TUGAS AKHIR DESAIN ALTERNATIF PONDASI TIANG PANCANG PADA GEDUNG RUMAH SAKIT GLOBAL AWAL BROSS DI MAKASSAR

Transkripsi

1 1 TUGAS AKHIR DESAIN ALTERNATIF PONDASI TIANG PANCANG PADA GEDUNG RUMAH SAKIT GLOBAL AWAL BROSS DI MAKASSAR Disusun Oleh : ISTIANINGSIH ( ) UNIVERSITAS MERCU BUANA FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN JURUSAN TEKNIK SIPIL TERAKREDITASI B BEDASARKAN BADAN AKREDITASI NASIONAL PERGURUAN TINGGI NO : 012/BAN PT/AK VII/SI/VII/

2 2 ABSTRAK Judul : Desain Alternatif Pondasi Tiang Pancang Pada Gedung Rumah Sakit Global Awal Bross di Makassar. Nama : Istianingsih ( ). Pembimbing : Dr. Ir. Pintor Tua S, MT dan Ir. Desiana Vidayanti, MT. Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dalam dunia teknik sipil mengenai tanah, dewasa ini mengalami kemajuan yang sangat pesat dimana penggunaan pondasi tiang lebih sering digunakan sebagai pendukung bangunan dengan beban struktur yang besar dibandingkan dengan pondasi lain misalnya pondasi dangkal atau pondasi rakit. Seperti halnya dengan kasus yang diangkat oleh penulis dalam Tugas Akhir ini akan mengembangkan atau memberikan desain alternatif pondasi pada salah satu desain yang unik dari bangunan arsitektur. Perancangan pada struktur pondasi ini meliputi dimensi pondasi tiang pancang tunggal, efesiensi dan daya dukung tiang kelompok, pile cap dan tie beam. Pondasi yang digunakan pada bangunan ini adalah pondasi tiang pancang berbentuk bulat diameter 30 cm dan 40 cm. Pada laporan Tugas Akhir ini dilakukan analisa struktur berdasarkan data sondir, data N-SPT, dan data parameter tanah. Dari hasil perancangan didapat dimensi pondasi yang akan digunakan adalah diameter 40 cm. Hal ini diambil berdasarkan nilai efisiensi yang didapat dalam perhitungan. Untuk perhitungan efisiensi dan daya dukung tiang kelompok dihitung pada setiap joint kolom yang telah dikelompokan berdasarkan jumlah kebutuhan tiang. Hal ini dikarenakan bentuk dari bangunan yang tidak simetris. Sedangkan untuk ketebalan pile cap semua titik menghasilkan dimensi yang berbeda-beda sesuai dengan dimensi pile cap dan balok tie beam digunakan dimensi 30 cm x 50 cm. Kata kunci : Pondasi Tiang Pancang ii

3 3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas karunia dan rahmat- Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir dalam rangka untuk mencapai jenjang stara 1 ( S-1) Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Mercu Buana. Di dalam proses penyusunan Tugas Akhir ini, banyak sekali hikmah dan hidayah yang telah diperoleh oleh sipenulis sampai akhir penyelesaian Tugas Akhir ini. Judul pada penulisan Tugas Akhir ini adalah Desain Alternatif Pondasi Tiang Pancang pada Rumah Sakit Global Awal Bros di makassar penulisan ini bertujuan untuk mencari nilai perbandingan atau efisiensi dari struktur bangunan yang sudah ada (existing) dengan desain struktur alternatife dari sipenulis, berdasarkan kekuatan dan harga dari jumlah kebutuhan pondasi. Proposal Tugas Akhir ini dapat penulis selesaikan karena dukungan dari banyak pihak, karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Kedua orang tua tercinta yang selalu memberikan doa, dukungan serta kasih sayang yang tiada hentinya. Tak lupa juga saya ucapkan terima kasih kepada adikku yang tersayang, makasih buat doanya, dukungannya serta kesabarannya selama ini. Karena tanpa kalian semua hidup ini tiada berarti. 2. Bapak Ir. Pintor Tua. S, MT selaku dosen pembimbing I. 3. Ibu Ir. Desiana Vidayanti, MT. Selaku dosen pembimbing II. iii

4 4 4. Ibu Ir. Henny Gambiro, M.si selaku Dekan FTSP. 5. Ibu Ir. Sylvia Indriyani, MT selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil. 6. Seluruh dosen FTSP khususnya Teknik Sipil UMB. 7. Bapak Ir. Ferry Uswadi selaku direktur PT. Perkasa Carista Estetika. 8. Rekan-rekan sipil 2005 Thank s for your support and our friendship. 9. Adik2 ku, Sipil 06, 07, dan 08 yang tidak bisa disebutkan satu per satu. Don t give up ya Para sahabatku yang terus mendukung ku hingga saat ini. I Luv U all Karyawan TU FTSP, terima kasih bantuannya dalam mengurus surat-surat pengantar. Semoga Allah SWT melimpahkan rahmat-nya, serta memberikan balasan atas segala bantuan yang telah diberikan. Dan akhirnya, semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua, khususnya rekan-rekan mahasiswa jurusan teknik sipil dalam menambah wawasan dibidang teknik sipil. Jakarta, Desember 2009 Penulis iv

5 5 DAFTAR ISI ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... ii iii v x xii BAB I PENDAHULUAN... I Latar Belakang... I Maksud dan Tujuan... I Ruang Lingkup... I Metode Penulisan... I Sistematika Penulisan... I-4 BAB II LANDASAN TEORI... II Umum... II Tanah... II Daya Dukung Tanah... II Daya Dukung Berdasarkan SPT... II Daya Dukung Berdasarkan Tes Sondir... II Pondasi... II Daya Dukung Pondasi Tiang... II Daya Dukung Pondasi Tiang Tunggal Berdasarkan Data Parameter Tanah... II Daya Dukung Pondasi Tiang Tunggal Berdasarkan Data N-SPT... II-22 v

6 Daya Dukung Pondasi Tiang Tunggal Berdasarkan Data Sondir... II Efisiensi dan Daya Dukung Kelompok Tiang... II Kelompok Tiang Pada Tanah Lempung... II Penurunam Pondasi Tiang... II Penurunan Pondasi Tiang Tunggal... II Penurunan Elastik Tiang Tunggal... II Penurunan Elastik Tiang Kelompok... II Penurunan Pondasi Tiang pada Tanah Lempung... II Penentuan Daya Dukung Izin dan Faktor Keamanan... II Pile Cap dan Tie Beam... II-39 BAB III DATA TEKNIS... III Data Tanah... III Data Teknis Tanah... III Kondisi Tanah Dasar... III Data Beban... III Data Teknis Tiang Pancang... III Kriteria Daya Dukung Tiang... III Flow Chart... III-15 BAB IV PERENCANAAN PONDASI... IV Penentuan Dimensi Tiang.. IV Daya Dukung Tiang Tunggal Berdasarkan Data Sondir... IV Metode Schmertmann Nottingham... IV-2 vi

7 7 4.3 Daya Dukung Tiang Tunggal Berdasarkan Data N-SPT... IV Metode Mayehof... IV Daya Dukung Tiang Tunggal Berdasarkan Data Parameter Tanah... IV Metode Mayehof... IV Metode Vesic... IV Kesimpulan dan Resume Daya Dukung Tiang Tunggal... IV Efisiensi dan Daya Dukung Kelompok Tiang... IV Efisiensi dan Daya Dukung Tiang Kelompok Dengan Jumlah 2 tiang... IV Efisiensi dan Daya Dukung Tiang Kelompok Dengan Jumlah 3 tiang... IV Efisiensi dan Daya Dukung Tiang Kelompok Dengan Jumlah 4 tiang... IV Efisiensi dan Daya Dukung Tiang Kelompok Dengan Jumlah 5 tiang... IV Efisiensi dan Daya Dukung Tiang Kelompok Dengan Jumlah 6 tiang... IV Efisiensi dan Daya Dukung Tiang Kelompok Dengan Jumlah 7 tiang... IV Efisiensi dan Daya Dukung Tiang Kelompok Dengan Jumlah 9 tiang... IV Perhitungan Penurunan Pondasi Tiang... IV-50 vii

