BAB II STUDI PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II STUDI PUSTAKA 2.1 Klasifikasi Tiang Di dalam rekayasa pondasi dikenal beberapa klasifikasi pondasi tiang, pembagian klasifikasi tiang ini dibuat berdasarkan jenis material yang digunakan kekakuan tiang dan sebagainya Menurut The British Standard Code of Practical for Foundasion (CP. 2004) tipe pondasi tiang dibagi menjadi 3 kategori. Pembagian kategori ini didasarkan pada kondisi tanah pada saat pondasi tiang ditanamkan (berpindahnya tanah), apakah dengan cara dibor dahulu atau dengan cara didesak. Pembagian klasifikasi pondasi tiang menurut CP adalah sebagai berikut: 1. Large displacement piles Yang termasuk dalam kategori ini adalah tiang massif ataupun tiang berlubang dengan ujung tertutup, pelaksanaan di lapangan dapat dengan dipancang atau ditekan sampai elevasi yang dituju, sehingga terjadi perpindahan tanah yang cukup besar dari tempatnya semula. 2. Small displacement piles Tiang dipancangkan atau ditekan ke dalam tanah sampai pada elevasi yang diinginkan. Perbedaan dengan tiang pancang pertama adalah bahwa tiang tipe small displacement mempunyai penampang yang lebih kecil, yang termasuk dalam kategori ini adalah: Tiang baja penampang H atau I, tiang pipa atau box dengan ujung terbuka yang memungkinkan tanah masuk melalui penampang yang berlubang dan tiang pancang ber ulir termasuk dalam kategori ini. Firman A, Wandi M, Perbandingan Daya Dukung..9

2 3. Non displacement piles Tiang ini ditanamkan kedalam tanah dengan cara memindahkan tanah terlebih dahulu (dilubangi dengan cara dibor, digali secara manual atau mesin), setelah lubang selesai lalu lubang tersebut diisi dengan beton segar (dicor) dengan demikian mobilisasi friksi tidak sebesar friksi pada displacement pile. Ditinjau dari jenis material yang dipergunakan pondasi tiang bisa dibedakan atas tiang pancang kayu, baja, dan beton. Pemilihan dari tiangtiang ini biasanya didasarkan pada: a) Lokasi dan tipe bangunan; b) Keadaan lapisan tanah (Subsurface condition); c) Ketahanan tiang. 2.2 Hukum Gesek Newton Di dalam Hukum Newton III, berlaku untuk sistem 2 benda, jika terdapat dua benda dan benda tersebut saling berinteraksi seperti bergesekan ataupun tumbukan akan menimbulkan gaya pada salah satu benda karena benda lainnya merespon dengan aksi yang berlawanan arah antara benda yang pertama dengan yang kedua. Pada gaya gesek antar zat padat, jika sebuah benda di atas meja didorong (diberi gaya), maka benda akan bergerak di atas meja, jika dorongan dihentikan, gerak benda akan melambat dan akhirnya berhenti. Hal ini dikarenakan adanya gaya gesek yang berlawanan arah dengan benda. Gaya gesekan adalah gaya yang disebabkan karena adanya interaksi antara molekul-molekul benda-benda yang saling bergerak berupa gaya-gaya adesi dan kohesi. Gejala ini sukar dan bergantung banyak faktor misalnya, keadaan permukaan, kecepatan relatif, dan lain-lain. Besar gaya gesekan dengan simbol (f) sedangkan tegangan normal (σ) dengan suatu konstanta pembanding (μ) yang dinamakan koefisien gesekan. Gaya gesekan pada Firman A, Wandi M, Perbandingan Daya Dukung..10

3 gerak relatif antara dua benda yang bersinggungan adalah gaya gesekan luncur (kinetik). f = μs. σ... (2.1) σ = N/A... (2.1.1) Gaya gesekan luncur selalu melawan gerak benda, jadi melawan arah dengan arah kecepatan. Pada umumnya ada dua macam koefisien gesekan. Koefisien gesekan statik yang berlaku pada saat benda masih diam, maka fs = μs..σ, adalah gaya gesekan statik, merupakan gaya terkecil yang diperlukan agar benda dapat bergerak. Koefisien gesekan luncur μk yang berlaku pada saat benda sedang bergerak maka fk = μk..σ, adalah gaya gesekan untuk mempertahankan gerak relatif kedua benda. Gaya gesekan adalah suatu konsep statik karena gaya gesekan merupakan resultan dari banyak sekali interaksi antar molekul-molekul dua benda yang bersinggungan. Misal pada Gambar 2.1, sebuah benda ditarik oleh gaya P, tapi benda belum bergerak, karena ada yang melawan P yaitu f s. jika P diperbesar terus hingga akhirnya benda bergerak, maka gaya gesekan pada saat benda mulai bergerak = f k > f s. Jadi memang dalam keadaan diam gaya gesekan lebih besar jika dibandingkan pada keadaan bergerak. μs Gambar 2.1 Gaya pada Newton Firman A, Wandi M, Perbandingan Daya Dukung..11

