analisa penurunan elastis pondasi tiang pancang … · menganalisa perhitungan penurunan pondasi...

Boycke Marbun : Analisa Penurunan Elastis Pondasi Tiang Pancang Proyek Pembangunan Rusunawa Medan Area, 2009.

USU Repository © 2009

ANALISA PENURUNAN ELASTIS PONDASI TIANG PANCANG

PROYEK PEMBANGUNAN RUSUNAWA MEDAN AREA

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas

Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh

Ujian Sarjana Teknik Sipil

oleh:

BOYCKE MARBUN 030424007

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSION UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2009



LEMBAR PENGESAHAN

ANALISA PENURUNAN ELASTIS PONDASI TIANG PANCANG PROYEK PEMBANGUNAN RUSUNAWA MEDAN AREA

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat

untuk MenempuhUjian Sarjana Teknik Sipil

Dikerjakan oleh :

BOYCKE MARBUN 030 424 007

Pembimbing :

Dr. Ir. M. Sofian Asmirza S., M.Sc, NIP. 131 419 811

Penguji I Penguji II Penguji III Dr. Ir. Roesyanto, MSCE Ir. Faizal Ezeddin, MS Ir. Rudi Iskandar, MT NIP. 131 419 761 NIP. 130 878 007 NIP. 131 945 813

Mengesahkan

Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

Prof. Dr. Ing.- Johanes Tarigan NIP. 130 905 362

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSION UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2009



ABSTRAK

Dalam merencanakan pondasi tiang pancang, disamping harus sanggup memikul beban kostruksi di atasnya, juga harus mampu mengantisipasi keamanan terhadap penurunan tiang pancang yang mungkin akan terjadi adalah juga merupakan permasalahan pokok. Mengingat bahaya yang terjadi akibat penurunan tiang menimbulkan resiko yang sangat buruk.

Penyusunan skripsi ini dimaksudkan untuk menganalisa besarnya penurunan tiang pancang beton dengan spesifikasi ditentukan pada proyek Pembangunan Rusunawa Universitas Medan Area. Tujuannya adalah untuk menganalisa perhitungan penurunan pondasi tiang pancang tunggal berdasarkan data melalui pengujian di lapangan dengan menggunakan metode elastic settlement dan tidak meninjau penurunan kelompok tiang. Tahapan penelitian yang dilakukan adalah meninjau teori-teori yang berkaitan dengan tiang pancang, selanjutnya melakukan peninjauan lokasi serta mengumpulkan data-data mencakup parameter tanah dan uji pembebanan. Tahapan akhir mengadakan analisa perhitungan. Dari hasil perhitungan dan pengolahan data disimpulkan serta digambarkan grafik hubungan antara penurunan tiang dan daya dukung.



KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis sampaikan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang

telah mencurahkan rahmat dan karuniaNya kepada penulis, sehingga dapat

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penyusunan Tugas Akhir ini dengan judul “ANALISA PENURUNAN

PONDASI TIANG PANCANG PROYEK PEMBANGUNAN RUSUNAWA

MEDAN AREA” ini disusun guna melengkapi syarat untuk menyelesaikan

jenjang pendidikan Program Strata satu (S-1) di Universitas Sumatera Utara.

Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak memperoleh bantuan

dan saran dari berbagai pihak, maka dalam kesempatan ini penulis ingin

sampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Dr. Ir. M. Sofian Asmirza S., M.Sc, selaku dosen pembimbing utama

yang telah membimbing penulis dalam penulisan Tugas Akhir ini;

2. Bapak Dr. Ing. Johanes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil

Universitas Sumatera Utara;

3. Bapak Ir. Faizal Ezeddin, MSc, selaku Koordinator Program Pendidikan

Ekstension;

4. Seluruh Dosen dan pegawai Universitas Sumatera Utara khususnya

Departemen Teknik Sipil yang telah mendidik dan membina penulis sejak

awal hingga akhir perkuliahan;

5. Pimpinan dan seluruh Staff Medan GeoTech UNIKA St. Thomas; Pelaksana

Penyelidikan Tanah, Tarumanegara Bumiyasa; Pelaksana Pengujian PDA, PT.

PAESA; Pelaksana Konstruksi dan PT. YUDHA KARYA (Persero);



Konsultan Pengawas untuk Proyek Pembangunan RUSUNAWA Universitas

Medan Area, yang telah memberi bimbingan kepada penulis;

6. Terimakasih yang teristimewa, penulis ucapkan kepada kedua orangtua

tercinta; Ibunda Helmina Pangaribuan dan Ayahanda Marangkup Marbun,

yang telah mengasuh, mendidik, dan membesarkan serta selalu memberikan

dukungan baik moral, material, maupun doa yang tidak henti-hentinya mereka

mohonkan kepada Tuhan Yesus Kristus, sehingga penulis dapat

menyelesaikan Tugas Akhir ini. Begitu juga kepada keluarga yang telah

memberikan seni kehidupan dan dukungan yang tiada henti-hentinya kepada

penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini;

7. Terimakasih juga penulis ucapkan kepada rekan-rekan mahasiswa dan teman-

teman yang memberikan dukungan kepada penulis untuk menyelesaikan

Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini kemungkinan belum sempurna,

untuk itu penulis dengan tulus dan terbuka menerima kritikan dan saran yang

bersifat membangun demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.

Akhir kata, sekali lagi penulis sampaikan terimakasih kepada semua pihak

yang telah banyak membantu dan semoga atas bimbingan serta bantuan moral dan

material yang penulis terima mendapat imbalan dari Tuhan Yang Maha Esa.

Medan, Februari 2009

Penulis, BOYCKE MARBUN 030 424 007



DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .................................................................................. ii

ABSTRAK .................................................................................................... iv

DAFTAR ISI ................................................................................................ v

DAFTAR TABEL ........................................................................................ ix

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... x

DAFTAR NOTASI....................................................................................... xii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah ............................................................ 1

1.2. Maksud dan Tujuan ................................................................... 2

1.3. Pembatasan Masalah .................................................................. 3

1.4. Sistematika Penulisan ................................................................. 3

BAB II TEORI DASAR

2.1 Pengertian Umum ....................................................................... 5

2.2 Jenis dan Kriteria Pemakaian Tiang Pancang .......................... 6

2.2.1 Tiang Pancang Berdasarkan Pemindahan Beban ke dalam

Tanah .......................................................................................... 11

2.2.2 Tiang Pancang Berdasarkan Bahan yang Digunakan .............. 11

2.3 Defenisi, Jenis dan Keadaan Tanah Pendukung Pondasi ......... 12

2.3.1 Defenisi Tanah ............................................................................ 12

2.3.2 Jenis-jenis Tanah Pendukung Pondasi ...................................... 12

2.3.3 Keadaan Tanah Pendukung Pondasi ......................................... 14



2.3.3.1 Konsolidasi dan Penurunan pada Tanah Pendukung Pondasi 15

2.3.3.2 Normally Consolidated dan Over Consolidated ......................... 16

2.3.3.3 Pengukuran Konsolidasi........................................................... 16

2.3.3.4 Besarnya Penurunan ................................................................ 16

2.3.3.5 Hasil Percobaan Konsolidasi .................................................... 16

2.3.3.6 Perhitungan Tegangan ............................................................. 19

2.3.3.7 Kecepatan Penurunan .............................................................. 20

2.4 Penyelidikan Tanah (Soil Investigation) .................................... 24

2.4.1 Sondering Test (Cone Penetration Test, CPT) ............................ 26

2.4.2 Standard Penetration Test (SPT) ............................................... 28

2.5 Pengujian Tiang .......................................................................... 33

2.5.1 Metode Kalendering ................................................................... 34

2.5.2 Pengujian Pembebanan Tiang (Loading Test) ........................... 36

2.5.3 Pengujian Tiang dengan Metode Pile Dynamic Analysis (PDA) 41

2.5.3.1 Prosedur Pengujian Daya Dukung Tiang dengan PDA .......... 42

2.5.3.2 Efisiensi Tumbukan Hammer ................................................... 45

2.5.3.3 Tegangan Tiang ........................................................................ 45

2.5.3.4 Daya Dukung Tiang .................................................................. 45

2.5.3.5 Langkah Analisis, Pengambilan Kesimpulan & Rekomendasi 45

2.6 Penurunan Tiang (Pile Settlement) ............................................. 46

2.6.1 Perkiraan Penurunan Tiang Tunggal ........................................ 48

2.6.2 Penurunan Diijinkan .................................................................. 54

2.7 Faktor Keamanan (Safety Factor) .............................................. 55



BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Data Umum ..................................................................................... 57

3.2 Data Teknis Tiang Pancang ........................................................... 57

3.3 Metode Pengumpulan Data ............................................................ 60

3.4 Cara Analisis .................................................................................. 60

3.5 Lokasi Titik Sondir, Bor dan Kalendering .................................... 61

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Gambaran Umum Lokasi .............................................................. 63

4.2 Gambaran Umum Gedung Utama (Bangunan RUSUNAWA) .... 63

4.3 Hasil ............................................................................................... 63

4.3.1 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang .......... 63

4.3.1.1 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari

Data Sondir ............................................................................. 65

4.3.1.1.1Pada Titik 1 (S-01) .................................................................. 65

4.3.1.1.2Pada Titik 2 (S-03) .................................................................. 67

4.3.1.1.3Perhitungan Pada Titik 1 (S-01)............................................. 70

4.3.1.1.4Perhitungan Pada Titik 2 (S-03)............................................. 71

4.3.1.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari

Data SPT ................................................................................. 73

4.3.1.2.1Perhitungan Pada Titik 1 (BH-01) ......................................... 73

4.3.1.3 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Data

Kalendering............................................................................. 74

4.3.1.3.1 Perhitungan pada Titik 1 (AS B-113).................................... 74



4.3.1.3.2 Perhitungan pada Titik 1 (AS B-114).................................... 75

4.3.2 Menghitung Penurunan Tiang Tunggal (Single Pile) dan

Penurunan Diijinkan ............................................................ 76

4.3.2.1 Penurunan Tiang Tunggal (Single Pile) ............................... 76

4.3.2.1.1 Penurunan Tiang Elastis As 11. B-113 ................................. 78

4.3.2.1.2 Penurunan Tiang Elastis As 11. B-114 ................................. 80

4.3.2.1.3 Penurunan Tiang Elastis Dari Data Sondering S-01 ........... 81

4.3.2.1.4 Penurunan Tiang Elastis Dari Data Sondering S-03 ........... 83

4.3.2.2 Penurunan Diijinkan ............................................................ 83

4.4 Pembahasan .......................................................................... 85

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 89

5.2 Saran ............................................................................................... 90

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN



DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1 Macam-macam tipe pondasi berdasarkan kualitas material .................. 8

2.2 Faktor Empirik Fb ............................................................................... 27

2.3 Hubungan Dr, φ dan N dari pasir (Peck, Meyerhof) ............................ 28

2.4 Hubungan Dr, φ dan N dari pasir ........................................................ 28

2.5 Hal-hal yang perlu dipertimbangkan untuk penentuan harga N ............ 29

2.6 Hubungan antara angka pentrasi standar dengan sudut geser dalam dan

kepadatan relatif pada tanah pasir ........................................................ 31

2.7 Hubungan antara N dengan berat isi tanah ........................................... 31

2.8 Effisiensi jenis alat pancang ................................................................ 35

2.9 Koefisien Empiris untuk jenis tanah dengan jenis tiang ....................... 41

2.10 Fakor Pengaruh Im (Lee, 1962) dan Ip (Schleicher, 1962) ..................... 47

2.11 Perkiraan Modulus Elastisitas (E) ........................................................ 48

2.12 Perkiraan angka poisson (μ ) ................................................................ 52

2.13 Faktor Aman Yang Disarankan (Reese & O’Neill, 1989) .................... 56

4.1 Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik 1 (S-01) ................. 71

4.2 Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik 3 (S-03) ................. 72

4.3 Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik 1 (BH-01) .............. 74

4.4 Perkiraan penurunan tiang tunggal....................................................... 78

4.5 Perbandingan Hasil Perhitungan Penurunan ........................................ 81

4.6 Perhitungan Penurunan berdasarkan Data Sondir S-01 ........................ 84



4.7 Perhitungan Penurunan berdasarkan Data Sondir S-03 ........................ 85

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 Macam-macam tipe pondasi ............................................................... 7

2.2 Macam-macam tipe pondasi berdasarkan teknik pemasangannya ........ 9

2.3 Tiang Pancang Precast Reinforced Concrete Pile ................................ 10

2.4 Tiang ditinjau dari cara mendukung bebannya ..................................... 11

2.5 Tiang Pancang Dengan Tahanan Lekatan (Adhesive Pile) .................... 11

2.6 One dimentional consolidation ............................................................ 15

2.7 Grafik Percobaan Konsolidasi pada undisturbed .................................. 17

2.8 Uji Konsolidasi pada Normally Consolidated ...................................... 18

2.9 Uji Konsolidasi Over-consolidated ...................................................... 18

2.10 Perhitungan Tegangan di bawah Pondasi persegi ................................. 19

2.11 Perhitungan Tegangan di bawah Pondasi bulat .................................... 20

2.12 Teori Konsolidasi ................................................................................ 20

2.13 Perbandingan Uji Konsolidasi dengan Garis Teoritis ........................... 22

2.14 Harga t90 dari Hasil Laboratorium........................................................ 23

2.15 Daya dukung ujung batas tiang bor pada tanah pasiran ........................ 32

2.16 Tahanan geser selimut tiang bor pada tanah pasiran ............................. 33

2.17 Susunan sistem pembebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh

penahan yang terletak di atas tiang ...................................................... 36

2.18 Sistem penbebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh penahan

di atas tiang......................................................................................... 37



2.19 Sistem pembebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh tiang

angker .................................................................................................. 38

2.20 Arloji pengukur ................................................................................... 38

2.21 Laptop PDA ........................................................................................ 43

2.22 Model PAX .......................................................................................... 43

2.23 StrainTransducer&Accelerometer ....................................................... 43

2.24 Pemasangan Strain Transducer dan Accelerometer PDA pada tiang .... 44

2.25 Grafik PDA hasil analisis CAPWAP .................................................... 46

2.26 Faktor penurunan Io ............................................................................. 49

2.27 Koreksi kompresi, Rk ........................................................................... 50

2.28 Koreksi kedalaman, Rh ........................................................................ 50

2.29 Koreksi angka Poisson, Rμ ................................................................... 50

2.30 Koreksi kekakuan lapisan pendukung, Rb ............................................ 51

2.31 Variasi jenis bentuk unit tahanan friksi (kulit) alami terdistribusi sepanjang

tiang tertanam ke dalam tanah ............................................................. 54

3.1 Skema Alur Penelitian ......................................................................... 60

4.1 Grafik CPT Test S-01 .......................................................................... 65

4.2 Perkiraan nilai qca(base) S-01 .............................................................. 65

4.3 Nilai qc(side) pada titik sondir 1 (S-01) ............................................... 66

4.4 Grafik CPT Test S-03 .......................................................................... 67

4.5 Perkiraan nilai qca(base) S-03 .............................................................. 68





4.8 Kurva Evaluasi Hubungan Beban – Penurunan S-01............................ 88

4.9 Evaluasi Hubungan Beban – Penurunan S-03 ...................................... 90



DAFTAR NOTASI

JP = Jumlah Perlawanan (kg/cm2)

PK = Perlawanan Konus (kg/cm2)

A = Tahapan Pembacaan (setiap kedalaman 20 cm)

B = Faktor Alat (10)

I = Kedalaman (m)

Qult = Kapasitas daya dukung tiang

qb = Tahanan ujung sondir.

Ap = Luas penampang tiang

qca (base) = Perlawanan konus rata-rata 1,5D diatas ujung tiang, 1,5D

dibawah ujung tiang; Fb: faktor empirik

Fb = Faktor empirik, tergantung pada tipe tanah

τ = Kekuatan geser tanah (kg/cm2)

c = Kohesi tanah (kg/cm2)

σ = Tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm2)

φ = Sudut geser tanah (º)

Ap = Luas penampang tiang bor (m2).

qp = Tahanan ujung per satuan luas (ton/m2).

Qp = Daya dukung ujung tiang (ton)

N = Nilai rata-rata SPT

f = Tahanan satuan skin friction (ton/m2).

Li = Panjang lapisan tanah (m).



p = Keliling tiang (m).

Qs = Daya dukung selimut tiang (ton)

α = Faktor adhesi.

cu = Kohesi tanah (ton/m2)

K0 = 1 – sin φ.

σv’ = Tegangan vertikal efektif tanah (ton/m2)

Pu = Kapasitas daya dukung ultimate tiang

η = Efesiensi alat pancang

E = Energi alat pancang yang digunakan

s = Banyaknya penetrasi per pukulan

A = Luas penampang tiang pancang

Ep = Modulus elastis tiang

Pijin = Daya dukung ijin tiang pancang

a = konstanta

b = konstanta

eh = Efesiensi baru

Eb = energi alat pancang

S = Banyaknya penetrasi pukulan, dari data kalendering di

lapangan

SF = Faktor keamanan (3)

S = Penurunan (Settlement) untuk tiang tunggal

s1 = Penurunan elastis / segera

s2 = Penurunan konsolidasi primer



s3 = Penurunan konsolidasi sekunder

Q = Beban yang bekerja

Io = Faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat

Rk = Faktor koreksi kemudah mampatan tiang

Rh = Faktor koreksi ketebalan lapisan yang terletak pada tanah keras

Rμ = Faktor koreksi angka Poisson, μ

Rb = Faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung

h = Kedalaman total lapisan tanah; ujung tiang ke muka tanah.

