BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Umum Tiang pancang adalah bagian-bagian konstruksi yang dibuat dari kayu, beton, dan atau baja, yang digunakan untuk meneruskan (mentransmisikan) beban-beban permukaan ke tingkat-tingkat permukaan yang lebih rendah di dalam massa tanah (Bowles, J. E., 1991). Penggunaan pondasi tiang pancang sebagai pondasi bangunan apabila tanah yang berada dibawah dasar bangunan tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity) yang cukup untuk memikul berat bangunan dan beban yang bekerja padanya (Sardjono, H. S., 1988). Atau apabila tanah yang mempunyai daya dukung yang cukup untuk memikul berat bangunan dan seluruh beban yang bekerja berada pada lapisan yang sangat dalam dari permukaan tanah kedalaman > 8 m (Bowles, J. E., 1991). Fungsi dan kegunaan dari pondasi tiang pancang adalah untuk memindahkan atau mentransfer beban-beban dari konstruksi di atasnya (super struktur) ke lapisan tanah keras yang letaknya sangat dalam. Dalam pelaksanaan pemancangan pada umumnya dipancangkan tegak lurus dalam tanah, tetapi ada juga dipancangkan miring (battle pile) untuk dapat menahan gaya-gaya horizontal yang bekerja. Sudut kemiringan yang dapat dicapai oleh tiang tergantung dari alat yang dipergunakan serta disesuaikan pula dengan perencanaannya.

2 Tiang Pancang umumnya digunakan : 1. Untuk mengangkat beban-beban konstruksi diatas tanah kedalam atau melalui sebuah stratum/lapisan tanah. Didalam hal ini beban vertikal dan beban lateral boleh jadi terlibat. 2. Untuk menentang gaya desakan keatas, gaya guling, seperti untuk telapak ruangan bawah tanah dibawah bidang batas air jenuh atau untuk menopang kaki-kaki menara terhadap guling. 3. Memampatkan endapan-endapan tak berkohesi yang bebas lepas melalui kombinasi perpindahan isi tiang pancang dan getaran dorongan. Tiang pancang ini dapat ditarik keluar kemudian. 4. Mengontrol lendutan/penurunan bila kaki-kaki yang tersebar atau telapak berada pada tanah tepi atau didasari oleh sebuah lapisan yang kemampatannya tinggi. 5. Membuat tanah dibawah pondasi mesin menjadi kaku untuk mengontrol amplitudo getaran dan frekuensi alamiah dari sistem tersebut. 6. Sebagai faktor keamanan tambahan dibawah tumpuan jembatan dan atau pir, khususnya jika erosi merupakan persoalan yang potensial. 7. Dalam konstruksi lepas pantai untuk meneruskan beban-beban diatas permukaan air melaui air dan kedalam tanah yang mendasari air tersebut. Hal seperti ini adalah mengenai tiang pancang yang ditanamkan sebagian dan yang terpengaruh oleh baik beban vertikal (dan tekuk) maupun beban lateral (Bowles, J. E., 1991).

3 2.2. Penyelidikan Tanah (Soil Investigation) Dalam Perencanaan pondasi konstruksi bangunan diperlukan adanya penelitian untuk mengetahui parameter-parameter tanah yang akan digunakan dalam perhitungan daya dukung tanah pondasi. Daya dukung tanah sangat berpengaruh pada bentuk dan dimensi pondasi serta sistem perbaikan tanah agar diperoleh perencanaan yang optimal dan efisien. Pondasi adalah suatu bagian konstruksi bangunan bawah (sub structure) yang berfungsi untuk meneruskan badan konstruksi atas (upper structure) yang harus kuat dan aman untuk mendukung beban dari konstruksi atas (upper structure) serta berat sendiri pondasi. Untuk dapat memenuhi hal terssebut diatas, dilaksanakan penelitian tanah (soil investigation) di lapangan dan laboratorium untuk memperoleh parameterparameter tanah berupa perlawanan ujung/konus (cone resistance) dan hambatan lekat (skin friction) yang di peroleh dari hasil pengujian sondir, jenis dan sifat tanah dari pengujian pengeboran tanah pondasi serta dari hasil pengujian Laboratorium yang digunakan dalam perhitungan daya dukung pondasi dan cara perbaikan tanah. Penyelidikan lapangan pada umumnya terdiri dari boring seperti hand boring atau machine boring, SPT (Standard Penetration Test), CPT (Cone Penetration Test), DCP (Dynamic Cone Penetration), PMT (Pressumeter Test), DMT (Dilatometer Test), Sand Cone Test, dll. Pemilihan jenis pengujian yang dilakukan sangat tergantung kepada jenis konstruksi yang akan dikerjakan pada lokasi. Jenis penyelidikan akan berbeda untuk bangunan tinggi, galian dalam (deep excavation), timbunan (fill),

4 terowongan (tunneling), jalan raya (highway), bendungan, dll. Penyelidikan tanah yang dilakukan harus memenuhi standard-standard yang telah diakui secara internasional seperti yang biasa digunakan di Indonesia yakni ASTM (American Society for Testing and Material) Penyelidikan Lapangan dengan Standard Penetration Test (SPT) Standard Penetration Test (SPT) sering digunakan untuk mendapatkan daya dukung tanah secara langsung di lokasi. Metode SPT merupakan percobaan dinamis yang dilakukan dalam suatu lubang bor dengan memasukkan tabung sampel yang berdiameter dalam 35 mm sedalam 305 mm dengan menggunakan massa pendorong (palu) seberat 63, 5 kg yang jatuh bebas dari ketinggian 760 mm. Banyaknya pukulan palu tersebut untuk memasukkan tabung sampel sedalam 305 mm dinyatakan sebagai nilai N. Tujuan dari percobaan SPT ini adalah untuk menentukan kepadatan relatif lapisan tanah dari pengambilan contoh tanah dengan tabung sehingga diketahui jenis tanah dan ketebalan tiap-tiap lapisan kedalaman tanah dan untuk memperoleh data yang kualitatif pada perlawanan penetrasi tanah serta menetapkan kepadatan dari tanah yang tidak berkohesi yang biasa sulit dia mbil sampelnya. Percobaan SPT ini dilakukan dengan cara sebagai berikut : 1. Siapkan peralatan SPT yang dipergunakan seperti : mesin bor, batang bor, split spoon sampler, hammer, dan lain lain; 2. Letakkan dengan baik penyanggah tempat bergantungnya beban penumbuk;

5 3. Lakukan pengeboran sampai kedalaman testing, lubang dibersihkan dari kotoran hasil pengeboran dari tabung segera dipasangkan pada bagian dasar lubang bor; 4. Berikan tanda pada batang peluncur setiap 15 cm, dengan total 45 cm; 5. Dengan pertolongan mesin bor, tumbuklah batang bor ini dengan pukulan palu seberat 63,5 kg dan ketinggian jatuh 76 cm hingga kedalaman tersebut, dicatat jumlah pukulan untuk memasukkan penetrasi setiap 15 cm (N value); Contoh : N1 = 10 pukulan/15 cm N2 = 5 pukulan/15 cm N3 = 8 pukulan/15 cm Maka total jumlah pukulan adalah jumlah N2 dengan N3 adalah = 13 pukulan = nilai N. N1 tidak diperhitungkan karena dianggap 15 cm pukulan pertama merupakan sisa kotoran pengeboran yang tertinggal pada dasar lubang bor, sehingga perlu dibersihkan untuk memperkecil efisiensi gangguan; 6. Hasil pengambilan contoh tanah dari tabung tersebut dibawa ke permukaan dan dibuka. Gambarkan contoh jenis - jenis tanah yang meliputi komposisi, struktur, konsistensi, warna dan kemudian masukkan ke dalam botol tanpa dipadatkan atau kedalaman plastik, lalu ke core box; 7. Gambarkan grafik hasil percobaan SPT; Catatan : Pengujian dihentikan bila nilai SPT 50 untuk 4x interval.

6 Penyelidikan Lapangan dengan Bor Mesin (Machine Boring) Jenis pengeboran yang dilakukan dalam proyek ini adalah jenis pengeboran yang mengunakan bor mesin. Besar daya mesin yang diperlukan bergantung pada tipe auger, ukuran auger dan jenis tanah yang akan dipenetrasi. Pengeboran yang dilakukan dalam proyek ini adalah untuk menentukan profil lapisan tanah terhadap kedalaman dan juga untuk menentukan sifat-sifat fisis tanah meliputi : jenis tanah, warna tanah, tingkat plastisitas tanah, serta juga untuk pengambilan sampel tanah dalam tabung untuk dilakukan pengujian di laboratorium. Lebih terperinci penyelidikan dengan pengeboran ini bertujuan : o o Untuk mengevaluasi keadaan tanah secara visual terperinci Untuk mengambil sampel layer demi layer sampai kedalaman yang diinginkan untuk dideskripsi o Untuk mengambil sampel tak terganggu (undisturbed) dan sampel terganggu (disturbed) untuk diselidiki di laboratorium o Untuk melaksanakan test penetrasi SPT yang digunakan untuk menduga kedalaman tanah keras Pondasi Tiang Pondasi tiang adalah suatu konstruksi pondasi yang mampu menahan gaya vertikal/tegak lurus ke sumbu tiang dengan cara menyerap lenturan. Pondasi tiang dibuat menjadi satu kesatuan yang monolit dengan menyatukan pangkal tiang terdapat di bawah konstruksi dengan tumpuan pondasi. (Sosrodarsono dan Nakazawa, 2000) Pondasi tiang digunakan untuk suatu bangunan yang tanah dasar di bawah bangunan tersebut tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity) yang cukup

7 untuk memikul berat bangunan dan beban yang diterimanya atau apabila tanah pendukung yang mempunyai daya dukung yang cukup letaknya sangat dalam. Pondasi tiang ini berfungsi untuk menyalurkan beban-beban yang diterimanya dari konstruksi di atasnya ke lapisan tanah yang lebih dalam. Selain itu, pondasi jenis ini juga dapat digunakan untuk mendukung bangunan yang menahan gaya angkat ke atas terutama pada bangunan bertingkat tinggi yang dipengaruhi oleh gaya-gaya penggulingan akibat angina. Tiang-tiang juga digunakan untuk untuk mendukung bangunan dermaga (Hardiyatmo, 2003). Teknik pemasangan pondasi tiang dapat dilakukan dengan pemancangan tiangtiang baja/beton pracetak atau dengan membuat tiang-tiang beton bertulang yang langsung dicor di tempat (cast in place), yang sebelumnya telah dibuatkan lubang terlebih dahulu. Pada umumnya pondasi tiang ditempatkan tegak lurus/vertikal di dalam tanah, tetapi apabila diperlukan dapat dibuat miring agar dapat menahan gayagaya horizontal. Sudut kemiringan yang dicapai tergantung dari alat yang digunakan serta disesuaikan pula dengan perencanaan Klasifikasi Pondasi Tiang Berdasarkan metode instalasinya, pondasi tiang pada umumnya dapat diklasifikasikan atas : 1. Tiang Pancang Pondasi tiang pancang merupakan sebuah tiang yang dipancang ke dalam tanah sampai kedalaman yang cukup untuk menimbulkan tahanan gesek pada selimutnya atau tahanan ujungnya. Pemancangan tiang dapat dilakukan dengan

8 memukul kepala tiang dengan menggunakan palu jatuh (drop hammer), diesel hammer, dan penekan secara hidrolis (hydrolic hammer) 2. Tiang Bor Sebuah tiang bor dikonstruksikan dengan cara menggali sebuah lubang bor yang kemudian diisi dengan material beton dengan memberikan penulangan terlebih dahulu Penggolongan Pondasi Tiang Pancang Pondasi tiang pancang dapat digolongkan berdasarkan pemakaian bahan, cara tiang meneruskan beban dan cara pemasangannya, berikut ini akan dijelaskan satu persatu. 1. Pondasi tiang pancang menurut pemakaian bahan dan karakteristik strukturnya Tiang pancang dapat dibagi kedalam beberapa kategori (Bowles, J. E., 1991), antara lain : A. Tiang pancang kayu Tiang pancang kayu dibuat dari kayu yang biasanya diberi pengawet dan dipancangkan dengan ujungnya yang kecil sebagai bagian yang runcing. Tapi biasanya apabila ujungnya yang besar atau pangkal dari pohon di pancangkan untuk tujuan maksud tertentu, seperti dalam tanah yang sangat lembek dimana tanah tersebut akan kembali memberikan perlawanan dan dengan ujungnya yang tebal terletak pada lapisan yang keras untuk daya dukung yang lebih besar. Tiang pancang kayu akan tahan lama dan tidak mudah busuk apabila tiang pancang kayu tersebut dalam keadaan selalu terendam penuh dibawah muka air