8 Perhitungan Penurunan Pada No. Join 93 dengan data B IV Perhitungan Penurunan Pada No. Join 31 dengan data B IV-54 BAB V DESAIN PILE CAP DAN TIE BEAM... V Perkiraan Dimensi Pile Cap dan Tie Beam... V Desain Pile Cap... V Perhitungan Dimensi dan Penulangan Pile Cap dengan Jumlah 1 Tiang... V Perhitungan Dimensi dan Penulangan Pile Cap dengan Jumlah 2 Tiang... V Perhitungan Dimensi dan Penulangan Pile Cap dengan Jumlah 3 Tiang.... V Perhitungan Dimensi dan Penulangan Pile Cap dengan Jumlah 4 Tiang... V Perhitungan Dimensi dan Tulangan Pile Cap dengan Jumlah 5 Tiang... V Perhitungan Dimensi dan Tulangan Pile Cap dengan Jumlah 6 Tiang... V Perhitungan Dimensi dan Tulangan Pile Cap dengan Jumlah 7 Tiang... V Perhitungan Dimensi dan Tulangan Pile Cap dengan Jumlah 9 Tiang... V Perhitungan Dimensi dan Penulangan viii

9 9 Tie Beam... V Perhitungan Dimensi Tie Beam... V Penulangan Tie Beam... V-30 BAB VI PERBANDINGAN HARGA DESAIN AWAL DENGAN DESAIN ALTERNATIF... BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN... VI-1 VII Kesimpulan... VII Saran... VII-2 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN ix

10 10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Nisbah Penanaman Kritis dan Factor Daya Dukung untuk Berbagai Sudut gesek II-18 Gambar 2.2 Faktor Koreksi Gesekan Selimut Tiang pada Sondir Mekanis (Nottingham, 1975) II-26 Gambar 2.3 Penurunan Pondasi Tiang Kelompok II-35 Gambar 3.1 Denah Titik Uji Sondir dan Bor III-4 Gambar 3.2 Denah Kolom III-5 Gambar 3.3 Statigrafi Lokasi III-11 Gambar 3.4 Statigrafi Lokasi III-12 Gambar 4.1 Potongan Tanah IV-18 Gambar 4.2 Penurunan Pondasi Tiang Kelompok IV-52 Gambar 4.3 Penurunan Pondasi Tiang Kelompok IV-56 Gambar 5.1 Tiang ujung bebas (free end pile). V-1 Gambar 5.2 Dimensi Pile Cap dengan Kapasitas 1 Tiang V-2 Gambar 5.3 Penulangan Pile Cap 1 Tiang Pancang V-4 Gambar 5.4 Dimensi Pile Cap dengan Kapasitas 2 Tiang V-5 Gambar 5.5 Penulangan Pile Cap 2 Tiang Pancang V-8 Gambar 5.6 Dimensi Pile Cap dengan Kapasitas 3 Tiang V-8 Gambar 5.7 Penulangan Pile Cap 3 Tiang Pancang V-11 Gambar 5.8 Dimensi Pile Cap dengan Kapasitas 4 Tiang V-12 Gambar 5.9 Penulangan Pile Cap 4 Tiang Pancang V-14 x

11 11 Gambar 5.10 Dimensi Pile Cap dengan Kapasitas 5 Tiang V-15 Gambar 5.11 Penulangan Pile Cap 5 Tiang Pancang V-18 Gambar 5.12 Dimensi Pile Cap dengan Kapasitas 6 Tiang V-18 Gambar 5.13 Penulangan Pile Cap 6 Tiang Pancang V-22 Gambar 5.14 Dimensi Pile Cap dengan Kapasitas 7 Tiang V-22 Gambar 5.15 Penulangan Pile Cap 7 Tiang Pancang V-26 Gambar 5.16 Dimensi Pile Cap dengan Kapasitas 9 Tiang V-26 Gambar 5.17 Penulangan Pile Cap 9 Tiang Pancang V-29 Gambar 5.18 Penulangan Tie Beam V-32 Gambar 5.19 Gambar Denah Pemancangan Pondasi Tiang Pancang V-33 xi

12 12 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Batasan-Batasan Ukuran golongan Tanah II-5 Tabel 2.2 Tingkat Konsistensi Tanah dari SPT II-8 Tabel 2.3 Tabel Nilai N-SPT II-8 Tabel 2.4 Korelasi Nilai Cc untuk Mencari Besarnya Penurunan II-9 Tabel 2.5 Tingkat Konsistensi Tanah dari Sondir II-10 Tabel 2.6 Skala Konsistensi dari Sondir II-10 Tabel 2.7 Faktor Daya Dukung untuk Pondasi Dalam, N * c dan N * σ II-20 Tabel 2.8 Parameter Elastik Tanah II-33 Tabel 2.9 Penurunan Maksimum pada Pondasi Bangunan II-37 Tabel 2.10 Faktor Keamanan Untuk Pondasi Tiang II-39 Tabel 3.1 Hasil Sondir III-2 Tabel 3.2 Hasil Pengeboran Tanah III-3 Tabel 3.3 Gambaran Umum Profil Tanah III-3 Tabel 3.4 Hasil Tes Laboratorium III-6 Tabel 3.5 Nilai Kohesi Tanah Pada Kedua Titik III-7 Tabel 3.6 Reaksi Perletakan Maksimum yang Terjadi Pada Setiap Joint III-13 Tabel 4.1 Data Titik Pemancangan Pondasi Tiang IV-1 Tabel 4.2 Nilai Hasil q c1 IV-4 Tabel 4.3 Nilai Rata-Rata q c2 IV-4 xii

13 13 Tabel 4.4 Daya Dukung Selimut Tiang Pancang IV-5 Tabel 4.5 Lanjutan Perhitungan Daya Dukung Selimut Tiang Pancang IV-7 Tabel 4.6 Nilai Hasil q c1 IV-9 Tabel 4.7 Nilai Rata-Rata q c2 Pada Kedalaman 14,8 m s.d 18 m IV-9 Tabel 4.8 Daya Dukung Selimut Tiang Pancang untuk Tiang pancang Ø 40 cm IV-11 Tabel 4.9 Lanjutan Daya Dukung Selimut Tiang Pancang untuk Tiang pancang Ø 40 cm IV-12 Tabel 4.10 Nilai Daya Dukung Selimut Tiang Pancang Berdasarkan Data N-SPT untuk Ø30 cm IV-15 Tabel 4.11 Nilai Daya Dukung Selimut Tiang Pancang Berdasarkan Data N-SPT Ø 40 cm IV-16 Tabel 4.12 Interpretasi Data Parameter Tanah untuk Uji Laboratorium IV-17 Tabel 4.13 Hasil Perhitungan Daya Dukung Tiang Tunggal IV-29 Tabel 4.14 Kebutuhan Tiang Tiap Joint IV-33 Tabel 6.1 Total Harga Tiang Pancang pada Desain Awal VI-1 Tabel 6.2 Total Harga Tiang Pancang pada Desain Alternatif VI-2 Gambar 2.1 Nisbah Penanaman Kritis dan Factor Daya Dukung untuk Berbagai Sudut gesek II-18 Gambar 2.2 Faktor Koreksi Gesekan Selimut Tiang pada Sondir xiii

