PERENCANAAN ULANG PONDASI GEDUNG ICR-A (INTEGRATED CLASSROOM A) DI UNIVERSITAS NEGERI PADANG MENGGUNAKAN PONDASI TIANG PANCANG

Transkripsi

1 PERENCANAAN ULANG PONDASI GEDUNG ICR-A (INTEGRATED CLASSROOM A) DI UNIVERSITAS NEGERI PADANG MENGGUNAKAN PONDASI TIANG PANCANG Siti Luthfiyah Permata Hadi 1, Rina Yuliet 2, Hendri Gusti Putra 3 1 Mahasiswa Program Sarjana Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Padang. luthfiyahufy01@gmail.com 2,3 Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Padang. ABSTRACT Padang State University continues to do development by updating its facilities and infrastructure. One of the development is the construction of Integrated Class Room A (ICR-A) buildings using the foundation of the Spider's Nest Construction (KSLL). However, because the foundation KSLL is patented, all details regarding the calculation of the foundation structure of KSLL are not known by civil engineers in general and are only known by the creators of the KSLL. This research aims to redesign the ICR-A building foundation into the driving pile foundation. Based on the results of the planning the foundation are obtained axial capacity of pile group is ,1 kg with a circular cross section of pile foundation with a diameter of 30 cm, a pile depth of 900 cm and the number of pile as much as 2 piles. The thickness of the pile head was 50 cm, the width of the x-direction pile's head is 170 cm, the width of the y-direction pile head is 70 cm with the concrete quality of the K-350. The main reinforcement s diameter is 1,6 cm with the reinforcement spacing is 10 cm, and the reinforcement and shrinkage reinforcement is 1,6 cm in diameter with the spacing of 20 cm. Keywords : KSLL, driving pile foundation, axial capacity. ABSTRAK Universitas Negeri Padang terus melakukan pengembangan dengan memperbarui sarana dan prasarana yang dimilikinya. Pengembangan tersebut diwujudkan dalam bentuk pembangunan fisik, yaitu salah satunya adalah pembangunan gedung Integrated Class Room A (ICR-A), yang mana menggunakan pondasi Konstruksi Sarang Laba-laba (KSLL). Namun karena pondasi KSLL dilindungi hak paten, maka semua rincian mengenai perhitungan struktur pondasi KSSL tidak diketahui oleh insinyur sipil pada umumnya dan hanya diketahui oleh pencipta pondasi KSLL itu sendiri. Penelitian ini bertujuan untuk merencanakan ulang pondasi gedung ICR-A dan menggantinya menjadi pondasi tiang pancang. Berdasarkan hasil perencanaan pondasi diperoleh kapasitas aksial kelompok tiang adalah ,1 kg dengan penampang pondasi tiang berbentuk lingkaran berdiameter 30 cm dengan kedalaman tiang yaitu 900 cm dan jumlah tiang sebanyak 2 tiang. Ketebalan kepala tiang adalah 50 cm, lebar kepala tiang arah x adalah 170 cm, lebar kepala tiang arah y adalah 70 cm dengan mutu beton K-350. Tulangan utama yang digunakan berdiameter 1,6 cm dengan jarak antar tulangan adalah 10 cm, serta tulangan bagi dan tulangan susut yang digunakan berdiameter 1,6 cm dengan jarak antar tulangan adalah 20 cm. Kata Kunci : KSSL, pondasi tiang pancang, kapasitas aksial tiang 1