9 tanah dan tiang pancang kayu akan lebih cepat rusak apabila dalam keadaan kering dan basah selalu berganti-ganti, sedangkan pengawetan dengan pemakaian obat pengawet pada kayu hanya akan menunda dan memperlambat kerusakan dari kayu, dan tidak dapat melindungi kayu dalam jangka waktu yang lama. Oleh karena itu pondasi untuk bangunan-bangunan permanen (tetap) yang didukung oleh tiang pancang kayu, maka puncak dari pada tiang pancang kayu tersebut diatas harus selalu lebih rendah dari pada ketinggian dari pada muka air tanah terendah. Pada pemakaian tiang pancang kayu biasanya tidak diizinkan untuk menahan muatan lebih tinggi 25 sampai 30 ton untuk satu tiang. B. Tiang pancang beton Tiang pancang jenis ini terbuat dari beton seperti biasanya. Tiang pancang ini dapat dibagi dalam 3 macam berdasarkan cara pembuatannya (Bowles, J. E., 1991), yaitu: a. Precast Reinforced Concrete Pile Precast Reinforced Concrete Pile adalah tiang pancang beton bertulang yang dicetak dan dicor dalam acuan beton (bekisting) yang setelah cukup keras kemudian diangkat dan dipancangkan. Karena tegangan tarik beton kecil dan praktis dianggap sama dengan nol, sedangkan berat sendiri beton besar, maka tiang pancang ini harus diberikan penulangan yang cukup kuat untuk menahan momen lentur yang akan timbul pada waktu pengangkatan dan pemancangan. Tiang pancang ini dapat memikul beban yang lebih besar dari 50 ton untuk setiap tiang, hal ini tergantung pada jenis beton dan dimensinya. Precast Reinforced Concrete Pile penampangnya dapat berupa lingkaran, segi empat, segi delapan dapat dilihat pada (Gambar 2.1).

10 Gambar 2.1 Tiang pancang beton precast concrete pile (Bowles, J. E., 1991) b. Precast Prestressed Concrete Pile Tiang pancang Precast Prestressed Concrete Pile adalah tiang pancang beton yang dalam pelaksanaan pencetakannya sama seperti pembuatan beton prestess, yaitu dengan menarik besi tulangannya ketika dicor dan dilepaskan setelah beton mengeras seperti dalam (Gambar 2.2). Untuk tiang pancang jenis ini biasanya dibuat oleh pabrik yang khusus membuat tiang pancang, untuk ukuran dan panjangnya dapat dipesan langsung sesuai dengan yang diperlukan. Gambar 2.2 Tiang pancang Precast Prestressed Concrete Pile (Bowles, J. E., 1991)

11 c. Cast in Place Cast in Place merupakan tiang pancang yang dicor ditempat dengan cara membuat lubang ditanah terlebih dahulu dengan cara melakukan pengeboran. Pada Cast in Place ini dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu : 1. Dengan pipa baja yang dipancangkan ke dalam tanah, kemudian diisi dengan beton dan ditumbuk sambil pipa baja tersebut ditarik keatas. 2. Dengan pipa baja yang dipancang ke dalam tanah, kemudian diisi dengan beton sedangkan pipa baja tersebut tetap tinggal di dalam tanah. Gambar 2.3 Tiang pancang Cast in place pile (Sardjono, 1991) C. Tiang pancang baja Kebanyakan tiang pancang baja ini berbentuk profil H. Karena terbuat dari baja maka kekuatan dari tiang ini sendiri sangat besar sehingga dalam pengangkutan dan pemancangan tidak menimbulkan bahaya patah seperti halnya pada tiang beton precast. Jadi pemakaian tiang pancang baja ini akan sangat

12 bermanfaat apabila kita memerlukan tiang pancang yang panjang dengan tahanan ujung yang besar. Tingkat karat pada tiang pancang baja sangat berbeda-beda terhadap tekstur tanah, panjang tiang yang berada dalam tanah dan keadaan kelembaban tanah. a. Pada tanah yang memiliki tekstur tanah yang kasar/kesap, maka karat yang terjadi karena adanya sirkulasi air dalam tanah tersebut hampir mendekati keadaan karat yang terjadi pada udara terbuka; b. Pada tanah liat ( clay ) yang mana kurang mengandung oksigen maka akan menghasilkan tingkat karat yang mendekati keadaan karat yang terjadi karena terendam air; c. Pada lapisan pasir yang dalam letaknya dan terletak dibawah lapisan tanah yang padat akan sedikit sekali mengandung oksigen maka lapisan pasir tersebut juga akan akan menghasilkan karat yang kecil sekali pada tiang pancang baja. Pada umumnya tiang pancang baja akan berkarat di bagian atas yang dekat dengan permukaan tanah. Hal ini disebabkan karena Aerated-Condition ( keadaan udara pada pori-pori tanah ) pada lapisan tanah tersebut dan adanya bahan-bahan organis dari air tanah. Hal ini dapat ditanggulangi dengan memoles tiang baja tersebut dengan ter ( coaltar ) atau dengan sarung beton sekurang-kurangnya 20 ( ± 60 cm ) dari muka air tanah terendah. Karat/korosi yang terjadi karena udara (atmosphere corrosion) pada bagian tiang yang terletak di atas tanah dapat dicegah dengan pengecatan seperti pada konstruksi baja biasa.

13 Gambar 2.4 Tiang pancang baja (Sardjono, 1991) D. Tiang pancang komposit Tiang pancang komposit adalah tiang pancang yang terdiri dari dua bahan yang berbeda yang bekerja bersama-sama sehingga merupakan satu tiang. Kadang-kadang pondasi tiang dibentuk dengan menghubungkan bagian atas dan bagian bawah tiang dengan bahan yang berbeda, misalnya dengan bahan beton di atas muka air tanah dan bahan kayu tanpa perlakuan apapun disebelah bawahnya. Biaya dan kesulitan yang timbul dalam pembuatan sambungan menyebabkan cara ini diabaikan. 1. Water Proofed Steel and Wood Pile. Tiang ini terdiri dari tiang pancang kayu untuk bagian yang di bawah permukaan air tanah sedangkan bagian atas adalah beton. Kita telah mengetahui bahwa kayu akan tahan lama/awet bila terendam air, karena itu bahan kayu disini diletakan di bagian bawah yang mana selalu terletak dibawah air tanah.

14 Kelemahan tiang ini adalah pada tempat sambungan apabila tiang pancang ini menerima gaya horizontal yang permanen. Adapun cara pelaksanaanya secara singkat sebagai berikut: a. Casing dan core ( inti ) dipancang bersama-sama dalam tanah hingga mencapai kedalaman yang telah ditentukan untuk meletakan tiang pancang kayu tersebut dan ini harus terletak dibawah muka air tanah yang terendah. b. Kemudian core ditarik keatas dan tiang pancang kayu dimasukan dalam casing dan terus dipancang sampai mencapai lapisan tanah keras. c. Secara mencapai lapisan tanah keras pemancangan dihentikan dan core ditarik keluar dari casing. Kemudian beton dicor kedalam casing sampai penuh terus dipadatkan dengan menumbukkan core ke dalam casing. 2. Composite Dropped in Shell and Wood Pile Tipe tiang ini hampir sama dengan tipe diatas hanya bedanya di sini memakai shell yang terbuat dari bahan logam tipis permukaannya di beri alur spiral. Secara singkat pelaksanaanya sebagai berikut: a. Casing dan core dipancang bersama-sama sampai mencapai kedalaman yang telah ditentukan di bawah muka air tanah. b. Setelah mencapai kedalaman yang dimaksud core ditarik keluar dari casing dan tiang pancang kayu dimasukkan dalam casing terus dipancang sampai mencapai lapisan tanah keras. Pada pemancangan tiang pancang kayu ini harus diperhatikan benar-benar agar kepala tiang tidak rusak atau pecah. c. Setelah mencapai lapisan tanah keras core ditarik keluar lagi dari casing.

15 d. Kemudian shell berbentuk pipa yang diberi alur spiral dimasukkan dalam casing. Pada ujung bagian bawah shell dipasang tulangan berbentuk sangkar yang mana tulangan ini dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat masuk pada ujung atas tiang pancang kayu tersebut. e. Beton kemudian dicor kedalam shell. Setelah shell cukup penuh dan padat casing ditarik keluar sambil shell yang telah terisi beton tadi ditahan terisi beton tadi ditahan dengan cara meletakkan core diujung atas shell. 3. Composit Ungased Concrete and Wood Pile. Dasar pemilihan tiang composit tipe ini adalah: Lapisan tanah keras dalam sekali letaknya sehingga tidak memungkinkan untuk menggunakan cast in place concrete pile, sedangkan kalau menggunakan precast concrete pile terlalu panjang, akibatnya akan susah dalam transport dan mahal. Muka air tanah terendah sangat dalam sehingga bila menggunakan tiang pancang kayu akan memerlukan galian yang cukup dalam agar tiang pancang kayu tersebut selalu berada dibawah permukaan air tanah terendah. Adapun prinsip pelaksanaan tiang composite ini adalah sebagai berikut: a. Casing baja dan core dipancang bersama-sama dalam tanah sehingga sampai pda kedalaman tertentu ( di bawah m.a.t ) b. Core ditarik keluar dari casing dan tiang pancang kayu dimasukkan casing terus dipancang sampai kelapisan tanah keras.

16 c. Setelah sampai pada lapisa tanah keras core dikeluarkan lagi dari casing dan beton sebagian dicor dalam casing. Kemudian core dimasukkan lagi dalam casing. d. Beton ditumbuk dengan core sambil casing ditarik ke atas sampai jarak tertentu sehingga terjadi bentuk beton yang menggelembung seperti bola diatas tiang pancang kayu tersebut. e. Core ditarik lagi keluar dari casing dan casing diisi dengan beton lagi sampai padat setinggi beberapa sentimeter diatas permukaan tanah. Kemudian beton ditekan dengan core kembali sedangkan casing ditarik keatas sampai keluar dari tanah. f. Tiang pancang composit telah selesai Tiang pancang composit seperti ini sering dibuat oleh The Mac Arthur Concrete Pile Corp. 4. Composite Dropped Shell and Pipe Pile Dasar pemilihan tipe tiang seperti ini adalah: Lapisan tanah keras letaknya terlalu dalam bila digunakan cast in place concrete. Muka air tanah terendah terlalu dalam kalau digunakan tiang composit yang bagian bawahnya terbuat dari kayu. Cara pelaksanaan tiang tipe ini adalah sebagai berikut: a. Casing dan core dipasang bersama-sama sehingga casing seluruhnya masuk dalam tanah. Kemudian core ditarik.