4 2.3 Kuat Geser Tanah Kuat geser tanah adalah kemampuan tanah melawan tegangan geser yang terjadi pada saat terbebani. Keruntuhan geser (shear failure) tanah terjadi bukan disebabkan karena hancurnya butir-butir tanah tersebut tetapi karena adanya gerak relatif antara butir-butir tanah tersebut. Pada peristiwa kelongsoran suatu lereng berarti telah terjadi pergeseran dalam butir-butir tanah tertentu. Kekuatan geser yang dimiliki suatu tanah disebabkan oleh beberapa hal diantara yaitu : Pada tanah berbutir halus (kohesif), misalnya lempung, kekuatan geser yang dimiliki tanah disebabkan karena adanya kohesi atau lekatan antara butir-butir tanah. Pada tanah berbutir kasar, kekuatan geser disebabkan karena adanya gesekan antara butir-butir tanah sehingga sering disebut sudut gesek dalam. Pada tanah yang merupakan campuran antara tanah halus dan tanah kasar, kekuatan geser disebabkan karena adanya lekatan (kohesi) dan gesekan antara butir-butir tanah. Kuat geser dinyatakan dalam rumus: S = c + σ tan ϕ... (2.2) σ = σ U... (2.2.1) Keterangan: S U σ = Kekuatan geser tanah = Tekanan air pori = Tegangan total σ = Tegangan efektif ϕ = Sudut geser dalam efektif c = Kohesi efektif Firman A, Wandi M, Perbandingan Daya Dukung..12

5 S S = c + σ tan ϕ ϕ c σ Gambar 2.2 Grafik hubungan antara S, c, σ, dan ϕ 2.4 Daya Dukung Pondasi Tiang Tiang pancang dipancang masuk sampai lapisan tanah keras, sehingga daya dukung tanah untuk pondasi ini lebih ditekankan untuk tahanan ujungnya. Tiang pancang tipe ini disebut end bearing piles atau point bearing piles. Yang perlu diperhatikan pada tiang ini adalah ujung tiang harus terletak pada lapisan tanah keras. Apabila tiang tidak mencapai lapisan tanah keras, maka untuk menahan beban yang diterima tiang, mobilisasi tahanan sebagian besar ditimbulkan oleh gesekan tiang dengan tanah (skin friction). Tiang pancang seperti ini disebut friction piles. Daya dukung tiang dibedakan atas : a. daya dukung ujung ( Qe ) b. daya dukung geser ( Qs ) Qult = Qe + Qs... (2.3) Qall = Qult / SF... (2.3.1) Keterangan : Qult : daya dukung maksimum tiang pancang. Qe : daya dukung ujung Firman A, Wandi M, Perbandingan Daya Dukung..13

6 Qs Qall SF : daya dukung friksi : daya dukung ijin : faktor keamanan (a) (b) Gambar 2.4 a ) End bearing pile ; b) Friction piles Friksi pada Tiang Pancang Daya dukung friksi pada tanah homogen : Qs = As.f = p.l.f... (2.4) Keterangan: As p L f : luas selimut tiang : keliling penampang : panjang tiang : tahanan friksi Gambar 2.4 Friksi pada tanah homogen Firman A, Wandi M, Perbandingan Daya Dukung..14

7 1) Tanah Berpasir f = K. σv. tan... (2.5) Keterangan: K σv ϕ : koef. tek. tanah lateral : tekanan tanah vertikal efektif : sudut gesek antara tiang-pasir a. Bored or jetter piles : K = 1 - sinȉ b. Small displ. Piles : K = K (Lower Limit) : K = 1,4. K (Upper Limit) c. Large dipl, Pile : K = K (Lower Limit) : K = 1,8. K (Upper Limit) 2) Tanah Kohesif a) Cara α Tomlinson Cara α dari Tomlinson dapat digunakan untuk tanah berbutir halus ( c- soil), tanah berbutir kasar (ϕ-soil ), maupun tanah pada umumnya ( c- ϕ soil ). Meskipun sebetulnya Tomlinson lebih menghendaki untuk tanah c-soil, untuk mobilisasi komponen φ tanah diambil dari cara β. menurut Tomlinson hanya komponen ϕ kalau terpaksa dihitung maksimum hanya diijinkan 50%. f = α. C u... (2.6) α : faktor adhesi empiris, nomogram untuk tanah NC dengan C u < 50 kn/m 2, α = 1 *Gambar 2.6. *untuk ϕ = 0 C u : Undrained cohesion Firman A, Wandi M, Perbandingan Daya Dukung..15

8 b) Cara β f = β. σ v... (2.7) Keterangan: β : K.tanϕ R. ϕ R : drained friction angle of remolded clay K : 1 - sinϕ R. tanah NC K : ( 1-sinϕ R ). tanah OC OCR = Over Consolidation Ratio Gambar 2.5, Variasi λ dan α Firman A, Wandi M, Perbandingan Daya Dukung..16

