φ E (lb/in²) E (kN/m²) φ E (lb/in²) E (kN/m²)

0.41 to 0.5 43 6.550 45.200 40 6.550 45.200 38 5.300 36.600 36 2.000 13.800

Void ratio ( e ) 0.51 to 0.6 40 5.700 39.300 38 5.700 39.300 36 4.000 27.600 34 1.700 11.700

0.61 to 0.70 38 4.700 32.400 35 4.700 32.400 32 3.400 23.500 30 1.450 10.000

Sumber : foundation of theoretical soil mechanics : M.E Harr : (1996)

Tabel 2.9 Hubungan antara kepadatan, relative density, nilai N, qc dan ϴ (Mayerhof, 1965) Kepadatan Relatif density Nilai N‐SPT Tekanan Konus qc Sudut Geser (γd) (kg/cm²) ( cᵒ ) Very Loose ( sangat lepas ) < 0.2 < 4 < 20 < 30 Loose ( lepas ) 0.2 ‐ 0.4 4 ‐ 10 20 ‐ 40 30 ‐ 35 Medium Dense ( agak kompak ) 0.4 ‐ 0.6 10 ‐ 30 40 ‐ 120 35‐ 40 Dense ( kompak ) 0.6 ‐ 0.8 30 ‐ 50 120 ‐ 200 40 ‐ 45 Very Dense ( sangat kompak ) 0.8 ‐ 1.0 > 50 > 200 > 45

4.

Korelasi antara tipe tanah dengan Specific Gravity Tabel 2.10 General range of Gs for various Soils

Soil Type Sand Silts Clay and Silty clay Organic Soil

Range of Gs 2.63 ‐ 2.67 2.65 ‐ 2.7 2.67 ‐ 2.9 less than 2

II‐35


Tinjauan Pustaka

5.

Korelasi antara jenis tanah dan nilai Cp Tabel 2.11 Nilai tipikal Cp (dari Design of pile Foundations by A.S. vesic, 1977)

Jenis tanah Pasir (padat ke lepas) Lempung (kaku ke lunak) Lanau (padat ke lepas)

Tiang pancang 0.02 ‐ 0.04 0.02 ‐ 0.03 0.03 ‐ 0.05

Tiang bor 0.09 ‐ 0.18 0.03 ‐ 0.06 0.09 ‐ 0.12

2.7. Statigrafi Statigrafi adalah gambaran mengenai lapisan suatu permukaan tanah sampai kedalaman permukaan tanah yang dtinjau. Statigrafi sangat penting untuk mengetahui strutur bagian bawah tanah secara umum.

2.8. Pembebanan Statik 2.8.2. Metode Pengujian Cara yang paling dapat diandalkan untuk menguji daya dukung pondasi tiang adalah dengan uji pembebanan statik. Interpretasi dari hasil uji pembebanan statik merupakan bagian yang cukup penting untuk mrngetahui respon tiang pada selimut dan ujungnya serta besarnya daya dukung ultimitnya. Berbagai cara interpretasi seperti cara log p – log s, cara Chin dan sebagainya. Perlu mendapat perhatian dalam hal menginterpretasikannya besar daya dukung ultimit karena setiap metode dapat memberikan jawaban yang berbeda. Yang penting adalah agar dari hasil uji pembebanan statik, seseorang praktisi dalam rekayasa pondasi dapat menggambarkan mekanisme yang terjadi misalnya dengan melihat bentuk kurva, besarnya deformasi plastis tiang atau kemungkinan terjadinya kegagalan bahan tiang dan sebagainya. Pengujian hingga 2 kali beban kerja dilakukan pada II‐36


