BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pendahuluan Setiap bangunan konstruksi baik berupa gedung, jembatan, bendungan, atau jalan yang bertumpu pada tanah harus didukung oleh suatu pondasi. Tanah mempunyai peranan penting dalam suatu pekerjaan konstruksi bangunan, salah satunya adalah sebagai pondasi pendukung pada bangunan. Pondasi harus mampu memikul beban-beban yang bekerja pada bangunan tersebut termasuk berat sendiri pondasi. Jika lapisan tanah cukup keras dan mampu untuk memikul beban bangunan maka pondasi dapat dibangun langsung di atas permukaan tanah. Tetapi jika dikhawatirkan tanah akan mengalami penurunan akibat berat beban yang bekerja maka diperlukan suatu konstruksi seperti tiang pancang. Untuk menentukan perencanaan pondasi, terdapat dua hal yang harus diperhatikan pada tanah bagian bawah pondasi, yaitu : 1. Daya dukung pondasi harus lebih besar daripada beban yang bekerja pada pondasi. 2. Penurunan yang terjadi akibat pembebanan tidak boleh melebihi penurunan yang diijinkan. Menurut Sardjono HS, 1988, terdapat beberapa macam tipe pondasi dan pemilihan tipe pondasi didasarkan atas : Fungsi bangunan atas (upper structure) yang akan dipikul oleh pondasi. Besarnya beban dan beratnya bangunan atas. 11

2 Keadaan tanah dimana bangunan tersebut akan didirikan. Biaya pondasi dibandingkan dengan bangunan atas. Dari beberapa macam tipe pondasi yang dapat dipergunakan diantaranya adalah pondasi tiang pancang. Pondasi tiang adalah bagianbagian konstruksi yang dapat dibuat dari beton, kayu, atau baja yang digunakan untuk meneruskan beban-beban ke lapisan tanah yang lebih dalam (Bowles, 1984). Penggunaan pondasi tiang pancang sebagai pondasi bangunan apabila tanah yang berada di bawah dasar bangunan tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity) yang cukup untuk memikul berat bangunan beban yang bekerja padanya (Sardjono HS, 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, 1991). Jika hasil pemeriksaan tanah menunjukkan bahwa tanah dangkal tidak stabil dan kurang keras serta besarnya hasil estimasi penurunan tidak dapat diterima, maka pondasi tiang pancang dapat menjadi bahan pertimbangan. Tiang pancang berinteraksi dengan tanah akan menghasilkan daya dukung yang mampu memikul dan memberikan keamanan pada sruktur bagian atas. Kekuatan daya dukung tiang pancang ditentukan berdasarkan tahanan ujung (end bearing) dan peletakan tiang dengan tanah (friction). Tiang dukung ujung (End Bearing Pile) adalah tiang yang kapasitas dukungnya lebih ditentukan oleh tahanan ujung tiang. Sedangkan tiang 12

3 gesek adalah tiang yang kapasitas dukungnya lebih ditentukan oleh perlawanan gesek (Hardiyatmo, H.C, 2002). Pada umumnya tiang pancang dipancangkan tegak lurus ke dalam tanah, tetapi apabila diperlukan untuk dapat menahan gaya horizontal maka tiang pancang akan dipancang miring (batter pile) dengan kemiringan yang dapat dicapai oleh tiang pancang tergantung dari alat pancang yang dipergunakan serta disesuaikan dengan perencanaannya Tanah Seperti sudah kita ketahui sebelumnya, tanah mempunyai peranan penting dalam suatu pekerjaan konstruksi bangunan yaitu sebagai pondasi pendukung suatu bangunan. Mengingat hampir semua bangunan itu dibuat di atas atau di bawah permukaan tanah, maka harus dibuatkan pondasi yang dapat memikul beban bangunan atau gaya yang bekerja melalui bangunan tersebut. Pondasi harus terletak pada tanah yang mampu mendukungnya, tanpa mengakibatkan kerusakan tanah atau terjadinya penurunan bangunan di luar batas toleransinya Definisi Tanah Dalam pengertian teknik secara umum tanah adalah material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel padat tersebut (Das, B.M., 1995). 13

4 Tanah pada kondisi alam terdiri dari campuran butiran mineral dengan atau tanpa kandungan bahan organik. Butiran-butiran tersebut dapat dipisahkan dengan air. Tanah terdiri dari 3 komponen yaitu udara, air, dan bahan padat. Udara dianggap tidak mempunyai pengaruh teknis, sedangkan air sangat mempengaruhi sifat-sifat teknis tanah. Ruang diantara butiran-butiran baik sebagian atau seluruhnya dapat terisi oleh air atau udara. Jika rongga terisi air seluruhnya maka tanah dikatakan dalam kondisi jenuh. Jika terisi udara dan air maka dikatakan tanah pada kondisi jenuh sebagian. Dan jika tanah tersebut tidak mengandung air sama sekali atau kadar airnya nol maka dikatakan tanah kering. Secara sederhana, elemen tanah dapat diilustrasikan pada Gambar (2.1) berikut : Gambar 2.1. Elemen-Elemen Tanah (Sumber : Das, B.M., 1995) Istilah pasir, lempung, lanau atau lumpur digunakan untuk menggambarkan ukuran partikel pada batas ukuran butiran yang telah ditentukan. Akan tetapi, istilah tersebut juga digunakan untuk menggambarkan sifat tanah yang khusus. Seperti lempung adalah jenis 14

5 tanah yang memiliki sifat kohesif dan plastis, sedangkan pasir digambarkan sebagai tanah yang tidak kohesif dan tidak plastis. Kebanyakan jenis tanah terdiri dari banyak campuran atau lebih dari satu macam ukuran partikel. Material campurannya kemudian dipakai sebagai nama tambahan di belakang material unsur utamanya. Contohnya, lempung berlanau adalah tanah lempung yang mengandung lanau dengan material utamanya adalah lempung. Secara kualitatif, sifat-sifat agregat pasir dan kerikil diungkapkan oleh istilah-istilah : lepas (loose), sedang (medium), dan padat (dense). Sedangkan untuk lempung digunakan istilah: keras (hard), kaku (stiff), sedang (medium), dan lunak (soft) Karakteristik Tanah Seperti telah dijelaskan bahwa tanah terdiri dari bahan padat, air dan udara sehingga pada kenyataan tidak pernah dijumpai tanah berdiri sendiri. Dalam ilmu mekanika tanah, volume tanah dibagi dua bagian yaitu volume butir dan volume pori. Volume pori terdiri atas volume udara dan volume air. Oleh sebab itu berbagai parameter tanah akan mempengaruhi karakteristik tanah sebagai pendukung pondasi, seperti ukuran butiran tanah, berat jenis tanah, kadar air tanah, kerapatan butiran, angka pori, sudut geser tanah, dan sebagainya. Hal tersebut dapat diketahui dengan melakukan penelitian tanah di lapangan dan di laboratorium. Deskripsi dan klasifikasi tanah perlu dibedakan. Deskripsi tanah sudah termasuk karakteristik-karakteristik, baik massa maupun material tanah, karena itu tidak akan ada dua jenis tanah dengan deskripsi yang 15