17 b. Tiang pipa baja dengan dilengkapi sepatu pada ujung bawah dimasukkan dalam casing terus dipancang dengan pertolongan core sampai ke tanah keras. c. Setelah sampai pada tanah keras kemudian core ditarik keatas kembli. d. Kemudian shell yang beralur pada dindingnya dimasukkan dalam casing hingga bertumpu pada penumpu yang terletak diujung atas tiang pipa baja.bila diperlukan pembesian maka besi tulangan dimasukkan dalam shell dan kemudian beton dicor sampai padat. e. Shell yang telah terisi dengan beton ditahan dengan core sedangkan casing ditarik keluar dari tanah. Lubang disekeliling shell diisi dengan tanah atau pasir. Variasi lain pada tipe tiang ini dapat pula dipakai tiang pemancang baja H sebagai ganti dari tiang pipa. 5. Franki Composite Pile Prinsip tiang hampir sama dengan tiang franki biasa hanya bedanya disini pada bagian atas dipergunakan tiang beton precast biasa atau tiang profil H dari baja. Adapun cara pelaksanaan tiang composit ini adalah sebagai berikut: a. Pipa dengan sumbat beton dicor terlebih dahulu pada ujung bawah pipa baja dipancang dalam tanah dengan drop hammer sampai pada tanah keras. Cara pemasangan ini sama seperti pada tiang franki bias. b. Setelah pemancangan sampai pada kedalaman yang telah direncanakan, pipa diisi lagi dengan beton dan terus ditumbuk dengan drop hammer sambil pipa ditarik lagi ke atas sedikit sehingga terjadi bentuk beton seperti bola.

18 c. Setelah tiang beton precast atau tiang baja H masuk dalam pipa sampai bertumpu pada bola beton pipa ditarik keluar dari tanah. d. Rongga disekitar tiang beton precast atau tiang baja H diisi dengan kerikil atau pasir. 2. Pondasi tiang pancang menurut pemasangannya Pondasi tiang pancang menurut cara pemasangannya dibagi dua bagian besar, yaitu : A. Tiang pancang pracetak Tiang pancang pracetak adalah tiang pancang yang dicetak dan dicor didalam acuan beton (bekisting), kemudian setelah cukup kuat lalu diangkat dan dipancangkan. Tiang pancang pracetak ini menurut cara pemasangannya terdiri dari : 1. Cara penumbukan, dimana tiang pancang tersebut dipancangkan kedalam tanah dengan cara penumbukan oleh alat penumbuk (hammer). 2. Cara penggetaran, dimana tiang pancang tersebut dipancangkan kedalam tanah dengan cara penggetaran oleh alat penggetar (vibrator). 3. Cara penanaman, dimana permukaan tanah dilubangi terlebih dahulu sampai kedalaman tertentu, lalu tiang pancang dimasukkan, kemudian lubang tadi ditimbun lagi dengan tanah. Cara penanaman ini ada beberapa metode yang digunakan: a. Cara pengeboran sebelumnya, yaitu dengan cara mengebor tanah sebelumnya lalu tiang dimasukkan kedalamnya dan ditimbun kembali. b. Cara pengeboran inti, yaitu tiang ditanamkan dengan mengeluarkan tanah dari bagian dalam tiang.

19 c. Cara pemasangan dengan tekanan, yaitu tiang dipancangkan kedalam tanah dengan memberikan tekanan pada tiang. d. Cara pemancaran, yaitu tanah pondasi diganggu dengan semburan air yang keluar dari ujung serta keliling tiang, sehingga tidak dapat dipancangkan kedalam tanah. B. Tiang yang dicor ditempat (cast in place pile) Tiang yang dicor ditempat (cast in place pile) ini menurut teknik penggaliannya terdiri dari beberapa macam cara yaitu : 1. Cara penetrasi alas, yaitu pipa baja yang dipancangkan kedalam tanah kemudian pipa baja tersebut dicor dengan beton. 2. Cara penggalian, cara ini dapat dibagi lagi urut peralatan pendukung yang digunakan antara lain : a. Penggalian dengan tenaga manusia, penggalian lubang pondasi tiang pancang dengan tenaga manusia adalah penggalian lubang pondasi yang masih sangat sederhana dan merupakan cara konvensional. Hal ini dapat dilihat dengan cara pembuatan pondasi dalam, yang pada umumnya hanya mampu dilakukan pada kedalaman tertentu. b. Penggalian dengan tenaga mesin, penggalian lubang pondasi tiang pancang dengan tenaga mesin adalah penggalian lubang pondasi dengan bantuan tenaga mesin, yang memiliki kemampuan lebih baik dan lebih canggih.

20 2.6. Alat Tiang Pancang Dalam pemasangan tiang kedalam tanah, tiang dipancang dengan alat pemukul yang dapat berupa pemukul (hammer) mesin uap, pemukul getar atau pemukul yang hanya dijatuhkan. Skema dari berbagai macam alat pemukul diperlihatkan dalam Gambar 2.6a sampai dengan 2.6d. Pada gambar terebut diperlihatkan pula alat-alat perlengkapan pada kepala tiang dalam pemancangan. Penutup (pile cap) biasanya diletakkan menutup kepala tiang yang kadang-kadang dibentuk dalam geometri tertutup. A. Pemukul Jatuh (drop hammer) Pemukul jatuh terdiri dari blok pemberat yang dijatuhkan dari atas. Pemberat ditarik dengan tinggi jatuh tertentu kemudian dilepas dan menumbuk tiang. Pemakaian alat tipe ini membuat pelaksanaan pemancangan berjalan lambat, sehingga alat ini hanya dipakai pada volume pekerjaan pemancangan yang kecil B. Pemukul Aksi Tiang (single-acting hammer) Pemukul aksi tunggal berbentung memanjang dengan ram yang bergerak naik oleh udara atau uap yang terkompresi, sedangkan gerakan turun ram disebabkan oleh beratnya sendiri. Energi pemukul aksi tunggal adalah sama dengan berat ram dikalikan tinggi jatuh (Gambar 2.5a).

21 (a) (b) (c) (d) Gambar 2.5 Skema pemukul tiang : (a) Pemukul aksi tunggal (single acting hammer), (b) Pemukul aksi double (double acting hammer), (c) Pemukul diesel (diesel hammer), (d) Pemukul getar (vibratory hammer) (Hardiyatmo, H. C., 2002) C. Pemukul Aksi Double (double-acting hammer) Pemukul aksi double menggunakan uap atau udara untuk mengangkat ram dan untuk mempercepat gerakan ke bawahnya (Gambar 2.5b). Kecepatan pukulan dan energi output biasanya lebih tinggi daripada pemukul aksi tunggal.

22 D. Pemukul Diesel (diesel hammer) Pemukul diesel terdiri dari silinder, ram, balok anvil dan sistem injeksi bahan bakar. Pemukul tipe ini umumnya kecil, ringan dan digerakkan dengan menggunakan bahan bakar minyak. Energi pemancangan total yang dihasilkan adalah jumlah benturan dari ram ditambah energi hasil dari ledakan (Gambar2.5c). E. Pemukul Getar (vibratory hammer) Pemukul getar merupakan unit alat pancang yang bergetar pada frekuensi tinggi (Gambar 2.5d) Metode Pelaksanaan Pondasi Tiang Pancang Aspek teknologi sangat berperan dalam suatu proyek konstruksi. Umumnya, aplikasi ini banyak diterapkan dalam metode pelaksanaan pekerjaan konstruksi. Penggunaan metode yang tepat, cepat dan aman, sangat membantu dalam penyelesaian pekerjaan pada suatu proyek konstruksi. Sehingga target waktu, biaya dan mutu sebagaimana ditetapkan dapat tercapai. Tahap pekerjaan pondasi tiang pancang adalah sebagai berikut : A. Pekerjaan Persiapan 1. Membubuhi tanda, tiap tiang pancang harus dibubuhi tanda serta tanggal saat tiang tersebut dicor. Titik-titik angkat yang tercantum pada gambar harus dibubuhi tanda dengan jelas pada tiang pancang. Untuk mempermudah perekaan, maka tiang pancang diberi tanda setiap 1 meter.

23 2. Pengangkatan/pemindahan, tiang pancang harus dipindahkan/diangkat dengan hati-hati sekali guna menghindari retak maupun kerusakan lain yang tidak diinginkan. 3. Rencanakan final set tiang, untuk menentukan pada kedalaman mana pemancangan tiang dapat dihentikan, berdasarkan data tanah dan data jumlah pukulan terakhir (final set). 4. Rencanakan urutan pemancangan, dengan pertimbangan kemudahan manuver alat. Lokasi stock material agar diletakkan dekat dengan lokasi pemancangan. 5. Tentukan titik pancang dengan theodolith dan tandai dengan patok. 6. Pemancangan dapat dihentikan sementara untuk peyambungan batang berikutnya bila level kepala tiang telah mencapai level muka tanah sedangkan level tanah keras yang diharapkan belum tercapai. Proses penyambungan tiang 1. Tiang diangkat dan kepala tiang dipasang pada helmet seperti yang dilakukan pada batang pertama. 2. Ujung bawah tiang didudukkan diatas kepala tiang yang pertama sedemikian sehingga sisi-sisi pelat sambung kedua tiang telah berhimpit dan menempel menjadi satu. 3. Penyambungan sambungan las dilapisi dengan anti karat. 4. Selesai penyambungan, pemancangan dapat dilanjutkan seperti yang dilakukan pada batang pertama. Penyambungan dapat diulangi sampai mencapai kedalaman tanah keras yang ditentukan.

24 5. Pemancangan tiang dapat dihentikan bila ujung bawah tiang telah mencapai lapisan tanah keras/final set yang ditentukan. 6. Pemotongan tiang pancang pada cut off level yang telah ditentukan. B. Proses Pengangkatan Tiang 1. Pengangkatan tiang untuk disusun ( dengan dua tumpuan ) Metode pengangkatan dengan dua tumpuan ini biasanya dilaksanakan pada saat penyusunan tiang pancang, baik itu dari pabrik ( PT. Wika Beton ) ke trailer ataupun dari Trailer ke penyusunan lapangan. Persyaratan umum dari metode ini adalah jarak titik angkat dari kepala tiang adalah 1/5 L. Untuk mendapatkan jarak harus diperhatikan momen maksimum pada bentangan, haruslah sama dengan momen minimum pada titik angkat tiang sehingga dihasilkan momen yang sama. Pada prinsipnya pengangkatan dengan dua tumpuan untuk tiang beton adalah dalam tanda pengangkatan dimana tiang beton pada titik angkat berupa kawat yang terdapat pada tiang beton yang telah ditentukan dan untuk lebih jelas dapat dilihat oleh gambar. Kabel baja pengangkat titik angkat (garis rantai) bantalan kepala tiang permukaan tanah Gambar 2.6 Pengangkatan tiang dengan dua tumpu

25 2. Pengangkatan dengan satu tumpuan Metode pengangkatan ini biasanya digunakan pada saat tiang sudah siap akan dipancang oleh mesin pemancangan sesuai dengan titik pemancangan yang telah ditentukan di lapangan. Adapun persyaratan utama dari metode pengangkatan satu tumpuan ini adalah jarak antara kepala tiang dengan titik angker berjarak L/3. Untuk mendapatkan jarak ini, haruslah diperhatikan bahwa momen maksimum pada tempat pengikatan tiang sehingga dihasilkan nilai momen yang sama seperti pada Gambar Gambar 2.7 Pengangkatan tiang dengan satu tumpu

26 C. Proses Pemancangan Tiang 1. Alat pancang ditempatkan sedemikian rupa sehingga as hammer jatuh pada patok titik pancang yang telah ditentukan. 2. Tiang diangkat pada titik angkat yang telah disediakan pada setiap lubang. 3. Tiang didirikan disamping driving lead dan kepala tiang dipasang pada helmet yang telah dilapisi kayu sebagai pelindung dan pegangan kepala tiang. 4. Ujung bawah tiang didudukkan secara cermat diatas patok pancang yang telah ditentukan. 5. Penyetelan vertikal tiang dilakukan dengan mengatur panjang backstay sambil diperiksa dengan waterpass sehingga diperoleh posisi yang betul-betul vertikal. Sebelum pemancangan dimulai, bagian bawah tiang diklem dengan center gate pada dasar driving lead agar posisi tiang tidak bergeser selama pemancangan, terutama untuk tiang batang pertama. 6. Pemancangan dimulai dengan mengangkat dan menjatuhkan hammer secara kontinyu ke atas helmet yang terpasang diatas kepala tiang. D. Quality Control 1. Kondisi fisik tiang a. Seluruh permukaan tiang tidak rusak atau retak b. Umur beton telah memenuhi syarat c. Kepala tiang tidak boleh mengalami keretakan selama pemancangan