14 14 Mekanis (Nottingham, 1975) II-26 Gambar 2.3 Penurunan Pondasi Tiang Kelompok II-35 Gambar 3.1 Denah Titik Uji Sondir dan Bor III-4 Gambar 3.2 Denah Kolom III-5 Gambar 3.3 Statigrafi Lokasi III-11 Gambar 3.4 Statigrafi Lokasi III-12 Gambar 4.1 Potongan Tanah IV-18 Gambar 4.2 Penurunan Pondasi Tiang Kelompok IV-52 Gambar 4.3 Penurunan Pondasi Tiang Kelompok IV-56 Gambar 5.1 Tiang ujung bebas (free end pile). V-1 Gambar 5.2 Dimensi Pile Cap dengan Kapasitas 1 Tiang V-2 Gambar 5.3 Penulangan Pile Cap 1 Tiang Pancang V-4 Gambar 5.4 Dimensi Pile Cap dengan Kapasitas 2 Tiang V-4 Gambar 5.5 Penulangan Pile Cap 2 Tiang Pancang V-7 Gambar 5.6 Dimensi Pile Cap dengan Kapasitas 3 Tiang V-7 Gambar 5.7 Penulangan Pile Cap 3 Tiang Pancang V-10 Gambar 5.8 Dimensi Pile Cap dengan Kapasitas 4 Tiang V-11 Gambar 5.9 Penulangan Pile Cap 4 Tiang Pancang V-13 Gambar 5.10 Dimensi Pile Cap dengan Kapasitas 5 Tiang V-14 Gambar 5.11 Penulangan Pile Cap 5 Tiang Pancang V-17 Gambar 5.12 Dimensi Pile Cap dengan Kapasitas 6 Tiang V-17 Gambar 5.13 Penulangan Pile Cap 6 Tiang Pancang V-20 Gambar 5.14 Dimensi Pile Cap dengan Kapasitas 7 Tiang V-21 Gambar 5.15 Penulangan Pile Cap 7 Tiang Pancang V-24 xiv

15 15 Gambar 5.16 Dimensi Pile Cap dengan Kapasitas 9 Tiang V-25 Gambar 5.17 Penulangan Pile Cap 9 Tiang Pancang V-28 Gambar 5.18 Penulangan Tie Beam Gambar 5.19 Gambar Denah Pemancangan Pondasi Tiang Pancang V-31 xv

16 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dengan berkembangnya zaman dan ilmu pengetahuan dalam dunia teknik sipil mengenai tanah, dewasa ini mengalami kemajuan yang sangat pesat di mana penggunaan pondasi tiang untuk memikul beban struktur yang besar lebih sering digunakan dibandingkan dengan jenis pondasi lain misalnya pondasi dangkal atau pondasi rakit. Pemakaian pondasi tiang pada suatu bangunan sangat diperlukan apabila tanah dasar di bawah bangunan tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity) yang cukup untuk memikul berat bangunan dan bebannya, atau apabila tanah keras yang mempunyai daya dukung yang cukup letaknya sangat dalam. Pondasi itu sendiri adalah struktur yang terletak pada bagian dasar bangunan yang berfungsi menyalurkan beban beban akhir yang bekerja pada bangunan sampai pada lapisan tanah yang mampu menahan beban bangunan tersebut. Pada tugas akhir ini penulis akan mencoba melakukan perencanaan pondasi tiang pancang pada gedung rumah sakit Global Awal Bros di Makassar dengan berdasarkan pada data pemeriksaan tanah di lokasi tempat di mana proyek berdiri. 1.2 Maksud dan Tujuan Membuat desain alternatif pondasi pada gedung rumah sakit Global Awal Bros di Makassar agar dapat menghasilkan dimensi dan jumlah tiang yang optimum yang 1

17 2 dapat mendukung bangunan diatasnya, sehingga bangunan tersebut dapat berdiri dengan kokoh dan aman. Optimum yang dimaksud adalah bahwa ukuran dan jumlah pondasi harus mampu memikul beban diatasnya tanpa harus mengeluarkan biaya yang berlebih dalam penggunaan material. Sedangkan aman yang dimaksud adalah bahwa struktur bangunan tidak mengalami penurunan yang melampaui batas tolerasi yang diizinkan. Hasil dari penulisan tugas akhir ini diharapkan dapat menjadi pengalaman yang berharga bagi penyusun, sehingga dapat digunakan dikemudian hari terlebih apabila terdapat kasus dengan kondisi yang hampir sama. 1.3 Ruang Lingkup Ruang lingkup penulisan ini meliputi perhitungan perencanaan pondasi tiang pancang dengan menggunakan beberapa metode yang ada dalam kondisi tiang tunggal (single pile) dan kelompok tiang (pile group). Perencanaan meliputi : 1. Perhitungan daya dukung tiang tunggal 2. Perhitungan daya dukung tiang kelompok 3. Perhitungan penurunan pondasi 4. Perhitungan dimensi pile cap dan tie beam 5. Perhitungan tulangan pile cap dan tie beam 6. Perhitungan harga perbandingan dari desain alternatif terhadap desain awal

18 3 1.4 Metode Penulisan Metode penulisan yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Tinjauan Pustaka Tinjauan Pustaka dilakukan dengan mempelajari literatur-literatur dari beberapa referensi yang berkaitan dengan analisis yang dilakukan, yaitu berupa teori dan formula-formula yang ada. 2. Pengumpulan Data pada penulisan ini data yang dipergunakan berupa data tanah dan data reaksi perletakan. Data tanah yang dipergunakan merupakan data yang diperoleh dari hasil penyelidikan tanah yang dilakukan oleh CONSULTANT ENGINEERING MULIADI pada proyek pembangunan RS GLOBAL AWAL BROS, Makassar Sulawesi Selatan. Dan data reaksi perletakan struktur atas (upper structure) diperoleh berdasarkan perhitungan struktur delapan lantai dengan menggunakan program etabs yang dilakukan oleh PT.PERKASA CARISSTA ENGINEERING pada GEDUNG RS GLOBAL AWAL BROS, Makassar. 3. Perhitungan desain alternatif pondasi tiang Perhitungan desain alternatif pondasi tiang pancang, menggunakan beberapa metode perhitungan yang cukup dikenal dan kemudian dianalisa untuk dijadikan resume yang akan digunakan.

19 4 1.5 Sistematika Penulisan BAB I ; Pendahuluan, memaparkan latar belakang, maksud dan tujuan, ruang lingkup, metode penulisan, dan sistematika penulisan. BAB II ; Landasan teori, menjelaskan tentang dasar-dasar teori perencanaan struktur pondasi dan formula-formula yang digunakan dalam perhitungan, serta referensi lain yang mendukung. BAB III ; Data teknis, yaitu berupa data tanah dan data reaksi perletakan yang keduanya dianggap sebagai data primer yang akan digunakan untuk kepentingan perencanaan. Pengolahan data primer dalam bab ini berupa interpretasi data tanah dan data beban struktur atas, menentukan parameter tanah untuk keperluan perhitungan dan penjelasan mengenai tahapan pengerjaan yang dirangkum dalam diagram alir perencanaan. BAB IV ; Perencanaan pondasi, yaitu berupa inti penulisan yang didalamnya terdapat perhitungan desain pondasi tiang pancang dengan menggunakan beberapa metode. Dan mengevaluasi hasil yang dikeluarkan dari metode tersebut. Hasil akhir dari perhitungan adalah dimensi pondasi dan jumlah pondasi yang akan digunakan. Dan juga resume mengenai kapasitas tiang dan penurunan yang akan terjadi. BAB V BAB VI ; Perhitungan dimensi dan penulangan pile cap dan tie beam. ; Perbandingan jumlah harga antara desain existing dengan desain alternatif. BAB VII ; Penutup, berisi kesimpulan akhir dan saran.