6 benar-benar sama. Pada klasifikasi tanah, sebaliknya tanah ditempatkan dalam salah satu dari beberapa kelompok berdasarkan hanya pada karakteristik material saja (yaitu distribusi ukuran partikel dan plastisitas). Jadi, klasifikasi tanah tidak tergantung pada kondisi massa di lapangan. Jika tanah akan dikerjakan pada kondisi tak terganggu, misalnya untuk mendukung pondasi, deskripsi lengkap akan sangat memadai dan bila dikehendaki dapat ditambahkan klasifikasi tanah sembarang. Akan tetapi, klasifikasi cukup penting dan berguna jika tanah yang ditinjau akan dipakai untuk material konstruksi. Contohnya timbunan atau urugan. Karakteristik tanah juga dipengaruhi oleh kekuatan geser tanah dan kemampuan tanah dalam mengalirkan air. Karena kemampatan butiran tanah atau air ke luar secara teknis sangat kecil, maka proses deformasi tanah akibat beban luar dapat ditinjau sebagai suatu gejala atau akibat dari penyusutan pori Pondasi Semua konstruksi yang direkayasa untuk bertumpu pada tanah harus didukung oleh suatu pondasi. Pondasi adalah komponen/struktur paling bawah dari sebuah bangunan. Pondasi harus didesain sedemikian rupa agar daya dukung pada kedalaman tertentu tidak melampaui daya dukung yang diizinkan, dan dibatasi agar penurunan yang terjadi masih dalam batasan yang dapat diterima oleh struktur bangunan. Pondasi dangkal ditempatkan pada kedalaman (D) di bawah permukaan tanah yang besarnya kurang dari lebar minimum (B) pondasi (Pd T A). 16

7 Definisi Pondasi Pondasi adalah suatu bagian dari konstruksi bangunan yang bertugas meletakkan bangunan dan meneruskan beban bangunan atas (upper structure/super structure) ke dasar tanah yang cukup kuat mendukungnya dan harus diperhitungkan dapat menjamin kestabilan bangunan terhadap berat sendiri, beban-beban berguna dan gaya-gaya luar seperti tekanan angin, gempa bumi dan lain-lain serta tidak boleh terjadi penurunan pondasi setempat ataupun penurunan pondasi yang merata dari batas tertentu (Gunawan, Rudi. 1983) Fungsi Pondasi Kegagalan fungsi pondasi dapat disebabkan karena base-shear failure atau penurunan yang berlebihan, dan sebagai akibatnya dapat timbul kerusakan struktural pada kerangka bangunan atau kerusakan lain seperti tembok retak, lantai ubin pecah dan pintu jendela yang sukar dibuka. Agar dapat dihindari kegagalan fungsi pondasi, pondasi bangunan harus diletakkan pada lapisan tanah yang cukup keras/padat serta kuat mendukung beban bangunan tanpa timbul penurunan yang berlebihan dan untuk mengetahui letak/kedalaman lapisan tanah padat dengan daya dukung yang cukup besar maka perlu dilakukan penyelidikan tanah. Fungsi pondasi adalah sebagai perantara untuk meneruskan beban struktur yang ada di atas muka tanah dan gaya-gaya lain yang bekerja ke tanah pendukung bangunan tersebut. Dalam teknik pondasi kriteria tanah sesuai dengan kemampuan dalam menerima beban di atasnya yaitu tanah baik bila tanah tersebut mempunyai kuat dukung tinggi dan sebagai 17

8 akibatnya penurunan yang terjadi kecil. Pemilihan jenis pondasi tergantung dari beban yang akan ditahan dan kedalaman tanah kerasnya Syarat-Syarat Pondasi Menurut Bowles, 1991, sebuah pondasi harus mampu memenuhi beberapa persyaratan stabilitas dan deformasi, seperti : Kedalaman harus memadai untuk menghindarkan pergerakan tanah lateral dari bawah pondasi, khusus untuk pondasi tapak dan rakit. Kedalaman harus berada di bawah daerah perubahan volume musiman yang disebabkan oleh pembekuan, pencairan, dan pertumbuhan tanaman. Sistem harus aman terhadap penggulingan, rotasi, penggelinciran atau pergeseran tanah. Sistem harus aman terhadap korosi atau kerusakan yang disebabkan oleh bahan berbahaya yang terdapat di dalam tanah. Sistem harus cukup mampu beradaptasi terhadap beberapa perubahan geometri konstruksi atau lapangan selama proses pelaksanaan dan mudah dimodifikasi jika perubahan diperlukan. Metode pemasangan pondasi harus seekonomis mungkin. Pergerakan tanah keseluruhan (umumnya penurunan) dan pergerakan diferensial harus dapat ditolerir oleh elemen pondasi dan elemen bangunan atas. Pondasi dan konstruksinya harus memenuhi syarat standar untuk perlindungan lingkungan. 18

9 Pondasi yang tidak cukup kuat dan kurang memenuhi persyaratan di atas, dapat menimbulkan kerusakan pada bangunannya. Akibat yang ditimbulkan akan memerlukan perbaikan dari bangunannya bahkan kemungkinan seluruh bangunan menjadi rusak dan harus dibongkar. Tanah tempat konstruksi pondasi diletakkan harus cukup kuat yang didasarkan atas kekuatan tanah atau daya dukung tanah. Letak tanah kuat untuk konstruksi pondasi pada masing-masing tempat tidak sama. Pada tanah yang baik dapat dipasang konstruksi pondasi dangkal kedalaman tanah yang kuat antara cm di bawah permukaan tanah. Akan tetapi pada tanah lunak harus dipasang konstruksi pondasi dalam, dengan kedalaman 20 m atau lebih dari permukaan tanah Jenis-Jenis Pondasi Bentuk pondasi ditentukan oleh berat bangunan dan keadaan tanah di sekitar bangunan tersebut, sedangkan kedalaman pondasi ditentukan oleh letak tanah padat yang mendukung pondasi. Pada umumnya jenis pondasi dapat digolongkan menjadi 2 tipe, yaitu pondasi dangkal dan pondasi dalam. 1. Pondasi Dangkal (Shallow Foundation) Pada pondasi tipe ini beban diteruskan oleh kolom/tiang, selanjutnya diterima pondasi dan disebarluaskan ke tanah. Dasar tanah yang menerima beban tidak lebih dari 1-2 m dari permukaan tanah atau D/B bernilai sekitar 1. Tembok-tembok, kolom, maupun tiang bangunan berdiri dengan pelebaran kaki di atas tanah dasar yang keras dan padat. 19