D = Diameter tiang

K = Faktor kekakuan tiang.

Ep = Modulus elastisitas dari bahan tiang.

Es = Modulus elastisitas tanah disekitar tiang.

Eb = Modulus elastisitas tanah didasar tiang

Qwp = Kapasitas daya dukung ujung tiang

Qsp = Kapasitas daya dukung tahanan kulit

ξ = Koefisien dari skin friction


Ep = Modulus elastisitas material tiang

L = Panjang tiang



BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Seiring dengan era perkembangan dan kemajuan teknologi saat ini, banyak

ditemukan jenis-jenis kontruksi dengan berbagai spesifikasi dan fungsi serta

pemanfaatannya, seperti bangunan-bangunan tingkat tinggi, jalan layang (fly

over), jembatan, bendungan dan kontruksi lainnya dengan fungsi berbeda-beda,

yang menggunakan pondasi tiang pancang sebagai penopang utama. Tiang

pancang yang umum digunakan adalah tiang pancang beton prategang

(prestressed concrete pile) dan tiang pancang besi (steel pile). Tiang pancang

seperti ini telah dipakai secara luas sebagai suatu elemen struktur bagian bawah

yang serba guna.

Penggunaan tiang pancang prategang lebih disukai karena kelebihannya

dalam menahan tegangan tarik pada waktu proses pengangkutan serta pada

pelaksanaan pemancangannya. Tiang pancang pretegang merupakan jenis tiang

pancang yang paling umum digunakan pada pelaksanaan pemancangan untuk

pondasi serta paling sesuai untuk diproduksi secara massal, seperti tiang pancang

beton silinder prategak (presstressed spon concrete pile) yang dibuat dengan

menggunakan beton dan baja berkekuatan tinggi, melalui metode-metode

perencanaan yang akurat, sehingga tiang jenis ini dapat memberikan penghematan

atau efisiensi dalam hal pembiayaan pelaksanaan yang cukup besar serta

penggunaan yang lebih teliti dan meningkatkan kekuatan tiang pancang tersebut.



Pelaksanaan pekerjaan konstruksi dengan penggunaan tiang pancang akan

dibahas pada bab berikutnya, terutama yang berkaitan dengan penurunannya, yang

dipengaruhi oleh kondisi tanah dan batuan tempatnya berada. Skripsi ini

mengupayakan suatu analisa tiang pancang yang berkaitan dengan kondisi tanah

dari bangunan RUSUNAWA Universitas Medan Area, Pancing, Medan, Sumatera

Utara.

Rencana anggaran biaya yang telah dialokasikan untuk pelaksanaan

penyelidikan tanah (soil investigation) dalam hal untuk menyediakan data teknis

kepada perencana kontruksi sebenarnya cukup besar, antara lain dengan

melakukan investigasi tanah dengan boring, pengujian di laboratorium, uji SPT

(Standard Penetration Test), sondir (Sondering, Cone Penetration Test, CPT).

Pada kenyataan di lapangan, walaupun sebelum pelaksanaan pekerjaan konstruksi

telah dilakukan berbagai pengujian untuk perencanaan serta persiapan

pelaksanaan seperti uji SPT dan sondir, masih juga dilakukan pengujian dinamis

(Pile Dynamic Analysis, PDA) pada titik dimana dilakukan pelaksanaan pekerjaan

pemancangan untuk memberikan keyakinan yang lebih bagi perencana konstruksi

dan bagi pelaksana kontruksi, dan juga memberikan analisis perbandingan

perhitungan dari hasil masing-masing metode yang dipakai guna mendapatkan

informasi yang akurat tentang penurunan dan hubungannya dengan kondisi

geologi tanah.

1.2. Maksud dan Tujuan

Penulisan tugas akhir ini dimaksudkan untuk melakukan analisa besarnya

penurunan pondasi tiang pancang tunggal yang berkaitan dengan aspek-aspek



geologi tanah menggunakan metode elastic settlement pada bangunan

RUSUNAWA Universitas Medan Area, Pancing, Medan, Sumatera Utara.

1.3. Pembatasan Masalah

Umumnya telah diketahui bahwa banyak jenis pondasi tiang pancang yang

digunakan dalam pekerjaan konstruksi dan berbagai permasalahan yang terjadi

dalam hal pelaksanaan pekerjaan pemancangannya. Pada skripsi ini disampaikan

pembahasan tentang besarnya penurunan tiang pancang tunggal yang

dipancangkan secara tegak lurus yang terjadi atau yang akan mungkin terjadi.

Dalam analisa perhitungan penurunan pondasi tiang pancang yang

dilakukan, hanya mempertimbangkan perhitungan penurunan pondasi tiang

pancang tunggal berdasarkan data yang diperoleh melalui pengujian di lapangan

dengan menggunakan metode elastic settlement dan tidak meninjau penurunan

terhadap kelompok tiang.

1.4. Sistematika Penulisan

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini membahas tentang latar belakang pemilihan judul, tujuan

penulisan, pembatasan masalah dan sistematika penulisan.

BAB II TEORI DASAR

Bab ini berisi tentang uraian pondasi, jenis, karakteristik dan keadaan

tanah sebagai media pendukung pondasi, penyelidikan tanah (soil

investigation), pengujian tiang dinamis PDA, penurunan (settlement)

pondasi tiang pancang dan faktor aman.



BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisikan uraian lokasi pengambilan data, proses pengumpulan

data, cara atau metode menganalisis data dan penguraian data dari

penyelidikan tanah yang dilaksanakan.

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini menguraikan perhitungan daya dukung tiang berdasarkan data

sondir, kalendering dan SPT; penurunan (settlement) tiang tunggal

berdasarkan metode elastic settlement serta hubungannya terhadap

daya dukung dan kedalaman pondasi tiang yang diuraikan dalam tabel

dan grafik / kurva. Juga menguraikan pembahasan dari hasil analisa

yang diperoleh.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini akan menyimpulkan hasil analisa sesuai dengan pembatasan

masalah, maksud dan tujuan penulisan serta memberikan saran

terhadap hal-hal yang telah dibahas dan dilakukan dalam penulisan

tugas akhir ini.



BAB II

STUDI PUSTAKA

2.1 Pengertian Umum

Konstruksi yang direncanakan secara keteknikan dibangun bertumpu pada

tanah, harus didukung oleh pondasi, saat ini berkembang menuju konstruksi yang

lebih ekonomis dengan perencanaan dan penggunaan bahan berkekuatan tinggi.

Pondasi ialah bagian dari sistem rekayasa yang meneruskan beban yang

ditopang oleh pondasi (struktur atasnya, upper structure, bagian sistem yang

direkayasa, yang membawa beban ke pondasi (struktur bawah) melalui bidang

antara interface/tanah) serta berat sendiri ke dalam tanah dan batuan yang terletak

di bawahnya (Braja M. Das, 1941). Tergantung pada berat bangunan, fungsi

bangunan, besar beban yang akan dipikul, keadaan tanah serta hal non teknis yaitu

biaya pengerjaannya dibandingkan dengan biaya bangunan di atasnya.

Pondasi tiang adalah pondasi yang mampu menahan gaya orthogonal ke

sumbu tiang dengan cara menyerap lenturan, dibuat menjadi satu kesatuan yang

monolit dengan menyatukan pangkal tiang yang terdapat di bawah konstruksi,

dengan tumpuan pondasi (Sosrodarsono-K. Nakazawa, 1983). Daya dukung tiang

adalah kombinasi tahanan selimut dan tahanan ujung tiang, untuk mendukung

konstruksi, bila lapisan tanah kuat terletak sangat dalam, juga untuk mendukung

bangunan yang menahan gaya angkat ke atas, terutama bangunan tingkat yang

dipengaruhi gaya-gaya penggulingan akibat beban angin (Hardiyatmo, 2002).



Maksud dan tujuan penggunaan pondasi tiang pancang adalah untuk

meneruskan beban bangunan yang terletak di atas air atau tanah lunak, ke tanah

pendukung yang kuat, dimana letaknya relatif sangat dalam; untuk meneruskan

beban ke tanah yang relatif lunak sampai kedalaman tertentu sehingga bangunan

mampu memberikan dukungan yang cukup atas beban dan oleh gesekan dinding

tiang dengan tanah sekitarnya; untuk mengikat bangunan atas yang dipengaruhi

oleh gaya angkat ke atas akibat tekanan hidrostatis atau momen penggulingan;

untuk menahan gaya horizontal dan gaya arah miring; untuk memadatkan tanah

pasir, sehingga kapasitas dukung tanah bertambah; untuk mendukung pondasi

bangunan yang permukaan tanahnya mudah tergerus air, sebagai faktor keamanan

tambahan pada jembatan terhadap erosi (Hardiyatmo, 2002).

2.2 Jenis dan Kriteria Pemakaian Tiang Pancang

Klasifikasi pondasi dibagi 2 (dua) yaitu:

1. Pondasi dangkal (shallow foundation)

Adalah pondasi dengan perbandingan kedalaman dan lebar telapak kurang dari

satu (D/B ≤ 1 ), disebut juga pondasi alas, pondasi telapak-tersebar (spread

footing) dan pondasi rakit. Terbuat dari beton dan memakai tulangan yang

berguna memikul momen lentur yang bekerja. Pondasi dangkal mendukung:

1. Pondasi telapak adalah pondasi yang berdiri sendiri dalam mendukung

kolom (Gambar 2.1b).

2. Pondasi memanjang: digunakan mendukung sederetan kolom berjarak

dekat, dengan telapak, sisinya berhimpit satu sama lainnya (Gambar 2.1a).



3. Pondasi rakit (raft foundation): digunakan di tanah lunak atau susunan

jarak kolomnya sangat dekat disemua arahnya, bila memakai telapak,

sisinya berhimpit satu sama lainnya (Gambar 2.1c).

2. Pondasi dalam (deep foundation)

Perbandingan kedalaman dengan lebar pondasi lebih dari empat (D/B ≥ 4 ),

meneruskan beban ke tanah keras atau batu, terletak jauh dari permukaan;

contoh: tiang pancang, V pile, bore pile:

1. Pondasi sumuran (pier foundation); peralihan pondasi dangkal dan pondasi

tiang (Gambar 2.1d), dipakai bila lapisan tanah kuat letaknya relatif jauh.

2. Pondasi tiang (pile foundation); digunakan bila lapisan tanah di kedalaman

normal tidak mampu mendukung bebannya dan lapisan tanah kerasnya

sangat dalam (Gambar 2.1e), terbuat dari kayu, beton dan baja. Diameter

lebih kecil dan lebih panjang dibanding pondasi sumuran (Bowles, 1991).

(a) (b)

(c)



(d) (e)

Gambar 2.1 Macam-macam tipe pondasi: (a) Pondasi memanjang, (b) Pondasi telapak, (c) Pondasi rakit, (d) Pondasi sumuran, (e) Pondasi tiang (Hardiyatmo, 1996)

Pada perencanaannya digunakan beberapa jenis pondasi. Pemilihan jenis

pondasi yang akan digunakan didasarkan pada: fungsi konstruksi atas; beban dan

berat konstruksi atas (termasuk berat sendiri); pembandingan kondisi tanah.

Pondasi tiang dapat dibagi menjadi 3 (tiga) kategori sebagai berikut:

1. Tiang Perpindahan Besar (large displacement pile).

Tiang pejal atau berlubang dengan ujung tertutup, dipancangkan ke tanah dan

selama pemancangan terjadi perpindahan volume tanah relatif besar, contoh:

tiang beton prategang (pejal atau berlubang), tiang baja bulat (ujung tertutup).

2. Tiang Perpindahan Kecil (small displacement pile)

Hampir sama seperti kategori pertama, bedanya pada volume tanah yang

dipindahkan saat pemancangan, contoh: tiang beton berlubang ujung terbuka,

tiang beton prategang berlubang ujung terbuka, tiang baja bulat ujung terbuka.

3. Tiang Tanpa Perpindahan (non displacement pile)

Terdiri dari tiang yang dipasang di dalam tanah dengan cara digali atau dibor.

Contoh: tiang bor: tiang beton dicoor langsung dalam lubang hasil pengeboran

(pipa baja diletakkan dalam lubang dan dicoor) (Hardiyatmo, 2002).



Tabel 2.1 Macam-macam tipe pondasi berdasarkan kualitas material dan cara pembuatan (Sosrodarsono-K. Nakazawa, 1983)

Pondasi tiang berdasarkan teknik pemasangannya dapat dilihat pada gambar 2.2:

Gambar 2.2 Macam-macam tipe pondasi berdasarkan teknik pemasangannya (Sosrodarsono-K. Nakazawa, 1983)

Jenis tiang pancang yang umum digunakan pada pelaksanaan konstruksi adalah:

A. Cetak ditempat (cast in place); tiang jenis ini terdiri atas tipe:

1. Franki Piles

2. Solid-Point Pipe Piles ( Closed-end Piles)

3. Open-end Steel Piles

4. Raymond Concrete Pile

5. Simplex Concrete Pile

6. Base-driven Cased Piled



6. Dropped-in Shell Concrete Pile

7. Dropped-in Shell Concrete Pile with compressed base sections

B. Pondasi Precast

1. Precast Reinforced Concrete Pile

Tiang yang dicetak dan dicoor dalam acuan beton (bekisting), setelah

cukup keras dan kuat, lalu diangkat dan dipancang. Tegangan tarik beton kecil

(dianggap = 0), berat sendirinya besar, maka diberi tulangan yang cukup kuat

untuk menahan momen lentur saat pengangkatan dan pemancangan. Dapat

memikul beban yang besar (>50 ton, tergantung dimensinya). Pada

perencanaannya, panjang tiang harus dihitung dengan teliti, jika panjangnya

kurang, terpaksa harus disambung, hal ini sulit dan perlu banyak biaya.

Keuntungannya: mempunyai kuat tekan yang besar; tahan lama, serta tahan

terhadap pengaruh air maupun bahan-bahan yang korosif, asalkan beton

dekkingnya cukup tebal untuk melindungi tulangannya; tidak memerlukan

galian tanah yang banyak untuk poernya.

Kerugiannya: karena berat sendiri besar, biaya transportnya mahal; bila

diperlukan pemotongan maka dalam pelaksanaannya akan lebih sulit dan

memerlukan waktu yang lama; sukar penyambungannya dan memerlukan alat

penyambung khusus.

Bentuk penampangnya: persegi (square pile); segi delapan (octagonal pile);

lingkaran (circular pile); segitiga (V-pile, lebih pendek dari jenis lainnya).



tiang

tanah berkohesiftinggi

Gambar 2.3 Tiang Pancang Precast Reinforced Concrete Pile, Bowles (1991) 2.2.1 Tiang Pancang Berdasarkan Pemindahan Beban ke dalam Tanah

Memindahkan beban ke dalam tanah melalui tahanan ujung (Point Bearing

Pile), melalui tahanan kulit (Friction Pile) dan tahanan lekatan (Adhesive Pile).

Point Bearing Pile adalah tiang pancang dengan tahanan ujung dipancang sampai

ke lapisan tanah keras, digunakan pada tanah lunak. Friction Pile adalah tiang

yang meneruskan beban ke dalam tanah melalui gesekan kulit (skin friction).

Pemakaian tiang ini dilakukan pada tanah berbutir halus dan sukar menyerap air.

Adhesive Pile adalah tiang yang dipancangkan pada dasar tanah yang memiliki

nilai kohesi tinggi, beban yang diterima oleh tiang akan ditahan oleh lekatan

antara tanah disekitar dan permukaan tiang. Saat ini, dijumpai jenis tiang yang

merupakan kombinasi dari Point Bearing Pile dengan Friction Pile, ini karena

tanah merupakan kombinasi tanah berbutir kasar dengan tanah berbutir halus.

Gambar 2.4 Tiang ditinjau dari cara mendukung bebannya ( Hardiyatmo, 2002)



Gambar 2.5 Tiang Pancang Dengan Tahanan Lekatan (Adhesive Pile)

2.2.2 Tiang Pancang Berdasarkan Bahan yang Digunakan

Bahan yang digunakan pada pembuatan tiang pancang antara lain: tiang

pancang kayu, tiang pancang beton, tiang pancang baja dan tiang pancang

komposit. Pemakaian dari keempat tiang pancang ini berbeda-beda sesuai dengan

kebutuhan, sebab masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan, dan

tidak menutup kemungkinan untuk mengkombinasikannya pada pelaksanaan.

2.3 Defenisi, Jenis dan Keadaan Tanah Pendukung Pondasi

2.3.1 Defenisi Tanah

Tanah adalah kumpulan partikel dengan ukuran beranekaragam (butiran

padat disertai air dan udara yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel

padat); hasil pelapukan batuan secara fisik, mekanis dan kimiawi, diberi nama

khusus seperti kerikil, lanau, lempung; teknik sipil digunakan untuk membedakan

jenisnya; campurannya dipakai sebagai nama dibelakang unsur utamanya

(lempung berlanau: lempung mengandung lanau, material utamanya lempung).

Tanah terdiri dari 3 unsur: udara, air dan bahan padat. Udara dianggap

tidak mempunyai pengaruh teknis; air sangat mempengaruhi sifat teknis tanah.

Bila rongga terisi air seluruhnya, disebut kondisi jenuh (fully saturated). Bila

rongga terisi udara dan air, disebut kondisi jenuh sebagian (partially saturated).