20 5 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Umum Setiap bangunan sipil, seperti gedung, jembatan, jalan raya, terowongan, dinding penahan tanah, menara dan lain sebagainya harus mempunyai struktur pondasi untuk dapat mendukungnya. Agar bangunan tersebut dapat berdiri dengan stabil dan tidak timbul penurunan yang terlalu besar, maka pondasi bangunan harus mencapai lapisan tanah yang paling padat atau keras. Faktor yang menjadi pertimbangan dalam pemilihan pondasi adalah biaya dan ketelitian dalam perencanaan pondasi. Dalam perencanaan pondasi, ada dua kriteria yang harus dipenuhi antara lain : 1. Besarnya beban yang diteruskan oleh pondasi kedalam tanah tidak melampaui daya dukung tanah agar pondasi tetap stabil. 2. Penurunan yang terjadi tidak melampaui batas tertentu agar struktur dan bagian-bagiannya tidak mengalami kerusakan atau menyebabkan terganggunya fungsi bangunan. Untuk mengetahui letak atau kedalaman lapisan tanah padat dengan kapasitas daya dukung tanah (bearing capacity) yang cukup kuat dan diijinkan, maka perlu dilakukan penyelidikan tanah yang mencakup penyelidikan dilapangan dengan cara pengambilan contoh tanah (soil sampling) dan penelitian dilaboratorium. Adapun penyelidikan di lapangan yang paling banyak digunakan adalah pengujian 5

21 6 Sondir dan SPT, sedangkan penelitian yang dilakukan di laboratorium meliputi pengujian Consolidation Test, Triaxial Compression Test, Unconfined Compression Test dan lain sebagainya. Dalam mendesain struktur pondasi bangunan harus benar-benar diperhitungkan, agar kestabilan bangunan terhadap berat sendiri dapat terjamin. Disamping itu juga, perlu kita perhitungkan bahwa penurunan yang terjadi pada struktur pondasi tidak boleh melebihi batas yang diijinkan. Jika penurunan pondasi melebihi batas yang diijinkan, maka akan mengakibatkan kerusakan atau keruntuhan pada sturktur bangunan itu sendiri. Untuk menghindari kegagalan dari fungsi pondasi, maka ada tiga hal yang perlu dipenuhi dalam perencanaan struktur bawah atau pondasi, yaitu : 1. Besarnya beban struktur yang diterima oleh pondasi yang kemudian diteruskan kedalam tanah tidak melampaui kekuatan daya dukung tanah 2. Penurunan yang terjadi pada struktur tidak menyebabkan kerusakan sehingga mengganggu fungsi dari suatu bangunan 3. Faktor keamanan dari desain struktur bagian bawah yang terdiri dari faktor guling, faktor geser, dan daya dukung tidak boleh melebihi angka keamanan ijin. Dalam kita menganalisa atau menentukan pilihan pondasi harus didasarkan oleh pertimbangan-pertimbangan dari segi teknis dan segi ekonomis. Pertimbangan dari segi teknis meliputi : 1. Kuat dalam menahan beban bangunan yang diterimanya

22 7 2. Kuat menahan gaya-gaya yang bekerja, seperti berat sendiri pondasi dan beban struktur yang bekerja 3. Dapat dilaksanakan dengan kemampuan peralatan dan keahlian yang ada 4. Memakai bahan-bahan yang sesuai dengan persedian yang ada di pasaran dan lingkungan sekitar 5. Tidak menimbulkan efek samping negatif terhadap lingkungan dan bangunan disekitarnya 6. Memberikan rasa aman dan rasa nyaman terhadap penghuni dan lingkungan sekitarnya 7. Menghitung penurunan (settlement) diatas batas yang diijinkan. Pertimbangan ekonomis meliputi : 1. Biaya pelaksanaan secara menyeluruh semurah mungkin 2. Waktu pelaksanaan seefisien mungkin, sehingga pengaruhnya terhadap biaya akan lebih murah atau hemat. 2.2 Tanah Dalam pengertian teknik secara umum, tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruangruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut. Tanah berguna sebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil, disamping itu juga tanah berfungsi sebagai pendukung pondasi dari bangunan. Tanah juga mempunyai sifat-sifat yang berbeda pada jarak yang berbeda. Hal ini

23 8 menunjukkan bahwa tanah merupakan material yang heterogen dan non linear. Dari pengetahuan tentang sifat-sifat tanah ini sangatlah penting untuk kita jadikan dasar dalam merancang suatu pondasi atau suatu bentuk rekayasa geoteknik yang lainnya. Jenis tanah terdiri dari dua macam, diantaranya : 1. Tanah berbutir kasar, sangat dipengaruhi oleh distribusi ukuran butir. 2. Tanah berbutir halus, sangat dipengaruhi oleh kebutuhan air. Tanah berbutir halus ini ialah tanah yang lolos dari saringan no.200 atau < 0,075 mm. Secara umum tanah juga dapat diklasifikasikan berdasarkan jenisnya atau kondisi kekasarannya yaitu tanah pasir, tanah lanau, dan tanah lempung. Masing-masing tanah memiliki sifat fisik, diantaranya : 1. Tanah pasir, memiliki sifat fisik berbutir kasar, tidak berkohesi, dapat lepas-lepas, dan kasat mata 2. Tanah lanau, memiliki sifat fisik berbutir sedang, tidak berkohesi, dapat lepas-lepas, dan agak kasat mata 3. Tanah lempung, memiliki sifat fisik berbutir halus, berkondisi plastis, berkohesi, dan tidak kasat mata. Kondisi plastis yang dimaksud adalah kemampuan tanah untuk berdeformasi pada volume tetap tanpa terjadi retakan, perubahan isi, dan terpecah-pecah. Sedangkan kondisi berkohesi adalah sifat kelekatan butiran tanah satu dengan yang lainya. Pada kondisi tanah lempung lunak sering terjadi konsolidasi dan penurunan (settlement), penurunan yang terjadi bisa merupakan penurunan akibat konsolidasi

24 9 (consolidation settlement) relatif dalam jangka waktu yang lama dan penurunan segera (immediate settlement) setelah tanah diberi beban, karena jenis tanah lempung lunak ini memiliki sifat plastis yaitu menyusut apabila kering dan mengembang apabila basah. Berikut ini adalah tabel batasan-batasan ukuran golongan tanah berdasarkan jenis ukuran butir dan kondisi kekasarannya. Tabel 2.1 Tabel Batasan-batasan ukuran golongan tanah (Braja M. Das, 1985) Nama golongan Masschusetts Institute of Technology (MIT) Ukuran Butiran (mm) Kerikil Pasir Lanau Lempung > 2 2-0,06 0,06-0,002 < 0,002 U.S. Departement of Agriculture (USDA) American Association of State Highway and Transportation officials (AASHTO) Unified Soil Classifikation System (U.S. Army Corps of Engineers, U.S.Bureau of Reclamation) > 2 2-0,05 76, ,075 76,2-4,75 4,75-0,075 0,05-0,002 < 0,002 0,075-0,002 < 0,002 Halus (yaitu lanau dan lempung) < 0, Daya Dukung Tanah Daya dukung tanah adalah suatu kemampuan tanah untuk mendukung beban baik dari segi struktur pondasi maupun bangunan diatasnya tanpa terjadinya keruntuhan geser. Dengan meningkatnya beban yang bekerja pada suatu pondasi,

25 10 maka akan meningkat pula tegangan yang terjadi pada dasar pondasi tersebut,demikian juga penurunan yang terjadi. Bila beban tersebut terus ditingkatkan, maka pondasi akan semakin turun dan mengakibatkan terjadi kelongsoran. Besar beban yang bekerja disebut beban longsor dan tegangan yang bekerja disebut daya dukung batas (ultimate bearing capacity) dari tanah pondasi tersebut. Daya dukung batas (ultimate bearing capacity) adalah daya dukung terbesar dari tanah, dan biasanya diberi simbol q ult, daya dukung ini merupakan kemampuan tanah mendukung beban, dan diasumsikan pada saat tanah mulai terjadi keruntuhan. Besarnya daya dukung batas tanah ditentukan oleh : 1. Parameter kekuatan geser tanah yang terdiri dari kohesi (c) dan sudut geser dalam (φ) 2. Berat isi tanah (γ) 3. Ke dalam pondasi dari permukaan tanah (Zf) 4. Lebar dasar pondasi (B) Daya dukung batas tiang dapat dihitung sebagai jumlah dari daya dukung ujung dan daya dukung tahanan kulit. Dengan diperolehnya daya dukung batas, maka daya dukung tiang ijin dapat diperoleh dengan memakaikan suatu faktor keamanan, sehingga beban ijin total untuk masing-masing tiang dapat dihitung. Besarnya daya dukung yang diijinkan sama dengan daya dukung batas dibagi. angka keamanan