Tinjauan Pustaka

tahap verifikasi daya dukung, tetapi untuk alasan lain misalnya untuk keperluan optimasi dan untruk kontrol beban ultimit pada gempa kuat, seringkali diperlikan pengujian sebesar 250% hingga 300% dari beban kerja. Pengujian beban statik melibatkan pemberian beban statik dan pengukuran pergerakan tiang. Beban – beban biasanya di berikan secara bertahap dan penuruanan dari tiang. Umumnya definisi keruntuhan yang diterima dicatat untuk di interpretasi lebih lanjut adalah bila suatu beban, tiang terus menerus mengalami penurunan. Pada umumnya beban runtuh tidak di capai pada saat pengujian. Oleh karena itu , daya dukung ultimi dari tiang hanya merupakan suatu estimasi. Sesuadah tiang uji disiapkan ( dipancang atau dicor ), perlu di tunggu dulu selama 7 samapai 30 hari sebelum tiang bisa diuji. Hal ini penting untuk memungkinkan tanah yang telah terganggu kembali ke keadaan semula, dan tekanan air pori yang terjadi akibat pemancangan tiang berdisipasi. Beban kontra dapat dilakukan dengan 2 cara. Cara pertama adalah dengan menggunakan sistem kentledge seperti yang di lihat pada gambar 2.10. Selain itu dapat juga digunakan kerangka baja atau jangkar pada tanah sebagaimana yang di ilustrasikan pada gambar 2.11. Pembebanan di lakaukan dengan dongkatrak hidrolik .

II‐37


Tinjauan Pustaka

Gambar 2.10. Pengujian Sistem Kentledge

Gambar 2.11. Pengujian dengan Tiang Jangkar ( Tomlison, 1980 )

II‐38


Tinjauan Pustaka

Pergerakan tiang dapat diukur dengan menggunakan satu set dial gages ysng di pasang paada puncak tiang. Toreransi pembacaanya antara satu dial gages dengan dial gages yang lainnya adalah 1 mm. Dalam Banyak hal, sangatlah penting untuk mengukur pergerakan relatif tiang. Untuk mendapatkan informasi lebih lanjut dari interaksi tanah dengan tiang, pengujian tiang sebaiknya dilengkapi dengan instrumentasi. Instrumentasi yang dapat di gunakan adalah strain gages sepanjang tiang, talltales pada kedalaman – kedalaman tertentu, atau load cells yang di tempatkan di bawah kaki tiang.

Instrumentasi dapat

memberikan informasi mengenai pergerakan kaki tiang, deformasi sepanjang tiang, atau distribusi beban sepanjang tiang selama pengujian.

2.8.2. Metode Pembebanan Cara Pembebanan dapat dilakukan dengan bebebrapa cara : 1.

Prosedur Pembebanan Standar-SML, Monotonik. Slow Maintained Load Test ( SML ) mrnggunakan delapan kali pengikatan

beban. Prosedur standar SML adalah dengan memberikan beban secara bertahap setiap 25% dari beban rencana, untuk tiap tahap beban, pembacaan diteruskan hingga penurunan ( settlement ) tidak lebih dari 2.54 mm/jam, tetapi tidak melebihi dari 2 jam. Pembebanan beban dilakukan sampai 2 kali beban rencana, kemudian ditahan. Setelah iti beban diturunkan secara bertahap untuk pengukuran rebound.

II‐39


Tinjauan Pustaka

2.

Prosedur Pembebanan Standar-SML,siklik Metoda pembebanan sama dengan SML tetapi setiap tahap beban dilakukan

pelepasan beban kemudian dibebani kembali hingga tahap beban berikutnya ( unloading-reloading ). Dengan cara ini, rebound setiap tahap beban dapat diketahui dan perilaku pemikulan lebih baik. Metode ini membutuhkan waktu lebih lama daripada metode SML (Monotonik). 3.

Quick Load Test ( Quick ML ) Karena prosedur standar membutuhkan wakru cukup lama, maka para

peneliti membuat modifikasi untuk mempercepat pengujian. Metode ini dikontrol oleh waktu dan settlement dimana setiap 8 tahapan beban ditahan selama waktu yang pendek tanpa memperhatiakan kecepatan pergerakan tiang. Pengujian dilakukan hingga runtuh atau hingga mencapai beban tertentu. Waktu total yang dibutuhkan 3 samapi 6 jam. 4.