2 1. PENDAHULUAN Salah satu dari 11 gedung baru di Universitas Negeri Padang (UNP) adalah gedung Integrated Class Room A (ICR-A). Gedung 4 lantai tersebut digunakan sebagai gedung perkuliahan, yang mana menggunakan pondasi Konstruksi Sarang Laba-laba ( KSLL ). Pondasi tersebut hak patennya dipegang oleh PT. Katama Suryabumi, saat ini telah banyak digunakan untuk bangunan bertingkat, konstruksi jalan, bahkan digunakan untuk apron bandara. Namun karena pondasi KSLL dilindungi hak paten, maka semua rincian mengenai perhitungan struktur pondasi KSLL tidak diketahui oleh insinyur sipil pada umumnya dan hanya diketahui oleh pencipta pondasi KSLL itu sendiri, yaitu Ir. Ryantori dan Ir. Sutjipto dalam Latief (2017). Berdasarkan hal tersebut maka dilakukan perencanaan ulang dengan menggunakan pondasi tiang pancang sebagai pengganti pondasi KSLL, namun tetap memperhatikan aspek keamanan dan kekuatan bangunan. Dari hasil uji sondir di lapangan didapatkan data bahwa kedalaman tanah keras yang mampu menahan beban bangunan berada di kedalaman 28,4 meter. Sehingga dengan posisi tanah keras yang terletak cukup dalam, serta jenis bangunan yang berupa gedung bertingkat, maka pondasi tiang pancang dapat dikatakan cocok untuk gedung tersebut karena pondasi tiang pancang merupakan pondasi dalam, yang mana saat ini umum dan banyak digunakan di Indonesia. 2. STUDI PUSTAKA 2.1 Klasifikasi Jenis Tanah Berdasarkan Data CPT Uji sondir disebut juga dengan Cone Penetration Test (CPT), yang mana data CPT tersebut dapat menentukan jenis tanah berdasarkan kelas situs dengan berdasarkan rumus empiris serta hubungan korelasi pada masing masing parameter data yang diperoleh. Salah satu parameter tersebut didapatkan nilai friction ratio (FR). Nilai FR tersebut dapat dijadikan acuan dalam menentukan jenis tanah, yaitu dengan menggunakan Tabel 1. Berdasarkan klasifikasi situs pada SNI 8460:2017, jenis tanah dapat ditentukan berdasarkan nilai rata-rata kecepatan gelombang geser (ῡ s nilai ratarata tahanan penetrasi standar lapangan rata-rata (N spt atau nilai rata-rata tahanan penetrasi standar untuk lapisan tanah non kohesif (N sptch ), dan nilai rata-rata kuat geser niralir lapisan (S u ). Tabel 1. Jenis tanah berdasarkan nilai rasio gesekan (Lunne dkk, 1997) No. Rasio Gesekan (FR) Jenis Tanah 1. 0,2 0,6 Kerikil, Pasir Kasar 2. 0,6 1,2 Pasir 3. 1,2 4,0 Lanau/Lempung 4. 3,0 5,0 Liat 5. 5,0 7,0 Liat 6. 5,0 10,0 Gambut Pada SNI 1726:2012, S u dapat ditentukan berdasarkan persamaan berikut ini: 2

3 dimana S u = = d i / (d i /S ui ) (1) d i = ketebalan lapisan-lapisan tanah kohesif (cm) S ui = kuat geser niralir (kg/cm 2 ) S ui dapat ditentukan berdasarkan persamaan berikut ini: dimana : S ui = c + d i tan (2) c = Kohesi niralir (kg/cm 2) = berat volum (kg/cm 3 ) = sudut geser dalam ( o ) 2.2 Kapasitas Aksial Tiang Tunggal Berdasarkan Data CPT Dalam menentukan kapasitas aksial tiang pancang berdasarkan data CPT/uji sondir, dapat digunakan metode Nottingham dan Schmertman (1975). Metode ini adalah salah satu metode empiris, yang secara lebih rinci dijelaskan pada tahap perhitungan seperti di bawah ini : Tentukan tahanan ujung tiang persatuan luas (qt) Menentukan tahanan ujung tiang dengan menggunakan persamaan : q t = (q c1 +q c2 )/2 (3) q c1 = q c rata-rata dari ujung tiang sampai 0,7D-4D di bawah ujung tiang q c2 = q c rata-rata dari ujung tiang sampai 8D di atas ujung tiang D = diameter tiang pancang yang direncanakan (cm) Tentukan tahanan gesek dinding tiang (Rs) Menentukan tahanan gesek dinding tiang : R s = C f q c A s (4) C f = diperoleh dari Tabel 2 q c = tahanan ujung konus rata-rata disepanjang tiang (kg/cm²) A s = luas permukaan selimut tiang (cm 2 ) 3