Tanah kering tidak mengandung air (kadar airnya sama dengan nol). Hubungan

antara kadar air, angka pori, porositas, berat volume sangat diperlukan dalam

praktik perencanaan dan pelaksanaan pekerjaan pondasi (Hardiyatmo, 1996).

2.3.2 Jenis-jenis Tanah Pendukung Pondasi

Berbagai usaha telah dilakukan untuk memperoleh klasifikasi atau

pengelompokan jenis tanah secara umum, yang dapat membantu dalam

memprediksi perilaku tanah ketika mengalami pembebanan. Metode-metode yang

telah dibuat didasarkan pada pengalaman yang diperoleh dalam perancangan

pondasi dan riset-riset. Tanah yang ditinjau menurut klasifikasi tertentu dapat

diprediksi perilakunya, didasarkan pada pengalaman di lokasi lain yang memiliki

jenis tanah kira-kira sama.

Dalam perencanaannya, klasifikasi tanah berguna sebagai petunjuk awal

dalam memprediksi kelakuan tanah. Tanah berbutir kasar dapat diidentifikasikan

berdasarkan ukuran butiran. Menurut MIT (Massachusetts Institute of

Technology) nomenclature, kerikil adalah butiran dengan diameter lebih besar

dari 2 mm. Pasir adalah butiran yang ukurannya kurang dari 2 mm, masih dapat

dilihat oleh mata. Tanah pasir disebut pasir kasar jika diameter butiran berkisar

0,6 s/d 2 mm, pasir sedang jika diameter butirannya 0,2 s/d 0,6 mm, pasir halus

bila diameter butirannya 0,06 s/d 0,2 mm. Tanah berbutir halus terdiri dari fraksi-

fraksi tanah mikroskopis yang mengembangkan plastisitas atau kohesi disebut

lanau. Lempung adalah kumpulan butiran mineral kristalin bersifat mikroskopis

dan berbentuk serpihan-serpihan atau pelat-pelat, butiran lempung lebih halus dari



lanau. Di lapangan merupakan kombinasi dari salah satu unsur secara parsial dan

atau perpaduan/kombinasi semua unsur secara keseluruhan (Hardiyatmo, 1996).

Dengan mengetahui bahwa tanah memiliki sifat yang beragam,

dikombinasikan dengan beban yang tidak diperhitungkan sebelumnya, gerakan

tanah yang akan terjadi (misal oleh gempa), dapat menyebabkan penurunan

(settlement), menjadi masalah bagi perencana dan pelaksana konstruksi, karena

hanya sedikit mempunyai kemampuan dalam perhitungan dan pengendaliannya.

Faktor lain mempersulit perencanaan adalah parameter tanah diperoleh sebelum

dan pada waktu pondasi sudah terpasang, kenyataannya pondasi itu terletak pada

tanah dengan sifat-sifat yang mungkin sudah berubah dari keadaan aslinya atau

disebabkan oleh ketergangguan oleh pekerjaan konstruksi lainnya.

2.3.3 Keadaan Tanah Pendukung Pondasi

Tanah sebagai pendukung pondasi memiliki karakteristik berbeda-beda

sesuai jenis dan keadaannya. Untuk perencanaan, perlu diketahui susunan lapisan

tanah riil pada suatu tempat, juga hasil pengujian laboratorium dari sampel tanah

yang diambil dari berbagai kedalaman lapisan tanah (Braja M. Das, 1941).

Parameter yang mempengaruhi karakteristik tanah: ukuran butiran, berat

jenis, kadar air, kerapatan, angka pori dan sebagainya, diketahui dari penyelidikan

dan percobaan di laboratorium. Air pori tanah jenuh air dialirkan agar penyusutan

pori sesuai dengan perubahan struktur butir tanah terdeformasi. Kemampuan

mengalirkan air tanah kohesif lebih kecil dari tanah pasir, butuh waktu lama.

Untuk deformasi tetap diperlukan waktu lama, disebut deformasi konsolidasi.



Sifat kemampatan tanah lebih besar dari baja atau beton karena memiliki

pori yang besar, bila dibebani pondasi dan berat bangunan di atasnya,

mengakibatkan perubahan struktur tanah (deformasi secara vertikal) dan terjadi

penurunan. Beda dengan bahan lainnya, tanah didominasi oleh karakteristik

mekanisnya, seperti kekuatan geser dan permeabilitasnya. Kemampatan butir

tanah atau air secara teknis sangat kecil, maka proses deformasi tanah secara

vertikal akibat beban luar dianggap sebagai gejala penyusutan pori. Jika beban

bekerja kecil, deformasi terjadi tanpa pergeseran titik-titik sentuh antara butir

tanah. Deformasi pemampatan tanah memperlihatkan gejala elastis, sehingga bila

beban ditiadakan, tanah kembali ke bentuk semula, deformasi elastis. Umumnya

beban yang bekerja besar, menyebabkan pergesaran titik-titik sentuh antara butir

tanah, deformasi pemampatan atau deformasi plastis, bila beban ditiadakan, tanah

tidak akan kembali ke bentuk semula.

Kuat geser tanah menunjukkan besar daya dukung tanah, dipengaruhi oleh

kohesi dan sudut geser tanah. Bila gaya geser bekerja pada massa tanah, juga

tegangan normal (σ), maka tegangan geser (τ) membesar akibat deformasi sampai

mencapai batas. Bila dihubungkan dengan tegangan normal (σ) yang berbeda,

diperoleh suatu garis lurus. Nilai c dan φ diketahui melalui uji geser tanah di

laboratorium. Tanah dibagi menjadi kohesif (cohesive) dan non kohesif (non

cohesive). Tanah non kohesif adalah pasir dengan nilai c = 0.

2.3.3.1 Konsolidasi dan Penurunan pada Tanah Pendukung Pondasi

Bila suatu lapisan tanah mengalami penambahan beban di atasnya, maka

air pori akan mengalir dari lapisan tersebut dan volumenya menjadi lebih kecil,



akan terjadi konsolidasi. Konsolidasi ini berlangsung dalam satu jurusan saja,

jurusan vertikal, karena lapisan yang ditambah beban tidak dapat bergerak dalam

jurusan horizontal (ditahan tanah disekelilingnya) dilihat pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 One dimentional consolidation, (L. D. Wesly, 1977)

Dalam hal ini pengaliran air berjalan dalam jurusan vertikal saja,

onedimensional consolidation. Saat konsolidasi berlangsung, bangunan di atas

lapisan tersebut akan menurun (settle). Tanah lempung (high compressibility),

penurunan akan besar. Tanah pasir (low compressibility), penurunan akan kecil.

Penurunan pada lempung waktunya lama, karena daya rembesan sangat rendah.

Pada pasir berjalan cepat hingga sewaktu pembangunan di atas pasir selesai maka

penurunan dapat dianggap sudah selesai. Hanya penurunan pada lempung yang

diperhitungkan, dan teori konsolidasi dimaksudkan untuk lempung.

2.3.3.2 Normally Consolidated dan Over Consolidated

Untuk menggambarkan sifat yang penting dari lapisan lempung endapan

(sedimentary clays), setelah pengendapannya akan mengalami konsolidasi dan

penurunan akibat tekanan dari lapisan yang mengendap di atasnya. Suatu saat

lapisan bawah dalam sejarah geologinya pernah mengalami konsolidasi akibat

tekanan yang lebih tinggi dari tekanan yang berlaku di atasnya saat ini,



overconsolidated. Lapisan yang belum mengalami tekanan diatasnya lebih tinggi

dari tekanan yang berlaku saat ini, normally consolidated.

2.3.3.3 Pengukuran Konsolidasi

Untuk mengukur konsolidasi di laboratorium dipakai alat konsolidasi

(consolidated apparatus atau oedometer), Tekanan diberikan sampai penurunan

selesai. Sesudah itu diberi tambahan beban, sampai penurunan berhenti dan

seterusnya. Beban ditambah per 24 jam dengan harga tegangan berikut: 0,25; 0,5;

1,0; 2,0; 4,0; 8,0 kg/cm2. Mencapai 8 kg/cm2 beban dikurangi sampai 0,25 kg/cm2,

didapat rebound curve.

2.3.3.3 Besarnya Penurunan

Penurunan yang terjadi pada setiap tegangan diambil dari pembacaan arloji

penunjuk yang terakhir untuk tegangan itu. Angka penurunan ini dipakai untuk

membuat grafik penurunan-tegangan sebagai absis dan angka pori sebagai ordinat.

2.3.3.4 Hasil Percobaan Konsolidasi

a) Undisturbed, dicampur air sehingga menjadi cair (slurry sample). Ditambah

beban sedikit demi sedikit, dengan membiarkan konsolidasi berjalan sampai

selesai setiap penambahan beban. Tebal akan menurun akibat konsolidasi,

penurunan diketahui setiap saat dari pembacaan arloji. Angka pori dapat

dihitung, dengan kadar air diketahui. Grafik penurunan-tegangan gambar 2.7.



Gambar 2.7 Grafik Percobaan Konsolidasi pada undisturbed, (L. D. Wesly, 1977)

Jika tegangan ditambah sampai Po maka didapat garis AB. Garis AB hampir

lurus, disebut virgin consolidation curve. Saat lapisan lempung mengendap di

lapangan, suatu proses yang sama akan berjalan. Jika tegangan dan penurunan

ditentukan, diperoleh grafik seperti garis AB. Juga jika tegangan sekarang

dikurangi lagi menjadi P1 maka tebal contoh menjadi lebih besar sedikit,

menurut garis BC. Jika tegangan ditambah sampai sebesar P, didapat garis

CDE. Garis DE terusan dari garis AB, yaitu ABE: garis konsolidasi asli.

b) Normally consolidated, diperoleh hasil seperti pada Gambar 2.8. Po =

tegangan efektif di atas tanah ini di lapangan, dan eo = angka pori asli. Titik A

menunjukkan keadaan tanah setempat. Sebelum tegangan mencapai Po,

penurunan di laboratorium kecil, tapi saat tegangan melebihi Po, penurunan

menjadi besar. Jika tanahnya undisturbed, setelah tegangan Po dilampaui,

penurunan adalah menurut garis konsolidasi asli, garis AB.



Gambar 2.8 Uji Konsolidasi pada Normally Consolidated, (L. D. Wesly, 1977)

c) Pada over-consolidated

Hasil uji konsolidasinya akan seperti pada gambar 2.9.

Gambar 2.9 Uji Konsolidasi Over-consolidated, (L. D. Wesly, 1977)

Po = tegangan efektif awal di atas contoh ini dilapangan. Pada masa lalu tanah

ini pernah mengalami tekanan sebesar Po, disebut over consolidation atau pre

consolidation pressure.

d) Residual soil (tanah dari lapisan di bawahnya, pembentukannya berlangsung

di tempat asal dan tidak mengalami pemindahan atau pengendapan). Normally

overconsolidated tidak dipakai secara tepat untuk residual soil karena

pembentukannya tidak seperti cara pembentukan lapisan endapan

(sedimentary soils), dengan arti belum pernah mengalami tekanan di atasnya

lebih tingi dari yang berlaku pada saat ini. Cara pembentukannya

menyebabkan residual soils memiliki sifat seolah overconsolidated.

2.3.3.5 Perhitungan Tegangan

Untuk menghitung besar penurunan harus diketahui tegangan semula (Po)

pada lapisan bersangkutan dan tegangan sesudah pembangunan selesai (P). Cara

menghitung kedua tegangan ini adalah:



a) Po (Tegangan efektif semula)

Tegangan akibat berat tanah sendiri, dapat dihitung langsung, dengan

mengetahui berat isi tanah dan dalamnya muka air tanah.

b) P (Tegangan efektif setelah pembangunan selesai)

ΔP = tambahan tegangan akibat adanya bangunan, dihitung memakai teori

elastik

Gambar 2.10 dan 2.11, menghitung tekanan di bawah pondasi bulat dan

persegi. Po dan P tidak konstan harganya tergantung kedalamannya. Untuk

menghitung penurunan, perlu membagi lapisan menjadi lapisan yang cukup

tipis sehingga Po dan P cukup tepat.

Gambar 2.10 Perhitungan Tegangan di bawah Pondasi persegi, (L. D. Wesly 1977)



Gambar 2.11 Perhitungan Tegangan di bawah Pondasi bulat, (L. D. Wesly, 1977)

2.3.3.6 Kecepatan Penurunan

Mengetahui kecepatannya, yaitu apakah akan cepat selesai atau akan terus

berjalan bertahun-tahun lamanya. Kecepatan penurunan tergantung pada:

1. Daya rembesan air tanah. Ini menentukan kecepatan air mengalir dari tanah.

2. Compressibility tanah. Ini menentukan banyaknya air yang herus mengalir.

Lapisan lempung diantara dua lapisan pasir, seperti terlihat pada gambar 2.12

Gambar 2.12 Teori Konsolidasi, (L. D. Wesly, 1977)

Jika diberi beban P maka tegangan pada saat diberikan dipikul seluruhnya oleh air

pori; tegangan air pori akan naik menjadi P. Pengaliran air akan cepat mulai



berjalan sehingga tegangan air pori akan menurun. Besarnya tegangan air pori

pada waktu t1, t2, t3, Gambar 2.12. Tegangan air pori sama seperti sebelum

tambahan tegangan diberikan, selama konsolidasi berlangsung menurut rumus

Terzaghi, berdasarkan pada anggapan:

1. Derajat kejenuhan tanah 100 %.

2. Tidak terjadi perubahan isi pada air atau butir tanah.

3. Konsolidasi, yaitu pengaliran air serta perubahan isi berlangsung vertikal.

4. Rumus Darcy berlaku.

5. Tegangan total dan tegangan air pori dibagi rata pada setiap bidang horizontal.

Perubahan isi ini disebabkan perubahan tegangan efektif pada elemen tersebut.

Cv: coefficient of consolidation (cm2/det). Selama konsolidasi berlangsung, harga

Mv dan K menjadi lebih kecil dengan akibat besarnya Cv tidak banyak berubah.

Dari persamaan Terzaghi diketahui u pada setiap titik, setiap waktu pada

lapisan tersebut. Bukan u yang perlu diketahui untuk perhitungan penurunan,

melainkan besar penurunan pada waktu tertentu, disebut derajat konsolidasi

(degree of consolidation).

Derajat konsolidasi )( ∞=

=tsaietelahselePenurunans

adawaktutPenurunanpU ............................. (2.1)

Menghitung waktu sampai penurunan 90 % selesai maka ambil T untuk U = 90 %

Yaitu 290

90 848,0H

tCt v== maka

vCHt

2

90.848,0

= .................................... (2.2)

Dimana:

t90 = waktu sampai penurunan 90 % selesai



H = jalan air terpanjang

Perbandingan Hasil Percobaan Laboratoriun dengan Teori Konsolidasi

Pada Gambar 2.13, grafik derajat konsolidasi-akar dua waktu. Garis

teoritis sampai kira-kira U = 70 % adalah garis lurus. Setelah itu garis teoritis ini

menyimpang dari garis lurus tersebut sehingga menyinggung garis U = 100 %

pada waktu angka terhingga. Garis hasil uji laboratorium penurunan tetap

berjalan sesudah tidak ada lagi tegangan air pori. Teori konsolidasi Terzaghi

berdasar pada anggapan bahwa penurunan adalah akibat pengaliran air dari tanah,

dan kecepatan penurunan ditentukan oleh proses pengaliran air itu. Penurunan

dianggap terdiri dari dua bagian:

1. Primary settlement: penurunan yang berjalan akibat pengaliran air dari tanah,

adalah akibat perobahan tegangan efektif.

2. Secondary settlement: penurunan yang masih berjalan setelah primary

settlement selesai, yaitu setelah tidak terdapat lagi tegangan air pori.

Secondary settlement terjadi pada tegangan efektif yang konstan, umumnya kecil

dibanding dengan primary settlement, tidak perlu diperhatikan dalam perhitungan.

Gambar 2.13 Perbandingan Uji Konsolidasi - Garis Teoritis, (L. D. Wesly, 1977)



Penentuan Harga Cv Pada Percobaan Konsolidasi

Uji konsolidasi dilakukan dengan menambah beban pada setiap 24 jam.

Setiap kali beban ditambah, pembacaan diambil pada jangka-jangka waktu 0,25;

1; 4; 9; 16 menit dan seterusnya, sesudah beban diberikan. Grafik penurunan-akar

dua waktu, Gambar 2.14, dipakai menghitung Cv (coefficient of consolidation). Cv

dihitung dari bagian grafik laboratorium yang mengikuti garis teoritis.

Gambar 2.14 Harga t90 dari Hasil Laboratorium, (L. D. Wesly, 1977)

Harga t90 (waktu sampai primary concolidation 90 % selesai), dipakai untuk

menghitung Cv. t90 dapat dilihat pada gambar 2.14.

Dapat satu harga Cv pada tiap pembebanan. Harga Cv tidak banyak berbeda. Pada

Gambar 2.14, harga sebagai ordinat langsung dari pembacaan arloji, tidak perlu

dijadikan penurunan atau derajat penurunan, karena bentuk grafik masih sama.

Perhitungan Kecepatan Penurunan di Lapangan

Jika Cv uji laboratorium, maka untuk menghitung kecepatan penurunan di

lapangan tinggal masukkan harga Cv ke dalam rumus: vC

HTt2.