27 2. Toleransi Vertikalisasi tiang diperiksa secara periodik selama proses pemancangan berlangsung. Penyimpangan arah vertikal dibatasi tidak lebih dari 1:75 dan penyimpangan arah horizontal dibatasi tidak lebih dari 75 mm. 3. Penetrasi Tiang sebelum dipancang harus diberi tanda pada setiap setengah meter di sepanjang tiang untuk mendeteksi penetrasi per setengah meter. Dicatat jumlah pukulan untuk penetrasi setiap setengah meter. 4. Final set Pamancangan baru dapat dihentikan apabila telah dicapai final set sesuai perhitungan Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil SPT Suatu metode uji yang dilaksanakan bersamaan dengan pengeboran untuk mengetahui perlawanan dinamik tanah maupun pengambilan contoh terganggu dengan teknik penumbukan. Standard Test Penetration (SPT) terdiri atas uji pemukulan tabung belah dinding tebal ke dalam tanah disertai pengukuran jumlah pukulan untuk memasukkan tabung belah sedalam 300 mm vertikal. Dalam sistem beban jatuh ini digunakan palu dengan berat 63,5 kg, yang dijatuhkan secara berulang dengan tinggi jatuh 0,76 m. Pelaksanaan pengujian dibagi dalam tiga tahap, yaitu berturut-turut setebal 150 mm untuk masing-masing tahap. Tahap pertama dicatat sebagai dudukan, sementara jumlah pukulan untuk

28 memasukkan tahap kedua dan ketiga dijumlahkan untuk memperoleh nilai pukulan N atau perlawanan SPT (dinyatakan dalam pukulan/0,3 m). Tujuan dari percobaan SPT ini adalah untuk menentukan kepadatan relatif lapisan tanah dari pengambilan contoh tanah dengan tabung sehingga diketahui jenis tanah dan ketebalan tiap-tiap lapisan kedalaman tanah dan untuk memperoleh data yang kualitatif pada perlawanan penetrasi tanah serta menetapkan kepadatan dari tanah yang tidak berkohesi yang biasa sulit diambil sampelnya. A. Pekerjaan Pengujian SPT Lakukan persiapan pengujian SPT di lapangan dengan tahapan sebagai berikut 1. Pasang blok penahan (knocking block) pada pipa bor 2. Beri tanda pada ketinggian sekitar 75 cm pada pipa bor yang berada di atas penahan 3. Bersihkan lubang bor pada kedalaman yang akan dilakukan pengujian dari bekasbekas pengeboran. 4. Pasang split barrel sampler pada pipa bor, dan pada ujung lainnya disambungkan dengan pipa bor yang telah dipasangi blok penahan. 5. Masukkan peralatan uji SPT ke dalam dasar lubang bor atau sampai kedalaman pengujian yang diinginkan. 6. Beri tanda pada mata bor mulai dari muka tanah sampai ketinggian 15 cm, 30 cm dan 45 cm.

29 Gambar 2.8 Penetrasi dengan SPT B. Prosedur Pengujian SPT 1. Lakukan pengujian pada setiap perubahan lapisan tanah atau pada interval sekitar 1,50 m sampai dengan 2,00 m atau sesuai keperluan. 2. Tarik tali pengikat palu (hammer) sampai pada tanda yang telah dibuat sebelum ya (kira-kira 75 cm). 3. Lepaskan tali sehingga palu jatuh bebas menimpa penahan. 4. Ulangi langkah 2 dan 3 berkali-kali sampai mencapai penetrasi 15 cm. 5. Hitung jumlah pukulan atau tumbukan N pada penetrasi 15 cm yang pertama. 6. Ulangi langkah 2, 3, 4 dan 5 sampai pada penetrasi 15 cm yang kedua dan ketiga.

30 7. Catat jumlah pukulan N pada setiap penetrasi 15 cm 15 cm pertama dicatat N1 15 cm kedua dicatat N2 15 cm ketiga dicatat N3 Jumlah pukulan yang dihitung adalah N2 + N3. Nilai N1 tidak diperhitungkan karena masih kotor bekas pengeboran. 8. Bila niali N lebih besar dari pada 50 pukulan, hentikan pengujian dan tambah pengujian sampai minimum 6 meter. 9. Catat jumlah pukulan pada setiap penetrasi 5 cm untuk jenis tanah batuan. Gambar 2.9 Skema urutan uji penetrasi standar (SPT) Angka penetrasi sangat berguna sebagai pedoman dalam eksplorasi tanah dan untuk memperkirakan kondisi lapisan tanah. Hubungan N dengan kepadatan relatif pada tanah pasir, secara perkiraan dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut :

31 Tabel 2.1 Hubungan N dengan kepadatan relatif pada tanah pasir (Terzaghi dan peck 1948) Kepadatan Relatif Angka penetrasi Dr standar (SPT) (%) <4 sangat tidak padat 4-10 tidak padat kepadatan sedang padat >50 sangat padat Sumber : Hary Christady Hardiyatmo, Analisis dan Perancangan I Pada tanah tidak kohesif daya dukung sebanding dengan berat isi tanah, hal ini berarti bahwa tinggi muka air tanah banyak mempengaruhi daya dukung pasir. Tanah di bawah air mempunyai berat isi efektif yang kira-kira setengah berat isi tanah di atas muka air. Tanah dapat dikatakan mempunyai daya dukung yang baik, dapat dinilai dari ketentuan berikut ini: 1. Lapisan kohesif mempunyai nilai SPT, N > Lapisan kohesif mempunyai harga kuat tekan (qu) 3 4 kg/cm² atau harga SPT N > 15 Hasil percobaan pada SPT ini hanya merupakan perkiraan kasar merupakan bukan nilai yang teliti. Perlu menjadi catatan bagi kita bahwa jumlah pukulan untuk 15 cm pertama yang dinilai N 1 tidak dihitung karena permukaan tanah dianggap sudah terganggu. C. Rumus perhitungan daya dukung dari hasil SPT 1. Kekuatan ujung tiang (end bearing), (Meyerhof, 1976). Untuk tanah pasir dan kerikil : Qp = 40. N-SPT. L D. Ap < 400. N-SPT. Ap... (2.1)

32 Untuk tahanan geser selimut tiang adalah: Qs = 2 N-SPT. p. L Kekuatan ujung tiang (end bearing) untuk tanah kohesif plastis : Qp = 9. Cu. Ap... (2.2) Untuk tahanan geser selimut tiang adalah: Qs = α. c u. p. Li Cu = N-SPT. 2/3. 10 Dimana : α = Koefisien adhesi antara tanah dan tiang C u = Kohesi Undrained p Li = keliling tiang = panjang lapisan tanah 2. Kekuatan Lekatan (skin friction), (Meyerhof, 1976). Untuk pondasi tiang tipe large displacement (driven pile) : f s = r 50 N60... (2.3) Untuk pondasi tiang tipe small displacement (bored pile) : f s = r N60... (2.4) 100 dan : P su = A s. f s... (2.5) dimana : f s = Tahanan satuan skin friction, kn/m 2. N 60 = Nilai SPT N 60. A s = Luas selimut tiang. P us = Kapasitas daya dukung gesekan (skin friction), kn.

33 Untuk tahanan geser selimut tiang pancang pada tanah non-kohesif : Q S = 2. N-SPT. p. Li... (2.6) dimana : Li = Panjang lapisan tanah, m. p = Keliling tiang, m Berdasarkan data Pile Driving Analizer (PDA) Tujuan pengujian dinamis ini adalah untuk mengetahui besarnya daya dukung ultimate tiang tekan hidrolik tunggal yang dilakukan di lapangan dengan berbagai dimensi dan karakteristik tiang yang telah ditentukan melalui perencanaan sebelumnya, baik untuk pemilihan tiang maupun lokassinya. 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 statistik tiang diuji, berdasarkan theory of stress wave propagation on pile (case method). Saat ini pengujian PDA banyak dilakukan untuk pondasi tiang tekan hidrolik precast piles, steel piles, 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

34 menguntungkan, karena proses pengujian sangaat ssingkat (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 500 ton, dan diambil daya dukung batasnya 200% dari daya dukung ijinnya, sebesar 1000 ton, maka berat minimum palu adalah 10 ton. Tinggi jjatuh palu diambil antara 1 m sampai 2 m, dipilih ketinggian minimum berupa yang sudah menghasilkan output daya dukung batas tiang. Pengujian dilakukan 2 sampai 5 kali tumbukan, sedangkan besarnya daya dukung tiang ditentukan dari rekaman 1 gelombang tumbukan saja. Terbatasnya berat palu yang dipakai untuk pengujian tiang dengan PDA, meneeybabkan 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. A. Prosedur pengujian daya dukung tiang dengan PDA 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 tekan hidrolik menggunakan alat tumbuk Drop Hammer 3,5 ton dan 4,5 ton.

35 Instrumen PDA a. Strain Transducer dan Accelometer Untuk mengukur regangan dan percepatan selama perambatan gelombang akibat tumbukan yang diberikan pada tiang, strain transducer dan accelometer ( 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 diletakkan pada permukaan bagian atas tiang dengan jarak lebih besar dari 1,5 W 2 W dari ujung atas kepala tiang, Dimana W = lebar penampang tiang, untuk mendapatkan hasil rekaman yang baik. b. Computer Laptop PDA Hasil pengukuran direkam dengan alat komputer PDA type PAK dari GRL USA di lapangan dan dianalisa dengan program CAPWAP. Pemasangan Instrumen PDA Sesuai ketentuan ASTM D maka pemasangan instrument 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. Pekerjaan Persiapan

36 Sebelum pengujian dilaksanakan, telah dilakukan persiapan untuk PDA dengan mencatat hal-hal yang perlu diperhatikan, yaitu : Pengeboran lubang pada tiang untuk pemasangan Strain Transducer dan Accelerometer. Pelaksanaan Pengujian PDA Tiang tekan hidrolik uji diberi beberapa kali tumbukan, penumbukan dihentikan jika telah diperoleh mutu rekaman cukup baik pada komputer dan energi tumbukan (EMX) relative cukup tinggi. Kualitas rekaman cukup baik tergantung pada beberapa faktor, yaitu : a. Pemasangan instrumen terpasang dengn cukup kuat pada tiang beton; b. Sistem elektronik komputer dan efisiensi hammer yang yang digunakan. Saat pengujian secara temporer dilakukan pengecekan/pengencangan instrumen strain transducer dan accelometer. Nilai EMX tergantung nilai efisiensi hammer yang dipakai. Hasil uji dinamis PDA dianalisis lebih lanjut dengan program CAPWAP, didapat perbandingan kekuatan daya dukung tiang tekan hidrolik dilapangan termasuk distribusi kekuatan friksi tanah di setiap lapisan tanah, tahann ujung, tegangan tiang dan lainnya. B. Efisiensi Tumbukan Hammer Dari beberapa tumbukan pada tiang yang diuji, efisiensi transfer energy hammer mencapai 50 % sampai dengan 63 % dari energy potensial yang tersedia.