10 Kekuatan pondasi dangkal ada pada luas alasnya, karena pondasi ini berfungsi untuk meneruskan sekaligus meratakan beban yang diterima oleh tanah. Pondasi dangkal ini digunakan apabila beban yang diteruskan ke tanah tidak terlalu besar. Misalnya, rumah sederhana satu lantai, dua lantai, bangunan ATM, pos satpam, dan sebagainya. Jenis pondasi dangkal diantaranya : Pondasi Umpak Merupakan pondasi setempat, terletak di bawah kolom kayu atau bambu. Biasanya menggunakan material batu kali yang dipahat, pasangan batu ataupun pasangan bata yang biasanya digunakan pada rumah adat, rumah kayu, atau rumah tradisional jaman dulu. Berhubung rumah seperti itu menggunakan material kayu sebagai struktur utamanya, berat sendiri bangunan cukup ringan, sehingga pondasi ini cukup kuat untuk meneruskan beban ke tanah. Gambar 2.2. Pondasi Umpak (Sumber : M. Hanif A.S, 2011) Pondasi Batu Bata Merupakan pondasi dengan bahan dasar batu bata. Pemasangannya disusun sedemikian rupa sehingga dapat menahan berat bangunan 20

11 di atasnya dan meneruskanya ke tanah. Pada saat ini pondasi batu bata telah lama ditinggalkan karena tergolong mahal dan pemasangannya membutuhkan waktu yang lama karena batu-bata merupakan bahan yang rentan terhadap air sehingga pemasangannya harus dapat terselimuti dengan baik, serta tidak memiliki kekuatan yang bisa diandalkan. Akan tetapi, pondasi ini tetap digunakan untuk menahan beban ringan, misalnya pada teras. Gambar 2.3. Pondasi Batu Bata (Sumber : Architec Moo, 2014) Pondasi Batu Kali Bahan dasarnya adalah batu kali dan sering kita temui pada bangunan-bangunan rumah tinggal. Pondasi ini masih digunakan, karena selain kuat, pondasi ini masih tergolong murah. Bentuknya yang trapesium dengan ukuran tinggi cm, lebar pondasi bawah cm dan lebar pondasi atas cm. 21

12 Gambar 2.4. Pondasi Batu Kali (Sumber : Atadroe, 2011) Pondasi bor mini (Strauss Pile) Digunakan pada kondisi tanah yang jelek, seperti bekas empang atau rawa yang lapisan tanah kerasnya berada jauh dari permukaan tanah. Bisa juga digunakan untuk rumah tinggal sederhana atau bangunan dua lantai. Kedalamannya 2 5 m dengan diameter mulai dari 20, 30 dan 40 cm. Pengerjaannya dengan mesin bor atau secara manual. Di atas pondasi bor mini ada blok beton (pile cap yang merupakan media untuk mengikat kolom dengan sloof. Gambar 2.5. Pondasi Bor Mini (Strauss Pile) (Sumber : Supri Yadi, 2013) 22

13 Pondasi Rakit Digunakan bila pada kedalaman dangkal ditemui tanah yang lunak untuk diletakkan pondasi. Selain itu, pondasi ini juga berguna untuk mendukung kolom-kolom yang jaraknya terlalu berdekatan tidak mungkin untuk dipasangi telapak satu per satu, tetapi diberikan solusi yaitu dijadikan satu kekakuan. Gambar 2.6. Pondasi Rakit (Sumber : M. Hanif A.S, 2011) Pondasi Telapak/Footplat Berbentuk seperti telapak kaki yang terbuat dari beton bertulang diletakkan tepat pada kolom bangunan dan berguna untuk mendukung kolom baik rumah satu lantai maupun dua lantai. Dasar pondasi telapak bisa berbentuk persegi panjang atau persegi. Gambar 2.7. Pondasi Telapak/Footplat (Sumber : M. Hanif A.S, 2011) 23

14 2. Pondasi Dalam (Deep Foundation) Beban diteruskan oleh kolom/tiang melalui perantaraan tumpuan (poer pondasi, rooster kayu/balok kayu ataupun beton bertulang) yang dipancangkan dalam tanah. Kedalaman tanah keras mencapai 4-5 m dari permukaan tanah atau D/B bernilai sekitar 4 dan biasanya digunakan untuk bangunan besar, jembatan dan struktur lepas pantai. Daya dukung pondasi dalam mengandalkan ujung (poing bearing), gesekan (friction), lekatan (adhesive), dan gabungan. Jenis pondasi dalam diantaranya, yaitu : Pondasi Sumuran (cyclop beton) Merupakan bentuk peralihan dari pondasi dangkal ke pondasi tiang yang menggunakan beton berdiameter cm dengan kedalaman 1 2 meter dan harus memenuhi syarat 4 D / B < 10, dengan D = kedalaman pondasi dan B = diameter pondasi sumuran. Di dalamnya dicor beton yang kemudian dicampur dengan batu kali dan sedikit pembesian di bagian atasnya. Biasanya dibor atau dikerjakan dengan bor jatuh sebab di dalamnya tidak dapat digali. Pondasi ini digunakan apabila beban kerja pada struktur pondasi cukup berat dan letak tanah keras atau lapisan tanah dengan daya dukung tinggi relatif tidak terlalu dalam. Pondasi ini kurang populer sebab banyak kekurangannya, diantaranya boros adukan beton dan untuk ukuran sloof haruslah besar. Hal tersebut membuat pondasi ini kurang diminati. 24

15 Gambar 2.8. Pondasi Sumuran (Sumber : Atadroe, 2011) Pondasi tiang pancang (driven pile) Yaitu bagian dari struktur yang digunakan untuk menerima dan mentransfer beban dari struktur atas ke tanah penunjang yang terletak pada kedalaman tertentu. Digunakan untuk pondasi bangunan-bangunan tinggi. Tiang pancang pada dasarnya sama dengan bored pile, hanya saja yang membedakan bahan dasarnya. Tiang pancang menggunakan beton jadi langsung ditancapkan ke tanah dengan menggunakan mesin pemancang. Karena ujung tiang pancang lancip menyerupai paku, oleh karena itu tiang pancang tidak memerlukan proses pengeboran. Tiang pancang bentuknya panjang dan langsing yang menyalurkan beban ke tanah yang lebih dalam. Bahan utama dari tiang adalah kayu, baja, dan beton. Tiang pancang yang terbuat dari bahan ini adalah dipikul, dibor atau didongkrak ke dalam tanah dan dihubungkan dengan pile cap 25