=

2.3.3.7 Perbandingan Penurunan Dihitung dengan Penurunan di Lapangan



Dari uji konsolidasi di laboratorium kita mendapat:

a) Grafik penurunan terhadap tegangan; dipakai menghitung besar penurunan.

b) Harga Cv; dipakai untuk menghitung kecepatan penurunan.

Pengukuran penurunan di lapangan, didapat perbandingan antara penurunan

terjadi dengan yang dihitung. Hasil pengukuran menunjukan umumnya besar

penurunan di lapangan tidak selalu sesuai, lebih besar atau lebih kecil dari angka

dihitung. Ketidaksesuaian penurunan dapat disebabkan hal-hal berikut:

1. Contoh tanah tidak benar-benar asli.

2. Alat konsolidasi kurang sempurna.

3. Tegangan yang dihitung menurut teori elastik kurang tepat.

Kecepatan penurunan di lapangan lebih cepat dari dihitung disebabkan karena:

1. Harga Cv yang diukur dilaboratorium lebih kecil dari yang berlaku dilapangan.

Karena tanah tidak seragam dan mengandungan retakan atau lapisan pasir.

2. Pengaliran air tidak vertikal saja. Jika lapisan lempung mengandung lapisan

pasir tipis (permeability horizontal lebih besar dari permeability vertikal).

2.4 Penyelidikan Tanah (Soil Investigation)

Kegiatan bidang geoteknik untuk memperoleh sifat dan karakteristik

tanah, untuk kepentingan rekayasa. Ada dua jenis penyelidikan tanah:

penyelidikan lapangan (in site test) dan penyelidikan laboratorium (laboratory

test). Dapat memberikan gambaran tentang kondisi lapisan dan sifat-sifat fisik

tanah dalam arah vertikal, dimana perencana dituntut mampu menggambarkan

profil lapisan tanah yang ditinjau.



Ketelitian penyelidikan tanah tergantung dari besarnya beban bangunan,

tingkat keamanan direncanakan, kondisi lapisan tanah dan biaya untuk

penyelidikan. Karena itu untuk bangunan sederhana atau beban ringan, kadang

tidak dibutuhkan penyelidikan tanah, karena kondisi tanahnya dapat diketahui

berdasarkan pengalaman setempat (Hardiyatmo, 1996).

Penyelidikan lapangan (in situ test) umumnya terdiri atas: machinery

boring test, SPT (Standard Penetration Test), CPT (Cone Penetration Test) atau

sondir, DCP (Dynamic Cone Penetration), PMT (Pressure Meter Test), DMT

(Dilato Meter Test), Field Permeability, dan lainnya. Penyelidikan laboratorium

terdiri dari index properties (water content, specific gravity, atterberg limit, sieve

analysis, unit weight), engineering properties (direct shear test, consolidation

test, triaxial test, permeability test, compaction test, CBR test).

Tanah asli adalah tanah yang masih menunjukkan sifat-sifat asli dari tanah

yang ada dan tidak mengalami perubahan dalam strukturnya, kadar air dan

susunan kimianya. Digunakan untuk percobaan properties index, yaitu: Atterberg

Limits; Berat Jenis (specific gravity); Analisa Saringan (sieve analysis).

Pengujian tergantung jenis konstruksi yang dikerjakan, pengujian akan

berbeda untuk bangunan tinggi, galian dalam (deep excavation), timbunan (fill),

terowongan (tunneling), jalan raya (highway).

Hasil penyelidikan tanah (soil investigation) dapat menentukan:

a. Jenis pondasi yang akan digunakan dan kedalamannya dengan memperoleh

daya dukung pondasi dangkal dan pondasi dalam, berdasarkan parameter kuat

geser tanah dari in site test.



b. Evaluasi besar penurunan akibat beban kerja; penurunan segera (immediately

settlement), penurunan konsolidasi (consolidation settlement) maupun

penurunan setempat (differential settlement.

c. Posisi muka air tanah.

d. Parameter kuat geser tanah di lapangan berdasarkan korelasi empirik terhadap

CPT (Cone Penetration Test). (Soil Investigation Rusunawa UMA Medan,

Medan GeoTechnic, UNIKA St. Thomas, 2008)

2.4.1 Sondering Test (Cone PenetrationTest, CPT)

Pengujian yang cepat, sederhana, ekonomis dan dapat dipercaya di

lapangan melalui pengukuran terus-menerus dari permukaan tanah.

Dipertimbangkan pada perencanaan untuk mengklasifikasi lapisan tanah;

memperkirakan kekuatan dan karakteristik tanah, diperlukan untuk menentukan

kapasitas daya dukung dan kapasitas daya dukung ultimit tiang.

Alat sondir ada dua, yaitu: sondir ringan (2 ton); mengukur tekanan konus

sampai 150 kg/cm2, atau kedalaman maks 30 m, untuk uji tanah yang terdiri dari

lempung, lanau dan pasir halus) dan sondir berat (10 ton, mengukur tekanan

konus sampai 500 kg/cm2 atau kedalaman maks 50 m, untuk uji tanah yang terdiri

dari lempung padat, lanau padat dan pasir kasar). Jumlah perlawanan (JP),

perlawanan konus (PK), dan Hambatan Lekat (HL) dihitung sebagai berikut:

- Hambatan Lekat (HL)

HL = (JP – PK) x A/B ............................................................. (2.3)

- Jumlah Hambatan Lekat (JHL)



∑=

=i

aHLJHL

0 .......................................................................... (2.4)

- Jumlah Hambatan Setempat (JHS)

JHS = HL/10 .......................................................................... (2.5)

Dimana: JP = Jumlah Perlawanan (kg/cm2)

PK = Perlawanan Konus (kg/cm2)

A = Tahapan Pembacaan (setiap kedalaman 20 cm)

B = Faktor Alat (10)

I = Kedalaman (m).

Aoki dan Alencar merumuskan kapasitas dukung ultimit dari data Sondir:

Qult = (qb x Ap) .................................................................................. (2.6)

dimana: Qult = Kapasitas daya dukung tiang

qb = Tahanan ujung sondir.

Ap = Luas penampang tiang.

Kapasitas dukung ujung persatuan luas (qb) diperoleh sebagai berikut:

qb = b

ca

Fbaseq )( .................................................................................. (2.7)

dimana:

qca (base) = Perlawanan konus rata-rata 1,5D diatas ujung tiang, 1,5D

dibawah ujung tiang; Fb: faktor empirik

Fb = Faktor empirik, tergantung pada tipe tanah, dari tabel 2.2.

Tabel 2.2 Faktor empirik Fb Tipe Tiang Pancang Fb



Tiang Bor 3,5

Baja 1,75

Beton Pratekan 1,75

Untuk memperoleh kapasitas ijin tiang, didapat dengan cara kapasitas

ultimit dibagi faktor keamanan tertentu.

- Untuk dasar tiang yang dibesarkan dengan d < 2 m

Qa = 5,2uQ ............................................................................................ (2.8)

- Untuk dasar tiang tanpa pembesaran dibagian bawah

Qa = 2

uQ ............................................................................................ (2.9)

2.4.2 Standard Penetration Test (SPT)

Pengujian lapangan dengan memasukkan suatu alat yang dinamakan split

spoon ke dalam tanah, bertujuan mengetahui kekuatan tanah pada setiap lapisan

tanah. Diperoleh kepadatan relatif (relative density), sudut geser tanah (φ )

berdasarkan nilai jumlah pukulan (N), dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Tabel 2.3 Hubungan Dr, φ dan N dari pasir (Peck, Meyerhof)

Nilai N Kepadatan Relatif (Dr) Sudut Geser Dalam

Menurut Peck Menurut Meyerhoff

0 – 4 0,0 – 0,2 Sangat lepas < 28,5 < 30

4 – 10 0,2 – 0,4 Lepas 28,5 – 30 30 – 35

10 – 30 0,4 – 0,6 Sedang 30 – 36 35 – 40

30 – 50 0,6 – 0,8 Padat 36 – 41 40 – 45



> 50 0,8 – 1,0 Sangat padat > 41 > 45

(Mekanika Tanah & Teknik Pondasi, Sosrodarsono, 1983)

Tabel 2.4 Hubungan Dr, φ dan N dari pasir (Terzaghi) Relative Density (Dr) N

Very Soft / Sangat Lunak <2

Soft / Lunak 2 – 4

Medium / Kenyal 4 – 8

Stiff / Sangat Kenyal 8 – 15

Hard / Keras 15 – 30

Padat > 30


SPT pada tanah kohesif berbutir halus atau tanah dengan permeabilitas rendah,

mempengaruhi perlawanan penetrasi, memberikan harga SPT yang lebih rendah

dibandingkan dengan tanah dengan permeabilitas tinggi untuk kepadatan sama.

Mungkin terjadi bila jumlah tumbukan N>15, maka koreksi Terzaghi & Peck

(1948) menghasilkan harga N, merupakan jumlah tumbukan N yang

terjadi:1021

50++

=σ

NNo ........................................................................... (2.10)

Dimana σ adalah tegangan efektif berlebih, tidak lebih dari 2,825 kg/cm2.

Melalui SPT, angka N dari suatu stratigrafi (sistem pelapisan tanah di

lokasi) dapat diketahui (N SPT > 50: tanah pasir & N SPT > 30: tanah lempung),

dan dari angka itu didapat karakteristik suatu lapisan tanah seperti pada tabel 2.5.

Tabel 2.5 Hal-hal yang perlu dipertimbangkan untuk penentuan harga N. Klasifikasi Hal-hal yang perlu diperhatikan dan

dipertimbangkan



Hal yang perlu

dipertimbangkan secara

menyeluruh dari hasil-

hasil sebelumnya

Unsur tanah, variasi daya dukung vertikal

(kedalaman permukaan dan susunannya), adanya

lapisan lunak (ketebalan lapisan yang mengalami

konsolidasi atau penurunan), kondisi drainase dan

lain-lain

Hal-hal yang perlu

diperhatikan langsung

Tanah pasir (Tidak

kohesif)

Berat isi, sudut geser

dalam, ketahanan

terhadap penurunan dan

daya dukung tanah

Tanah lempung (Kohesif)

Keteguhan, kohesi, daya

dukung dan ketahanan

terhadap hancur


Walau hasil penyelidikan sondir telah diperoleh, masih diperlukan

pengetahuan tentang tanah lebih teliti, penyelidikan tanah dilengkapi dengan

pengambilan contoh tanah (untuk menentukan sifat fisis dan mekanis lapisan

tanah melalui uji laboratorium). Pengambilan contoh tanah ada dua macam, yaitu:

tidak terganggu (undisturbed sample), contoh tanah asli dan tanah terganggu

(disturbed sample). Boring untuk mengetahui kedalaman muka air tanah (ground

water level) di lapangan dan memperoleh stratigrafi.

N dari SPT untuk menghitung daya dukung tanah, dimana tergantung pada

kuat geser tanah. Rumus kuat geser tanah diuraikan oleh Coulomb, yaitu:

φστ tan+= c .................................................................................. (2.11)

Dimana:

τ = Kekuatan geser tanah (kg/cm2)

c = Kohesi tanah (kg/cm2)



σ = Tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm2)

φ = Sudut geser tanah (º).

Harga sudut geser dari tanah tidak kohesif (pasiran); dipakai rumus

Dunham (1962):

- Tanah berpasir berbentuk bulat dengan gradasi seragam, atau butiran pasir

bersegi-segi dengan gradasi tidak seragam, mempunyai sudut geser sebesar:

1512 += Nφ ................................................................................. (2.12)

5012 += Nφ ................................................................................. (2.13)

- Butiran pasir bersegi dengan gradasi seragam, maka sudur gesernya adalah:

273.0 += Nφ .................................................................................. (2.14)

Angka penetrasi sebagai pedoman dalam eksplorasi tanah dan untuk

memperkirakan kondisi lapisan tanah. Hubungan penetrasi standar dengan sudut

geser tanah dan kepadatan relatif untuk tanah berpasir, dilihat pada Tabel 2.6.

Tabel 2.6 Hubungan antara angka pentrasi standar dengan sudut geser

dalam dan kepadatan relatif pada tanah pasir Angka penetrasi

standar, N

Kepadatan Relatif ,

Dr (%)

Sudut geser

dalam φ (º)

0 – 5 0 – 5 26 – 30

5 -10 5 – 30 28 – 35

10 – 30 30 – 60 35 – 42

30 – 50 60 – 65 38 – 46

(Mekanika Tanah, Braja M. Das – Noor Endah, 1985)



Hubungan harga N dengan berat isi riil hampir tidak mempunyai arti

karena hanya mempunyai partikel kasar (tabel 2.6). Harga berat isi yang dimaksud

sangat tergantung pada kadar air.

Tabel 2.7 Hubungan antara N dengan berat isi tanah Tanah tidak

kohesif

Harga N < 10 10 – 30 30 – 50 > 50

Berat isi γ KN/m3 12 – 16 14 – 18 16 – 20 18 – 23

Tanah kohesif Harga N < 4 4 – 15 16 – 25 > 25

Berat isi γ KN/m3 14- 18 16 - 18 16 – 18 > 20


Tanah non kohesif, daya dukung sebanding dengan berat isi; tinggi muka air tanah

mempengaruhi daya dukung tanah pasir. Tanah di bawah muka air tanah memiliki

berat isi efektif yang ± ½ berat isi tanah di atas muka air tanah. Tanah dengan

daya dukung baik, dinilai dari ketentuan berikut: Lapisan kohesif memiliki nilai

SPT, N > 35; Lapisan kohesif memiliki harga kuat tekan (qL) 3–4 kg/cm2 atau

harga SPT, N > 15. Jumlah pukulan untuk 15 cm pertama yang dinilai, N1 tidak

dihitung, karena tanah dianggap sudah terganggu. Nilai N2 dan N3 diambil dari

jumlah pukulan pada lapisan berikutnya, nilai N’ = N2 + N3 dan jika nilai N’ > 15

maka: ( )15'15 21 −+= NN ........................................................................... (2.15)

Kapasitas daya dukung pondasi tiang pada tanah pasir dan silt didasarkan

pada data SPT, ditentukan dengan perumusan berikut :

1. Daya dukung ujung tiang (end bearing), (Reese & Wright, 1977).

Qp = Ap . qp ................................................................................... (2.16)

dimana:

Ap = Luas penampang tiang bor, m2.



qp = Tahanan ujung per satuan luas, ton/m2.

Qp = Daya dukung ujung tiang, ton.

Untuk tanah kohesif: qp = 9 cu ........................................................ (2.17)

Untuk tanah tidak kohesif: korelasi antara qp dan NSPT seperti Gambar 2.15.

Gambar 2.15 Daya dukung ujung batas tiang bor pada tanah pasiran (Reese & Wright, 1977)

dimana: untuk N < 60 maka qp = 7 N (t/m2) < 400 (t/m2)

untuk N > 60 maka qp = 400 (t/m2)

N = Nilai rata-rata SPT

2. Daya dukung selimut tiang (skin friction), (Reese & Wright, 1977).

Qs = f . Li . p ................................................................................. (2.18)

dimana: f = Tahanan satuan skin friction, ton/m2.

Li = Panjang lapisan tanah, m.

p = Keliling tiang, m.

Qs = Daya dukung selimut tiang, ton.

Pada tanah kohesif:

f = α . cu ..................................................................................... (2.19)

dimana: α = Faktor adhesi.

- Berdasarkan penelitian Reese & Wright (1977) α = 0.55



cu = Kohesi tanah, ton/m2.

Pada tanah non kohesif: N < 53 maka f = 0,32 N (ton/m2)

53 < N < 100 maka f : dari korelasi langsung dengan NSPT (Reese & Wright).

Gambar 2.16 Tahanan geser selimut tiang bor pada tanah pasiran (Reese & Wright, 1977)

Nilai f juga dapat dihitung dengan formula:

f = K0 . σv’ . tan φ ......................................................................... (2.20)

dimana: K0 = 1 – sin φ.

σv’ = Tegangan vertikal efektif tanah, ton/m2.

2.5 Pengujian Tiang

Umumnya uji beban tiang dilaksanakan untuk tujuan sebagai berikut:

1. Untuk menentukan grafik hubungan beban dan penurunan, terutama

pada pembebanan di sekitar beban rencana yang diharapkan.

2. Sebagai percobaan guna menyakinkan bahwa keruntuhan pondasi tidak

akan terjadi sebelum beban yang ditentukan tercapai. Nilainya

bebarapa kali dari beban kerja yang dipilih dalam perancangan. Nilai

pengali tersebut, kemudian dipakai sebagai faktor aman.



3. Untuk menentukan kapasitas utimit yang sebenarnya, yaitu untuk

mengecek data hasil hitungan kapasitas tiang yang diperoleh dari

rumus-rumus statis dan dinamis. (H. C. Hardiyatmo, 2002)

2.5.1 Metode Kalendering

Ada 2 (dua) metode untuk perencanaan daya dukung tiang didasari hasil

kalendering yaitu: metode Danish Formula (untuk menentukan tiang pancang

tunggal telah cukup mencapai daya dukung pada kedalaman tertentu, walau pada

praktiknya kedalaman dan daya dukung tiang telah direncanakan) dan metode

Gates (formula ini sederhana dan dapat digunakan dilapangan dengan cepat).

Cara memperoleh grafik data kalendering hasil pemancangan tiang adalah:

1. Kertas grafik ditempelkan pada dinding tiang pemancang sebelum tiang

tertanam keseluruhan dan proses pemancangan belum selesai.

2. Kemudian alat tulis diletakkan diatas sokongan kayu dengan tujuan agar alat

tulis tidak bergerak pada saat penggambaran grafik penurunan tiang kekertas

grafik ketika berlangsung pemancangan tiang.