9 c) Metoda λ Pada cara ini khususnya hanya berlaku tanah kohesif. f = λ (σ v + 2.C u )... (2.8) keterangan : σ v C u : tekanan vertical efektif. : undraned shear strength. λ : f(l), Dibaca dari nomogram Gambar 2.6. d) Dari test tarik tiang ( pull out test ) Umumnya dilakukan untuk tiang yang akan menerima gaya tarik, pada tanah kepasiran. Qs = p.l.(γz + q ).K.tanδ... (2.9) Keterangan : z q : kedalaman titik pusat tekanan vertikal tanah. : beban yang bekerja di permukaan. k : koef. tekanan tanah lateral, K= 0,75 P L : keliling penampang tiang. : panjang tiang Pada tanah kepasiran yang keras, sehingga digunakan tiang pancang runcing : Qs = A s. K.q ΔL... (2.10) keterangan : δ : sudut gesek tiang tanah (0,67ϕ) Firman A, Wandi M, Perbandingan Daya Dukung..17

10 K : koef. tekanan tanah lateral (1,5 s/d 2,2 ) K 0 ω : sudut runcing tiang Gambar 2.6 Variabel pada uji tarik Friksi pada Bore Pile Prinsip perhitungan daya dukung pondasi sumuran adalah sama dengan perhitungan pondasi tiang pancang, yakni penjumlahan daya dukung ujung dan daya dukung friksi : Q u = Q e + Q s. tetapi untuk keperluan praktis dilakukan penyerdehanaan. Q s =... (2.11) Tomlinson (tiang pancang): Qs = α.c.as + k.q.tanδ.as... (2.12) Qs = + Firman A, Wandi M, Perbandingan Daya Dukung..18

11 Tomlinson ( sumuran ) : c direduksi menjadi 0,30 c c direduksi menjadi 0,45 c c direduksi menjadi 0,30 c (Tomlinson) (Skempton untuk long pile) (Skempton untuk short pile) c direduksi menjadi 0,70 c Qs = ( 0,3/0,45).α.c.As + 0,70.k.q.tanδ.As... (2.13) 2.5 Korelasi Hukum Newton dan Sudut geser tanah Dari penjelasan sub-bab 2.1 dan 2.2 mengenai hukum gesek Newton dan kuat geser tanah, terdapat prinsip yang saling mendukung untuk mengamati tahanan friksi pada tiang pancang ataupun bore pile. Dalam hukum gesek Newton, kami mendapat 2 variabel yang bisa dijadikan persamaan yaitu nilai gaya normal (N) dengan suatu konstanta pembanding (μs) yang dinamakan koefisien gesekan. f = μs N... (2.1) Gambar 2.1 Gaya pada Newton Dikarenakan adanya sebuah benda dengan masa (N) dan diberi gaya dorong (P) yang berkerja searah dengan bidang kerja, akan menimbulkan gaya gesek pada bidang kerja (f s ). Hal ini terjadi jika benda bergerak dan P>μ k. Hubungan dengan kuat geser tanah adalah pada nilai tegangan Normal (σ) dan adanya tambahan perhitungan mengenai daya lekat tanah (c), dengan persamaan. Firman A, Wandi M, Perbandingan Daya Dukung..19

12 S = c + σ tan ϕ... (2.2) σ = σ U... (2.2.1) Berdasarkan persamaan (2.1) dan (2.2) dari kedua variabel tersebut tentunya saling mendukung untuk mengamati friksi pada pondasi tiang maka didapatkan persamaan: f = μ. σ h + c.k... (2.14) μ = tan (k.ϕ) σ h = γ.(l/2). K 0 c = c.k Keterangan: f μ σ h c k K 0 = gaya gesek = koefisien gesekan = Tegangan horizontal tanah = kohesi tanah = Reduksi sudut geser dan kohesi = Reduksi tegangan vertical 2.6 Penguat Dugaan Tomlinson Dalam teori Tomlinson untuk pondasi sumuran (bore pile) Tomlinson mereduksi nilai (c) hal tersebut memperkuat dugaan bahwa nilai friksi tiang pancang lebih besar dibandikan bore pile, pada teori tersebut Tomlinson mencantumkan nilai (c) yang bekerja pada pondasi sumuran (bore pile) tidak bekerja 100% tetapi hanya 0,7-0,3 saja. Maka untuk menghitung daya dukung pondasi sumuran dapat disajikan seperti Persamaan Firman A, Wandi M, Perbandingan Daya Dukung..20

13 2.6.2 The British Standard Code of Practical for Foundasion (CP. 2004) The British Standard Code of Practical for Foundasion (CP. 2004) pada poin ke 3 klasifikasi tiang menyebutkan bahwa tiang Non displacement piles ini ditanamkan kedalam tanah dengan cara memindahkan tanah terlebih dahulu (dilubangi dengan cara dibor, digali secara manual atau mesin), setelah lubang selesai lalu lubang tersebut diisi dengan beton segar (dicor) dengan demikian mobilisasi friksi tidak sebesar friksi pada displacement pile. Hal tersebut menambah dugaan bahwa friksi pada tiang pancang lebih besar dibanding bore pile. Firman A, Wandi M, Perbandingan Daya Dukung..21