26 11 Derngan rumus : q all = q ult...(2.1) Dimana : FS q all = daya dukung yang diijinkan ( kn/m2 ). q ult = daya dukung batas/maksimum ( kn/m2 ). FS = Faktor keamanan ( 2,5 4,0 ) bergantung pada tingkat ketidaktentuan perhitungan beban batas Daya Dukung Berdasarkan SPT SPT (Standard Penetration Test) seringkali digunakan untuk mendapatkan daya dukung tanah secara langsung dilokasi. merupakan test tumbukan yang dilakukan dalam suatu lubang pada bor dengan memasukkan tabung sampel berdiameter 3,5 cm sedalam 30,5 cm dengan mengunakan massa pendorong ( palu ) seberat 63,5 kg yang dijatuhkan bebas dengan ketinggian 76,0 cm. Banyaknya pukulan palu untuk memasukkan tabung tersebut kedalam tanah dinyatakan sebagai nilai N. Hubungan antara besarnya nilai N dan daya dukung yang diijinkan (q all ) dikemukan oleh Terzaghi dan Peck. Metoda pengujian tanah dengan SPT ini, merupakan cara yang cukup ekonomis untuk memperoleh informasi mengenai kondisi dibawah permukaan tanah dan diperkirakan 85% dari desain pondasi untuk gedung bertingkat menggunakan cara ini.

27 12 Berikut dibawah ini adalah tabel perbandingan tingkat konsistensi tanah dari pengujian SPT ( Standart Penetration Test ), menurut Syarifudin Nasution, ITB dan Bowles. Tabel 2.2 Tingkat Konsistensi Tanah dari SPT (Syarifudin Nasution, ITB) Konsistensi N - SPT Tanah Sangat Lunak < 2 Tanah lunak 2 4 Tanah Sedang / kaku 4 8 Tanah Keras 8 16 Tanah Agak Keras Tanah Sangat Keras Tanah Keras Membatu Batuan N < 30 Lunak N < 20 Sedang N < 10 Keras Sedangkan menurut Bowles, konsistensi tanah kohesif adalah sebagai berikut : Tabel 2.3 Tabel Nilai N-SPT (Bowles, JE, 1984) Tanah Kohesif N < > 25 Sangat Kenyal Konsistensi Lunak Sedang Keras Lunak ( stiff )

28 13 Tabel 2.4 Tabel Korelasi Nilai Cc untuk Mencari Besarnya Penurunan Macam Tanah Nilai Cc Gambut Lempung Plastis Lempung Kaku Lempung Setengah Keras Pasir Lepas Pasir Padat Daya Dukung Berdasarkan Tes Sondir Tes sondir disebut juga dengan Cone Penetration Test (CPT). Jenis tes ini sering dilakukan untuk memperkirakan besarnya daya dukung tanah pada pondasi dalam. Meskipun demikian, kadang-kadang digunakan juga untuk memperkirakan daya dukung pondasi dangkal. Pengujian dilakukan dengan mendorong konus (kerucut) kedalam tanah dan perlawanan tanah terhadap ujung konus maupun lekatan tanah terhadap selimut batang konus diukur, sehingga didapatkan nilai tahanan ujung (qc) dan lekatan selimut (fs). Umumnya pengukuran qc dan fs tersebut setiap kedalaman 20 cm. Uji sondir ini telah menunjukkan manfaat untuk pendugaan profil atau pelapisan (tanah karena jenis prilaku tanah telah dapat diidentifikasikan dari kombinasi hasil pembacaan tahanan ujung dan gesekan selimut). Salah satu data yang menerangkan deskripsi tentang lapisan tanah lunak ialah data tentang konsistensi lapisan tanah hasil percobaan lapangan. Konsistensi tanah digunakan sebagai

29 14 sesuatu yang mengidentifikasikan tentang kekuatan yang ada pada massa tanah tersebut. Tabel 2.5 Tingkat Konsistensi Tanah dari Sondir (Syarifudin Nasution, ITB) Konsistensi qu (kg/cm 2 ) Tanah Sangat Lunak < 3 Tanah Lunak 3 10 Tanah Agak Lunak Tanah Sedang / Kaku Tanah Agak Keras Tanah Keras > 200 Tabel 2.6 Skala Konsistensi dari Sondir (Syarifudin Nasution, ITB). 0,03 q c < fs < 0,1 q c 0,025 q c < fs < 0,05 q c Tanah lempung dan gambut ( qc < 10 kg/cm2, Sanglerat, 1972 ) Tanah lempung ( qc < 10 kg/cm2, Sanglerat, 1972 ) 2.4 Pondasi Pondasi adalah suatu struktur yang terletak pada bagian dasar bangunan yang berfungsi mentransfer beban-beban struktur yang ada diatasnya ke dalam lapisan tanah keras atau lapisan tanah yang memiliki daya dukung yang baik. Jenis-jenis pondasi dalam terdiri dari beberapa macam, diantaranya :

30 15 1. Pondasi tiang pancang Pondasi tiang pancang adalah bagian bagian dari konstruksi yang dibuat dari kayu, beton, dan baja yang dapat digunakan untuk menstrasmisikan bebanbeban permukaan ke tingkat-tingkat permukaan yang lebih rendah dalam massa tanah. Tiang pancang sering kali digunakan untuk mengontrol pergerakan tanah seperti longsoran tanah. Dan dalam pelaksanaan konstruksi, tiang pancang umumnya dibuat secara berkelompok yang disebut dengan konstruksi tiang kelompok. Jenis-jenis dari pondasi tiang pancang adalah : a. Tiang pancang kayu. b. Tiang pancang beton Terdiri dari, tiang pancang beton pracetak (precast) dan tiang pancang yang dicor langsung ditempat. c. Tiang pancang baja. Keuntungan dari pemakaian tiang pancang adalah : a. Bahan tiang dapat diperiksa sebelum pemancangan. b. Prosedur pelaksanaan tidak dipengaruhi oleh air tanah. c. Tiang dapat dipancang sampai ke dalaman yang dalam. d. Pemancangan tiang dapat menambah kepadatan tanah glanuler.

31 16 Kerugian dari pemakaian tiang pancang adalah : a. Penggembungan permukaan tanah dan gangguan tanah akibat pemancangan dapat menimbulkan masalah. b. Tiang kadang-kadang rusak akibat pemancangan. c. Pemancang sulit, bila diameter tiang terlalu besar. d. Pemancangan menimbulkan gangguan suara, getaran dan deformasi tanah yang dapat menimbulkan kerusakan pada bangunan sekitarnya. e. Penulangan dipengaruhi oleh tegangan yang terjadi pada waktu pengangkutan dan pemancangan tiang. 2. Pondasi tiang bor. Pondasi tiang bor adalah suatu pilar yang dibor dibuat dengan cara member sebuah lobang silindris hingga pada kedalaman yang diinginkan dengan bantuan sebuah cetakan/casing yang terbuat dari plat baja dan kemudian diisi dengan tulangan dan dicor beton. Tiang ini, biasanya dipakai pada tanah yang stabil dan kaku, sehingga memungkinkan untuk membentuk lubang yang stabil dengan alat bor. Keuntungan dari penggunaan tiang bor adalah : a. Tidak ada resiko kenaikan muka tanah. b. Ke dalam tiang dapat divariasikan. c. Tanah dapat diperiksa dan dicocokkan dengan data laboratorium.