Prosedur Pembebanan dan Kecepatan Kostan ( Constant Rate of

Penetration Method = CRP ) Metode CRP merupakan salah satu alternatif lain untuk pengujian tiang secara statis. Prosedurnya adalah tiang dibebani terus menerus samapai kecepatan penetrasi kedalam tanah kostan. Biasanya patokan yang diambil adalah 0.254 cm/menit atau lebih rendah lagi bila jenis tanahnya lempung. Hasil Penelitian dengan Metode CRP menunjukanbahwa beban runtuh relatif tidak tergantung oleh kecepatan penetrasi bila digunakan kecepatan kurang dari 0.125 cm/menit. Kecepatan yang lebih tinggi, dapat menghasilkan daya dukung yang sedikit lebih tinggi. Beban dan pembacaan defleksi diambil setiap menit. Pengujian dihentikan bila pergerakan total kepala tiang mencapai 10% dari diameter tiang atau bila II‐40


Tinjauan Pustaka

pergerakan ( displancement ) sudah cukup besar.Pengujian dengan metode CRP ini umunya membutuhkan waktu 1 jam (tergantung ukuran dan daya dukung tiang ). Metode CRP memberikan hasil yang serupa dengan Metode Quick ML, sevagaimana Metode Quick ML, metode ini juga dapat di selesaikan dalam 1 hari.

Gambar 2.12. Contoh Hasil Uji pembebanan Statik Aksial Tekan

2.8.3. Interpretasi Hasil Uji Pembebanan Statik Ada banyak metode interpetasi, namun dalam hal ini hanya akan di bahas 4 metode saja. Keempat metode tersebut adalah 1.

Metode Davisson M.T. Prosedur penentuan beban ultimit dari pondasi tiang dengan menggunakan metode ini adalah sebagai berikut II‐41


Tinjauan Pustaka

a.

Gambarkan kurva beban terhadap penurunan

b.

Penurunan elastis dihitung menggunakan rumus berikut :

Dimana : Se = Penurunan Elastis Q = Beban uji yang diberikan L = Panjang tiang A = Luas penampang tiang E = Modulus tiang c.Menarik garis OA berdasarkan penurunan elastis (Se) d. Menarik garis BC sejajar dengan garis OA dengan jarak X, dimana X

Dimana : D = diameter tiang bor e. Perpotongan antara kurva load settlement dengan garis lurus merupakan daya dukung ultimit.

II‐42


Tinjauan Pustaka

Gambar 2.13 Interpretasi Beban Ultimit ( Metode Davisson M.T. )

2.

Metode logP- log S

Pada pengujian dimana terjadi perubahan kondisi elastic menjadi kondisi plastis maka dengan melakukan cara plotting load vs settlement dalam skala log-log, akan diperoleh dua bagian garis dengan dua gradient berbeda, beban ultimit didapat pada titik yang merupakan perpotongan kedua garis lurus tersebut. Ultimit load ultimate load didefinisikan sebagai beban yang menghasilkan settlement/displacement tiang sebesar: Sf=e+x 3.

metode Mazurkiewich

Prosedur

penentuan

beban

ultimit

dari

pondasi

tiang

dengan

menggunakan Metode Mazurkiewich adalah sebagai berikut : a. Gambarkan kurva beban uji yang diberikan terhadap penurunan.

II‐43


Tinjauan Pustaka

b.

Menarik garis dari beberapa titik penurunan yang dipilih

hingga memotong kurva. Kemudian ditarik garis vertikal hingga memotong sumbu beban. c.

Dari perpotongan setiap beban tersebut, dibuat garis

bersudut 45⁰ terhadap garis perpotongan berikutnya dan seterusnya. d.

Menghitung

titik-titik

yang

terbentuk

ini

hanya

menghasilkan sebuah garid lurus. Perpotongan garis lurus ini ndengan sumbu beban merupakan beban ultimit.

Gambar 2.14. Interpretasi Beban Ultimti ( Metode Marzurkiewich )

4. Metode Chin Perhitungan beban ultimit dari pondasi tiang dengan menggunakan Metode Chin adalah sebagai berikut : a.

Gambarkan kurva antara rasio beban dan penurunan (s/Q)

dengan penurunan. II‐44


Tinjauan Pustaka

b.