37 C. Tegangan Tiang Tegangan tekan maksimum (CSX) dan tegangan tarik maksimum (TSX) yang terjadi pada tiang tekan hidrolik yang diuji, diukur dekat kepala tiang pada saat pelaksanaan pengujian dilaksanakan. D. Daya Dukung Tiang Dari hasil pengujian dinamis pada kondisi restrike, analisa daya dukung tiang diperoleh dengan menggunakan program CAPWAP pada tiang uji. E. Langkah Analitis, Pengambilan Kesimpulan dan Rekomendasi Hasil rekaman gelombang akibat tumbukan palu dianalisa lebih jauh dengan menggunakan Analysis Case Pile Wave Equation 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 versi 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 beban uji statik. Setelah daya dukung ultimate diperoleh melalui analisis CAPWAP, perlu diingat bahwa daya dukung ultimate tiang tekan hidrolik tersebut adalah daya dukung ultimate tanah pendukung tiang tekan hidrolik tunggal, pada saat

38 pengetesan dilakukan daya dukung ijin rencana harus disesuaikan dengan daya dukung ijin bahan tiang yang digunakan. Karena hasil pengujian ini hanya untuk tekan tiang hidrolik tunggal maka efisiensi kelompok tiang harus diperhitungkan sesuai denganjumlah, jarak dan susunan kelompok tiang tekan hidrolik yang terpasang. Penurunan total dan perbedaan penerunan (differential settlement) secara longterm perlu dihitung lebih mendalam sesuai toleransi diijinkan untuk fungsi bangunan atasnya Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil Kalendering Untuk perencanaan daya dukung tiang pancang dari hasil kalendering ada dua metode Danish Formula dan Metode Gates. Danish Formula banyak digunakan untuk menentukan apakah suatu tiang pancang tunggal telah mencapai daya dukung yang cukup pada kedalaman tertentu, walau pada prakteknya kedalaman dan daya dukung tiang telah ditentukan sebelumnya. Kapasitas daya dukung tiang berdasarkan metode Danish Formula adalah : Dimana :... (2.7) Pu E S A Ep = Kapasitas daya dukung ultimate tiang. = Efisiensi alat pancang. = Energi alat pancang yang digunakan. = Banyaknya penetrasi pukulan yang diambil dari kalendering dilapangan. = Luas penampang tiang pancang. = Modulus elastis tiang.

39 Tabel 2.2 Effisiensi jenis alat pancang Jenis Alat Pancang Effisiensi Pemukul jatuh (drop hammer) 0,75-1,00 Pemukul aksi tunggal (single acting hammer) 0,75-0,85 Pemukul aksi double (double acting hammer) 0,85 Pemukul diesel (diesel hammer) 0,7-1,00 Sumber : Teknik Pondasi 2, Hardiyatmo, Hary Christady, 2006 Tabel 2.3 Karakteristik alat pancang diesel hammer Type Tenaga Hammer Jumlah Berat Balok Besi Panjang kn-m Kip-ft Kg-m Pukulan/menit kn Kips Kg K , ,2 33, ,4 K ,2 105, ,7 13,2 5987,4 K ,5 91, , K , ,3 7,7 3498,6 K-25 68,8 50, ,5 5, Sumber : Buku Katalog KOBE Diesel Hammer Cara pengambilan 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 kayudengan tujuan agar alat tulis tidak bergerak pada saat penggambaran grafik penurunan tiang ke kertas grafik ketika berlangsung pemancangan tiang; 3. Pengambilan data ini diambil pada saat kira-kira penurunan tiang pancang mulai stabil; 4. Hasil kalendering pemancangan tiang diambil pada 10 pukulan terakhir, kemudian dirata-ratakan sehingga diperoleh penetrasi titik pukulan (s).

40 Metode gates juga sering dipergunakan dalam perhitungan daya dukung tiang karena formula ini sederhana dan dapat dipergunakan di lapangan dengan cepat. Metode ini digunakan dengan rumus :... (2.8) dimana :... (2.9) Pu P ijin a b eh Eb s SF = Kapasitas daya dukung ultimate tiang. = Daya dukung ijin tiang pancang. = Konstanta. = Konstanta. = Effisiensi baru = Effisiensi alat pancang. = banyaknya penetrasi pukulan diambil dari kalendering di lapangan. = Faktor keamanan (3-6) untuk metode ini Tiang Pancang Kelompok (Pile Group) Pada keadaan sebenarnya jarang sekali didapatkan tiang pancang yang berdiri sendiri (Single Pile), akan tetapi kita sering mendapatkan pondasi tiang pancang dalam bentuk kelompok (Pile Group). Untuk mempersatukan tiang-tiang pancang tersebut dalam satu kelompok tiang biasanya di atas tiang tersebut diberi poer (footing). Daya dukung kelompok tiang sangat bergantung pada penentuan bentuk pola dari susunan tiang pancang kelompok dan jarak antara satu tiang dengan tiang lainnya.

41 Bila beberapa tiang pancang dikelompokkan, maka intensitas tekanan bergantung pada beban dan jarak antar tiang pancang yang jika cukup besar sering kali tidak praktis karena poer di cor di atas kelompok tiang pancang (pile group) sebagai dasar kolom untuk menyebarkan beban pada beberapa tiang pancangdalam kelompok tersebut. Dalam perhitungan poer dianggap/dibuat kaku sempurna, sehingga: 1. Bila beban-beban yang bekerja pada kelompok tiang tersebut menimbulkan penurunan, maka setelah penurunan bidang poer tetap merupakan bidang datar.

42 2. Gaya yang bekerja pada tiang berbanding lurus dengan penurunan tiang-tiang. Gambar 2.10 Pola-pola kelompok tiang pancang khusus : (a) Untuk kaki tunggal, (b) Untuk dinding pondasi ( Bowles, J. E., 1991)

43 2.9.1 Jarak antar tiang dalam kelompok Jarak antar tiang dalam kelompok yang diisyaratkan oleh Dirjen Bina Marga Departemen P.U.T.L. adalah: S 2,5 D S 3 D Gambar 2.11 Jarak antar tiang dalam kelompok (Bowles, J. E., 1991) dimana : S D = Jarak masing-masing tiang dalam kelompok (spacing) = Diameter tiang. Biasanya jarak antara 2 tiang dalam kelompok diisyaratkan minimum 0,60 m dan maximum 2,00 m. Ketentuan ini berdasarkan pada pertimbanganpertimbangan sebagai berikut : 1. Bila S < 2,5 D Pada pemancangan tiang no. 3 (Gambar 2.10) akan menyebabkan : a. Kemungkinan tanah di sekitar kelompok tiang akan naik terlalu berlebihan karena terdesak oleh tiang-tiang yang dipancang terlalu berdekatan. b. Terangkatnya tiang-tiang di sekitarnya yang telah dipancang lebih dahulu.

44 2. Bila S > 3 D Apabila S > 3 D maka tidak ekonomis, karena akan memperbesar ukuran/dimensi dari poer (footing). Pada perencanaan pondasi tiang pancang biasanya setelah jumlah tiang pancang dan jarak antara tiang-tiang pancang yang diperlukan kita tentukan, maka kita dapat menentukan luas poer yang diperlukan untuk tiap-tiap kolom portal. Bila ternyata luas poer total yang diperlukan lebih kecil dari pada setengah luas bangunan, maka kita gunakan pondasi setempat dengan poer di atas kelompok tiang pancang. Dan bila luas poer total diperlukan lebih besar daripada setengah luas bangunan, maka biasanya kita pilih pondasi penuh (raft fondation) di atas tiangtiang pancang. Gambar 2.12 Pengaruh tiang akibat pemancangan (Sardjono, H. S., 1988)

45 2.10. Perhitungan pembagian tekanan pada tiang pancang kelompok Kelompok tiang pancang yang menerima beban normal sentris Beban yang bekerja pada kelompok tiang pancang dinamakan bekerja secara sentris apabila titik rangkap resultan beban-beban yang bekerja berimpit dengan titik berat kelompok tiang pancang tersebut. Dalam hal ini beban yang diterima oleh tiap-tiap tiang pancang adalah : Gambar 2.13 Beban mormal sentris pada kelompok tiang pancang Sumber : Sardjono Hs, 1988 N = n V... (2.10) dimana : N V n = Beban yang diterima oleh tiap-tiap tiang pancang. = Resultant gaya-gaya normal yang bekerja secara sentris. = banyaknya tiang pancang

46 Kelompok tiang pancang yang menerima beban normal eksentris Gambar 2.14 Beban normal eksentris pada kelompok tiang pancang Sumber : Sardjono Hs, 1988 Reaksi total atau beban aksial pada masing-masing tiang adalah jumlah dari reaksi akibat beban-beban V dan My, yaitu : V M y. xi Qi =... (2.11) 2 n x dimana : Qi = Beban aksial pada tiang ke-i. V xi = Jumlah beban vertikal yang bekerja pada pusat kelompok tiang. = Absis atau jarak tiang ke pusat berat kelompok tiang ke tiang nomor-i. My = Momen terhadap sumbu y. x 2 = Jumlah kuadrat jarak tiang-tiang ke pusat berat kelompok tiang.

47 Kelompok tiang yang menerima beban normal sentris dan momen yang bekerja pada dua arah Kelompok tiang yang bekerja dua arah (x dan y), dipengaruhi oleh beban vertikal dan momen (x dan y) yang akan mempengaruhi terhadap kapasitas daya dukung tiang pancang. Gambar 2.15 Beban sentris dan momen kelompok tiang arah x dan y Sumber : Sardjono Hs, 1988 Untuk menghitung tekanan aksial pada masing-masing tiang adalah sebagai berikut : V M y. xi M x. yi Qi =... (2.12) 2 2 n x y Dimana : P1 = Beban yang diterima satu tiang pancang (ton) = Jumlah beban vertikal (ton) N Mx My = Jumlah tiang pancang = Momen yang bekerja pada kelompok tiang searah sumbu x (tm) = Momen yang bekerja pada kelompok tiang searah sumbu y (tm)

48 Xi Yi = Jarak tiang pancang terhadap titik berat tiang kelompok pada arah X (m) = Jarak tiang pancang terhadap titik berat tiang kelompok pada arah Y (m) = Jumlah kuadrat tiang pancang pada arah x (m 2 ) = Jumlah kuadrat tiang pancang pada arah y (m 2 ) Tiang Mendukung Beban Lateral Tiang ujung jepit dan ujung bebas Dalam analisis gaya lateral, tiang-tiang perlu dibedakan menurut model ikatannya dengan pelat penutup tiang. Model ikatan tersebut sangat mempengaruhi kelakuan tiang dalam mendukung beban lateral. Sehubungan dengan hal tersebut, tiang-tiang dibedakan menurut 2 tipe, yaitu : 1. Tiang ujung jepit (fixed end pile) 2. Tiang ujung bebas (free end pile) Tiang ujung jepit didefinisikan sebagai tiang yang ujung atasnya terjepit (tertanam) dalam pelat penutup kepala tiang. Tiang ujung bebas didefinisikan sebagai tiang yang bagian atasnya tidak terjepit ke dalam pelat penutup kepala tiang Metode Broms b.1. Tiang dalam tanah kohesif Tahanan tanah ultimit tiang yang terletak pada tanah kohesif atau lempung (φ = 0) bertambah dengan kedalamannya, yaitu dari 2cu dipermukaan tanah sampai 8 12 cu pada kedalaman kira-kira 3 kali diameter tiang. Broms mengusulkan cara pendekatan sederhana untuk mengestimasi distribusi menahan tekanan tanah yang menahan tiang dalam lempung. Yaitu, tahanan tanah dianggap

49 sama dengan nol dipermukaan tanah sampai kedalaman 1,5 kali diameter tiang (1,5 d) dan konstan sebesar 9 cu untuk kedalaman yang lebih besar dari 1,5 d tersebut. Untuk tiang panjang, tahanan tiang terhadap gaya lateral akan ditentukan oleh momen maksimum yang dapat ditahan tiangnya sendiri (My). Untuk tiang pendek, tahanan tiang terhadap gaya lateral lebih ditentukan oleh tahanan tanah disekitar tiang Gambar Dari keseimbangan gaya horizontal dapat diperoleh letak momen maksimum adalah : f = Hu/(9cud)... (2.13) Dengan mengambil momen terhadap titik dimana momen pada tiang mencapai maksimum, dapat diperoleh : Mmaks = Hu (e +3d/2 + f) ½ f(9cudf) = Hu(e + 3d/2 + f) ½ fhu = Hu(e + 3d/2 + ½ f)... (2.14) Momen maksimum dapat pula dinyatakan oleh persamaan : Mmaks= (9/4)dg 2 cu... (2.15)