4 Tabel 2. Nilai C f CPT No. Tipe Tiang C f 1. Beton Pracetak 0, Kayu 0, Baja dengan Perpindahan 0, Pipa Baja Ujung Terbuka 0, Tentukan tahanan ujung ultimit (Rt) Menentukan tahanan ujung ultimit : Dimana: R t = q t x A t (5) A t = luas ujung tiang (cm 2 ) Tentukan kapasitas aksial tiang tunggal (Qu) Menentukan kapasitas aksial tiang tunggal : Q u = R t + R s (6) 2.3 Kapasitas Izin Tiang Tunggal Kapasitas izin tiang tunggal adalah daya dukung yang diijinkan untuk satu tiang pancang dapat ditentukan berdasarkan persamaan berikut ini: Q izin = Q u / FS (7) FS = Faktor keamanan 2.4 Kapasitas Aksial Kelompok Tiang Kapasitas aksial kelompok tiang adalah daya dukung ultimit dari kelompok tiang pancang dalam menahan beban yang diterimanya. Untuk menentukan kapasitas aksial kelompok tiang dapat dengan 2 cara yaitu: Kapasitas Aksial Kelompok Tiang (Qug(1)) Kapasitas aksial kelompok tiang dapat berdasarkan persamaan berikut ini: Q ug = N x Q u (8) N = jumlah tiang dalam 1 kelompok 4

5 Q u = kapasitas aksial tiang tunggal (kg) Kapasitas Aksial Kelompok Tiang Terhadap Suatu Keruntuhan Blok (Qug(2)) Keruntuhan blok dari kelompok tiang harus dipertimbangkan dalam perencanaan untuk kelompok tiang yang berada pada tanah lempung lunak atau tanah non kohesif di atas tanah lapisan lempung lunak, yang mana dapat ditentukan berdasarkan persamaan berikut ini: Q ug = R sg + R tg (9) R sg = Tahanan gesek dinding dari kelompok tiang terhadap keruntuhan blok (kg), yang mana dapat berdasarkan persamaan berikut ini: R sg = 2D (B+Z) C u1 (10) R tg = Tahanan ujung dari kelompok tiang terhadap keruntuhan blok (kg), yang mana dapat berdasarkan persamaan berikut ini: Dimana: R tg = B Z C u2 N c (11) D = panjang tiang yang tertanam (cm) B = lebar dari kelompok tiang (cm) Z = panjang dari kelompok tiang (cm) C u1 = kuat geser tak teralirkan rata-rata pada kedalaman dari tiang yang tertanam pada tanah kohesif disepanjang keliling kelompok tiang C u2 = kuat geser tak teralirkan rata-rata dari tanah kohesif pada dasar kelompok tiang sampai kedalaman 2B di bawah ujung kelompok tiang Nc = faktor kapasitas dukung, yang mana dapat berdasarkan persamaan berikut ini: Nc = 5 [1+(D/5B)][1+(B/5Z)] (12) 2.5 Penurunan Kelompok Tiang Menurut Terzaghi dan Peck dalam Bridge Design Manual-Section 8-Design of Pile Foundation, Penurunan kelompok tiang dapat dievaluasi menggunakan situasi pondasi ekivalen pada kedalaman 1/3 D di atas ujung tiang. Berikut ini adalah beberapa hal yang ditentukan untuk menentukan penurunan dari kelompok tiang menggunakan metode pondasi ekivalen tersebut: 1. Lokasi pondasi ekivalen yang berada pada kedalaman 2/3 D dari dasar kepala tiang. 2. Dimensi pondasi ekivalen berdasarkan kedalaman dasar dari pondasi ekivalen dan dengan penyebaran beban 4V : 1H. 3. Kenaikan tegangan ( p pada titik tengah lapisan tanah yang berada di bawah pondasi ekivalen dengan penyebaran beban 2V : 1H. 5