Diperoleh persamaan garis tersebut adalah s/Q = c1. s + c2

c.

c1

dihitung

dari

pesamaan

garis,

atau

dari

gradien/kemiringan. d.

Beban ultimit adalah 1/c1.

Gambar 2.15 Interpretasi Beban Ultimit ( Metode Chin ) 2.8.4 Kriteria Pile Load Test a. Kriteria Berdasarkan Lateral Deflection Cara untuk menentukan besarnya beban lateral ijin melalui pengujian lateral pondasi tiang sangat bergantung kepada drift struktural yang diijinkan. Kriteria umum yang biasanya diterima adalah pergerakan kurang dari 1 cm untuk kondisi free head pada 100% working load: 

Beban ijin diambil sewaktu pergerakan horizontal tiang pondasi mencapai 0.635 cm.

b. Kriteria Berdasarkan Gross Settlement/Displacement II‐45


Tinjauan Pustaka

Kriteria berdasarkan gross settlement/displacement dari hasil load test aksial tekan adalah sebagai berikut:  Menurut N.Y. Code : Gross settlement/displacement maksimum = 25 mm.  Menurut Terzaghi : Gross Settlement/displacement maksimum =10 % diameter tiang Kriteria berdasarkan gross settlement/displacement curve dari hasil pile load test aksial tekan, curve tercuram yang diijinkan untuk tiang adalah sebagai berikut: 

W.H. Rabe : 0.03 inch/ton

 Nordlund: 0.05 inch/ton c. Kriteria Berdasarkan Net Settlement/Displacement Kriteria berdasarkan gross settlement/displacement dari hasil load test aksial tekan adalah sebagai berikut: 

Menurut NAVFAC : net settlement/displacement maksimum = ¼ inch=6.35 mm.  Menurut

Vesic

(1977):

net

settlement/displacement

maksimum = 2%xDiameter Tiang Kriteria berdasarkan net settlement/displacement curve dari hasil pile load test aksial tekan, curve tercuram yang diijinkan untuk tiang adalah sebagai berikut:  Nordlund: 0.03 inch/ton  Bowles : 0.005 inch/kip = 0.2855 mm/ton

II‐46


Tinjauan Pustaka

2.9. Daya Dukung Tarik 2.9.1. Kapasitas Tarik Pondasi Tiang Pada kondisi tertentu, seperti gempa, adanya gaya uplift atau jangkar, pondasi tiang akan berfungsi menahan beban tarik. Perhatian para peneliti mengenai hal ini belum banyak dan pandangan lama mengangap kapasitas tarik sama dengan nilai Qultimit pada kondisi tekan. Beberapa literatur dan Rahardjo (1992) mendapatkan bahwa gesekan ultimit pada saat tarik lebih rendah daripada nilai gesekan ultimit tiang dalam keadaan tekan, umumnya berkisar 40% - 70%. Kapasitas tarik pondasi tiang dapat dinyatakan : Tu = T + Wp Dimana : Tu = kapasitas total T = kapasitas tarik Wp = berat tiang

a. Kapasitas Tiang Pondasi Tiang Pada Tanah Lempung Das Dan Seeley ( 1982 ) memberikan formula : T = L . p. α’ . cu Dimana : L = Panjang tiang p = keliling α’ = faktor adhesi untuk tarik cu = kohesi

II‐47


Tinjauan Pustaka

Nilai α’ dapat diperoleh dari tabel 2.12

Jenis Tiang Tiang Bor

Tiang Pipa

Faktor Adhesi α' = 0.9 - 0.00625 cu (cu ≤ 80 kPa ) α' = 0.4 - ( cu > 80 kPa ) α' = 0.715 - 0.0191 cu (cu ≤ 27 kPa ) α' = 0.2 - ( cu > 27 kPa )

Dalam formula di atas cu dalam kPa.