50 Gambar 2.16 Mekanisme keruntuhan tiang pendek dan tiang panjang Nilai nilai Hu juga dapat diplot dalam grafik hubungan L/d dan Hu/cud 2 ditunjukkan dalam Gambar 2.15a grafik tersebut berlaku untuk tiang pendek, yaitu bila tahanan momen maksimum tiang My > Mmaks. Untuk tiang panjang, dengan menganggap Mmaks = My dimana My dapat dihitung berdasarkan kekuatan tiang sendiri dalam menahan momen. Penyelesaian dari persamaan yang diperoleh, diplot kedalam grafik hubungan antara My/cud 3 dan Hu/cud 2, ditunjukkan dalam Gambar 2.15b. Pada tiang ujung jepit, Broms menganggap bahwa momen yang terjadi pada tubuh tiang yang tertanam didalam tanah sama dengan momen yang terjadi di ujung atas tiang yang terjepit oleh pelat penutup tiang (pile cap). Untuk tiang pendek, dapat dihitung tahanan tiang ultimit terhadap beban lateral : Hu = 9cud(L 3d/2)... (2.16) Mmaks = Hu (L/2 + 3d/4)... (2.17)

51 Gambar 2.17 Tahanan lateral ultimit tiang dalam tanah kohesif

52 Gambar 2.18 Tiang ujung jepit dalam tanah kohesif (Broms, 1964a) Untuk tiang panjang, dimana tiang akan mengalami keluluhan ujung atas yang terjepit dapat digunakan untuk menghitung My, yaitu dengan mengambil momen terhadap permukaan tanah : My = (9/4)cudg 2 9cudf (3d/2 + f/2)... (2.18) Hu = 2My / (3d/2 + f/2)... (2.19)

53 b.2. Tiang dalam tanah granuler Untuk tiang dalam tanah granuler (c = 0), Broms (1964) menganggap sebagai berikut : 1. Tekanan tanah aktif yang bekerja di belakang tiang, diabaikan. 2. Distribusi tekanan tanah pasif di sepanjang tiang bagian depan sama dengan 3 kali tekanan tanah pasif Rankine. 3. Bentuk penampang tiang tidak berpengaruh terhadap tekanan tanah ultimit atau tahanan lateral ultimit. 4. Tahanan lateral sepenuhnya termobilisasi pada gerakan tiang yang diperhitungkan. Tahanan tanah ultimit (p u ) sama dengan 3 kali tekanan pasif Rankine adalah didasarkan pada bukti empiris yang diperoleh dari membandingkan hasil pengamatan dan hitungan beban ultimit yang dilakukan oleh Broms.hasil ini menunjukkan bahwa pengambilan factor pengali 3 dalam beberapa hal mungkin terlalu hati-hati, karena nilai banding rata-rata antara hasil hitungan dan beban ultimit hasil pengujian tiang adalah kira-kira 2/3. Dengan anggapan tersebut, distribusi tekanan tekanan tanah dapat dinyatakan oleh persamaan: p u = 3 p o K p.... (2.20) dengan, p o K p = tekanan overburden efektif = (1 + sin φ )/(1 sin φ ) = tg 2 (45 +φ/2) φ = sudut gesek dalam efektif Gaya lateral ultimit untuk tiang ujung bebas, dengan mengambil momen terhadap ujung bawah,

54 1 2 3 dl K H u = e L p (2.21) Momen maksimum terjadi pada jarak f di bawah permukaan tanah, di mana: H u = (3/2) γ d K p f... (2.22) dan f = 0,82 H u dk p (2.23) sehingga momen maksimum dapat dinyatakan oleh persamaan : M mak = H u (e +2f/3) (2.24) Jika pada persamaan (2.27), diperoleh H u yang bila disubstitusikan kedalam persamaan (2.29) menghasilkan M mak >M y, maka tiang akan berkelakuan seperti tiang panjang. Kemudian besarny H u dapat dihitung dari persamaan persamaan (2.28) dan (2.29), yaitu dengan mengambil M mak =M y. persamaan persamaan untuk menghitung H u dalam tinjauan tiang panjang yang diplot dalam grafik hubungan H u /(K p γd 3 ) dan M y /(K p γd 3 ) ditunjukan dalam gambar 2.17b. Bila tanah pasir terendam air, maka berat volume tanah (γ) yang dipakai adalah berat volume apung (γ ).

55 (a) (b) Gambar 2.19 Tiang ujung bebas pada tanah granuler a) Tiang pendek b) Tiang panjang (Broms, 1964) Pada tiang ujung jepit, asumsi tahanan momen pada kepala tiang paling sedikit sama dengan M y akan dipakai lagi. Model keruntuhan untuk tiang tiang pendek, sedang dan tiang panjang, secara pendekatan diperlihatkan dalam gambar (2.19) untuk tiang ujung jepit yang kaku, keruntuhan tiang berupa translasi, beban lateral ultimit dinyatakan oleh: H u = (3/2) γ dl 2 K p (2.25)

56 (a) tiang ujung pendek (b) Tiang panjang Gambar 2.20 Tahanan Lateral ultimit tiang dalam tanah granuler Persamaan (2.25) diplot dalam bentuk grafik ditunjukkan dalam gambar 2.20a. gambar tersebut hanya berlaku jika momen negatif yang bekerja pada

57 kepala tiang lebih kecil dari tahanan momen tiang (M y ). Momen (negatif) yang terjadi pada kepala tiang, dihitung dengan persamaan: M mak = (2/3) H u L = γ d L 3 K p... (2.26) Jika M mak >M y, maka keruntuhan tiang dapat digarapkan akan berbentuk seperti yang ditunjukan dalam gambar 2.19b. Dengan memperhatikan keseimbangan horizontal tiang pada gambar 2.19b ini, dapat diperoleh: F = (3/2) γ dl 2 K p - H u..... (2.27) Dengan mengambil momen terhadap kepala tiang (pada permukaan tanah) dan dengan mensubstitusikan F pada persamaan (2.26), maka dapat diperoleh (untuk M mak >M y ) : M y = (1/2) γ dl 3 K p - H u L (2.28) Harga M y dalam perhitungan pondasi tiang menahan gaya lateral merupakan momen maksimum yang mampu ditahan tiang (ultimate bending moment). Dari persamaan (2.23), H u dapat diperoleh. Perhatikan, persamaan (2.28) hanya dipakai jika momen maksimum pada kedalaman f lebih kecil daripada M y, jarak f dihitung dari persamaan (2.23). kasus yang lain, jika tiang berkelakuan seperti yang ditunjukan dalam gambar 2.19b (momen maksimum mencapai My di dua lokasi), Hu dapat diperoleh dari persamaan : H u = 2M e 2 y f (2.29) dengan f dapat diperoleh dari persamaan (2.13). Dari persamaan (2.29), dapat diplot grafik yang ditunjukan dalam gambar 2.18b. Beberapa pengujian yang dilakukan Broms (1964) untuk mengecek ketepatan ketepatan persamaan persamaan yang diusulkan, menunjukan bhwa

58 untuk tanah granuler (c = 0), nilai banding antara momen lentur hasil pengamatan pengujian menunjukan angka angka diantara 0,54 1,61, dengan nilai rata rata 0,93. (a) (b) Gambar 2.21 Tiang ujung jepit dalam tanah granuler (a) Tiang pendek (b) Tiang panjang (Broms, 1964)

59 Gaya Horizontal pada masing masing tiang H (2.30) n Defleksi lateral untuk tiang ujung jepit Untuk tiang panjang bila L 4 0,93H y o = n h E p I p.. (2.31) y o = defleksi tiang akibat beban lateral (m) n h = koefisien variasi modulus Terzaghi (tanah granuler pasir lembab atau kering = 7275 kn/m 3 ) E p = modulus elastisitas pondasi (kg/cm 2 ) I p = momen inersia tampang pondasi (cm 4 ) L = kedalaman tiang (m) Untuk tiang dalam tanah granuler (pasir, kerikil), defleksi tiang akibat beban lateral, dikaitkan dengan besaran tak berdimensi αl dengan α = n h E p I p (2.32) Kapasitas Kelompok dan Effisiensi Tiang Pancang Jika kelompok tiang dipancang dalam tanah lempung lunak, pasir tidak padat, atau timbunan, dengan dasar tiang yang bertumpu pada lapisan kaku, maka kelompok tiang tersebut tidak mempunyai resiko akan mengalami keruntuhan geser umum, asalkan diberikan faktor aman yang cukup terhadap bahaya keruntuhan tiang tunggalnya. Akan tetapi, penurunan kelompok tiang masih tetap harus dipancang secara keseluruhan ke dalam tanah lempung lunak.

60 Pada kelompok tiang yang dasarnya bertumpu pada lapisan lempung lunak, faktor aman terhadap keruntuhan blok harus diperhitungkan, terutama untuk jarak tiang-tiang yang dekat. Pada tiang yang dipasang pada jarak yang besar, tanah diantara tiang-tiang bergerak sama sekali ketika tiang bergerak kebawah oleh akibat beban yang bekerja (Gambar 2.22a). Tetapi, jika jarak tiangtiang terlalu dekat, saat tiang turun oleh akibat beban, tanah diantara tiang-tiang juga ikut bergerak turun. Pada kondisi ini, kelompok tiang dapat dianggap sebagai satu tiang besar dengan lebar yang sama dengan lebar kelompok tiang. Saat tanah yang mendukung beban kelompok tiang ini mengalami keruntuhan, maka model keruntuhannya disebut keruntuhan blok (Gambar 2.22b). Jadi, pada keruntuhan blok, tanah yang terletak diantara tiang bergerak kebawah bersama-sama dengan tiangnya. Mekanisme keruntuhan yang demikian dapat terjadi pada tipe-tipe tiang pancang maupun tiang bor. (a) (b) Gambar 2.22 Tipe keruntuhan dalam kelompok tiang : (a) Tiang tunggal, (b)kelompok tiangsumber : Hardiyatmo, 2002

61 Gambar 2.23 Daerah friksion pada kelompok tiang dari tampak samping Gambar 2.24 Daerah friksion pada kelompok tiang dari tampak atas Umumnya model keruntuhan blok terjadi bila rasio jarak tiang dibagi diameter (S/D) sekitar kurang dari 2 (dua). Whiteker (1957) memperlihatkan bahwa keruntuhan blok terjadi pada jarak 1,5d untuk kelompok tiang yang berjumlah 3x3, dan lebih kecil dari 2,25d untuk tiang yang berjumlah 9x9. Menurut Coduto (1983), effisiensi kelompok tiang tergantung pada beberapa faktor, diantaranya: 1. Jumlah tiang, panjang, diameter, dan terutama jarak antara as tiang. 2. Model transfer beban (tahanan gesek terhadap tahanan dukung ujung). 3. Prosedur pelaksanaan pemasangan tiang. 4. Urutan pemasangan tiang. 5. Macam tanah. 6. Jangka waktu setelah pemancangan.

62 7. Interaksi antara pelat penutup tiang (pile cap) dengan tanah. Kapasitas ultimit kelompok tiang dengan memperlihatkan faktor efisiensi tiang dinyatakan dengan rumus sebagai berikut : Q g = E g. n. Q a... (2.33) dimana : Q g = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan keruntuhan. E g = Efisiensi kelompok tiang. n = Jumlah tiang dalam kelompok. Q a = Beban maksimum tiang tunggal. Beberapa persamaan efisiensi tiang telah diusulkan untuk menghitung kapasitas kelompok tiang, namun semuanya hanya bersifat pendekatan. Persamaan-persamaan yang diusulkan didasarkan pada susunan tiang, dengan mengabaikan panjang tiang, variasi bentuk tiang yang meruncing, variasi sifat tanah dengan kedalaman dan pengaruh muka air tanah. Salah satu dari persamaanpersamaan efisiensi tiang tersebut,sebagai berikut: Metode Converse-Labarre Formula E g = 1 θ ( n' 1). m ( m 1). n' 90. m. n'....( 2.34) dimana : E g = Efisiensi kelompok tiang. m n' = Jumlah baris tiang. = Jumlah tiang dalam satu baris.