16 (pier). Tergantung juga pada tipe tanah, material dan karateristik, penyebaran beban tiang pancang diklasifikasikan berbeda-beda. Gambar 2.9. Pondasi Tiang Pancang Bulat Berongga (Sumber : PT. Wijaya Karya Beton) Pondasi tiang franki (franki pile) Tiang franki adalah salah satu dari tiang beton yang dicor di tempat. Gambar Pondasi Tiang Franki (Franki Pile) (Sumber : Bowles, 1991) Keterangan gambar di atas : 1. Pipa baja dengan ujungnya disumbat beton yang sudah mengering. 26

17 2. Dengan penumbuk jatuh bebas (drop hammer) sumbat beton tersebut ditumbuk. Akibat dari tumbukan tersebut, pipa beton dan sumbatnya akan masuk ke dalam tanah. 3. Pipa terus ditumbuk dan sudah mencapai lapisan tanah keras. 4. Setelah itu pipanya ditarik ke luar ke atas sambil dilakukan pengecoran. 5. Tiang Franki sudah selesai, sumbat beton melebar sehingga ujung bawah akan berbentuk seperti jamur (The Mushrom Base) sehingga tahanan ujung menjadi besar. Sedangkan permukaan tiang tidak lagi rata, sehingga lekatannya dengan tanah menjadi sangat kasar. Pondasi tiang bor (bored pile) Digunakan untuk pondasi bangunan-bangunan tinggi yang kedalamanya > dari 2 m dan diameter > dari 20 cm yang fungsinya sebagai penahan beban bangunan. Sebelum memasang bored pile, permukaan tanah dibor terlebih dahulu dengan menggunakan mesin bor atau alat mini crane hingga menemukan daya dukung tanah yang sangat kuat untuk menopang pondasi. Setelah itu besi tulangan dimasukkan ke dalam permukaan tanah yang telah dibor, kemudian dicor dengan beton. Alat bored pile mini crane dapat mengerjakan lobang bor berdiameter 30 cm, 40 cm, 50 cm dan 60 cm dengan kedalaman kurang dari 30 meter. Pondasi bored pile adalah alternatif lain apabila dalam pelaksanaan lokasinya sangat sulit atau beresiko apabila menggunakan pondasi tiang pancang/mini pile. Seperti, masalah 27

18 mobilisasi peralatan, dampak yang ditimbulkan terhadap lingkungan sekitar (getaran, kebisingan, kebersihan) dan kondisi lain yang dapat mempengaruhi kegiatan pekerjaan tersebut Tiang Pancang Gambar Pondasi Tiang Bor (Bored Pile) (Sumber : Atadroe, 2011) Pondasi tiang pancang (pile foundation) adalah bagian dari struktur yang digunakan untuk menerima dan mentransfer (menyalurkan) beban dari struktur atas ke tanah penunjang yang terletak pada kedalaman tertentu dimana tanah dasar di bawah bangunan tersebut tidak mempunyai daya dukung (bearing capacity) yang cukup untuk memikul beban berat bangunan dan beban yang diterimanya atau apabila tanah pendukung yang mempunyai daya dukung yang cukup letaknya sangat dalam. Pondasi tiang dibuat menjadi suatu kesatuan yang monolit dengan menyatukan pangkal tiang yang terdapat di bawah konstruksi dengan tumpuan pondasi Definisi Tiang Pancang Tiang pancang bentuknya panjang dan langsing yang menyalurkan beban ke tanah yang lebih dalam. Pondasi tiang sudah digunakan sebagai penerima beban dan sistem transfer beban selama bertahun-tahun. Oleh sebab itu perlu memperkuat tanah penunjang dengan beberapa tiang. 28

19 Pada tahun 1740, Christoffoer Polhem menemukan peralatan pile driving yang menyerupai mekanisme pile driving saat ini. Tiang baja (Steel pile) sudah digunakan selama 1800 dan Tiang beton (concrete pile) sejak Revolusi industri membawa perubahan yang penting pada sistem pile driving melalui penemuan mesin uap dan mesin diesel. Dengan meningkatnya permintaan akan rumah dan konstruksi, memaksa para pengembang memanfaatkan tanah-tanah yang mempunyai karakteristik yang kurang bagus. Hal ini membuat pengembangan dan peningkatan sistem Pile driving. Saat ini banyak teknik-teknik instalasi tiang pancang bermunculan. Struktur yang menggunakan pondasi tiang pancang apabila tanah dasar tidak mempunyai kapasitas daya pikul yang memadai. Jika hasil pemeriksaan tanah menunjukkan bahwa tanah dangkal tidak stabil dan kurang keras atau apabila besarnya hasil estimasi penurunan tidak dapat diterima, pondasi tiang pancang dapat menjadi bahan pertimbangan. Tiang pancang juga digunakan untuk kondisi tanah yang normal untuk menahan beban horizontal. Tiang pancang merupakan metode yang tepat untuk pekerjaan di atas air, seperti jetty atau dermaga. Dalam mendesain pondasi tiang pancang mutlak diperlukan informasi mengenai : 1. Data tanah dimana bangunan akan didirikan. 2. Daya dukung tiang pancang sendiri (baik single atau group pile). 3. Analisa negative skin friction (karena mengakibatkan beban tambahan). 29

20 Gaya geser negatif (negative skin friction) adalah suatu gaya yang bekerja pada sisi tiang pancang dan bekerja ke arah bawah sehingga memberikan penambahan beban secara vertikal selain beban luar yang bekerja. Negative skin friction berbeda dengan positif skin friction, karena positif skin friction justru membantu memberikan gaya dukung pada tiang dalam melawan beban luar/vertikal yang bekerja dengan cara memberikan perlawanan geser disisi-sisi tiang, dengan arah kerja yang berlawanan dari arah gaya luar yang bekerja ataupun gaya dari negative skin friction. Negatif skin friction terjadi ketika lapisan tanah yang diperkirakan mengalami penurunan cukup besar akibat proses konsolidasi, dimana akibat proses konsolidasi ini tiang mengalami gaya geser dorong ke arah bawah yang bekerja pada sisi-sisi tiang (karena terbebani). Keadaan ini disebut sebagai keadaan tiang mengalami gaya geser negatif (negative skin friction). Jika jumlah gaya-gaya sebagai akibat dari beban luar dan gaya geser negatif ini melebihi gaya dukung tanah yang diizinkan, akan terjadi penurunan tiang yang disertai dengan penurunan tanah disekitarnya. Keadaan ini bisa terjadi karena tanahnya yang lembek, pemancangan pondasi pada daerah timbunan baru, atau akibat penurunan air tanah pada tanah yang lembek, dimana kondisi tersebut memungkinkan terjadinya penurunan atau konsolidasi tanah yang cukup besar. Pondasi tiang pancang hendaknya direncanakan sedemikian rupa sehingga gaya luar yang bekerja pada kepala tiang tidak melebihi gaya dukung tiang yang diizinkan. Adapun yang dimaksud dengan gaya dukung tiang yang diizinkan adalah meliputi aspek gaya dukung tanah yang diizinkan, 30