6 4. Tegangan overbuden efektif pada titik tengah lapisan tanah yang berada dibawah pondasi ekivalen. Sehingga, penurunan konsolidasi (S c ) yang terkonsolidasi normal akibat tekanan tanah dapat ditentukan berdasarkan persamaan berikut ini: S c = H {[C c /(1+e o )] log[(p o + p /p o ]} (13) H = Ketebalan lapisan tanah (cm) p o = Tegangan overbuden efektif pada titik tengah lapisan tanah (kg/cm 2 ) p = Kenaikan tegangan pada titik tengah lapisan tanah (kg/cm 2 ) C c = Indeks pemampatan e o = Angka pori awal 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Struktur Atas Data bangunan yang diperoleh dari konsultan perencana, yang mana bangunan dibagi atas 3 blok yaitu blok A, B, dan C, hal ini dikarenakan untuk memudahkan penulis dalam menganalisis bangunan. Analisis bangunan dilakukan menggunakan software ETABS 2013 dengan beban yang bekerja adalah beban mati, hidup, dan gempa. Berdasarkan analisis data tanah gedung perkuliahan ICR-A adalah kondisi tanah sedang. Hasil reaksi perletakan pada gedung perkuliahan ICR-A digunakan untuk perencanaan pondasi tiang pancang. Reaksi perletakan yang memiliki nilai terbesar menjadi patokan atau dasar dari perencanaan tiang pancang dan mewakili seluruh pondasi masing-masing blok gedung perkuliahan ICR-A Universitas Negeri Padang. Dari hasil analisis menggunakan software ETABS 2013, dapat disimpulkan bahwa nilai reaksi perletakan yang diambil adalah nilai terbesar diantara 3 blok tersebut adalah nilai perletakan pada Blok C yaitu sebesar 98813,27 kg. 3.2 Perencanaan Pondasi Tiang Pancang Data Tanah Pada gedung perkuliahan ICR-A Universitas Negeri Padang, data tanah yang didapat kan adalah data uji sondir (CPT). Berdasarkan data tanah tersebut dapat ditentukan kedalaman tanah keras yaitu pada kedalaman cm serta didapat nilai Rasio Gesekan (Friction Ratio). Sehingga didapat jenis tanah perlapisan dengan kedalaman setiap lapisan 4 meter, yaitu sebagai berikut: 6

7 Tabel 3. Jenis tanah setiap kedalaman 4 meter No. Kedalaman (cm) Rasio Gesekan (%) Jenis Tanah ,180 % Liat ,727 % Lempung ,684 % Liat ,978 % Lempung ,379 % Lempung ,580 % Lempung ,636 % Lempung Pada perencanaa ini, klasifikasi situs pada SNI 8460:2017, dapat ditentukan hanya berdasarkan nilai rata-rata kuat geser niralir lapisan (S u ) karena data yang hanya dimiliki adalah data sondir, yang mana nilai S u adalah 0,971 kg/cm 2 atau 95,297 kpa dan perhitungan dapat dilihat pada Tabel 4. Berdasarkan klasifikasi situs tersebut, untuk nilai S u = 95,297 kpa merupakan nilai yang berada didalam rentang 50 sampai 100 kpa. Sehingga klasifikasi situs yang didapat adalah SD (tanah sedang). Maka hal tersebut sesuai dengan klasifikasi situs pada penentuan spektrum respons desain pada subbab perencanaan struktur atas. Pemilihan tipe pondasi tidak terlepas dari dari pertimbangan hasil penyelidikan tanah dan beban dari struktur diatasnya, maka jenis pondasi yang digunakan adalah pondasi tiang pancang dengan penampang berbentuk lingkaran berdiameter 30 cm dengan kedalaman tiang yaitu 900 cm. No. Tabel 4. Perhitungan Nilai Rata-Rata Kuat Geser Niralir Lapisan ( u ) Kedalaman, d i (cm) Berat Volum (kg/cm 3 ) Sudut Geser dalam( o ) Undrained Cohesion (kg/cm 2 ) Kuat Geser Niralir;S ui (kg/cm 2 ) d i /S ui , ,238 0,874 1, , , ,887 2, ,592 u (kg/cm 2 ) , ,25 1,275 1, , , ,842 0, ,792 0, , ,510 0, , , ,510 0, , , ,136 1,298 1, , , Kapasitas Aksial Tiang Tunggal Gedung ICR-A Dalam menghitung kapasitas aksial tiang tunggal diperlukan data-data perhitungan seperti tahanan ujung tiang persatuan luas (q t ), tahan gesek dinding tiang (R s ) dan tahanan ujung ultimit (R t ) pada kedalaman tertentu. Berikut tabel rekapitulasi hasil perhitungan kapasitas aksial tiang tunggal. 7