63 θ = Arc tg d/s, dalam derajat. s = Jarak pusat ke pusat tiang (lihat Gambar 2.25) d = Diameter tiang. Metode Los Angeles Group D s. m. n E g = 1 m n 1 n m 1 2 m 1 n 1 Dimana :...(2.35) E g m = Effisiensi kelompok tiang = Jumlah baris tiang n = Jumlah tiang dalam satu baris s d = Jumlah pusat ke pusat tiang = Diameter tiang Gambar 2.25 Definisi jarak s dalam hitungan efisiensi tiang Sumber : Hardiyatmo, 2002

64 2.13 Pembebanan Jembatan Dalam perencanaan jembatan, pembebanan yang diberlakukan pada jembatan jalan raya, adalah mengacu pada standar RSNI T Pembebanan Untuk Jembatan. Standar ini menetapkan ketentuan pembebanan dan aksi-aksi yang akan digunakan dalam perencanaan jembatan jalan raya termasuk jembatan pejalan kaki dan bangunan-bangunan sekunder yang terkait dengan jembatan Beban Primer Beban Primer adalah beban yang merupakan beban utama dalam perhitungan tegangan pada setiap perencanaan jembatan. Yang termasuk dalam beban primer adalah : Beban Mati Beban mati jembatan terdiri dari berat masing-masing bagian struktural dan elemenelemen non-struktural. Masing-masing berat elemen ini harus dianggap sebagai aksi yang terintegrasi pada waktu menerapkan faktor beban biasa dan yang terkurangi Beban Mati Tambahan Beban mati tambahan adalah berat seluruh bahan yang membentuk suatu beban pada jembatan yang merupakan elemen non struktural, dan besarnya dapat berubah selama umur jembatan Beban Pejalan Kaki Semua elemen dari trotoar atau jembatan penyeberangan yang langsung memikul pejalan kaki harus direncanakan untuk beban nominal 5 kpa. Jembatan pejalan kaki dan trotoar pada jembatan jalan raya harus direncanakan untuk

65 memikul beban per m 2 dari luas yang dibebani seperti pada Gambar Luas yang dibebani adalah luas yang terkait dengan elemen bangunan yang ditinjau untuk jembatan, pembebanan lalu lintas dan pejalan kaki jangan diambil secara bersamaan pada keadaan batas ultimit. Gambar 2.26 Pembebanan untuk pejalan kaki. Sumber : RSNI T Beban Lalu Lintas Beban lalu lintas untuk perencanaan jembatan terdiri atas beban lajur "D" dan beban truk "T". Beban lajur "D" bekerja pada seluruh lebar jalur kendaraan dan menimbulkan pengaruh pada jembatan yang ekuivalen dengan suatu iringiringan kendaraan yang sebenarnya. Jumlah total beban lajur "D" yang bekerja tergantung pada lebar jalur kendaraan itu sendiri. Beban truk "T" adalah satu kendaraan berat dengan 3 as yang ditempatkan pada beberapa posisi dalam lajur lalu lintas rencana. Tiap as terdiri dari dua bidang kontak pembebanan yang dimaksud sebagai simulasi pengaruh roda kendaraan berat. Hanya satu truk "T" diterapkan per lajur lalu lintas rencana.

66 Secara umum, beban "D" akan menjadi beban penentu dalam perhitungan jembatan yang mempunyai bentang sedang sampai panjang, sedangkan beban "T" digunakan untuk bentang pendek dan lantai kendaraan. Beban hidup diatas lantai kendaraan ini dinyatakan dalam dua macam beban, yaitu : Beban D Beban lajur "D" terdiri dari beban tersebar merata (BTR) q yang digabung dengan beban garis (BGT) p seperti terlihat dalam Gambar Beban terbagi rata (BTR) mempunyai intensitas q kpa, dimana besarnya q tergantung pada panjang total yang dibebani L seperti berikut: L 30 m : q = 9,0 kpa. (2.36) L > 30 m : q = 9,0 {0,5 + 15/L} kpa. (2.37) Dimana, q adalah intensitas beban terbagi rata (BTR) dalam arah memanjang jembatan. L adalah panjang total jembatan yang dibebani (meter). 1 kpa = 0,001 MPa = 0,01 kg/cm 2. Gambar 2.27 Beban Lajur D Sumber: RSNI T

67 Hubungan antara panjang bentang yang dibebani dengan intensitas beban q dapat dilihat pada gambar berikut, Gambar 2.28 Besar intensitas beban berdasarkan panjang bentang yang dibebani Sumber: RSNI T Beban garis (BGT) dengan intensitas p kn/m harus ditempatkan tegak lurus terhadap arah lalu lintas pada jembatan. Besarnya intensitas p adalah 49,0 kn/m, lihat Gambar 2.28 diatas. Beban "D" harus disusun pada arah melintang sedemikian rupa sehingga menimbulkan momen maksimum. Penyusunan komponen-komponen BTR dan BGT dari beban "D" pada arah melintang harus sama. Penempatan beban ini dilakukan dengan ketentuan sebagai berikut : a) Bila lebar jalur kendaraan jembatan kurang atau sama dengan 5,5 m, maka beban "D" harus ditempatkan pada seluruh jalur dengan intensitas 100 %. b) Apabila lebar jalur lebih besar dari 5,5 m, beban "D" harus ditempatkan pada jumlah lajur lalu lintas rencana (nl) yang berdekatan, dengan intensitas 100 %. Hasilnya adalah beban garis ekuivalen sebesar nl x 2,75

68 q kn/m dan beban terpusat ekuivalen sebesar nl x 2,75 p kn, keduaduanya bekerja berupa strip pada jalur selebar nl x 2,75 m. c) Lajur lalu lintas rencana yang membentuk strip ini bisa ditempatkan dimana saja pada jalur jembatan. Beban "D" tambahan harus ditempatkan pada seluruh lebar sisa dari jalur dengan intensitas sebesar 50 %. Susunan pembebanan ini bisa dilihat dalam Gambar 2.29 berikut, Gambar 2.29 Penyebaran beban D pada arah melintang jembatan. Sumber: RSNI T

69 Beban T Pembebanan truk "T" terdiri dari kendaraan truk semi-trailer yang mempunyai susunan dan berat as seperti terlihat dalam gambar 8 berikut. Berat dari masing-masing as disebarkan menjadi 2 beban merata sama besar yang merupakan bidang kontak antara roda dengan permukaan lantai. Jarak antara 2 as tersebut bisa diubah-ubah antara 4,0 m sampai 9,0 m untuk mendapatkan pengaruh terbesar pada arah memanjang jembatan. Terlepas dari panjang jembatan atau susunan bentang, hanya ada satu kendaraan truk "T" yang bisa ditempatkan pada satu lajur lalu lintas rencana. Kendaraan truk "T" ini harus ditempatkan ditengah-tengah lajur lalu lintas rencana seperti terlihat dalam Gambar Gambar 2.30 Pembebanan Truk T Sumber: RSNI T Faktor beban dinamis (FBD) merupakan hasil interaksi antara kendaraan yang bergerak dengan jembatan. Besarnya FBD tergantung kepada frekuensi dasar dari suspensi kendaraan, biasanya antara 2 sampai 5 Hz untuk kendaraan

70 berat, dan frekuensi dari getaran lentur jembatan. Untuk perencanaan, FBD dinyatakan sebagai beban statis ekuivalen. Gambar 2.31 Faktor Beban Dinamis (FBD) untuk BGT, pembebanan lajur D. Sumber : RSNI T Catatan: Untuk L 50 m FBD = 0,40 (2.38) Untuk 50 m < L < 90 m FBD = 0,40 0,0025. (L -50) (2.39) Untuk L > 90 m FBD = 0,30. (2.40) Beban Skunder Beban skunder adalah beban yang merupakan beban sementara yang selalu diperhitungkan dalam perhitungan tegangan pada setiap perencanaan jembatan Beban Akibat Gaya REM Bekerjanya gaya-gaya di arah memanjang jembatan, akibat gaya rem dan traksi, harus ditinjau untuk kedua jurusan lalu lintas. Pengaruh ini diperhitungkan senilai dengan gaya rem sebesar 5% dari beban lajur D yang dianggap ada pada

71 semua jalur lalu lintas, tanpa dikalikan dengan faktor beban dinamis dan dalam satu jurusan. Gaya rem tersebut dianggap bekerja horisontal dalam arah sumbu jembatan dengan titik tangkap setinggi 1,8 m di atas Permukaan lantai kendaraan. Beban lajur D disini jangan direduksi bila panjang bentang melebihi 30 m, digunakan rumus beban D diatas. Hubungan antara besar gaya rem yang diperhitungkan dengan panjang bentang jembatan dapat dilihat pada Gambar Gambar 2.32 Gaya rem per lajur 2,75 meter keadaan batas ultimate (KBU). Sumber : RSNI T Beban Akibat Pengaruh Temperatur Temperatur dapat menyebabkan material jembatan mengalami rangkak dan susut. Variasi temperatur jembatan rata-rata digunakan dalam menghitung pergerakan pada temperatur dan sambungan pelat lantai, dan untuk menghitung beban akibat terjadinya pengekangan dari pergerakan tersebut.

72 Beban Angin Gaya nominal ultimit dan daya layan jembatan akibat angin tergantung kecepatan angin rencana seperti berikut, T EW = 0,0006 C w (V w ) 2 A b (kn) (2.41) Dimana, V w = kecepatan angin rencana (m/s) untuk keadaan batas yang ditinjau. Kecepatan angin rencana harus diambil seperti yang diberikan dalam Tabel 2.4. C w = koefisien seret ( Tabel 2.5) A b = luas equivalen bagian samping jembatan (h x L) (m 2 ). Tabel 2.4 Kecepatan angin rencana, V w. Keadaan Batas Lokasi Sampai 5 km dari pantai > 5 km dari pantai Daya Layan 30 m/s 25 m/s Ultimit 35 m/s 30 m/s Sumber : RSNI T Tabel 2.5 Koefisien seret, C w. Tipe Jembatan Cw bangunan atas masif (1), (2) b/d = 1,0 2,1 (3) b/d = 2,0 1,5 (3) b/d 6,0 1,25 (3) bangunan atas rangka 1,2 Sumber : RSNI T

73 Apabila suatu kendaraan sedang berada diatas jembatan, beban garis merata tambahan arah horisontal harus diterapkan pada permukaan lantai seperti diberikan dengan rumus, T EW = 0,0012 C w (V w ) 2 A b (kn) (2.42) Dimana, C w = 1.2 A b = luas bagian samping kenderaan (m 2 ) Beban Gempa Pada perencanaan jembatan, pengaruh gempa rencana hanya ditinjau pada keadaan batas ultimit. Untuk jembatan-jembatan sederhana, pengaruh gempa dihitung dengan metode beban statis ekuivalen. Untuk jembatan besar, rumit dan penting mungkin diperlukan analisa dinamis. Beban rencana gempa minimum diperoleh dari rumus berikut : T EQ = K h * I * W T (2.43) K h = C * S (2.44) Dimana, T EQ K h C = Gaya geser dasar total dalam arah yang ditinjau (kn). = Koefisien beban gempa horisontal. = Koefisien geser dasar untuk daerah, waktu dan kondisi setempat yang sesuai, diambil dari Gambar I = Faktor kepentingan, (Tabel 2.6) S = Faktor tipe bangunan, (Tabel 2.7) W T = Berat total nominal bangunan yang mempengaruhi percepatan

74 gempa, diambil sebagai beban mati ditambah beban mati tambahan (kn). Gambar 2.33 Koefisien geser dasar (C) plastis untuk analisis statis Sumber : RSNI T

75 Gambar 2.34 Wilayah gempa Indonesia untuk perioda ulang 500 tahun Sumber : RSNI T Tabel 2.6 Faktor Kepentingan Jembatan memuat lebih dari 2000 kendaraan/hari, jembatan pada jalan rayautama atau arteri dan jembatan dimana tidak ada rute alternatif. Seluruh jembatan permanen lainnya dimana rute alternatif tersedia, tidak termasuk jembatan yang direncanakan untuk pembebanan lalu lintas yang dikurangi. Jembatan semetara (misal: Bailey) dan jembatan yang direncanakan untuk pembebanan laju lintas yang dikurangi sesuai dengan pasal 6.5 Sumber : RSNI T Tabel 2.7 Faktor Tipe Bangunan Tipe Jembatan dengan Jembatan dengan daerah sendi beton Jembatan daerah sendi beton bertulang atau baja Prategang Prategang Parsial (2) Prategang Penuh (2) Tipe A (3) 1,0F 1,15F 1,3F Tipe B (3) 1,0F 1,15F 1,3F Tipe C 3,0 3,0 3,0 Sumber : RSNI T ,2 1,0 0,8