21 tegangan pada bahan tiang perpindahan kepala tiang yang diizinkan, dan gaya-gaya lain (seperti perbedaan tekanan tanah aktif dan pasif) Tujuan Penggunaan Pondasi Tiang Pancang Pondasi tiang digunakan untuk beberapa tujuan, antara lain : Untuk meneruskan beban bangunan yang terletak di atas air atau tanah lunak ke tanah pendukung yang kuat. Untuk meneruskan beban ke tanah yang relatif lunak sampai kedalaman tertentu sehingga pondasi bangunan mampu memberikan dukungan yang cukup untuk mendukung beban tersebut oleh gesekan dinding tiang dengan tanah disekitarnya. Untuk mengangker bangunan yang dipengaruhi oleh gaya angkat ke atas akibat tekanan hidrostatis atau momen penggulingan. Untuk menahan gaya horizontal dan gaya yang arahnya miring. Untuk memadatkan tanah pasir, sehingga kapasitas dukung tanah tersebut bertambah. Untuk mendukung pondasi bangunan yang permukaan tanahnya mudah tergerus air Jenis-Jenis Tiang Pancang Pondasi tiang pancang dapat digolongkan berdasarkan pemakaian bahan, cara penyaluran beban, cara pemasangannya, dan berdasarkan perpindahan tiang, berikut ini akan dijelaskan satu persatu. 1. Pondasi tiang pancang menurut pemakaian bahan Tiang pancang dapat dibagi ke dalam beberapa kategori (Bowles, 1991), antara lain : 31

22 A. Tiang Pancang Kayu Tiang pancang tertua dalam penggunaan tiang pancang sebagai pondasi dengan bahan material kayu dapat digunakan pada suatu dermaga. Tiang pancang kayu dibuat dari batang pohon yang cabang-cabangnya telah dipotong dengan hati-hati, biasanya diberi bahan pengawet dan didorong dengan ujungnya yang kecil sebagai bagian yang runcing. Kadang-kadang ujungnya yang besar didorong untuk maksud-maksud khusus, seperti dalam tanah yang sangat lembek dimana tanah tersebut akan bergerak kembali melawan poros. Kadang ujungnya runcing dilengkapi dengan sebuah sepatu pemancangan yang terbuat dari logam bila tiang pancang harus menembus tanah keras atau tanah kerikil. Tiang kayu akan tahan lama dan tidak mudah busuk jika tiang dalam keadaan selalu terendam penuh di bawah muka air tanah. Tiang pancang kayu akan lebih cepat rusak atau busuk jika dalam keadaan kering dan basah yang selalu berganti. Sedangkan pengawetan dan pemakaian obat-obatan pengawet untuk kayu hanya akan menunda atau memperlambat kerusakan kayu, tetapi tidak dapat melindungi untuk seterusnya. Pemakaian tiang pancang kayu biasanya tidak diijinkan untuk menahan muatan lebih besar dari 25 sampai 30 ton untuk setiap tiang. Tiang ini sangat cocok untuk daerah rawa dan daerah-daerah yang sangat banyak terdapat hutan kayu seperti daerah Kalimantan, sehingga mudah memperoleh balok/tiang kayu yang panjang dan lurus dengan diameter yang cukup besar untuk digunakan sebagai tiang pancang. 32

23 Persyaratan dari tiang ini adalah bahan yang dipergunakan harus cukup tua, berkualitas baik dan tidak cacat, contohnya kayu berlian. Tiang pancang harus diperiksa dahulu sebelum dipancang untuk memastikan bahwa tiang pancang tersebut memenuhi ketentuan dari bahan dan toleransi yang diijinkan. Semua kayu lunak yang digunakan untuk tiang pancang memerlukan pengawetan yang harus dilaksanakan sesuai dengan AASHTO M dengan menggunakan instalasi peresapan bertekanan. Bila instalasi tidak tersedia, pengawetan dengan tangki terbuka secara panas dan dingin harus digunakan. Beberapa kayu keras dapat digunakan tanpa pengawetan. Pada umumnya kebutuhan mengawetkan kayu keras tergantung jenis kayu dan beratnya kondisi pelayanan. Kepala Tiang Pancang Sebelum pemancangan, tindakan pencegahan kerusakan pada kepala tiang pancang harus diambil yaitu dengan pemangkasan kepala tiang pancang sampai penampang melintang menjadi bulat dan tegak lurus terhadap panjangnya dan diberi bahan pengawet sebelum pur (pile cap) dipasang serta memasang cincin baja/ besi yang kuat. Bila tiang pancang kayu lunak membentuk pondasi struktur permanen dan akan dipotong sampai di bawah permukaan tanah, maka perhatian khusus harus diberikan untuk memastikan bahwa tiang pancang tersebut telah dipotong di bawah permukaan air tanah yang terendah yang diperkirakan. Jika digunakan pur (pile cap) dari beton, kepala tiang pancang harus tertanam dalam pur dengan kedalaman yang cukup sehingga dapat memindahkan gaya. Tebal beton di sekeliling tiang 33