32 17 d. Tiang dapat dipasang sampai kedalaman yang dalam, dengan diameter besar. e. Penulangan tidak dipengaruhi oleh tegangan pada waktu pengangkutan dan pemancangan. Kerugian dari penggunaan tiang bor adalah : a. Pengeboran dapat mengakibatkan gangguan kepadatan, bila tanah berupa pasir atau tanah yang berkerikil. b. Pengecoran beton sulit bila dipengaruhi air tanah karena mutu beton tidak dapat dikontrol dengan baik. c. Air yang mengalir ke dalam lubang bor dapat mengakibatkan gangguan tanah, sehingga mengurangi kapasitas dukung tanah terhadap tiang Daya Dukung Pondasi Tiang Daya dukung pondasi terdiri dari, daya dukung tiang tunggal dan tiang kelompok. Beban-beban yang bekerja meliputi beban vertikal dan horizontal. Untuk menentukan daya dukung batas suatu tiang tunggal dengan beban vertikal dapat dihitung berdasarkan data-data penyelidikan tanah, cara kalender atau dengan tes pembebanan ( loading test ) pada tiang. Cara kalender biasa dilakukan dengan mengadakan pencatatan besarnya penurunan tiang pada waktu pemancangan (sepuluh pukulan terakhir). Dan tes pembebanan dilakukan dengan cara memberikan beban diatas kepala tiang, kemudian besarnya penurunan yang terjadi diukur dan dibuat grafik tegangan penurunannya.

33 18 Sedangkan beban horizontal yang mungkin bekerja pada suatu pondasi tiang adalah beban sementara, seperti beban angin, beban gempa, beban benturan kapal pada dermaga dan beban tetap, seperti tekanan tanah aktif, tekanan air tanah. Reaksi tiang terhadap suatu beban horizontal ditentukan sekali oleh panjang tiang. Pada tiang pendek, kegagalan/kelongsoran disebabkan oleh runtuhnya tanah disekeliling tiang, sedangkan tiangnya sendiri tidak rusak. Pada tiang panjang, kegagalan/kelongsoran disebabkan oleh kerusakan struktural pada tiang itu sendiri. Untuk tiang kelompok, penentuan daya dukung vertikal sebuah tiang perlu dihitung dahulu faktor efisiensi dari tiang tersebut dalam kelompok, karena daya dukung vertikal sebuah tiang yang berdiri sendiri adalah tidak sama besarnya dengan tiang yang berada dalam suatu kelompok. Daya dukung sebuah tiang dalam kelompok adalah sama dengan daya dukung tiang tersebut bila berdiri sendiri dikalikan dengan factor efisiensi. Selain dari beban-beban yang bekerja, perlu kita periksa juga kondisi tanah yang akan kita bangun pondasi, yaitu harus mampu memikul beban dari setiap konstruksi yang diletakkan pada tanah tersebut tanpa kegagalan geser dan penurunan yang dapat ditolerir untuk pondasi tersebut. Kebanyakan kegagalan dasar yang dilaporkan terjadi dibawah tanggul atau konstruksi serupa dimana faktor keamanan yang rendah dinggap memadai. Kerusakan konstruksi yang disebabkan oleh perencanaan pondasi yang tidak memadai umumnya diakibatkan oleh penurunan yang berlebihan. Akan tetapi, pada keadaan ini pun keruntuhan konstruksi jarang terjadi. Baik daya tahan geser dasar maupun penurunan harus

34 19 diselidiki untuk setiap konstruksi. kriteria penurunan akan menentukan daya dukung yang diijinkan. Akan tetapi, pada beberapa kasus gaya geser dasar membatasi gaya dukung ijin. Daya dukung ultimit agak lebih sukar ditaksir untuk tanah yang terdiri dari beberapa lapisan. Rekomendasi untuk daya dukung ijin (q all ) yang harus dipakai dalam perencanaan didasarkan pada pertimbangan penurunan dan pada daya dukung ultimit. Daya dukung ultimit dibagi oleh faktor keamanan yang sesuai dan didasarkan pada jenis tanah, ketelitian data, masukan baik informasi structural maupun parameter tanah dan peringatan konsultan Daya Dukung Pondasi Tiang Tunggal Berdasarkan Data Parameter Tanah. a. Metode Statis Mayerhof Mayerhof (1976), mengemukakan bahwa daya dukung titik tiang pada pasir pada umumnya meningkat dengan nisbah antara kedalaman penanaman tiang dan lebar tiang (Lb/D) dan mencapai nilai maksimum pada nisbah Lb/D = (Lb/D) cr. Berdasarkan pada variasi (Lb/D) cr, Mayerhof (1976) merekomendasikan prosedur berikut untuk menentukan daya dukung tiang pada tanah granular. Untuk daya dukung ujung tiang Formula yang digunakan ialah : Qp = A q. q p = A p (cn c + q.n q ).....(2.2)

35 20 Dimana : A p = luas ujung tiang q p = tahanan titik satuan q = tegangan vertical efektif pada ujung tiang c = kohesi tanah pada ujung tiang N c, N q = faktor daya dukung Daya dukung selimut tiang Tahanan gesek atau tahan kulit tiang dapat ditulis sebagai berikut : Q s = p. L. f..(2.3) Untuk pasir f = Kσ v tan δ Untuk tanah lempung a. Metode λ f = λ (σ v + 2c u ) b. Metode α f = α. c u c. Metode β f = β. σ v Dimana : P = Keliling penampang tiang L = Panjang tiang F = Tahanan gesek satuan pada setiap kedalaman z K = Koefisien tekanan tanah

36 21 σ v = Tegangan vertical efektif δ = Sudut gesek antara tiang-tanah σ v = Nilai tengah tegangan vertical efekti untuk seluruh panjang tiang c u = Nilai tengah kuat gesek tak salur (konsep φ = 0) α = Faktor adhesion empiris β = K tan φ R φ R = Sudut geser salur lempung remolded Untuk tanah lempung jenuh kondisi taksalur (φ = 0 ) Qp = N c. c u. A q = 9c u. A p..(2.4) Dimana : c u = Kohesi takalur untuk tanah dibawah ujung tiang A p = Luas ujung tiang

37 22 Gambar 2.1 Nisbah Penanaman Kritis dan Factor Daya Dukung untuk Berbagai Sudut Gesek ( Mayerhof ) b. Metode Vesic, 1977 Vesic mengajukan sebuah metode untuk menghitung daya dukung ujung tiang berdasarkan pada teori expansion of cavities. Merujuk pada teori ini, dengan parameter tegangan efektif, didapat formula sebagai berikut :

38 23 Daya Dukung Ujung Tiang (Qp) Untuk tanah lempung Qp = A q. q p = A p (cn c + σ o. N σ )..(2.5) Dimana : σ o = 1 + 2K o. q 3 N * σ = 3 N * σ (1+2K o ) σ o = Tegangan efektif rata-rata normal pada level ujung tiang K o = Koefisien tekanan tanah diam = 1 sin φ N c, N q = Faktor daya dukung Daya Dukung Selimut Tiang (Qs) Formula dari daya dukung selimut tiang sama dengan formula daya dukung pada metode statis Mayerhof, baik untuk tanah pasir jenuh maupun tanah lempung.

39 24 Tabel 2.7 Faktor Daya Dukung untuk Pondasi Dalam, N * c dan N * σ (Vesic, 1977)

40 Lanjutan Tabel

41 26 c. Metode Coyle dan Castello, 1981 Coyle dan Castello (1981) telah menganalisis sejumlah uji beban lapangan bersekala besar pemancang pada tiang pasir. Untuk pasir, beban batas dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut : Q u = Q p + Q s = q.n * q. A p + f AV. pl..(2.6) f AV = K. σ v tan δ Dimana : q = tegangan vertical efektif pada ujung tiang. f AV = tahanan gesek rata-rata untuk keseluruhan tiang. K = koefisien tekanan tanah lateral. σ v = tekanan overburden efektif rata-rata. δ = sudut gesek antara dengan tiang ( 0,8 φ ) A p = luas penampang ujung tiang. N * q = factor daya dukung. Persamaan Coyle dan Castello diatas dapat menghitung beban batas dengan rentang kesalahan ± 30% Daya Dukung Pondasi Tiang Tunggal Berdasarkan Data N-SPT Metode Meyerhof (1956) Metode ini menggunakan besarnya nilai N-SPT sebagai parameter.