3. Pengambilan data ini diambil pada saat kira-kira penurunan tiang pancang

mulai stabil

Hasil kalendering pemancangan tiang yang diambil pada 10 pukulan terakhir,

kemudian dirata-ratakan sehingga diperoleh penetrasi titik perpukulan (s).

Kapasitas daya dukung tiang berdasarkan Danish Formula adalah:

5.0

2

+

=

p

u

AEELs

EPη

η ....................................................... (2.21)

dimana: Pu = Kapasitas daya dukung ultimate tiang



η = Efesiensi alat pancang

E = Energi alat pancang yang digunakan

s = Banyaknya penetrasi per pukulan

A = Luas penampang tiang pancang

Ep = Modulus elastis tiang

Tabel 2.8 Effisiensi jenis alat pancang Jenis Alat pancang Effesiensi

Pemukul jatuh (drop hammer) 0,75 – 1

Pemukul aksi tunggal (single acting hammer) 0,75 - 0,85

Pemukul aksi dobel (double acting hammer) 0,85

Pemukul diesel (diesel hammer) 0,85 – 1

(Teknik Pondasi I, H. C. Hardiyatmo, 2002) Metode Gates ini digunakan dengan rumus:

Pu = a )log(. sbEbeh ...................................................................... (2.22)

Pijin = SFPu ........................................................................................ (2.23)

dimana:

Pu = Daya dukung ultimate tiang pancang

Pijin = Daya dukung ijin tiang pancang

a = konstanta

b = konstanta

eh = Efesiensi baru

Eb = energi alat pancang

S = Banyaknya penetrasi pukulan, dari data kalendering dilapangan

SF = Faktor keamanan (3)



2.5.2 Pengujian Pembebanan Tiang (Loading Test)

Umumnya dilaksanakan dengan maksud:

1. Menentukan grafik hubungan beban dan penurunan, terutama pada

pembebanan di sekitar beban rencana yang diharapkan.

2. Sebagai percobaan guna meyakinkan bahwa keruntuhan pondasi tidak akan

terjadi sebelum beban ditentukan tercapai. Nilainya beberapa kali beban

rencana. Nilai pengali tersebut, dipakai sebagai faktor aman.

3. Menentukan kapasitas ultimit riil, mengecek hasil hitungan kapasitas tiang

yang diperoleh dari rumus statis dan dinamis (Hardiyatmo, 2002).

Beberapa sistem pembebanan yang digunakan pada pengujian tiang, yaitu:

1. Suatu landasan (platform) yang dibebani dengan beban yang berat dibangun

diatas tiang uji (Gambar 2.17). Cara ini mengandung resiko

ketidakseimbangan beban yang dapat menimbulkan kecelakaan yang serius.

Gambar 2.17 Susunan sistem pembebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh penahan yang terletak diatas tiang (Hardiyatmo, 2002)

2. Gelagar reaksi yang dibebani dengan beban berat, dibangun melintasi tiang

yang diuji. Sebuah dongkrak hidrolik (hydraulic jack), berfungsi memberikan

gaya ke bawah dan pengukur beban (load gauge atau proving ring) diletakkan

di antara kepala tiang dan gelagar reaksi. Untuk memperkecil pengaruh



pendukung gelagar reaksi terhadap penurunan tiang, pendukung gelagar

disarankan berjarak lebih besar 1,25 m dari ujung tiang (Gambar 2.18).

Gambar 2.18 Sistem pembebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh penahan diatas tiang (Hardiyatmo, 2002)

3. Gelagar reaksi diikat pada tiang-tiang angker yang dibangun di kedua sisi

tiang. Dongkrak hidrolik dan alat pengukur besar gaya diletakkan diantara

gelagar reaksi dan kepala tiang (Gambar 2.19). Tiang angker harus berjarak

paling sedikit 3 kali diameter tiang yang diuji, diukur dari masing-masing

sumbunya dan harus lebih besar dari 2 m. Jika tiang uji berupa tiang yang

membesar ujungnya, jarak sumbu angker ke sumbu tiang harus 2 kali diameter

atau 4 kali diameter badan tiang, dipilih mana yang lebih besar dari keduanya.



Gambar 2.19 Sistem pembebanan dengan reaksi dongkrak hidrolik ditahan oleh tiang angker (Hardiyatmo, 2002)

Pada cara (2) dan (3), disarankan untuk menggunakan proving ring atau

alat pengukur beban lainnya. Jika tidak, beban dapat diukur langsung tekanan cair

di dalam dongkrak, dimana tekanannya harus telah dikalibrasi terlebih dahulu

dengan mesin yang biasa digunakan untuk penujian (testing machine).

Penurunan kepala tiang dapat diukur dari penurunannya terhadap suatu

titik referensi atau dari arloji pengukur yang dihubungkan dengan tiang. Arloji

pengukur dipasang pada sebuah gelagar yang didukung oleh dua angker (fondasi)

yang kokoh, yang tidak dipengaruhi oleh penurunan tiang (Gambar 2.20)

Gambar 2.20 Arloji pengukur (Hardiyatmo, 2002)

Uji beban sering dilakukan dengan beban desak, walau uji beban tarik dan

beban lateral juga kadang dilaksanakan. Terdapat 4 metode pengujian, yaitu:

1. Slow Maintained Test Load Method (SM Test)



Direkomendasikan oleh ASTM D1143-81 (1989), metode uji standart ASTM;

umum digunakan pada penelitian di lapangan sebelum dilakukan pekerjaan

selanjutnya, terdiri atas:

a. Beban tiang dalam delapan tahapan yang sama (yaitu 25 %, 50%, 75%,

100%, 125%, 150%, 175%, dan 200%) hingga 200% beban rencana.

b. Setiap penambahan beban harus mempertahakan laju penurunan harus

lebih kecil 0,01 in/jam (0,25 mm/jam).

c. Mempertahankan 200% beban selama 24 jam

d. Setelah waktu dibutuhkan diperoleh, lepaskan beban dengan pengurangan

sebesar 25% dengan jarak waktu 1 jam diantara waktu pengurangan.

e. Setelah beban diberikan dan dilepas keatas, bebani tiang kembali untuk

pengujian beban dengan penambahan 50% dari beban desain,

menyediakan waktu 20 menit untuk penambahan beban.

f. Kemudian tambahkan beban dengan penambahan 10% beban desain.

2. Quick Maintained Load Test Method (QM Test)

Direkomendasikan oleh Departemen Perhubungan Amerika serikat, Pengelola

Jalan Raya dan ASTM 1143-81 (opsional), terdiri atas:

a. Bebani tiang dalam penambahan 20 kali hingga 300% dari beban desain

(masing-masing tambahan adalah 15% dari beban desain).

b. Pertahankan tiap beban selama 5 menit, bacaan diambil tiap 2,5 menit

c. Tambahkan peningkatan beban hingga jacking continue dibutuhkan untuk

mempertahankan beban uji atau uji telah dicapai.



d. Setelah interval 5 menit, lepaskan atau hilangkan beban penuh dari tiang

dalam empat pengurangan dengan jarak diantara pengurangan 5 menit.

Metode ini lebih cepat dan ekonomis, lebih mendekati suatu kondisi. Waktu

ujinya 3-5 jam. Metode ini tidak dapat digunakan untuk estimasi penurunan

karena metode cepat.

3. Constant rate of Penetration Test Method (CRP Test)

Metode ini disarankan oleh Komisi Pile Swedia, Departemen Perhubungan

Amerika Serikat, dan ASTND1143-81 (opsional). Terdiri atas:

a. Kepala tiang didorong untuk settle pada 0,05 in/memit (1,25 mm/menit).

b. Gaya yang dibutuhkan untuk mrncapai penetrasi akan dicatat.

c. Uji dilakukan dengan total penetrasi 2-3 in (50-75 mm).

Keuntungan utama dari metode ini adalah lebih cepat (2-3) jam dan ekonomis.

4. Swedish Cyclic Test Method (SC Test).

Metode ini dianjurkan oleh Komisi Pile Swedia, terdiri atas:

a. Bebani tiang hingga sepertiga beban desain.

b. Lepaskan beban hingga seperenam beban desain. Ulangi pembebanan dan

pelepasan beban dalam siklus 20 kali.

c. Peningkatan beban dengan sebesar 50% dengan langkah (a) dan

pengulangan seperti langakah (b).

d. Lanjutkan hingga kegagalan tercapai.

Metode ini membutuhkan waktu dan siklus perubahan perilaku tiang sehingga

tiang berbeda dengan aslinya. Hanya direkomendasikan atas proyek khusus

dimana beban siklus dianggap sangat penting.



Tiang yang sebaiknya terletak pada lokasi di dekat titik bor saat

penyelidikan tanah dilakukan, dimana karakteristiknya telah diketahui dan pada

lokasi yang mewakili kondisi tanah paling jelek di lokasi rencana bangunan.

(Hardiyatmo, 2002)

2.5.3 Pengujian Tiang dengan Metode Pile Dynamic Analysis (PDA)

Tujuan pengujian dinamis ini adalah untuk mengetahui besarnya daya

dukung ultimate tiang pancang tunggal yang dilakukan di lapangan dengan

berbagai dimensi dan karakteristik tiang yang telah ditentukan melalui

perencanaan sebelumnya, baik untuk pemilihan tiang maupun lokasinya.

Beban dinamik akibat tumbukan dari drop hammer pada kepala tiang,

akan menimbulkan regangan pada tiang dan pergerakan relatif (relative

displacement) yang terjadi antara tiang dan tanah sekitarnya, menimbulkan

gelombang akibat perlawanan atau reaksi tanah. Semakin besar kekuatan tanah,

semakin kuat gelombang perlawanan yang timbul. Gelombang aksi maupun reaksi

akibat perlawanan tanah akan direkam. Dari hasil rekaman, karakteristik

gelombang-gelombang ini dianalisa untuk menentukan daya dukung statik tiang

diuji, berdasarkan Theory of Stress Wave Propagation on Pile (Case Method).

Saat ini pengujian PDA banyak dilakukan untuk pondasi tiang pancang

seperti precast piles, steel piles dan spun piles, menggunakan palu dari alat

pancangnya sendiri, sehingga sangat praktis dan ekonomis pengerjaannya.

Pengujian PDA untuk tiang berdiameter besar dan daya dukung besar sangat

menguntungkan, karena proses pengujian sangat singkat (dari persiapan sampai

selesai hanya berlangsung selama 1 - 3 jam).



Untuk menghasilkan beban dinamik pada tiang, digunakan palu yang

berfungsi sebagai alat tumbuk. Berat minimum dari palu yang akan digunakan

ditentukan sebesar 1 % dari perkiraan daya dukung ijin tiang. Sebagai contoh:

untuk daya dukung ijin tiang direncanakan sebesar 500 ton, dan diambil daya

dukung batasnya 200 % dari daya dukung ijinnya, sebesar 1000 ton, maka berat

minimum palu adalah 10 ton. Tinggi jatuh palu diambil antara 1 m sampai 2 m,

dipilih ketinggian minimum berapa yang sudah menghasilkan output daya dukung

batas tiang. Pengujian dilakukan 2 sampai 5 kali tumbukan, sedangkan besarnya

daya dukung tiang ditentukan dengan dari rekaman 1 gelombang tumbukan saja.

Terbatasnya berat palu yang dipakai untuk pengujian tiang dengan PDA,

menyebabkan pengujian tersebut banyak diragukan berbagai pihak. Tetapi dengan

digunakannya palu berbobot sangat besar yaitu 11,50 ton (tersedia juga bobot 25

ton) untuk berbagai proyek menyebabkan hasil pengujian menjadi lebih akurat.

2.5.3.1 Prosedur Pengujian Daya Dukung Tiang Tunggal dengan PDA

1. Gelombang akibat tumbukan (impact wave)

Pengujian dinamis PDA dilakukan dengan menginterpretasikan gelombang

satu dimensi (one dimentional wave) yang merambat pada media yang diuji.

Gelombang ini didapat dengan tumbukan (impact) pada tiang uji, sehingga

menghasilkan gelombang sesuai dengan kebutuhan pengujian. Pengujian PDA

tiang pancang tunggal menggunakan alat tumbuk Drop Hammer 1,5 ton.

2. Instrumen PDA

a. Strain Transducer dan Accelerometer



Untuk mengukur regangan dan percepatan selama perambatan gelombang

akibat tumbukan yang diberikan pada tiang, strain transducer dan

accelerometer (dipasang masing-masing 2 buah di kedua sisi tiang untuk

mencegah tidak bekerjanya instrument pada saat penumbukan), berfungsi

merubah regangan dan percepatan menjadi sinyal elektronik, melalui kabel

penghubung akan direkam oleh alat PDA. Dipasang atau dilekatkan pada

permukaan bagian atas tiang dengan jarak lebih besar dari 1,5W – 2W dari

ujung atas kepala tiang. Dimana W = lebar penampang tiang, untuk

mendapatkan hasil rekaman yang baik.

Gambar 2.21 Laptop PDA, (Pile Dynamics Inc., 2008)

b. Computer Laptop PDA

Hasil pengukuran direkam dengan alat Computer PDA type PAK dari GRL

USA di lapangan dan dianalisa dengan program CAPWAP.

Gambar 2.22 Model PAX Gambar 2.23 StrainTransducer&Accelerometer

3. Pemasangan Instrumen PDA



Sesuai ketentuan ASTM D 4945-96 maka pemasangan instrumen Strain

Transducer harus dilakukan sedemikian rupa untuk menghindari pengaruh

yang akan terjadi selama penumbukan. Sehingga pengaruh faktor momen

dapat diabaikan, untuk mendapatkan nilai N aksial sebesar mungkin.

4. Pekerjaan Persiapan

Sebelum pengujian dilaksanakan, telah dilakukan persiapan untuk PDA

dengan mencatat hal-hal yang perlu diperhatikan, yaitu: Pengeboran lubang

pada tiang pancang untuk pemasangan Strain Transducer dan Accelerometer .

Gambar 2.24 Pemasangan Strain Transducer dan Accelerometer PDA pada tiang 5. Pelaksanaan Pengujian PDA

Tiang pancang uji diberi beberapa kali tumbukan, penumbukan dihentikan jika

telah diperoleh mutu rekaman cukup baik pada komputer dan energi tumbukan

(EMX) relatif cukup tinggi. Kualitas rekaman yang baik tergantung dari

beberapa faktor, yaitu:

a. Pemasangan instrumen terpasang dengan cukup kuat pada tiang beton;

b. Sistem elektronik komputer dan efisiensi hammer yang digunakan.



Saat pengujian secara temporer dilakukan pengecekan/pengencangan

instrumen strain transducer dan accelerometer. Nilai EMX tergantung nilai

efisiensi hammer yang dipakai. Hasil uji dinamis PDA dianalisis lebih lanjut

dengan program CAPWAP, didapat perbandingan kekuatan daya dukung tiang

pancang di lapangan termasuk distribusi kekuatan friksi tanah di setiap lapisan

tanah, tahanan ujung, tegangan tiang, dan lainnya.

2.5.3.2 Efisiensi Tumbukan Hammer

Dari beberapa tumbukan pada tiang yang diuji, efisiensi transfer energi

hammer mencapai 50% sampai dengan 63% dari energi potensial yang tersedia.

2.5.3.3 Tegangan Tiang

Tegangan tekan maksimum (CSX) dan tegangan tarik maksimum (TSX)

yang terjadi pada tiang pancang yang diuji, diukur dekat kepala tiang pada saat

pelaksanaan pengujian dilaksanakan.

2.5.3.4 Daya Dukung Tiang

Dari hasil pengujian dinamis pada kondisi restrike, analisis daya dukung

tiang pancang diperoleh dengan menggunakan program CAPWAP pada tiang uji.

2.5.3.5 Langkah Analisis, Pengambilan Kesimpulan dan Rekomendasi

Hasil rekaman gelombang akibat tumbukan palu dianalisa lebih jauh

dengan menggunakan Case Pile Wave Equation Analysis Program (CAPWAP),

satu paket dengan PDA. Kombinasi rambatan gelombang pada tiang hasil

rekaman PDA dan modelisasi tanah serta parameternya (Dumping factor, Quake,

Material tiang) dan secara iterasi menentukan parameter tanah lainnya, sehingga



grafik gelombang hasil iterasi (signal matching) memiliki korelasi yang baik

dengan gelombang yang dihasilkan.

Analisa dengan CAPWAP akan menghasilkan kurva penurunan tiang S

versus beban dan distribusi gaya gesek dan tahanan ujung tiang. Kualitas

pengujian PDA dapat dibandingkan melalui daya dukung ultimatenya dan melalui

kurva penurunan tiang versus beban dari uji beban statik. (CAPWAP®, 2008)

Gambar 2.25 Grafik PDA hasil analisis CAPWAP, (CAPWAP®, 2008)

Setelah daya dukung ultimate diperoleh melalui analisis CAPWAP, perlu

diingat bahwa daya dukung ultimate tiang pancang tersebut adalah daya dukung

ultimate tanah pendukung tiang pancang tunggal, pada saat pengetesan dilakukan.

Daya dukung ijin rencana harus disesuaikan dengan daya dukung ijin bahan tiang

yang digunakan. Karena hasil pengujian ini hanya untuk tiang pancang tunggal

maka efisiensi kelompok tiang pancang harus diperhitungkan sesuai dengan

jumlah, jarak dan susunan kelompok tiang pancang yang terpasang. Penurunan

total dan perbedaan penurunan (differential settlement) secara long term perlu



dihitung lebih mendalam sesuai toleransi diijinkan untuk fungsi bangunan atasnya

(Laporan Uji PDA Rusunawa UMA Medan, Tarumanegara Bumiyasa, 2008).