24 pancang paling sedikit 15 cm dan harus diberi baja tulangan untuk mencegah terjadinya keretakan. Sepatu Tiang Pancang Harus dilengkapi dengan sepatu yang cocok untuk melindungi ujung tiang selama pemancangan, kecuali jika seluruh pemancangan dilakukan pada tanah yang lunak. Sepatu harus benar-benar konsentris (pusat sepatu sama dengan pusat tiang pancang) dan dipasang dengan kuat pada ujung tiang. Bidang kontak antara sepatu dan kayu harus cukup untuk menghindari tekanan yang berlebihan selama pemancangan. Pemancangan Pemancangan berat mungkin merusak kepala tiang pancang, memecah ujung dan menyebabkan retak tiang pancang dan harus dihindari dengan membatasi tinggi jatuh palu dan jumlah penumbukan pada tiang pancang. Umumnya, berat palu harus sama dengan beratnya tiang untuk memudahkan pemancangan. Perhatian khusus harus diberikan selama pemancangan untuk memastikan bahwa kepala tiang pancang harus selalu berada sesumbu dengan palu, tegak lurus terhadap panjang tiang pancang. Penyambungan Bila diperlukan untuk menggunakan tiang pancang yang terdiri dari dua batang atau lebih, permukaan ujung tiang pancang harus dipotong sampai tegak lurus terhadap panjangnya untuk menjamin bidang kontak seluas seluruh penampang tiang pancang. Pada tiang pancang yang digergaji, sambungannya harus diperkuat dengan kayu atau pelat penyambung baja, atau profil baja seperti profil kanal atau profil siku yang 34

25 dilas menjadi satu membentuk kotak yang dirancang untuk memberikan kekuatan yang diperlukan. Tiang pancang bulat harus diperkuat dengan pipa penyambung. Sambungan di dekat titik-titik yang mempunyai lendutan maksimum harus dihindarkan. Keuntungan pemakaian tiang pancang kayu, yaitu : a. Relatif lebih ringan sehingga mudah dalam pengangkutan. b. Kekuatan tarik besar sehingga pada waktu pengangkatan untuk pemancangan tidak menimbulkan kesulitan seperti misalnya pada tiang pancang beton precast. c. Mudah untuk pemotongannya apabila tiang kayu ini sudah tidak dapat masuk lagi ke dalam tanah. d. Tiang pancang kayu ini lebih baik untuk friction pile dari pada untuk end bearing pile sebab tegangan tekanannya relatif kecil. e. Karena tiang kayu ini relatif flexible terhadap arah horizontal dibandingkan dengan tiang-tiang pancang selain dari kayu, maka apabila tiang ini menerima beban horizontal yang tidak tetap, tiang pancang kayu ini akan melentur dan segera kembali ke posisi setelah beban horizontal tersebut hilang. Hal seperti ini sering terjadi pada dermaga dimana terdapat tekanan ke samping dari kapal dan perahu. Kerugian pemakaian tiang pancang kayu, yaitu : a. Karena tiang pancang harus selalu terletak di bawah muka air tanah yang terendah agar dapat tahan lama, jika air tanah yang terendah itu letaknya sangat dalam, hal ini akan menambah biaya untuk penggalian. 35

26 b. Tiang pancang yang dibuat dari kayu mempunyai umur yang relatif kecil dibandingkan tiang pancang yang di buat dari baja atau beton terutama pada daerah yang muka air tanahnya sering naik dan turun. c. Pada waktu pemancangan pada tanah yang berbatu (gravel) ujung tiang pancang kayu dapat berbentuk berupa sapu atau dapat pula ujung tiang tersebut hancur. Apabila tiang kayu tersebut kurang lurus, maka pada waktu dipancangkan akan menyebabkan penyimpangan terhadap arah yang telah ditentukan. d. Tiang pancang kayu tidak tahan terhadap benda-benda yang agresif dan jamur yang menyebabkan kebusukan. B. Tiang Pancang Beton Keuntungannya yaitu : a. Karena tiang dibuat di pabrik dan pemeriksaan kualitas ketat dapat dilakukan setiap saat, hasilnya lebih dapat diandalkan. b. Prosedur pelaksanaan tidak dipengaruhi oleh air tanah. c. Daya dukung dapat diperkirakan berdasarkan rumus tiang pancang sehingga mempermudah pengawasan pekerjaan konstruksi. d. Cara penumbukan sangat cocok untuk mempertahankan daya dukung vertikal. Kerugiannya yaitu : a. Karena dalam pelaksanaannya menimbulkan getaran dan kegaduhan maka pada daerah yang berpenduduk padat di kota dan desa, akan menimbulkan masalah disekitarnya. b. Pemancangan sulit, bila diameter tiang terlalu besar. 36

27 c. Bila panjang tiang pancang kurang, maka untuk melakukan penyambungannya sulit dan memerlukan alat penyambung khusus. d. Bila memerlukan pemotongan maka dalam pelaksanaannya akan lebih sulit dan memerlukan waktu yang lama. Tiang pancang beton terdiri dari 3 macam, yaitu : 1. Precast Reinforced Concrete Pile Yaitu tiang pancang dari beton bertulang yang dicetak dan dicor dalam acuan beton (bekisting), kemudian setelah cukup kuat lalu diangkat dan dipancangkan. Karena tegangan tarik beton adalah kecil dan praktis dianggap sama dengan nol, sedangkan berat sendiri beton adalah besar, maka tiang pancang beton ini haruslah diberi penulangan-penulangan yang cukup kuat untuk menahan momen lentur yang akan timbul pada waktu pengangkatan dan pemancangan dan dicetak serta dicor di tempat pekerjaan, jadi tidak membawa kesulitan untuk transport. Tiang pancang ini dapat memikul beban yang besar (>50 ton untuk setiap tiang), hal ini tergantung dari dimensinya. Dalam perencanaan tiang pancang beton precast ini panjang tiang harus dihitung dengan teliti, sebab kalau ternyata panjang tiang ini kurang terpaksa harus dilakukan penyambungan, hal ini adalah sulit dan banyak memakan waktu. Reinforced Concrete Pile penampangnya dapat berupa lingkaran, segi empat, segi delapan dapat dilihat pada gambar di bawah ini. 37

28 Gambar Tiang Pancang Beton Precast Concrete Pile (Sumber : Bowles, 1991) Keuntungan pemakaian precast concrete reinforced pile, yaitu : a. Precast concrete reinforced pile ini mempunyai tegangan tekan yang besar, hal ini tergantung dari mutu beton yang digunakan. b. Dapat di hitung baik sebagai end bearing pile maupun friction pile. c. Karena tiang pancang beton ini tidak berpengaruh oleh tinggi muka air tanah seperti tiang pancang kayu, maka disini tidak memerlukan galian tanah yang banyak untuk poernya. d. Tiang pancang beton dapat tahan lama sekali, serta tahan terhadap pengaruh air maupun bahan-bahan yang corrosive asal beton dekkingnya cukup tebal untuk melindungi tulangannya. Kerugian pemakaian precast concrete reinforced pile, yaitu : a. Karena berat sendirinya maka transportnya akan mahal, oleh karena itu precast concrete reinforced pile ini dibuat di lokasi pekerjaan. 38