42 27 Berikut formula yang diajukan oleh Mayerhof untuk menghitung besarnya tahanan ujung tiang : Q p = 40. N b. A p.. (2.7) Dimana : Q p = tahanan ujung ultimit. N b = harga N-SPT pada elevasi ujung tiang. A p = luas penampang ujung tiang. Sedangkan untuk menghitung tahanan selimut pada tiang pancang dapat menggunakan formula sebagai berikut : Q s = 0,2. N. A s..(2.8) Dimana : Q s = tahanan selimut ultimit. N = harga N-SPT rata-rata. A s = luas selimut tiang. Harga batas N b adalah 40 dan harga batas untuk 0,2N adalah 10 t/m 2. Maka didapat formula perhitungan daya dukung tiang yaitu : Q u = 40. N b. A p + 0,2. N. A s...(2.9) Dimana : Q u = daya dukung ultimit dari pondasi tiang. Untuk tiang dengan desakan tanah yang kecil seperti tiang bor dan tiang baja profil H, maka daya dukung selimut hanya diambil separuh dari formula diatas yaitu : Q s = 0,1. N. A s

43 28 Jadi formula dari daya dukung tiang bor dan tiang baja profil H adalah : Qu = 40. Nb. Ap + 0,1. N. As (2.10) Daya Dukung Pondasi Tiang Tunggal Berdasarkan Data Sondir (CPT) Metode Schmertmenn Nottingham (1975) Schmertmenn dan Nottingham menganjurkan perhitungan daya dukung ujung pondasi tiang mengikuti cara Begemann, yaitu dengan meninjau perlawanan ujung sondir hingga jarak 8.D di atas ujung tiang dan dari 0,7.D sampai 4.D dengan D adalah diameter atau sisi tiang. Sehingga formula yang diberikan untuk menghitung daya dukung ujng tiang adalah sebagai berikut : q c1 + q c2 Q p =. A p (2.11). 2 Dimana : Q p = Daya dukung ujung tiang. q c1 = Nilai q c rata-rata pada 0,7.D hingga 4.D di bawah ujung tiang. q c2 = Nilai q c rata-rata dari ujung tiang hingga 8.D di atas ujung tiang. A p = Luas proyeksi penampang tiang Apabila zona tanah lunak di bawah tiang masih ditemui pada kedalaman 4D - 10D, maka perlu dilakukan reduksi terhadap nilai rata-rata tersebut. Pada umumnya nilai perlawanan ujung tiang diambil tidak lebih dari 150 kg/cm 2 untuk tanah pasiran dan tidak melebihi 100 kg/cm 2 untuk tanah

44 29 pasir kelanauan. Sedangkan formula yang diberikan untuk menghitung daya dukung selimut tiang pada Metode Schmertmenn Nottingham adalah : 8. D Q s = K s,c. zσ= o 8. z D. f s. A s + Σ= L z 8.D. f s. A s... (2.12) Dimana : K s,c = faktor reduksi dihitung berdasarkan total kedalaman tiang. f s = gesekan selimut tiang A s = luas selimurt tiang Factor reduksi tergantung pada jenis sondir, kedalaman (Z) dan nilai gesekan selimut (f s ) dan digunakan sesuai dengan jenis tanah. K s digunakan untuk tanah pasiran (gambar 2.2) sedangkan K c digunakan untuk tanah kelempungan (gambar 2.2). Apabila tanah terdiri dari beberapa lapisan pasir dan lempung, Schmertmann menganjurkan untuk menghitung daya dukung setiap lapisan secara terpisah. Namun perlu diingat bahwa nilai K s,c pada persamaan di atas dihitung berdasarkan total kedalaman tiang.

45 30 Gambar 2.2 Faktor Koreksi Gesekan Selimut Tiang pada Sondir Mekanis (Nottingham, 1975) Perhitungan daya dukung pondasi tiang tunggal pada Tugas Akhir ini, dihitung berdasarkan 3 (tiga) data tanah, diantaranya : 1. Berdasarkan Data Uji Sondir, dihitung dengan menggunakan Metode Schmertmenn Nottingham (1975). 2. Berdasarkan Data Uji N-SPT, dihitung dengan menggunakan Metode Statis Meyerhof (1956). 3. Berdasarkan Data Parameter Tanah, dihitung dengan menggunakan Metode Statis Meyerhof dan Vesic.

46 31 Untuk Metode Coyle dan Castello pada pondasi tiang tunggal berdasarkan Paramater Tanah hanya sebagai teori penunjang, tetapi tidak dipergunakan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini Efisiensi dan Daya Dukung Kelompok Tiang Perlu diperhatikan bahwa walaupun persamaan kapasitas tiang adalah untuk tiang tunggal, namun dalam pelaksanaannya jarang digunakan sebuah tiang tunggal. Umumnya paling sedikit dua atau tiga tiang yang digunakan dalam sebuah kelompok, dikarenakan masalah eksentrisitas yang kurang baik. Meskipun pada tiang yang berdiameter besar dan untuk beban-beban sering digunakan pondasi tiang tunggal untuk memikul kolom atau beban struktur di atas, tetapi umumnya beban kolom dari struktur atas dipikul oleh kelompok tiang. Keuntungan digunakannya kelompok tiang adalah : 1. tiang tunggal tidak mempunyai kapasitas yang cukup untuk menahan untuk menahan beban kolom. 2. kegagalan dari sebuah tiang dapat diminimalisir akibat oleh adanya tiang yang lain. 3. pemancangan tiang atau instalasi tiang bor dapat melesat (sampai dengan 15 cm) dari posisinya. Eksentrisitas yang ditimbulkan terhadap pusat beban dari kolom dapat menimbulkan momen-momen tambahan. Jika kolom dipikul oleh beberapa pondasi, maka pengaruh eksentrisitas ini dapat berkurang banyak. Berikut ini adalah formula yang dapat digunakan untuk menghitung daya dukung kelompok tiang :

47 32 1. Menentukan jumlah total dari daya dukung seluruh tiang. Q ult = m. n. (Q p + Q s ) = m. n. [(A p. q p ) + (p. L. f s )] (2.13) 2. Menentukan daya dukung dari blok tiang kelompok. Q ult = L g. B g. qc + [ 2.(L g + B g ). L f s ]. (2.14) Dimana : A p = luas penampang tiang tunggal p = keliling tiang L= panjang segment tiang q p = daya dukung ujung tiang f s = tahanan selimut L g = panjang blok B g = lebar blok Efisiensi tiang tergantung pada beberapa faktor diantaranya adalah : 1. Jumlah tiang, panjang, diameter, pengaturan dan jarak antar as tiang. 2. Metode pengalihan beban (gesekan selimut atau tahanan ujung). 3. Prosedur pelaksanaan konstruksi (tiang pancang/tiang bor ) dan jenis tanah. 4. Jangka waktu setelah pemancangan. 5. Interaksi antar pile cap dan tanah permukaan. Formula yang digunakan dalam menghitung efisiensi tiang kelompok terdiri dari : 1. Formula Sederhana

48 33 E g = 2. (m + n 2).s + 4. D P. m. n 2. Formula Converse-Labarre E g = 1 (n 1), m + (m 1). n 90. m.n Dimana : Eg = Efisiensi Grup tiang m = jumlah tiang pada deretan baris n s = jumlah tiang pada deretan kolom = jarak antar tiang D = diameter atau sisi tiang P = keliling dari penampang tiang = tan -1 (D/s) dalam derajat Kelompok Tiang pada Tanah Lempung Daya dukung batas pada kelompok tiang pada tanah lempung didasarkan pada aksi blok yaitu jika kelompok tersebut berperan sebagai blok. Daya dukung tiang dihitung sebagai berikut : Tentukan jumlah total kapasitas kelompok tiang. ΣQ u = m.n (Q p + Q s ) = m.n (9A p.c u + α.c u.p. L)..(2.15)

49 34 Tentukan daya dukung blok berukuran L x B g x L g ΣQ u = L g. B g. c u. N * c + Σ [2(L g + B g ) c u. L].....(2.16) Bandingkan kedua besaran diatas, harga daya dukung diambil nilai yang lebih kecil. Dimana : A p = luas penampang (m 2 ) m = jumlah tiang pada deret baris n p = jumlah tiang = keliling tiang (m) L = panjang pembebanan (m) N * c = faktor daya dukung (diperoleh dari grafik Bjerrum dan Eide s c u = kuat geser undrained (kg/cm 2 ) Penurunan Pondasi Tiang Penurunan Pondasi Tiang Tunggal Perkiraan penurunan (settlement) yang terjadi pada pondasi tiang merupakan masalah yang rumit yang disebabkan oleh beberapa faktor, seperti terjadinya gangguan pada tegangan tanah pada saat pemancangan dan ketidakpastian mengenai distribusi dan posisi pengalihan beban (load transfer) dari tiang ke tanah. Karena penurunan dipengaruhi mekanisme pengalihan beban, maka penyelesaian untuk perhitungan penurunan bersifat pendekatan.