2.6 Penurunan Tiang (Pile Settlement)

Terdapat dua hal yang perlu diketahui mengenai penurunan, yaitu:

a. Besarnya penurunan yang akan terjadi.

b. Kecepatan penurunan.

Istilah penurunan (settlement) digunakan untuk menunjukkan gerakan titik

tertentu pada bangunan terhadap titik referensi yang tetap. Umumnya, penurunan

yang tidak seragam lebih membahayakan bangunan dari pada penurunan totalnya.

Selain dari kegagalan daya dukung (bearing capacity failure) tanah, setiap

proses penggalian selalu dihubungkan dengan perubahan keadaan tegangan di

dalam tanah. Perubahan tegangan pasti akan disertai dengan perubahan bentuk,

umumnya ini yang menyebabkan penurunan pada pondasi (Hardiyatmo, 1996).

Penurunan pondasi yang terletak pada tanahberbutir halus yang jenuh

dapat dibagi menjadi 3 (tiga) komponen. Penurunan total adalah jumlah dari

ketiga komponen penurunan tersebut, yaitu:

S = s1 + s2 + s3 ................................................................................. (2.24)

Dengan:

S = Penurunan total

s1 = Penurunan segera

s2 = Penurunan konsolidasi primer

s3 = Penurunan konsolidasi sekunder

Tabel 2.10 Fakor Pengaruh Im (Lee, 1962) dan Ip (Schleicher, 1962) Bentuk Pondasi Fleksibel (Ip) Kaku



Pusat Sudut Rata-rata Ip Im Lingkaran

Bujur sangkar

Empat persegi panjang

L/B = 1.5

2.0

5.0

10.0

100.0

1.00

1.12

1.36

1.53

2.10

2.52

3.38

0.64

0.36

0.68

0.77

1.05

1.26

1.69

0.85

0.95

1.20

1.31

1.83

2.25

2.96

0.88

0.82

1.06

1.20

1.70

2.10

3.40

3.70

4.12

4.38

4.82

4.93

5.06

(Teknik Pondasi I, H. C. Hardiyatmo, 2002)

Tabel 2.11 Perkiraan Modulus Elastisitas (E) Jenis Tanah E (kN/m2)

Lempung

Sangat Lunak

Lunak

Sedang

Keras

Berpasir

Pasir

Berlanau

Tidak padat

Padat

Pasir dan kerikil

Padat

Tidak Padat

Lanau

Loess

Serpih

300 – 300

2000 – 4000

4500 – 9000

7000 – 20000

30000 – 42500

5000 – 20000

10000 – 25000

50000 – 100000

80000 – 200000

50000 – 140000

2000 – 20000

15000 – 60000

140000 – 1400000

(Bowles, 1977; Hardiyatmo, 1996)

2.6.1 Perkiraan Penurunan Tiang Tunggal



Menurut Poulus dan Davis (1980) penurunan jangka panjang untuk

pondasi tiang tunggal tidak perlu ditinjau karena penurunan tiang akibat

konsolidasi dari tanah relatif kecil. Ini dikarenakan pondasi tiang direncanakan

terhadap kuat dukung ujung dan kuat dukung friksinya atau penjumlahan dari

keduanya (Hardiyatmo, 2002).

Perkiraan penurunan tiang tunggal dapat dihitung berdasarkan:

a. Untuk tiang apung atau tiang friksi

S = DEsIQ.. .............................................................................................. (2.25)

dimana: I = Io . Rk . Rh . Rμ

b. Untuk tiang dukung ujung (end bearing)

S = DEsIQ.. .............................................................................................. (2.26)

dimana: I = Io . Rk . Rb . Rμ

dengan:

S = Penurunan untuk tiang tunggal.

Q = Beban yang bekerja

Io = Faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat

Gambar 2.26

Rk = Faktor koreksi kemudah mampatan tiang Gambar 2.27

Rh = Faktor koreksi ketebalan lapisan yang terletak pada tanah keras

Gambar 2.28

Rμ = Faktor koreksi angka Poisson, μ Gambar 2.29

Rb = Faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung Gbr 2.30

h = Kedalaman total lapisan tanah; ujung tiang ke muka tanah.

D = Diameter tiang.



Gambar 2.26 Faktor penurunan Io (Poulos dan Davis)

Gambar 2.27 Koreksi kompresi, Rk (Poulos dan Davis)



Gambar 2.28 Koreksi kedalaman, Rh (Poulos dan Davis)

Gambar 2.29 Koreksi angka Poisson, Rμ (Poulus dan Davis); ( Hardiyatmo, 2002)



Gambar 2.30 Koreksi kekakuan lapisan pendukung, Rb (Poulos dan Davis)

Pada Gambar 2.26, 2.27, dan 2.28, K adalah suatu ukuran kompresibilitas

relatif dari tiang dan tanah yang dinyatakan oleh persamaan:

K = s

Ap

ERE .

...................................................................................... (2.27)

dimana: RA = 2.4

1 dAp

π

dengan:

K = Faktor kekakuan tiang.

Ep = Modulus elastisitas dari bahan tiang.

Es = Modulus elastisitas tanah disekitar tiang.

Eb = Modulus elastisitas tanah didasar tiang.

Perkiraan angka Poisson (μ) dapat dilihat pada Tabel berikut ini.

Tabel 2.12 Perkiraan angka Poisson (μ ) Macam Tanah μ



Lempung jenuh

Lempung tak jenuh

Lempung berpasir

Lanau

Pasir padat

Pasir kasar

Pasir halus

Batu (tergantung dari macamnya)

Loess

0,4 – 0,5

0,1 – 0,3

0,2 – 0,3

0,3 – 0,35

0,2 – 0,4

0,15

0,25

0.1-0.4

0.1-0.3

(Bowles, 1968; Hardiyatmo, 1996-2002)

Berbagai metode menentukan nilai modulus elastisitas tanah (Es), antara

lain dengan percobaan langsung di tempat, dengan menggunakan data hasil

pengujian krucut statis (sondir). Karena nilai laboratorium dari Es tidak sangat

baik dan pembiayaannya mahal untuk mendapatkannya (Bowles, 1977).

Persamaan hasil dari pengumpulan data pengujian kerucut statis (sondir), yaitu:

Es = 3qc (untuk pasir) ................................................. (2.28a)

Es = 2 sampai 8qc (untuk lempung) .........................................(2.28b)

qc (side) = Perlawanan konus rata-rata pada tiap lapisan sepanjang tiang.

Dari analisa yang dilakukan secara detail oleh meyerhof, untuk modulus

elastisitas tanah dibawah ujung tiang (Eb) kira-kira 5 sampai dengan 10 kali harga

modulus elastisitas tanah di sepanjang tiang (Es).

c. Untuk tiang elastis; Penurunan Segera/ Elastis (Immediate/Ellastic Settlement)

Penurunan yang dihasilkan oleh distorsi massa tanah yang tertekan, dan

terjadi pada volume konstan. Termasuk penurunan pada tanah-tanah berbutir



kasar dan tanah-tanah berbutir halus yang tidak jenuh, karena penurunan terjadi

segera setelah terjadi penerapan beban.

Persamaan penurunan segera atau penurunan elastis dari pondasi yang

diasumsikan terletak pada tanah yang homogen, elastis dan isotropis pada media

semi tak terhingga, dinyatakan dengan:

( )pp

wswp

EALQQ

sξ+

=1 .......................................................................... (2.29)

Dimana:

Qwp = Kapasitas daya dukung ujung tiang

Qsp = Kapasitas daya dukung tahanan kulit

ξ = Koefisien dari skin friction


Ep = Modulus elastisitas material tiang

L = Panjang tiang

Nilai ξ tergantung kepada unit tahanan friksi (kulit) alami (the nature of

unit friction resistance) pada sepanjang tiang terpancang di dalam tanah. Nilai ξ =

0,5 adalah dimana bentuk unit tahanan friksi (kulit) alami nya berbentuk seragam

atau simetris, seperti persegi panjang maupun parabolik seragam, umumnya pada

tanah lempung dan atau lanau. Nilai ξ = 0,67 adalah jika bentuk unit tahanan friksi

(kulit) alami nya berbentuk segitiga, umumnya pada tanah pasir.

f

ξ=0.5

(a)

ξ=0.5 ξ=0.67

f

(c)

f



Gambar 2.31 Variasi jenis bentuk unit tahanan friksi (kulit) alami terdistribusi sepanjang tiang tertanam ke dalam tanah (Bowles, 1993)

Penurunan bergantung pada karakteristik tanah dan penyebaran tekanan

pondasi ke tanah di bawahnya. Penurunan pondasi bangunan dapat diestimasi atau

diperkirakan dari hasil pengujian di laboratorium pada contoh tanah tak terganggu

(undisturbed) yang diambil dari pengeboran, atau dari persamaan-persamaan

empiris yang dihubungkan dengan hasil pengujian di lapangan.

2.6.2 Penurunan Diizinkan

Penurunan yang diizinkan dari suatu bangunan bergantung pada beberapa

faktor. Faktor-faktor tersebut meliputi jenis, tinggi, kekakuan, dan fungsi

bangunan, serta besar dan kecepatan penurunan serta distribusinya. Jika

penurunan berjalan lambat, semakin besar kemungkinan struktur untuk

menyesuaikan diri terhadap penurunan yang terjadi tanpa adanya kerusakan

strukturnya oleh pengaruh rangkak (creep). Karena itu, dengan alasan tersebut,

kriteria penurunan pondasi pada tanah pasir dan pada tanah lempung berbeda.

Karena penurunan maksimum dapat diprediksi dengan ketepatan yang

memadai, umumnya dapat diadakan hubungan antara penurunan diizinkan dengan

penurunan maksimum.

Dimana syarat perbandingan penurunan yang aman yaitu:

Stotal ≤ Sizin

Sizin = 10 % . D ................................................................................. (2.30)

dimana: D = Diameter tiang

(b)



2.7 Faktor Keamanan (Safety Factor, SF)

Untuk memperoleh kapasitas ijin tiang, diperoleh melalui kapasitas ultimit

dibagi dengan faktor aman tertentu. Faktor aman perlu diberikan dengan maksud:

a. Memberi keamanan atas ketidakpastian metode hitungan yang digunakan.

b. Memberi keamanan terhadap variasi kuat geser dan kompresibilitas tanah.

c. Meyakinkan bahwa bahan tiang cukup aman dalam mendukung beban

yang bekerja.

d. Meyakinkan bahwa penurunan total yang terjadi pada tiang tunggal atau

kelompok masih tetap dalam batas-batas toleransi.

e. Meyakinkan bahwa penurunan tidak seragam diantara tiang-tiang masih

dalam batas toleransi.

Sehubungan dengan alasan butir (d), dari hasil banyak pengujian beban

tiang, baik tiang pancang maupun tiang bor yang berdiameter kecil sampai sedang

(600 mm), penurunan akibat beban bekerja (working load) yang terjadi lebih kecil

dari 10 mm untuk faktor aman yang tidak kurang dari 2,5 (Thomlinson, 1977).

Beban yang bekerja (working load) atau kapasitas tiang ijin (Qa) dengan

memperhatikan keamanan terhadap keruntuhan adalah nilai kapasitas ultimit (Qu)

dibagi dengan faktor aman (SF) yang sesuai.

Variasi faktor aman yang telah banyak digunakan untuk perancangan

pondasi tiang pancang, sebagai berikut:

Qa = 5,2uQ .......................................................................................... (2.31)



Tabel 2.13 Faktor Aman Yang Disarankan (Reese & O’Neill, 1989)

Klasifikasi struktur

Faktor keamanan ( F ) Kontrol

baik Kontrol normal

Kontrol jelek

Kontrol sangat jelek

Monumental Permanen Sementara

2,3 2

1.4

3 2,5 2

3,5 2,8 2,3

4 3,4 2,8

( Teknik Pondasi 2, Hardiyatmo, 1996)



BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Data Umum

Data umum dari proyek Pembangunan Rusunawa Universitas Medan Area

adalah sebagai berikut :

1. Nama Proyek : Proyek Pembangunan Rusunawa (Rumah Susun

Sederhana Sewa) Universitas Medan Area

2. Lokasi Proyek : Universitas Medan Area, Pancing, Medan

3. Sumber Dana : Pemerintah Daerah Dinas Pemukiman dan

Prasarana Wilayah dengan Anggaran Pendapatan

Negara (APBN) pada tahun 2007

4. Pekerjaan : Pengawasan, Manajemen dan Pelaksana

Konstruksi.

a. Perusahaan : PT. PAESA PASINDO ENGINEERING

b. Alamat : Jalan Ahmad Yani RT 015/014 No. 17

c. Nilai Kontrak : Rp. 9.800.000.000,- (Sembilan miliar delapan ratus

juta rupiah)

5. Pekerjaan : Perencanaan

a. Perusahaan : PT. YUDHA KARYA (Persero)

b. Alamat : Jl. D. I. Panjaitan, Medan Baru, Medan

3.2. Data Teknis Tiang Pancang



Data ini diperoleh dari lapangan menurut perhitungan dari pihak konsultan

perencana dengan data sebagai berikut:

1. Panjang Tiang Pancang : 20.4 m

2. Dimensi Tiang Pancang : 250 mm x 250 mm

3. Mutu Beton Tiang Pancang : K-500

4. Denah Poer dan Sloof



5. Denah Titik Tiang Pancang – Pile Cap

6. Denah Titik Pancang



3.3. Metode Pengumpulan Data

Untuk meninjau kembali perhitungan perencanaan pondasi tiang pancang

pada proyek pembangunan Rusunawa Universitas Medan Area ini yang terletak di

Pancing, penulis memperoleh data dari Kontraktor PT. Paesa Pasindo Engineering

diperoleh data beban struktur, uji beban lapangan (PDA, Pile Dynamic Analysis).

Dari Konsultan Pengawas Manajemen Konstruksi PT. YUDHA KARYA

(Persero) melalui Geotechnic and Structure Engineering Centre Unika St.

Thomas Medan diperoleh berupa data hasil sondir, hasil SPT, hasil kalendering.

3.4. Cara Analisis

Perencanaan pondasi tiang pancang dilakukan sebagai berikut :

1. Menghitung kapasitas daya dukung maksimum tiang pancang yang ditinjau

2. Menghitung penurunan tiang tunggal (single pile) dan penurunan izin.



a. Dari data PDA test (Pile Dynamic Analysis)

b. Dengan menggunakan metode elastic dan consolidation settlement

Gambar 3.1 Skema alur penelitian

3.5. Lokasi Titik Sondir, Bor dan Kalendering

Sondir (CPT, Cone Penetration Test) yang dilaksanakan pada Gedung

Utama RUSUNAWA Universitas Medan Area, Pancing, Medan, Sumatera Utara

terdiri dari 3 (tiga) titik, sedangkan bor (SPT, Standard Penetration Test)

dilakukan pada 1 (satu) titik, dan uji lapangan PDA (Pile Dynamic Analysis),

yaitu:

1. Lokasi Titik Sondir & SPT

PENENTUAN MAKSUD DAN TUJUAN SERTA RUANG LINGKUP

PENGUMPULAN

ANALISIS DATA

a. Menghitung kapasitas dukung; b. Menghitung Penurunan elastis

PERHITUNGAN & PEMBAHASAN

KESIMPULAN



2. Lokasi Titik PDA test



3. Lokasi Titik Kalendering



BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Gambaran Umum Lokasi

Pada tugas akhir ini penelitian dilakukan pada Proyek Pembangunan

RUSUNAWA Universitas Medan Area, Pancing, Medan dengan luas ± 3,5 Ha di

Jl. Prof. M. Yamin No. 72. Pada Proyek ini selain terdapat Gedung Utama

(Bangunan RUSUNAWA), terdapat beberapa konstruksi pendukung seperti pagar

disekitar gedung, kantin, jalan menuju ke rusun tersebut.

4.2. Gambaran Umum Gedung Utama (Bangunan RUSUNAWA)

Bentuk dari Gedung Utama tergolong simpel, karena bangunan tersebut

menggunakan beton pracetak (precast), dimana balok, kolom serta pelat lantai

dicetak terlebih dahulu kemudian konstruksi disusun dan dirakit, mempunyai atap

yang terbuat dari seng metal dengan lantai berjumlah 5 (lima).

Data yang diperoleh pada Proyek ini antara lain:

1. Data hasil penyelidikan sondir, CPT;

2. Data hasil SPT;

3. Data Kalendering;

4.3. Hasil

4.3.1. Menghitung kapasitas daya dukung tiang pancang

Kemampuan tiang terhadap kekuatan bahan tiang:

Data tiang pancang:

Dimensi tiang (D) = 25 cm x 25 cm



Keliling tiang pancang (O) = (2 x 25) + (2 x 25) cm = 100 cm

Luas tiang pancang (Ab) = D x D = D2 = 25 x 25 = 252 = 625 cm2

Mutu Beton = K500

σ’bk = 500 kg/cm2

f’c = 0,1 x σ’bk = 1 kg/cm2 = 0,1 MPa

= 0,1 x 500 = 50 MPa

(SKSNI T15-1991-03 Pasal 3.3.1-5, Dasar – Dasar Perencanaan Beton

Bertulang / CUR, hal.49, W. C. Vis – Gideon Kusuma, 1991)

σbahan = 0.45 x σ’bk

= 0.45 x 500 = 225 kg/cm2

Kekuatan Tiang diijinkan:

Ptiang = Atiang x σtiang

= 625 x 225

= 140625 kg

= 140,625 ton

Kemampuan tiang terhadap kekuatan tanah:

3xpA

Q tiangtiang = = (625 x 150) / 3 = 31250 kg

= 31,250 ton

Berat sendiri tiang = A x L x γtiang

= 625 x 10-4 x 20,4 x 2,4

= 3,06 ton

Beban netto yang dipakai pada tiang:

Qnetto = Qtiang – Berat tiang



= 31,250 – 3.06

= 28,190 ton

4.3.1.1. Menghitung kapasitas daya dukung tiang pancang dari data sondir

Perhitungan kapasitas daya dukung tiang pancang dengan metode Aoki

dan De Alencar di lapangan pada titik 1 (S-01) dan titik 2 (S-03).