Gambar 2.16. Kapasitas Tarik Pondasi

b. Kapasita Tarik Pondasi Tiang pada Tanah Pasir Daya dukung tarik pondasi tiang pada tanah pasir dapat di hitung sebagai berikut : II‐48


Tinjauan Pustaka

T = 0∫L ( fu . p )dz Dimana : fu = gesekan selimut untuk tarik ( Gbr. 2.18.a ) = Ku αv’ tan δ Ku = koefisien tarik αv’ = tegangan vertikal efektif δ = sudut geser antara tiang tanah Prosedur perhitungan sebagai berikut : 1.

Tentukanlah kapasitas relatif, Dr, kemudian berdasarkan nilai Dr, tentukan

nilai Lcr dari gambar 2. 18.c 2.

Bila L < Lcr ,

T = p 0∫L ( fu . p )dz = p 0∫L (αv’ . Ku tan δ ) dz Bila permukaan air jauh di bawah tiang, T = ½ p. γ . L2 . Ku . tan δ

3.

Bila L > Lcr T = ½ p. γ . L2 . Ku . tan δ+p . γ. Lcr .Ku tan δ(L – Lcr) ( 2.41 )

II‐49


Tinjauan Pustaka

II‐50


Tinjauan Pustaka

Gambar 2.17 (a) Variasi nilai fu; (b) Koefisien tarik; (c)δ/Ø terhadap (l/Dr)cr dan Dr (Das,1990)

2.10.

Daya Dukung Lateral Pondasi tiang selain dirancang dengan memperhitungkan beban-beban

aksial, beban lateral atau horizontal juga perlu ikut diperhitungkan, contohnya yang terjadi pada bangunan-bangunan dermaga di pelabuhan, tower tegangan tinggi, penahan tanah dan lain-lain. Beban-beban horisontal atau lateral tersebut seperti beban angin, tekanan tanah pada dinding penahan, beban angin, beban gempa, beban-beban tubrukan dari kapal (berlabuh, pada dermaga), beban-beban eksentrik pada kolom, gaya gelombang lautan, gaya kabel pada menara transmisi dan lain-lain. Besarnya beban lateral yang harus didukung oleh pondasi bergantung pada rangka bangunan yang mengirimkan gaya lateral tersebut ke kolom bagian bawah. Jika tiang II‐51


Tinjauan Pustaka

dipasang vertikal dan dirancang untuk mendukung beban horisontal yang cukup besar, maka bagian atas dari tanah pendukung harus mampu menahan gaya tersebut, sehingga tiang tidak mengalami gerakan lateral yang berlebihan. Karakteristik tanah yang mendukung pondasi juga harus ditinjau dalam menentukan kapasitas dukung maksimal lateral dari pondasi tiang Pada beban horisontal terdapat gaya lateral dan momen yang bekerja pada pondasi tiang diakibatkan oleh gaya gempa, gaya angin pada struktur atas, dan beban statis. Secara umum kriteria tiang dibedakan atas tiang pendek dan tiang panjang. Kondisi kepala tiang dibedakan menjadi kondisi kepala tiang bebas (Free Head ) dan kondisi kepala tiang terjepit (Fixed Head). Model ikatan tiang dengan pelat penutup tiang pile cap dalam analisis gaya lateral, perlu dibedakan. Model ikatan tersebut sangat mempengaruhi perilaku tiang dalam mendukung beban lateral. Model dari ikatan tiang tersebut ada 2 tipe, yaitu tiang ujung jepit (fixed-end pile) dan tiang ujung bebas (free-end pile). Dalam usaha untuk meningkatkan kapasitas tahanan lateral pada pondasi tiang,

Gambar 2.18 Tiang ujung bebas pada tanah granuler tiang pendek, (a) tiang pendek (b) tiang panjang (Broms , 1964)

II‐52


Tinjauan Pustaka

Gambar 2.19 tiang ujung jepit pada tanah kohesif tiang panjang, (a) tiang pendek (b) tiang panjang (Broms , 1964)