50 Penurunan Elastik Tiang Tunggal Penurunan tiang bawah beban kerja vertikal ( Qw ) disebabkan oleh tiga faktor berikut ini : s = s 1 + s 2 + s 3...(2.21) Dimana : s = Penurunan tiang total s 1 = Penurunan batang tiang s 2 = Penurunan tiang akibat beban titik s 3 = Penurunan tiang akibat beban yang tersalur sepanjang batang Ketiga komponen diatas dihitung secara terpisah dengan menggunakan formulaformula berikut : s 1 = (Qwp + Qws) L Ap. Ep...(2.22) Dimana : Qwp=Beban yang dipikul ujung tiang di bawah kondisi beban kerja Qws = Beban yang dipikul kulit tiang di bawah kondisi beban kerja Ap = Luas penampang tiang L = Panjang tiang Ep = Modulus young bahan tiang Besarnya bergantung pada sifat distribusi tahanan kulit sepanjang batang tiang. Jika distribusi f adalah seragam atau parabola, seperti diperlihatkan pada Gambar

51 (a) dan (b), s adalah 0,5. Namun untuk distribusi f dalam bentuk segitiga pada Gambar 2.3 (c), nilai s sekitar 0,67 (Vesic, 1977) = 0,5 = 0,5 = 0,67 f f s = 0,5 s = 0,5 f (a) (b) (c) Gambar 2.3 Jenis Distribusi Tahanan Kulit Sepanjang Tiang s 2 = q wp D Es ( 1 - µs 2 )I wp...(2.23) Dimana : q wp = Q wp / Ap q wp = Beban titik per satuan luas ujung tiang D = Diameter tiang Es = Modulus Young tanah µ s = Nisbah poisson tanah I wp = Faktor pengaruh Dalam keadaan tidak adanya hasil eksperimen, nilai modulus young dan nisbah poisson dapat diperoleh dari tabel 2.8.

52 37 Tabel 2.8 Parameter Elastik Tanah Jenis Tanah Modulus Young, Es Nisbah Poisson, MN / m2 lb / in2 µs Pasir lepas ,500-3, Pasir padat medium ,500-4, Pasir padat ,000-8, Pasir Kelanauan ,500-2, Pasir dan Kerikil ,000-25, Lempung Lunak Lempung Medium , Lempung Kaku ,500 Q ws D s 3 =( ) (1 - µ 2 s )I ws pl Es...(2.24) Dimana : p = keliling tiang L = Panjang tiang yang tertanam I ws = Faktor pengaruh = 2 + 0,35 ( L/D ) Penurunan Elastik Tiang Kelompok Penurunan kelompok tiang umumnya lebih besar daripada pondasi tiang tunggal karena pengaruh tegangan pada daerah yang lebih luas dan lebih dalam. Metode yang digunakan yaitu: Metode Vesic (1977) Vesic (1977) memberikan formula sederhana sebagai berikut: S g = (Bg / DS)...(2.25) Dimana: S = Penurunan pondasi tiang tunggal S g = Penurunan kelompok tiang

53 38 B g = Lebar kelompok tiang D = Diameter tiang tunggal Metode Meyerhoff (1976) Untuk menghitung penurunan tiang kelompok di dalam pasir atau kerikil, Meyerhoff (1976) memperkenalkan hubungan empiris yang sederhana yaitu berdasarkan data N-SPT dan sondir (CPT). a. Menggunakan data N-SPT S ( e)( mm) g q = N corr B. I g...(2.26) Dimana : L g dan B g = Panjang dan lebar tiang kelompok N corr = N-SPT koreksi rata-rata dalam daerah(sedalam B g dibawah ujung tiang) I = faktor pengaruh L = Panjang tiang yang tertanam b. Menggunakan data sondir (CPT). Dengan cara yang sama, penurunan tiang kelompok dapat juga dihubungkan dengan CPT sebagai: S g ( e) q. B. I g =...(2.27) 2q c Dimana: q c = nilai CPT rata-rata pada daerah penurunan

54 39 Gambar 2.3 Penurunan Pondasi Tiang Kelompok Penurunan Pondasi Tiang Pada Tanah Lempung Penurunan pondasi tiang pada tanah kohesif terdiri atas dua komponen yaitu: 1. Penurunan seketika (short time settlement) yang terjadi segera setelah beban bekerja. 2. Penurunan jangka panjang atau penurunan konsolidasi yang terjadi secara berangsur-angsur bersamaan dengan disisipi tekanan air pori. Untuk penurunan seketika, metode yang berlaku pada pasir juga dapat ditetapkan Metode Konvensional

55 40 a. Untuk lempung terkonsolidasi normal S g cc. H 1+ e ' σ + σ σ = Log ' o..(2.28) b. Untuk lempung terkonsolidasi lebih dengan: + p ' c r. H σ + σ S = g Log...(2.29) ' 1+ eo σ c. Untuk lempung terkonsolidasi lebih dengan: < p < + S cr. H 1+ e ' σ p σ = Log ' g + o cc. H 1+ e o Log ' σ + σ ' σ.(2.30) Dimana: = Tegangan efektif rata-rata pada tiap lapisan tanpa pembebanan Qug σ = Penambahan beban akibat beban luar ( L + z) ( B + z) g g (overburden pressure) ' p = Tekanan pra konsolidasi (preconsolidated pressure) c c = Indeks pemampatan tanah (compression index) c r = Indeks pemuaian tanah (sweeling index) e o = Angka pori awal

56 41 H = Tebal lapisan tanah Q ug = Beban yang bekerja pada kelompok tiang B g = Lebar efektif ppondasi kelompok L g = Panjang efektif pondasi kelompok S g = Penurunan akibat proses konsolidasi Untuk mengontrol suatu perencanaan dari pembangunan gedung didaerah Jakarta, PEMDA DKI Jakarta melalui UU No.7 tahun 1991, tentang bangunan dalam wilayah DKI Jakarta mengatur tentang penurunan maksimum yang diijinkan. Tabel 2.9 Penurunan Maksimum pada Pondasi Bangunan Total Penurunan No Jenis Pondasi Tanah Pasir Tanah Lempung 1 Pondasi setempat 4,0 cm 6,5 cm 2 Pondasi pelat lantai 7,5 cm 15 cm 3 Pondasi beton bertulang 7,5 cm 15 cm untuk silo menara air dsb 2.5 Penentuan Daya Dukung Izin dan Faktor Keamanan Daya dukung ijin pondasi tiang untuk beban aksial, Qa atau Qall, diperoleh dengan membagi daya dukung ultimit, Qu atau Qult, dengan suatu faktor keamanan ( FK) baik secara keseluruhan maupun secara terpisah dengan menerapkan faktor keamanan dengan daya dukung selimut tiang dan pada tahanan ujungnya. Karena itu daya dukung ijin tiang dapat dinyatakan sebagai berikut Qu Qa = FK...(2.28)