29 b. Memerlukan waktu yang lama untuk menunggu sampai tiang beton ini dapat dipergunakan karena dipancang setelah cukup keras. c. Bila memerlukan pemotongan maka dalam pelaksanaannya akan lebih sulit dan memerlukan waktu yang lama. d. Bila panjang tiang pancang kurang, karena panjang dari tiang pancang ini tergantung dari pada alat pancang (pile driving) yang tersedia maka untuk melakukan panyambungan adalah sukar dan memerlukan alat penyambung khusus. 2. Precast Prestressed Concrete Pile Yaitu tiang pancang dari beton prategang yang menggunakan baja penguat dan kabel kawat sebagai gaya prategangnya. Gambar Tiang Pancang Precast Prestressed Concrete Pile (Sumber : Bowles, 1991) Keuntungan pemakaian precast prestressed concrete pile, yaitu : a. Kapasitas beban pondasi yang dipikulnya tinggi. b. Tiang pancang tahan terhadap karat. c. Kemungkinan terjadinya pemancangan keras dapat terjadi. Kerugian pemakaian precast prestressed concrete pile, yaitu : a. Pondasi tiang pancang sukar untuk ditangani. 39

30 b. Biaya permulaan dari pembuatannya tinggi. c. Pergeseran cukup banyak sehingga prategang sukar untuk disambung. 3. Cast in Place Pile Yaitu pondasi yang dicetak di tempat dengan jalan dibuatkan lubang terlebih dahulu dalam tanah dengan cara mengebor tanah seperti pada pengeboran tanah pada waktu penyelidikan tanah. Pada cast in place ini dapat dilaksanakan dua cara, yaitu : 1. Dengan pipa baja yang dipancangkan ke dalam tanah, kemudian diisi dengan beton dan ditumbuk sambil pipa tersebut ditarik ke atas. 2. Dengan pipa baja yang dipancangkan ke dalam tanah, kemudian diisi dengan beton, sedangkan pipa tersebut tetap tinggal di dalam tanah. Keuntungan pemakaian cast in place, yaitu : a. Pembuatan tiang tidak menghambat pekerjan. b. Tidak ada resiko rusak dalam transport karena tiang tidak diangkat. c. Panjang tiang dapat disesuaikan dengan keadaan dilapangan. Kerugian pemakaian cast in place, yaitu : a. Pada saat penggalian lubang, membuat keadaan sekelilingnya menjadi kotor akibat tanah yang diangkut dari hasil pengeboran tanah tersebut. b. Pelaksanaannya memerlukan peralatan yang khusus. c. Beton yang dikerjakan secara cast in place tidak dapat dikontrol. 40

31 C. Tiang Pancang Baja Umumnya tiang pancang baja struktur harus berupa profil baja gilas biasa, tetapi tiang pancang pipa dan kotak dapat digunakan dan akan diisi dengan beton, mutu beton tersebut minimum harus K250. Kebanyakan tiang pancang baja berbentuk profil H. Karena terbuat dari baja maka kekuatannya sangat besar sehingga pengangkutan dan pemancangan tidak menimbulkan bahaya patah seperti halnya pada tiang beton precast. Jadi pemakaian tiang ini akan sangat bermanfaat jika kita memerlukan tiang pancang panjang dengan tahanan ujung yang besar. Tingkat karat pada tiang pancang baja sangat berbeda-beda terhadap teksture tanah, panjang tiang yang berada dalam tanah dan keadaan kelembaban tanah, diantaranya : a. Pada tanah yang memiliki teksture 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 oxygen maka akan menghasilkan tingkat karat yang mendekati keadaan karat yang terjadi karena terendam air. c. Pada lapisan pasir yang dalam letaknya dan terletak di bawah lapisan tanah yang padat akan sedikit sekali mengandung oxygen maka lapisan pasir tersebut juga akan akan menghasilkan karat yang kecil sekali pada tiang pancang baja. Umumnya tiang pancang baja akan berkarat di bagian atas yang dekat dengan permukaan tanah, disebabkan karena Aerated-Condition 41

32 (keadaan udara pada pori-pori tanah) pada lapisan tanah tersebut dan adanya bahan-bahan organis dari air tanah. Hal ini dapat ditanggulangi, memoles tiang baja tersebut dengan (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. Perlindungan Terhadap Korosi Jika korosi pada tiang pancang baja mungkin dapat terjadi, maka panjang atau ruas-ruasnya yang mungkin terkena korosi harus dilindungi dengan pengecatan menggunakan lapisan pelindung yang telah disetujui dan/atau digunakan logam yang lebih tebal jika daya korosi dapat diperkirakan dengan akurat dan beralasan. Umumnya seluruh panjang tiang baja yang terekspos, dan setiap panjang yang terpasang dalam tanah yang terganggu di atas muka air terendah, harus dilindungi dari korosi. Kepala Tiang Pancang Sebelum pemancangan, kepala tiang pancang harus dipotong tegak lurus terhadap panjangnya dan topi pemancang (driving cap) harus dipasang untuk mempertahankan sumbu tiang pancang segaris dengan sumbu palu. Sebelum pemancangan, pelat topi, batang baja atau pantek harus ditambatkan pada pur, atau tiang pancang dengan panjang yang cukup harus ditanamkan ke dalam pur (pile cap). 42

33 Perpanjangan Tiang Pancang Perpanjangan tiang pancang baja harus dilakukan dengan pengelasan. Pengelasan harus dikerjakan sedemikian rupa hingga kekuatan penampang baja semula dapat ditingkatkan. Sambungan harus dirancang dan dilaksanakan dengan cara sedemikian hingga dapat menjaga alinyemen dan posisi yang benar pada ruas-ruas tiang pancang. Jika tiang pancang pipa atau kotak akan diisi dengan beton setelah pemancangan, sambungan yang dilas harus kedap air. Sepatu Tiang Pancang Pada umumnya sepatu tiang pancang tidak diperlukan pada profil H atau profil baja gilas lainnya. Namun jika tiang pancang akan dipancang di tanah keras, maka ujungnya dapat diperkuat dengan menggunakan pelat baja tuang atau dengan mengelaskan pelat atau siku baja untuk menambah ketebalan baja. Tiang pancang pipa atau kotak dapat juga dipancang tanpa sepatu, tetapi jika ujung dasarnya tertutup diperlukan, maka penutup ini dapat dikerjakan dengan cara mengelaskan pelat datar, atau sepatu yang telah dibentuk dari besi tuang, baja tuang atau baja fabrikasi. Keuntungan pemakaian tiang pancang baja, yaitu : a. Tiang pancang ini mudah dalam dalam hal penyambungannya. b. Tiang pancang ini memiliki kapasitas daya dukung yang tinggi. c. Saat pengangkatan dan pemancangan tidak menimbulkan bahaya patah. Kerugian pemakaian tiang pancang baja, yaitu : a. Tiang pancang ini mudah mengalami korosi. b. Bagian H pile dapat rusak atau dibengkokan oleh rintangan besar. 43