4.3.1.1.1 Pada titik 1 (S-01) diperoleh data sondir, yaitu:

CPT-Test

0

5

10

15

20

25

0 50 100 150 200 250

qc (kg/cm2)

Depth (m)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

tsf (kg/cm)

qc

tsf

Gambar 4.1 Grafik CPT Test S-01 (Soil Investigation, 2008)

a. Perhitungan kapasitas dukung ujung tiang (Qb)

Kedalaman Perlawanan konus

(meter) (kg/cm2)

20.40 152

20,60 162

20,80 179

Tian

g Pa

ncan

g



21,00 190

21,20 200

Gambar 4.2 Perkiraan nilai qca(base)

Nilai qca diambil rata-rata seperti dalam gambar 4.2

Dari persamaan (2.7), kapasitas dukung ujung persatuan luas (qb):

qb = b

ca

Fbaseq )( (Nilai Fb dari Tabel 2.2, beton precast = 1,75)

qb = 75,1

60,176 = 100,914 kg/cm2

Kapasitas dukung ujung tiang (Qb):

Qb = qb x Ab

Qb = 100,914 x 625 = 63071,25 kg = 63,07125 ton

b. Perhitungan kapasitas dukung kulit (Qs)

0,00 Meter

20,8

0 M

eter

Pasir (SW) qc (side) = 43,846 kg/cm2

- 21,40 m

20cm

20cm

20cm

20cm

- 21,20 m

- 21,00 m

- 21,80 m

- 21,60 m

Limerock



Gambar 4.3 Nilai qc(side) pada titik sondir 1 (S-01)

Pada titik sondir 1 (S-01), pasir bergradasi baik (SW-Well graded sand)

Kapasitas dukung kulit persatuan luas (f):

f = qc (side) s

s

Fα (Nilai Fs dari Tabel 2.2)

f = 43,846 . 5,303,0 = 0,376 kg/cm2

Kapasitas dukung kulit (Qs):

Qs = f . As

= 0,376 . 100 . 2080 = 78208 kg = 78,208 ton

Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang pancang (Qu):

Qu = Qb + Qs = 63,07125 + 78,208 = 141,27925 ton

Dari persamaan (2.6), kapasitas ijin tiang (Qa):

Qa = SFQu =

5,227925,141 = 56,5117 ton

4.3.1.1.2 Pada titik 2 (S-03) diperoleh data sondir, yaitu:



CPT-Test

0

5

10

15

20

25

0 50 100 150 200 250

qc (kg/cm2)

Depth (m)

0 200 400 600 800 1000 1200

tsf (kg/cm)

qc

tsf

Gambar 4.4 Grafik CPT Test S-03 (Soil Investigation, 2008)

a. Perhitungan kapasitas dukung ujung tiang (Qb)

Kedalaman Perlawanan konus (meter) (kg/cm2) 21,00 143

21,20 144

21,40 179

21,60 190

21,80 195

Gambar 4.5 Perkiraan nilai qca(base)

Nilai qca diambil rata-rata seperti dalam gambar 4.3

qca = 170,2

Tian

g Pa

ncan

g



Dari persamaan (2.7), kapasitas dukung ujung persatuan luas (qb):

qb = b

ca

Fbaseq )( (Nilai Fb dari Tabel 2.2, beton precast = 1,75)

qb = 75,1

20,170 = 97,257 kg/cm2

Kapasitas dukung ujung tiang (Qb):

Qb = qb x Ab

Qb = 97,257 x 625 = 60785,625 kg = 60,786 ton

b. Perhitungan kapasitas dukung kulit (Qs)

Gambar 4.6 Nilai qc(side) pada titik sondir 2 (S-03)

20cm

20cm

20cm

20cm

0,00

21,4

Met

er


Limerock - 21,40 m

- 21,20 m

- 21,00 m

- 21,80 m - 21,60 m



Pada titik sondir 2 (S-03), pasir bergradasi baik (SW-Well graded sand)

Kapasitas dukung kulit persatuan luas (f):

f = qc (side) s

s

Fα (Nilai Fs dari Tabel 2.2)

f = 49,159 . 5,303,0 = 0,4214 kg/cm2

Kapasitas dukung kulit (Qs):

Qs = f . As = 0,4214 . 100 . 2140 = 90179,6 kg = 90,1796 ton

Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang pancang (Qu):

Qu = Qb + Qs = 60,786 + 90,1796 = 150,9656 ton

Kapasitas ijin tiang (Qa):

Qa = SFQu =

5,29656,150 = 60,386 ton

Perhitungan kapasitas daya dukung tiang pancang dengan metode

Meyerhoff pada titik 1 (S-01) dan titik 2 (S-03).

4.3.1.1.3 Perhitungan pada titik 1 (S-01):

Kapasitas daya dukung tiang pancang tunggal (Qult):

Qult = (qc . Ap) + (JHL . K11)

= (41,00 . 625) + (32,00 . 100) = 28825 kg = 28,825 ton

Dari persamaan (2.5), kapasitas daya dukung ijin pondasi (Qijin):

Qijin = 53

11JHLxKxAq cc +

= 5

10000,323

62500,41 xx+ = 8541,667 + 640

= 9181,667 kg = 9,182 ton



Daya dukung terhadap kekuatan tanah untuk tiang tarik:

Tult = JHL . K11 = 32 . 100 = 640 kg = 0,640 ton

Daya dukung ijin tarik:

Qijin = 3ultT =

3640,0 = 0,2133 ton = 213,3 kg

Daya dukung terhadap kekuatan bahan:

Ptiang = σbeton . Atiang = 0,45 . σ’bahan

= 0,45 . 500 kg/cm2 . 625 = 140625 kg = 140,625 ton

Tabel 4.1 Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik 1 (S-01) Kedalaman PPK Ap JHL K11

Qwp Qws Qult Qijin (Meter) (qc) (cm2) (Kg/cm) (cm) Kg/cm2 (ton) (ton) (ton) (ton) 0 0 625 0 100 0,000 0,000 0,000 0,000 1 41 625 32 100 25,625 3,200 28,825 9,182 2 8 625 74 100 5,000 7,400 12,400 3,147 3 39 625 112 100 24,375 11,200 35,575 10,365 4 32 625 152 100 20,000 15,200 35,200 9,707 5 63 625 196 100 39,375 19,600 58,975 17,045 6 14 625 234 100 8,750 23,400 32,150 7,597 7 34 625 274 100 21,250 27,400 48,650 12,563 8 120 625 332 100 75,000 33,200 108,200 31,640 9 36 625 338 100 22,500 33,800 56,300 14,260

10 12 625 410 100 7,500 41,000 48,500 10,700 11 12 625 448 100 7,500 44,800 52,300 11,460 12 45 625 486 100 28,125 48,600 76,725 19,095 13 15 625 524 100 9,375 52,400 61,775 13,605 14 28 625 562 100 17,500 56,200 73,700 17,073 15 18 625 600 100 11,250 60,000 71,250 15,750



16 27 625 640 100 16,875 64,000 80,875 18,425 17 17 625 682 100 10,625 68,200 78,825 17,182 18 75 625 732 100 46,875 73,200 120,075 30,265 19 94 625 788 100 58,750 78,800 137,550 35,343 20 120 625 850 100 75,000 85,000 160,000 42,000 21 190 625 932 100 118,750 93,200 211,950 58,223

21,2 200 625 952 100 125,000 95,200 220,200 60,707

4.3.1.1.4 Perhitungan pada titik 2 (S-03):

Kapasitas daya dukung tiang pancang tunggal (Qult):

Qult = (qc . Ap) + (JHL . K11) = (5,00 . 625) + (28,00 . 100)

= 5925 kg = 5,295 ton

Kapasitas daya dukung ijin pondasi (Qijin):

Qijin = 53

11JHLxKxAq cc + = 5

10000,283

62500,5 xx+

= 1041,667 + 560

= 1601,667 kg = 1,602 ton

Daya dukung terhadap kekuatan tanah untuk tiang tarik:

Tult = JHL . K11 = 28,00 . 100 = 2800 kg = 2,800 ton

Daya dukung ijin tarik:

Qijin = 3ultT =

3800,2 = 0,933 ton = 933 kg

Daya dukung terhadap kekuatan bahan:

Ptiang = σbeton . Atiang = 0,45 . σ’bahan

= 0,45 . 500 kg/cm2 . 625 = 140,625 ton

Tabel 4.2 Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik 1 (S-03)



Kedalaman PPK Ap JHL K11 Qwp Qws Qult Qijin (Meter) (qc) (cm2) (Kg/cm) (cm)

Kg/cm2 (ton) (ton) (ton) (ton) 0 0 625 0 100 0,000 0,000 0,000 0,000 1 5 625 28 100 3,125 2,800 5,925 1,602 2 39 625 66 100 24,375 6,600 30,975 9,445 3 37 625 108 100 23,125 10,800 33,925 9,868 4 52 625 156 100 32,500 15,600 48,100 13,953 5 96 625 208 100 60,000 20,800 80,800 24,160 6 97 625 270 100 60,625 27,000 87,625 25,608 7 23 625 312 100 14,375 31,200 45,575 11,032 8 134 625 378 100 83,750 37,800 121,550 35,477 9 36 625 434 100 22,500 43,400 65,900 16,180

10 24 625 472 100 15,000 47,200 62,200 14,440 11 26 625 512 100 16,250 51,200 67,450 15,657 12 38 625 554 100 23,750 55,400 79,150 18,997 13 62 625 600 100 38,750 60,000 98,750 24,917 14 46 625 650 100 28,750 65,000 93,750 22,583 15 39 625 696 100 24,375 69,600 93,975 22,045 16 92 625 740 100 57,500 74,000 131,500 33,967 17 47 625 790 100 29,375 79,000 108,375 25,592 18 81 625 840 100 50,625 84,000 134,625 33,675 19 88 625 898 100 55,000 89,800 144,800 36,293 20 129 625 962 100 80,625 96,200 176,825 46,115 21 143 625 1022 100 89,375 102,200 191,575 50,232

21,8 195 625 1092 100 121,875 109,200 231,075 62,465 4.3.1.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Data SPT

Perhitungan kapasitas daya dukung tiang pancang dari data SPT memakai

metode Meyerhoff dan data diambil pada titik 1 (BH-01)

4.3.1.2.1 Perhitungan pada titik 1 (BH-01):

Menghitung Kapasitas DDTp (Daya Dukung Tiang Pancang) dari data

SPT pada titik 1 (BH-01) dengan rumus Meyerhof.

qe = 40 . N-SPT . L/D . Ab

= 40 . 6 . 40/0,25 . 0,0625 = 15 kN



Untuk tahanan geser selimut tiang adalah:

Qs = 2 . N-SPT . p . Li= 2 . 6 . 1 . 1 = 12 kN

fs = 0,204 x N’ = 0,204 x 6 = 1,224

As = D . π . L = 0,3184 .3,14 .2 = 2 m

nNN

N 10'+

= = 1

60 + = 6

5'. s

sAN

Q = = 52.6 = 2,4 ton

Qu = Qp + Qs = 15 ton + 2,4 ton = 17,4 ton

Qa = FSQu =

34,17 = 5,8 ton

Tabel 4.3 Perhitungan daya dukung tiang pancang pada titik 1 (BH-01) Depth N N' As Ap Qp Qs Qu Qa

(m) (m) (m2) (ton) (ton) (ton) (ton) 0 0 0.00 0.00 0.0625 0.00 0.00 0.00 0.00 2 6 6.00 2.00 0.0625 15.00 2.40 17.40 5.80 4 13 9.50 4.00 0.0625 32.50 7.60 40.10 13.37 6 25 14.67 6.00 0.0625 62.50 17.60 80.10 26.70 8 28 18.00 8.00 0.0625 70.00 28.80 98.80 32.93

10 3 15.00 10.00 0.0625 7.50 30.00 37.50 12.50 12 16 15.17 12.00 0.0625 40.00 36.41 76.41 25.47 14 6 13.86 14.00 0.0625 15.00 38.81 53.81 17.94 16 6 12.88 16.00 0.0625 15.00 41.22 56.22 18.74 18 11 12.67 18.00 0.0625 27.50 45.61 73.11 24.37 20 14 12.80 20.00 0.0625 35.00 51.20 86.20 28.73



22 33 14.64 22.00 0.0625 82.50 64.42 146.92 48.97 24 13 14.50 24.00 0.0625 32.50 69.60 102.10 34.03 26 43 16.69 26.00 0.0625 107.50 86.79 194.29 64.76 28 47 18.86 28.00 0.0625 117.50 105.62 223.12 74.37 30 50 20.93 30.00 0.0625 125.00 125.58 250.58 83.53 32 50 22.75 32.00 0.0625 125.00 145.60 270.60 90.20 34 50 24.35 34.00 0.0625 125.00 165.58 290.58 96.86 36 54 26.00 36.00 0.0625 135.00 187.20 322.20 107.40 38 18 25.58 38.00 0.0625 45.00 194.41 239.41 79.80 40 18 25.20 40.00 0.0625 45.00 201.60 246.60 82.20

3.3.1.2 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Data

Kalendering

Dengan menggunakan Danish Formula, dilakukan pada dua titik pondasi,

yaitu pondasi tiang pancang pada titik 1 (As B-11 ; nomor titik pancang 113) dan

pondasi tiang pancang pada titik 2 (As B-11 ; nomor titik pancang 114).

3.3.1.2.1 Perhitungan pada titik 1 (AS B-11 ; nomor titik pancang 113):

Effisiensi alat pancang (η ) = 85 % (diambil dari Tabel 2.8)

Energi alat pancang (E) = 701760 kg/cm

Panjang tiang pancang (L) = 14 m = 1400 cm

Modulus Elastisitas tiang(Ep) = 4700 . cf ' = 4700 . 50

= 33234,019 Mpa = 332340,19 kg/cm2

a. Perhitungan kapasitas daya dukung ultimate tiang pancang

Kapasitas daya dukung ultimate tiang (Pu ):

Pu = 5.0

2

+

EpxAxLxExS

Exηη



= 5.0

19,3323406252140070176085,01,1

70176085,0

+

xxxx

x = 236909,6311 kg

= 236,909 ton

b. Perhitungan kapasitas daya dukung ijin tiang pancang

Pa = SFPu =

3909,236 = 78,969 ton

3.3.1.2.2 Perhitungan pada titik 2 (AS B-11 ; nomor titik pancang 114):

Effisiensi alat pancang (η ) = 85 % (diambil dari Tabel 2.8)

Energi alat pancang (E) = 701760 kg/cm

Panjang tiang pancang (L) = 21 m = 2100 cm

Modulus Elastisitas tiang(Ep) = 4700 . cf ' = 4700 . 50

= 33234,019 Mpa = 332340,19 kg/cm2

a. Perhitungan kapasitas daya dukung ultimate tiang pancang

Kapasitas daya dukung ultimate tiang (Pu):

Pu = 5.0

2

+

EpxAxLxExS

Exηη

= 5.0

332340,196252210070176085,09,0

70176085,0

+

xxxx

x = 226248,0812 kg

= 226,248 ton

b. Perhitungan kapasitas daya dukung ijin tiang pancang

Pa = SFPu =

3248,226 = 75,416 ton



4.3.2. Menghitung Penurunan Tiang Tunggal dan Penurunan Ijin

4.3.2.1 Penurunan tiang tunggal (single pile) dengan Rumus Poulus-Davis

Gambar 4.7 Nilai qc(side) pada titik sondir 1 (S-01) Dari persamaan (2.30a), Modulus elastisitas tanah disekitar tiang (Es):

Es = 3 . qc

= 3 . 43,846 kg/cm2 = 131,538 kg/cm2 = 13,1538 Mpa

Menentukan modulus elastisitas tanah didasar tiang:

Eb = 10 . Es = 10 . 13,538 Mpa = 131,538 Mpa

Menentukan modulus elastisitas dari bahan tiang:

Ep = 4700 . cf ' = 4700 . 50 = 33234,019 Mpa

RA = 2.4

1 dAp

π

20,8

0 M

eter


- 21,40 m

20cm

20cm

20cm

20cm

- 21,20 m

- 21,00 m

- 21,80 m

- 21,60 m

0,00 Meter

Limerock



= 240.4

1625π

= 625 / 490,625 = 1,275

Menentukan faktor kekakuan tiang:

K = s

Ap

ERE .