8 Tabel 5. Rekapitulasi hasil perhitungan kapasitas aksial tiang tunggal gedung ICR-A No. Kedalaman, d i (cm) q c (kg/cm 2 ) , , q t (kg/cm 2 ) R s (kg) , ,994 R s total (kg) R t (kg) Q u (kg) 42, , , , ,2 Maka dapat disimpulkan bahwa 1 tiang tunggal memiliki kapasitas aksial sebesar ,2 kg Kapasitas Izin Tiang Tunggal Kapaitas izin satu tiang pancang adalah Q izin = ,2/3 = ,1 kg. Namun Q izin tersebut lebih kecil dari beban aksial yang diterima oleh tiang pancang, yaitu ,27 kg, sehingga jumlah tiang pancang ditambah menjadi 2 buah tiang pancang Kapasitas Aksial Kelompok Tiang Pancang Gedung ICR-A Dalam menghitung kapasitas aksial kelompok tiang terdapat 2 cara yaitu dengan menghitung Q ug(1) berdasarkan persamaan (8) dan dengan menghitung kapasitas aksial kelompok tiang (Q ug(2) ) terhadap suatu keruntuhan blok. Berikut tabel rekapitulasi hasil perhitungan kapasitas aksial kelompok tiang. Tabel 6. Rekapitulasi kapasitas aksial kelompok tiang pancang gedung ICR-A No. Kedalaman R sg R tg Q N ug(1) Q ug(2) d i (cm) (kg) (kg) c (kg) (kg) , , Kapasitas Izin Kelompok Tiang Pancang Gedung ICR-A Dari kedua nilai Q ug diatas, maka diambil nilai terkecil diantara keduanya yaitu pada Q ug(1) = ,3 kg. Sehingga kapasitas izin kelompok tiang pancang adalah Qizin= ,3/3= ,1 kg. Nilai tersebut telah melebihi beban aksial yang diterima oleh tiang pancang, yaitu 98813,27 kg. Sehingga tiang pancang dengan diameter 30 cm, panjang 900 cm, dan jumlah tiang pancang dalam kelompok adalah 2 (Gambar 1). 8

9 3.2.6 Penurunan Kelompok Tiang Gambar 1. Profil tanah dan kelompok tiang Penurunan kelompok tiang pada tanah kohesif dilakukan dengan menggunakan metode pondasi ekivalen yang berada pada kedalaman 2/3 D dari dasar kepala tiang yaitu 600 cm di bawah dasar kepala tiang dan 680 cm di bawah permukaan tanah. Diketahui bahwa kelompok tiang memiliki dimensi 170 cm x 70 cm. Kedalaman dasar dari pondasi ekivalen adalah 600 cm dengan penyebaran beban 4V:1H, sehingga lebar pondasi ekivalen adalah 470 cm dan panjang pondasi ekivalen adalah 370 cm. Maka untuk mendapatkan penurunan kelompok tiang, diperlukan data seperti kenaikan tegangan ( p pada titik tengah lapisan tanah dan tegangan efektif akibat berat sendiri pada titik tengah lapisan tanah yang berada di bawah pondasi ekivalen. Hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel 7. Tabel 7. Rekapitulasi penurunan kelompok tiang gedung ICR-A No. Lokasi Kedalaman B Z p p o S d i (cm) (cm) (cm) (kg/cm 2 ) (kg/cm 2 ) (cm) 1. Lapisan ,368 0,981 0, Lapisan ,148 1,476 0,010 S c (cm) 0, KESIMPULAN Berdasarkan hasil perhitungan dapat disimpulkan bahwa tiang pancang dengan penampang berbentuk lingkaran dengan diameter 30 cm, panjang tiang 9 m, jumlah tiang dalam satu kelompok adalah 2 didapatkan nilai kapasitas izin kelompok tiang ,1 kg. Kapasitas izin dari kelompok tiang melebihi beban luar yang bekerja. Penurunan kelompok tiang adalah 0,043 cm 9

10 5. DAFTAR PUSTAKA Latief Universitas Negeri Padang Gunakan Konstruksi Sarang Laba-Laba. 24 Juli. Kompas.com. Jakarta. Dilihat 10 November Prasetiyo, Ambrosius Korelasi Nilai Konus Dengan Parameter Dan Jenis Tanah Jl. Kaliurang Dan Jl. MAGELANG, Daerah Istimewa Yogyakarta. Tugas Akhir. Yogyakarta: Fakultas Teknik Universitas Atma Jaya Yogyakarta (unpublished). Lunne, T. dkk Cone Penetration Testing in Geotechnical Practise. Blackie Academic & Professional. London. Badan Standarisasi Nasional Persyaratan Perancangan Geoteknik, SNI 8460:2017. Jakarta: BSN. Badan Standarisasi Nasional Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, SNI 1726:2012. Jakarta : BSN. Directorate General of Highways Ministry of Public Works Republic of Indonesia Bridge Design Manual, Section 8, Design of Pile Foundation. 10