Perancangan pondasi tiang yang menahan gaya lateral, harus memperhatikan dua kriteria, yaitu : a. Faktor aman terhadap keruntuhan ultimit harus memenuhi. b. Defleksi yang terjadi akibat beban yang bekerja harus masih dalam batas – batas toleransi. 2.10.1. Metode Analisa Ada bebarapa metode yang telah dikembangkan untuk menganalisa tiang yang dibebani secara lateral diantaranya adalah metode Borms, Brinch-Hansen dan Reese-Matlock. Pada penulisan tugas akhir ini akan dibahas dengan menggunakan metode Broms. Broms (1964) mengemukakan beberapa anggapan dalam metode ini : 

tanah adalah salah satu dari non-kohesif saja (c = 0) atau kohesif saja (f = 0),oleh karena itu, tiang pada setiap tipe tanah dianalisis secara terpisah.



tiang pendek kaku (short rigid pile) dan tiang panjang lentur (long flexible pile) dianggap terpisah.

II‐53


Tinjauan Pustaka



Tiang dianggap tiang pendek kaku (short rigid pile) jika L/T ≤ 2 atau L/R ≤ 2



tiang panjang lentur (long flexible pile) jika L/T ≥ 4 atau L/R ≥ 3.5, dimana:

R4

EpI ksB

Dimana : E = modulus elastisitas bahan tiang (ton/m2) I = momen inersia penampang tiang (m4) Ks= nh.x untuk modulus tanah, meningkat sebanding dengan kedalaman x B= diameter atau sisi tiang (m) Tabel 2.13 Hubungan antara ks dan Cu

Konsistensi

Sedang hingga teguh Teguh hingga amat teguh

Keras

Kuat geser undrained Cu (kg/cm²)

0.50 - 1.00

1.00 - 2.00

>2

Rentang ks (kg/cm²)

0.15 - 0.30

0.30 - 0.60

> 0.60

Sumber : Paulus P Rahardjo

T5

EI (dalam satuan panjang) ηh

Dimana: E= modulus tiang I= momen inersia h= modulus variasi

II‐54


Tinjauan Pustaka

Tabel 2.14 Nila mudulus reaksi subgrade Ƞh Jenis tanah Pasir lepas Pasir sedang Pasir padat Pasir sangat lepas dengan beban berulang Tanah organik yang sangat lunak Lempung sangat lunak Beban statis Beban berulang

Kering 2.6 x 10³ 7.7 x 10³ 20 x 10³

Ƞh dalam kN/m³ Tercelup 1.5 x 10³ 5.2 x 10³ 12.5 x 10³ 0.41 x 10³ 0.15 x 10³ 0.45 x 10³ 0.27 x 10³

Sumber : Swain Saran, 1996

Gambar 2.20 Hubungan Ƞh dan kepadatan tanah pasir



Metode Broms untuk kondisi tiang pendek o

Kepala Tiang Bebas (Free Head) II‐55


Tinjauan Pustaka

Gambar 2.21 Pola Keruntuhan Tiang Pendek – Kepala Tiang Terbuka

Gambar 2.22 Reaksi Tanah dan Momen Lentur Tiang Pendek Kepala Tiang bebas pada Tanah Pasir

II‐56


Tinjauan Pustaka

Gambar 2.23.Reaksi Tanah dan Momen Lentir Tiang Bebas Pada Tanah Lempung

Pada tanah butir kasar atau pasiran, tititk rotasi diasumsikan berada didekat ujung tiang, sehingga tegangan yang cukup besar yang bekerja didekat ujung dapat duganti dengan gaya terpusat. Dengan mengambil momen terhadap kaki tiang di peroleh :

Hu 



0.5  γ '  L3  B  K p (e  L)

Momen Maksimum diperoleh pada kedalaman xo, dimana :  Hu   x 0  0.82    γ'B  K  p   M max  H u e  15x o 



Hubungan di atas dinyatakan dengan chart yang menggunakan suku tak berdimensi L/D seperti terlihat pada gambar di bawah init :

II‐57


Tinjauan Pustaka

Gambar 2.24 Kapasitas Lateral Ultimit untuk Tiang Pendek pada Tanah Pasir (sumber:Broms,1964)

Gambar 2.25 Kapasitas Lateral Ultimit Untuk Tiang Pendek pada Tanah Lempung (sumber:Broms,1964) 