= 1538,13

275,1.019,3234 = 3221,379

Untuk ddb =

2525 = 1, diameter ujung dan atas sama

Untuk dL =

252400 = 96

Dari masing-masing grafik didapat:

Io = 0,03 (untuk dL = 96,

ddb = 1)

Rk = 1,42 (untuk dL = 24, K = 3221,379)

Rμ = 0,92 (untuk μs = 0,3 , K = 3221,379)

Rh = 0,23 (untuk dL = 96,

Lh = 1)

Rb = 0,82 (untuk dL = 96,

EsEb = 10)

a. Untuk tiang apung atau tiang tiang friksi

I = Io . Rk . Rh . Rμ = 0,03 . 1,42 . 0,23 . 0,82 = 0,009

S = DEsIQ.. =

cmcmkgkg

25./538,131009,0.105800

2

= 0,286 cm = 2,86 mm

b. Untuk tiang dukung ujung

I = Io . Rk . Rb . Rμ = 0,03 . 1,42 . 0,82 . 0,92 = 0,032



S = DEsIQ.. =

cmcmkgkg

25./538,131032,0.105800

2 = 1,029 cm

= 10,29 mm

c. Untuk penurunan tiang elastis

S = EpA

LQQ s

.)( ξ+ =

19,332340.6252400.))952.67,0(105800( +

= 1,229 cm = 12,29 mm

Hasil perhitungan perkiraan penurunan tiang tunggal dapat dilihat Tabel 4.2.

Tabel 4.4 Perkiraan penurunan tiang tunggal

No.

Bentuk penurunan

Penurunan tiang (S)

1

2

3

Untuk tiang apung atau tiang friksi

Untuk tiang dukung ujung

Untuk penurunan tiang elastis

2,86 mm

10,29 mm

12,29 mm

Diasumsikan bahwa tiang pancang yang ditinjau adalah tiang elastis, besar

penurunan yang terjadi adalah 12,29 mm.

4.3.2.1.1 Penurunan Tiang Elastis As 11. B-113

S = s1 + s2 + s3

a. ( )

pp

wswp

EALQQ

sξ+

=1

Qwp = 63,07125 ton = 63071,25 kg (Hasil Sondir S-01)

Qws = 78,208 ton = 78208 kg

ξ = 0,67

Ap = 625 cm2 = 0,0625 m2



Ep = 33234,019 MPa = 332340,19 kg/cm2

L = 2400 cm

( )19,332340.625

240078208.67,025,630711

+=s

= 1,334 cm = 13,34 mm

b. p

pwp

qDCQ

s.2 =

qp = SF

QQ wswp )( + =

5,2)7820825,63071( + = 5651,17 kg/cm2

Cp = 0,02

D = sisi tiang = 25 cm

17,5651.2502,0.25,63071

2 =s = 0,0089 cm = 0.089 mm

c. p

sws

qLCQ

s.3 =

Cs = Konstanta Empiris = ( ) pCDL /16.093.0 +

= ( ) 02,025/240016.093.0 + = 0,05

914,100.240005,0.78208

3 =s = 0,0162 cm

Maka Total Penurunan terhitung (S):

S = s1 + s2 + s3 = 1,334 + 0,0089 + 0,0162 = 1,359 cm = 13,59 mm

4.3.2.1.2 Penurunan Tiang Elastis As 11. B-114, menurut Sharma – Jossie

a. Penurunan Elastis (Immediate /Ellastic Settlement) I

Qwp = 60,786 ton = 60786 kg



Qws = 90,1796 ton = 90179,6 kg

ξ = 0,67

Ap = 625 cm2 = 0,0625 m2

Ep = 33234,019 MPa = 332340,19 kg/cm2

L = 2400 cm

( )19,332340.625

24006,90179.67,0607861

+=s = 1,4005 cm = 14,0 mm

b. Penurunan Elastis (Immediate /Ellastic Settlement) II

qp = SF

QQ wswp )( + =

5,2)6,9017960786( + = 60386,24 kg/cm2

Cp = 0,02

D = sisi tiang = 25 cm

24,60386.2502,0.60786

2 =s = 0,0008 cm = 0,008 mm

c. Penurunan Elastis (Immediate /Ellastic Settlement) III

Cs = Konstanta Empiris = ( ) pCDL /16.093.0 +

= ( ) 02,025/240016.093.0 + = 0,05

2576,97.240005,0.6,90179

3 =s

= 0,193 cm

Maka Total Penurunan terhitung (S):

S = s1 + s2 + s3



= 1,4005 + 0,0008 + 0,193

= 1,594 cm = 15,94 mm

Tabel 4.5 Perbandingan Hasil Perhitungan Penurunan Tiang Sel

Kalendering Sondir (cm)

B-113 1.359 B-114 1.594

S-01 1.197 S-03 1.385

4.3.2.1.3 Dari data Sondering S-01,

Penurunan Elastis (Immediate/Ellastic Settlement) I

a. Untuk kedalaman 0 – 2 m

Qwp = 5 ton = 5000 kg

Qws = 7,4 ton = 7400 kg

ξ = 0,5 (tanah lempung)

Ap = 625 cm2 = 0,0625 m2

Ep = 33234,019 MPa = 332340,19 kg/cm2

L = 200 cm

( )19,332340.625

2007400.5,0500020,1

+=−s = 0,0084 cm = 0,084 mm

b. Untuk kedalaman 2 – 5 m

Qwp = 39,38 ton = 39380 kg

Qws = 19,60 ton = 19600 kg

ξ = 0,67 (tanah pasir)

L = 300 cm



( )19,332340.625

30019600.67,03938052,1

+=−s = 0,0756 cm = 7,56 mm

c. Untuk kedalaman 5 – 6 m

Qwp = 8,75 ton = 8750 kg

Qws = 23,4 ton = 23400 kg


L = 100 cm

( )19,332340.625

10023400.5,0875065,1

+=−s = 0,0098 cm = 0,098 mm

d. Untuk kedalaman 6 – 9 m

Qwp = 22,5 ton = 22500 kg

Qws = 3,78 ton = 3780 kg

ξ = 0,67 (tanah pasir)

L = 300 cm

( )19,332340.625

3003780.67,02250096,1

+=−s = 0,0652 cm = 0,652 mm

e. Untuk kedalaman 9 – 10 m

Qwp = 7,5 ton = 7500 kg

Qws = 41 ton = 41000 kg


L = 100 cm

( )19,332340.625

10041000.5,07500109,1

+=−s = 0,0135 cm = 0,135 mm

Perhitungan per lapisan / kedalaman lebih rinci diuraikan pada Tabel 4.6



4.3.2.1.4 Dari data Sondering S-03,

Dengan cara yang sama seperti pada perhitungan dari data sondering S-

01, maka diperoleh perhitungan penurunan berdasarkan data sondir S-03

menggunakan metode elastic settlement, ditampilkan pada Tabel 4.7.

4.3.2.2 Penurunan yang diijinkan (Sijin)

Dari persamaan (2.33), Penurunan yang diijinkan (Sijin):

Sijin = 10 % . D

= 10 % . 25

= 2,50 cm = 25 mm

Penurunan total tiang tunggal < Penurunan ijin.



Tabel 4.6 Perhitungan Penurunan berdasarkan Data Sondir S-01

Depth PPK Ap Qwp JHL Kel Qws qp L D s1 (cm) (qc) (cm2) (Kg) Kg/cm (cm) (Kg) (cm) (cm) √L/D Ep Cp Cs ξ (cm)

Kg/cm2 0 0 625 0 0 100 0 0 0 25 0,000 33234,019 0,00 0,00 0,00 0,0000

200 8 625 5000 74 100 7400 4960 200 25 2,828 33234,019 0,02 0,03 0,50 0,0838 500 63 625 39375 196 100 19600 23590 300 25 3,464 33234,019 0,02 0,03 0,67 0,7584 600 14 625 8750 234 100 23400 12860 100 25 2,000 33234,019 0,02 0,03 0,50 0,0985 900 36 625 22500 338 100 33800 22520 300 25 3,464 33234,019 0,02 0,03 0,67 0,6520

1000 12 625 7500 410 100 41000 19400 100 25 2,000 33234,019 0,02 0,03 0,50 0,1348 1060 17 625 10625 434 100 43400 21610 60 25 1,549 33234,019 0,02 0,02 0,50 0,0934 1080 20 625 12500 442 100 44200 22680 20 25 0,894 33234,019 0,02 0,02 0,67 0,0406 1100 11 625 6875 448 100 44800 20670 20 25 0,894 33234,019 0,02 0,02 0,50 0,0282 1120 15 625 9375 454 100 45400 21910 20 25 0,894 33234,019 0,02 0,02 0,67 0,0383 1260 18 625 11250 512 100 51200 24980 140 25 2,366 33234,019 0,02 0,03 0,50 0,2484 1280 16 625 10000 518 100 51800 24720 20 25 0,894 33234,019 0,02 0,02 0,67 0,0430 1320 12 625 7500 530 100 53000 24200 40 25 1,265 33234,019 0,02 0,02 0,50 0,0655 1340 26 625 16250 538 100 53800 28020 20 25 0,894 33234,019 0,02 0,02 0,67 0,0504 1440 17 625 10625 578 100 57800 27370 100 25 2,000 33234,019 0,02 0,03 0,50 0,1903 1500 18 625 11250 600 100 60000 28500 60 25 1,549 33234,019 0,02 0,02 0,67 0,1486 2120 20 625 12500 952 100 95200 43080 620 25 4,980 33234,019 0,02 0,03 0,67 2,2770



Tabel 4.7 Perhitungan Penurunan berdasarkan Data Sondir S-03

Depth PPK Ap Qwp JHL K11 Qws qp L D s1 (cm) (qc) (cm2) (Kg) Kg/cm (cm) (Kg) (Kg/cm2) (cm) (cm) √L/D Ep Cp Cs ξ (cm)

Kg/cm2 0 0 625 0 0 100 0 0 0 25 0,000 33234,019 0,00 0,00 0,00 0,0000

200 39 625 24375 66 100 6600 12390 200 25 2,828 33234,019 0,02 0,03 0,67 0,2773 500 96 625 60000 208 100 20800 32320 300 25 3,464 33234,019 0,02 0,03 0,67 1,0679 600 97 625 60625 270 100 27000 35050 100 25 2,000 33234,019 0,02 0,03 0,67 0,3790 900 36 625 22500 434 100 43400 26360 300 25 3,464 33234,019 0,02 0,03 0,67 0,7449

1000 24 625 15000 472 100 47200 24880 100 25 2,000 33234,019 0,02 0,03 0,67 0,2245 1040 17 625 10625 488 100 48800 23770 40 25 1,265 33234,019 0,02 0,02 0,50 0,0674 1600 92 625 57500 740 100 74000 52600 560 25 4,733 33234,019 0,02 0,03 0,67 2,8869 1760 80 625 50000 820 100 82000 52800 160 25 2,530 33234,019 0,02 0,03 0,67 0,8083 1800 81 625 50625 840 100 84000 53850 40 25 1,265 33234,019 0,02 0,02 0,67 0,2059 1820 90 625 56250 850 100 85000 56500 20 25 0,894 33234,019 0,02 0,02 0,67 0,1090 1840 112 625 70000 860 100 86000 62400 20 25 0,894 33234,019 0,02 0,02 0,67 0,1229 1880 104 625 65000 886 100 88600 61440 40 25 1,265 33234,019 0,02 0,02 0,67 0,2395 1900 88 625 55000 898 100 89800 57920 20 25 0,894 33234,019 0,02 0,02 0,67 0,1109 1920 109 625 68125 910 100 91000 63650 20 25 0,894 33234,019 0,02 0,02 0,67 0,1243 1940 100 625 62500 922 100 92200 61880 20 25 0,894 33234,019 0,02 0,02 0,67 0,1197 1960 120 625 75000 934 100 93400 67360 20 25 0,894 33234,019 0,02 0,02 0,67 0,1325 2180 195 625 121875 1092 100 109200 92430 220 25 2,966 33234,019 0,02 0,03 0,67 2,0658



4.4 Pembahasan

Maka untuk beberapa perhitungan, besarnya penurunan tiang pancang yang telah

dilakukan dapat diberikan suatu keputusan tentang aman tidaknya suatu

konstruksi. Hasil dari analisa perhitungan penurunan tiang:

1. Berdasarkan perhitungan penurunan elastis tiang tunggal dengan

menggunakan rumus Poulus dan Davis (1980);

Penurunan elastis tiang tunggal: 12,29 mm < 25 mm

Maka, perkiraan penurunan tiang tunggal memenuhi syarat aman.

2. Berdasarkan perhitungan penurunan elastis tiang dengan menggunakan data

dari kalendering B-113;

Penurunan elastis total tiang tunggal: 13,59 mm < 25 mm

Maka, perkiraan total tiang tunggal memenuhi syarat aman.


dari kalendering B-114;

Penurunan total tiang tunggal: 15,94 mm < 25 mm



dari sondir S-01;

Ditampilkan pada Tabel 4.6.


Dari hasil perhitungan elastis tiang, secara umum semakin besar beban

ultimate yang diperoleh, maka besar penurunan juga semakin besar.

Hubungan dengan pembebanan dan kedalaman, diuraikan pada Gambar 4.8.



Gambar 4.8 Kurva Evaluasi Hubungan Beban – Penurunan S-01


dari sondir S-03;

Ditampilkan pada Tabel 4.7.


Dari hasil perhitungan elastis tiang, secara umum semakin besar beban

ultimate yang diperoleh, maka besar penurunan juga semakin besar.

Hubungan dengan pembebanan dan kedalaman, diuraikan pada gambar 4.9.



Gambar 4.9 Kurva Evaluasi Hubungan Beban – Penurunan S-03

6. Perhitungan Daya Dukung dengan menggunakan pengujian sondering S-01

ditampilkan pada Tabel 4.1.

7. Perhitungan Daya Dukung dengan menggunakan pengujian sondering S-03


8. Perhitungan Daya Dukung dengan menggunakan pengujian SPT BH-01




BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

4.4. Kesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Hasil analisa perhitungan kapasitas daya dukung dihubungkan dengan perhitungan

penurunan elastis dimuat pada Tabel 4.6 dan Tabel 4.7.

2. Pada saat perencanaan pondasi, penghitungan mencari kapasitas daya dukung tiang

pancang menggunakan hasil uji sondir dengan metode Aoki dan De Alencar,

sedangkan hasil dari data SPT memakai metode Meyerhoff, dimana digunakan

untuk mendapatkan kapasitas daya dukung tiang pancang, dalam rangka perhitungan

besarnya penurunan.

3. Berdasarkan hasil perhitungan penurunan elastis (elastic settlement) tiang tunggal

yang telah dilakukan, penurunan elastis total tiang tunggal yang terjadi adalah 2,27

mm dengan beban ultimate maksimum 43,08 ton untuk tiang uji S-01; 2,07 mm

dengan beban ultimate maksimum 92,43 ton untuk tiang uji S-03 dan dengan

penurunan ijin 25 mm, maka penurunan total tiang telah memenuhi syarat-syarat

yang diijinkan.

4.5. Saran

Dari hasil perhitungan dan kesimpulan diatas penulis memberi saran yang

diharapkan dapat dimanfaatkan, yaitu sebagai berikut:



1. Sebelum melakukan perhitungan hendaknya perlu kita melakukan persiapan dengan

memperoleh data teknis yang lengkap, karena data tersebut nantinya akan sangat

menunjang dalam membuat rencana analisa perhitungan, sesuai dengan standar dan

syarat-syaratnya.

2. Pada saat perencanaan pondasi lebih baik memakai hasil dari data sondir dengan

memakai metode Aoki dan De Alencar, sedangkan hasil dari data SPT lebih baik

memakai metode Meyerhoff, dimana hasil perhitungan yang didapat akan menjadi

acuan dalam perhitungan besarnya penurunan elastis tiang pancang direncanakan.

3. Untuk mempercepat perhitungan dan mendapatkan hasil yang akurat hendaknya

menggunakan bantuan Microsoft Excel.



DAFTAR PUSTAKA

Das, M. B., 1941, Principles of Foundation Engineering Fourth Edition, Library of

Congress Cataloging in Publication Data.

Poulos, H. G. & Davis, E. H. 1968, The Settlement Behaviour of Single Axially Loaded

Incompressible Piles and Piers, Geotechnique, Hardiyatmo, H. C.

Wesley, L. D., 1977, Mekanika Tanah, Cetakan VI, Badan Penerbit Pekerjaan Umum,

Jakarta

Sosarodarsono, S. dan Nakazawa, K., 1983, Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi, PT

Pradnya Paramita, Jakarta.

W. C. Vis – Kusuma, Gideon, 1991, Dasar – Dasar Perencanaan Beton Bertulang /

CUR, Erlangga, Jakarta.

Bowles, J. E., 1991, Analisa dan Desain Pondasi, Edisi keempat Jilid 1, Erlangga,

Jakarta.

Bowles, J. E., 1993, Analisa dan Desain Pondasi, Edisi keempat Jilid 2, Erlangga,

Jakarta.

Hardiyatmo, H. C., 1996, Teknik Pondasi 1, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

Hardiyatmo, H. C., 2002, Teknik Pondasi 2, Edisi Kedua, Beta Offset, Yogyakarta.

…, Februari 2008, Soil Investigation Report, Project Rusunawa Medan, Geotechnic &

Structure Engineering Centre, Civil Engineering Department, UNIKA St.

Thomas SU, Medan

…, Juni 2008, Laporan Pengujian Dinamis PDA Pembangunan Rusunawa UMA,

Tarumanegara Bumiyasa, Jakarta

www.capwap.co.us

analisa penurunan elastis pondasi tiang pancang … · menganalisa perhitungan penurunan pondasi...

Documents