76 Beban Khusus Beban khusus adalah beban yang merupakan beban-beban khusus untuk perhitungan tegangan pada perencanaan jembatan Gaya Sentrifugal Jembatan yang berada pada tikungan harus memperhitungkan bekerjanya suatu gaya horisontal radial yang dianggap bekerja pada tinggi 1,8 m di atas lantai kendaraan. Gaya horisontal tersebut harus sebanding dengan beban lajur D yang dianggap ada pada semua jalur lalu lintas, tanpa dikalikan dengan faktor beban dinamis. Beban lajur D disini tidak boleh direduksi bila panjang bentang melebihi 30 m. Untuk kondisi ini rumus q = 9 kpa berlaku. Gambar 2.35 Gaya sentrifugal. Sumber : RSNI T Gaya sentrifugal ditentukan dengan rumus berikut, V T 0,79. r 2 tr.tt Dimana, T TR T T = gaya sentrifugal yang bekerja pada bagian jembatan. = Pembebanan lalu lintas total (beban lajur D) yang bekerja pada (2.45)

77 V R bagian yang sama (T TR dan T T mempunyai satuan yang sama). = kecepatan lalu lintas rencana (km/jam). = jari-jari lengkung (m) Gesekan pada Perletakan Gesekan pada perletakan termasuk pengaruh kekakuan geser dari perletakan elastomer. Gaya akibat gesekan pada perletakan dihitung dengan menggunakan hanya beban tetap, dan harga rata-rata dari koefisien gesekan (atau kekakuan geser apabila menggunakan perletakan elastomer) Pengaruh Getaran Getaran yang diakibatkan oleh adanya kendaraan yang lewat diatas jembatan dan akibat pejalan kaki pada jembatan penyeberangan merupakan keadaan batas daya layan apabila tingkat getaran menimbulkan bahaya dan ketidak nyamanan seperti halnya keamanan bangunan. Getaran pada jembatan harus diselidiki untuk keadaan batas daya layan terhadap getaran. Satu lajur lalu lintas rencana dengan pembebanan "beban lajur D", dengan faktor beban 1,0 harus ditempatkan sepanjang bentang agar diperoleh lendutan statis maksimum pada trotoar Kombinasi Beban Kombinasi beban untuk perencanaan berdasarkan tegangan kerja diberikan dalam Tabel 2.8. Aksi tetap harus digabungkan. Kombinasi beban lalu lintas harus terdiri dari, 1. Pembebanan lajur "D" atau pembebanan Truk "T", ditambah gaya sentrifugal, dan pembebanan pejalan kaki.

78 2. Pembebanan lajur "D" atau pembebanan Truk "T", ditambah gaya rem, dan pembebanan pejalan kaki. Kombinasi beban lalu lintas yang digunakan harus diambil salah satu yang paling berbahaya. Pengaruh dari gesekan pada perletakan harus dimasukkan sebagai aksi tetap atau pengaruh temperatur, diambil mana yang cocok. Beban angin harus termasuk beban angin yang bekerja pada beban hidup kalau pembebanan lajur "D" termasuk dalam kombinasi. Beberapa kombinasi beban mempunyai probabilitas kejadian yang rendah dan jangka waktu yang pendek. Untuk kombinasi yang demikian maka tegangan yang berlebihan diperbolehkan berdasarkan prinsip tegangan kerja. Tegangan berlebihan yang diberikan dalam Tabel 2.8 adalah sebagai prosentase dari tegangan kerja yang diizinkan. Tabel 2.8 : Persentase tegangan kerja yang diijinkan AKSI Kombinasi Nomor Aksi Tetap x x x x x x x Beban Lalu Lintas x x x x Pengaruh Temperatur - x - x Arus/hanyutan/hidro/daya apung x x x x x - - Beban Angin - - x x Pengaruh Gempa x - - Beban Tumbukan x Beban Pelaksanaan x - Tegangan berlebihan yang diperbolehkan ros nil 25% 25% 40% 50% 30% 50% Sumber : RSNI T

79 2.14. Penurunan Konsolidasi Pondasi Tiang (settlement) Dalam bidang teknik sipil ada 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. Contoh-contoh bentuk penurunan dapat dilihat pada Gambar Gambar 2.36 Contoh kerusakan bangunan akibat penurunan a. Pada gambar (a), dapat diperhatikan jika tepi bangunan turun lebih besar dari bagian tengahnya, bangunan diperkirakan akan retak-retak pada bagian tengahnya. b. Pada gambar (b), jika bagian tengah bangunan turun lebih besar, bagian atas bangunan dalam kondisi tertekan dan bagian bawah tertarik. Bila deformasi yang terjadi sangat besar, tegangan tarik yang berkembang dibawah bangunan dapat mengakibatkan retakan-retakan.

80 c. Pada gambar (c), penurunan satu tepi/sisi dapat berakibat keretakan pada bagian c. d. Pada gambar (d), penurunan terjadi berangsur-angsur dari salah satu tepi bangunan, yang berakibat miringnya bangunan tanpa terjadi keretakan pada bagian bangunan. Selain dari kegagalan kuat dukung (bearing capacity failure) tanah, pada setiap proses penggalian selalu dihubungkan dengan perubahan keadaan tegangan didalam tanah. Perubahan tegangan pasti akan disertai dengan perubahan bentuk, pada umumnya hal ini yang menyebabkan penurunan pada pondasi (Hardiyatmo, 1996). Penurunan (settlement) pada pondasi tiang dapat dibedakan menjadi dua yaiutu penurunan pada pondasi tiang tunggal dan penurunan pada pondasi tiang kelompok. Besarnya penurunan bergantung pada karakteristik tanah dan penyebaran tekanan pondasi ke tanah di bawahnya Konsolidasi Tanah Konsolidasi adalah suatu proses pengecilan volume secara perlahan-lahan pada tanah jenuh sempurna dengan permeabilitas rendah akibat pengaliran sebagian air pori. Konsolidasi adalah proses berkurangnya volume atau berkurangnya rongga pori dari tanah jenuh yang berpermeabilitas rendah akibat pembebanan, dimana prosesnya dipengaruhi oleh kecepatan terperasnya air pori keluar dari rongga tanah (Hardiyatmo, H.C, 1994). Proses tersebut berlangsung secara terus menerus sampai kelebihan tekanan air pori yang disebabkan oleh kenaikan tegangan total benar-benar hilang. Jangka waktu terjadinya konsolidasi tergantung pada bagaimana cepatnya tekanan air pori yang berlebih akibat beban yang bekerja dapat dihilangkan. Karena itu koefisien permeabilitas merupakan

81 faktor penting disamping penentuan berapa jauh jarak air pori yang harus dikeluarkan dari air pori yang ukurannya bertambah kecil untuk dapat meniadakan tekanan yang berlebihan. Kasus yang paling sederhana adalah konsolidasi satu dimensi, dimana kondisi regangan lateral nol mutlak ada Konsolidasi 1-D Terzaghi Prosedur untuk melakukan uji konsolidasi satu dimensi pertama-tama diperkenalkan oleh Terzaghi. Uji tersebut dilakukan di dalam konsolidometer (kadang-kadang disebut sebagai oedometer). Contoh tanah diletakkan dalam cincin logam dengan dua buah batu berpori diletakkan di atas dan di bawah contoh tanah tersebut, ukuran contoh tanah yang digunakan biasanya adalah diameter 2,5 inci (63,5 mm) dan tebal 1 inci (25,4 mm). Pembebanan pada contoh tanah dilakukan dengan cara meletakkan beban pada ujung sebuah balok datar, dan pemampatan contoh tanah diukur dengan menggunakan skala ukur dengan skala micrometer. Contoh tanah selaalu direndam dalam air selama percobaan. Tiap-tiap beban biasanya diberikan selama 24 jam. Setelah itu, beban dinaikkan sampai dua kali lipat dari sebelumnya, dan pengukuran pemampatan diteruskan. Angka pori pada akhir setiap periode penambahan tekanan (beban) dapat dihitung dari pembacaan arloji pengukur dan begitu pula halnya dengan kadar air (water content) atau berat kering (dry weight) dari contoh tanah pada akhir pengujian.

82 Nilai Indeks Kompressi (CC) Adalah nilai parameter suatu tanah Cc dicari dari grafik e-log P berdasarkan hasil percobaan konsolidasi laboratorium. Diperoleh dari pengamatan penurunan setelah konsolidasi 11 % pembacaan 24 jam. Pada keadaan tanah normal nilai Cc adalah kemiringan garis penurunan dari garis konsolidasi tanah teoritis atau sama dengan garis konsolidasi tanah asli. Garis konsolidasi laboratorium agak lebih landau dari garis konsolidasi lapangan, karena dipengaruhi ketidak sempurnaan keaslian sampel diakibatkan kurang baiknya prosedur pengambilan sampel. Dari penelitian ditemukan sifat bahwa garis laboratorium dan garis lapangan berpotongan pada garis e = 0,42 eo. Sifat ini dipergunakan untuk menarik garis konsolidasi lapangan gambar 2.37 Gambar 2.37 Grafik e log P 1. Gambar grafik e log P hasil pengamatan pengujian konsolidasi laboratorium. 2. Tarik garis datar e1 = 0,42 eo, memotong garis lab di B. 3. Garis penghubung AB sama dengan garis konsolidasi lapangan. 4. Dihitung nilai Cc sama dengan kemiringan garis AB pada skala semi logaritma.

83 ... (2.46) ambil dua titik sembarang, misalnya titik A dan B. e1 = eo dan e2 = 0,42 eo P1 = P0 dan P2 = P B Tabel 2.9 Nilai Cc untuk bermacam-macam jenis tanah Jenis Tanah Cc Pasir Padat 0,0005 0,01 Pasir tidak padat 0,025-0,05 Lempung agak 0,03-0,06 Lempung kenyal 0,06-0,15 Lempung medium s/d lunak 0,15-1,0 Tanah organik 1,0-4,5 Batu/cadas 0 Rumus empiris untuk mencari Cc : Rumus empiris untuk tanah normal, dan hanya digunakan untuk memperkirakan penurunan pondasi secara kasar sebelum pengujian laboratorium. a. Rumus Terzaghi Digunakan apabila diketahui batas cair tanah : Cc = 0,009 (WL 10) WL = batas cair tanah dalam % b. Rumus Nishida Cc = 0,54 (eo 0,35) eo = angka pori tanah lapangan Cc = 0,0054 (2,6 w 35) w = kadar air tanah lapangan (kenyang air) dalam %

84 Rumus Nishida hanya digunakan jika Cc hasil laboratorium dan WL tidak diketahui. Rumus-rumus ini tidak boleh digunakan dalam hal sebaliknya, misalnya jika Cc diketahui tidak boleh digunakan untuk mencari WL atau eo Penurunan Pondasi Penurunan yang diakibatkan oleh lapisan tanah kompresif yang mengalami konsolidasi karena adanya tambahan tekanan efektif perlu ihitung jika dijumpai lapisan kompresibel yang terdapat di bawah pondasi diantara dasar pondasi sampai kedalaman sekitar dua kali lebar pondasi. Tambahan tekanan efektif dihitung berdasarkan teori penyebaran tekanan. Gambar 2.38 Penurunan tanah sebesar S Untuk tanah dengan luas tampang datar 1 satuan luas, pada waktu terjadi penurunan yang berkurang adalah volume porinya sehingga angka pori berkurang. Karena luas datar A satu satuan luas, maka pada gambar V menjadi H, Vs = hs, dan Vv = hv. Angka pori mula-mula :... (2.47)