Metode Broms untuk Tiang Pendek 

Kepala Tiang Terjepit (Fixed Head) Mekanisme keruntuhan yang mungkin teerjadi dan distribusi dari

tanah dapat di lihat pada gambar dibawah ini:

II‐58


Tinjauan Pustaka

Gambar 2.26 Pola Keruntuhan Tiang Pendek – Kepala Tiang Terjepit

Gambar 2.27 Reaksi Tanah dan Momen Lentur Tiang Pendek – Kepala Tiang Terjepit pada Tanah Pasir

Gambar 2.28 Reaksi Tanah dan Momen Lentur Tiang Pendek – Kepala Tiang Terjepit pada Tanah Lempung.

II‐59


Tinjauan Pustaka

Pada tanah pasir maka kapasitas lateral dan momen maksimum dinyatakan sebagai berikutt :

Hu

= 1.5x 1 x L2 x B x Kp

Mmax= 1 x L3 x B x Kp Tanah lempung, kapasitas lateral dan momen maksimum adalah sebagai berikut :

HU

= 9 x cu x B x (L-15D)

Mmax = 4.5 x cu x B x (L2 – 2.25 D2) Seperti halnya pada kondisi kepala tiang bebas, maka untuk kondisi kepala tiang terjepit, solusi grafid juga diberikan berupa chart dengan suku tak berdimensi. 

Metode Broms untuk Kondisi Kepala Tiang Panjang 

Kepala Tiang Bebas (Free Head) Mekanisme keruntuhan yang mungkin terjadi dan distribusi dari

tahanan tanah dapat di lihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 2.29 Perlawanan Tanah dan Momen Lentur Tiang Panjang – Kepala Tiang Bebas(a) pada Tanah Pasir (b) pada tangh lempung

II‐60


Tinjauan Pustaka

Pada tanah pasir, karena momen maksimum terletak pada titik dengan gaya geser sama dengan nol, maka momen maksimum dan gaya ultimit lateral dapat dihitung sebagai berikut :

Mmax

= Hmax (e + 0.67 x0)

 Hu   xo  0.82   ' dKp  Hu 

Mu  Hu    e  0.54   ' Dkp 

Dimana Mu adalah momen kapasitas ultimit dari penampang tiang. Nilai Hu dapat di hitung dengan menggunakan chart hubungan antara nilai

Hu Hu terhadap nilai seperti gambar di bawah ini : 1 3 Kp  γ  B K p  γ1  B4

Gambar 2.30 Kapasitas Lateral Ultimit untuk Tiang Panjang pada Tanah Pasir

II‐61


Tinjauan Pustaka

Untuk tanah lempung maka digunakan persamaan seperti pada tiang pendek yaitu :

Mmax = Hu (e + 1.5 D + 0.5 xo) xo 

Dengan mengetahui nilai

Hu 9cuD

Mu Hu maka nilai 3 cu  D cu  D2

Dapat di tentukan dari berikut dan harga Hu dapat diperoleh..



Gambar 2.31 Kapasitas Lateral Utimit untuk Tiang Panjang pada Tanah Lempung Metode Broms untuk Kondisi Tiang Panjang 

Kepala Tiang terjepit (Fixed Head) Mekanisme keruntuhan yang mungkin terjadi dan distribusi dari tahanan tanah dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

II‐62


Tinjauan Pustaka

Gambar 2.32. Perlawanan Tanah dan Momen Lentur Tiang Panjang – Kepala Tiang terjepitt(a) pada tanah pasir (b) pada tanh lempung Momen maksimum dan gaya ultimit lateral dapat dihitung dengan menggunakan persamaan dibawah ini : Mmax

= Hmax (e + 0.67 x0)

Hu 

2Mu (e  0.67 xo)

 Hu   xo  0.82  DKp 

0.5

Sedangkan untuk tanah lempung digunakan persamaan dibawah ini : Hu 

2M u 1.5D  0.5x o

xo 

Hu 9  cu  D

II‐63


Tinjauan Pustaka

II‐64


BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Tanah selalu mempunyai peranan penting pada suatu lokasi pekerjaan

Recommend Documents