34 D. Tiang Pancang Komposit Yaitu tiang pancang yang terdiri dari dua bahan yang berbeda yang bekerja sama sehingga merupakan satu tiang. Kadang-kadang pondasi tiang dibentuk dengan menghubungkan bagian atas dan bawah tiang dengan bahan yang berbeda, misalnya dengan bahan beton di atas muka air tanah dan bahan kayu tanpa perlakuan apapun disebelah bawahnya. cara ini diabaikan karena biaya dan kesulitan yang timbul dalam sambungan. Tiang pancang komposit ini terdiri dari : 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 di bawah air tanah. 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 di bawah muka air tanah yang terendah. b. Kemudian core ditarik ke atas dan tiang pancang kayu dimasukan dalam casing dan terus dipancang sampai mencapai lapisan tanah keras. 44

35 c. Secara mencapai lapisan tanah keras pemancangan dihentikan dan core ditarik ke luar dari casing. Beton dicor ke dalam 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 di atas hanya bedanya tiang ini 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 ke luar 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 ke luar lagi dari casing. 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 ke dalam shell. Setelah shell cukup penuh dan padat casing ditarik ke luar sambil shell yang telah terisi beton tadi ditahan terisi beton tadi ditahan dengan cara meletakkan core di ujung atas shell. 45

36 3. Composite Ungased Concrete and Wood Pile Dasar pemilihan tiang composiet 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 di bawah permukaan air tanah terendah. Prinsip pelaksanaan tiang composite ini adalah sebagai berikut : a. Casing baja dan core dipancang bersama-sama dalam tanah sehingga sampai pada kedalaman tertentu (di bawah muka air tanah). b. Core ditarik ke luar dari casing dan tiang pancang kayu dimasukkan casing terus dipancang sampai kelapisan tanah keras. c. Setelah sampai pada lapisa tanah keras core dike luarkan 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 di atas tiang pancang kayu tersebut. e. Core ditarik lagi ke luar dari casing dan casing diisi dengan beton lagi sampai padat setinggi beberapa sentimeter di atas permukaan tanah. 46

37 Kemudian beton ditekan dengan core kembali sedangkan casing ditarik ke atas sampai ke luar 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. 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 ke atas kembali. d. Kemudian shell yang beralur pada dindingnya dimasukkan dalam casing hingga bertumpu pada penumpu yang terletak di ujung atas tiang pipa baja. Bila diperlukan pembesian maka besi tulngan dimasukkan dalam shell dan kemudian beton dicor sampai padat. e. Shell yang telah terisi dengan beton ditahan dengan core sedangkan casing ditarik ke luar dari tanah. Lubang disekeliling shell diisi dengan 47

38 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 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 biasa. 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. c. Setelah tiang beton precast atau tiang baja H masuk dalam pipa sampai bertumpu pada bola beton pipa ditarik ke luar dari tanah. d. Rongga disekitar tiang beton precast atau tiang baja H diisi dengan kerikil atau pasir. 2. Pondasi Berdasarkan Cara Penyaluran A. Tumpuan Ujung (End Bearing Pile) Penyaluran beban dimana sebagian besar daya dukungnya adalah akibat dari perlawanan tanah keras pada ujung tiang. Tiang yang 48

39 dimasukkan sampai lapisan tanah keras, secara teoritis dianggap bahwa seluruh beban tiang dipindahkan kelapisan keras melalui ujung tiang. Dari hasil sondir dapat dipakai kira- kira harga perlawanan konus S 150 kg/cm 2 untuk lapisan non kohesif, dan S 70 kg/cm 2 untuk kohesif. Menurut Hardiyatmo, 2002, Tiang dukung ujung (End Bearing Pile) adalah tiang yang kapasitas dukungnya ditentukan oleh tahanan ujung tiang. Umumnya tiang dukung ujung berada dalam zone tanah yang lunak yang berada di atas tanah keras. Tiang-tiang dipancang sampai mencapai batuan dasar atau lapisan keras lain yang dapat mendukung beban yang diperkirakan tidak mengakibatkan penurunan berlebihan. Kapasitas tiang sepenuhnya ditentukan dari tahanan dukung lapisan keras yang berada di bawah ujung tiang (Gambar 2.14). Gambar Tumpuan Ujung (End Bearing Pile) (Sumber : Hardiyatmo, 2002) B. Tumpuan Geser/Sisi (Friction Pile) Penyaluran beban dimana sebagian besar daya dukungnya adalah akibat dari gesekan antara tanah dengan sisi-sisi tiang pancang, atau dengan kata lain kemampuan tiang pancang dalam menahan beban hanya mengandalkan gaya geseran antara tiang dengan tanah disekelilingnya. Hal ini bisa terjadi karena pada dasarnya kenyataan di lapangan mengenai 49

40 data kondisi tanah tidak bisa diprediksi, sehingga sering kita jumpai suatu keadaan dimana lapisan yang memenuhi syarat sebagai lapisan pendukung yang baik ditemui pada kedalaman yang dalam, sehingga akan menyebabkan biaya yang sangat mahal. Pada kenyataan seperti ini praktis daya dukung yang didapat adalah dari gesekan antara sisi tiang dengan tanah disekelilingnya namun bukan berarti perlawanan di ujungnya kita anggap melempem atau tidak ada, tapi pada kenyataannya tumpuan di ujung ini juga memiliki andil dalam memberikan daya dukung walaupun kecil. Perbedaan dari kedua jenis tiang pancang ini, semata-mata hanya dari segi kemudahan, karena pada umumnya tiang pancang berfungsi sebagai kombinasi antara friction pile (tumpuan sisi) dan end bearing pile (tumpuan ujung). Kecuali tiang pancang yang menembus tanah yang sangat lembek sampai lapisan tanah dasar yang padat. Menurut Hardiyatmo, 2002, Tiang gesek (friction pile) adalah tiang yang kapasitas dukungnya lebih ditentukan oleh perlawanan gesek antara dinding tiang dan tanah disekitarnya (Gambar 2.15). Tahanan gesek dan pengaruh konsolidasi lapisan tanah di bawahnya diperhitungkan pada hitungan kapasitas tiang. Gambar Tumpuan Geser/Sisi (Friction Pile) (Sumber : Hardiyatmo, 2002) 50

41 3. Pondasi Tiang Pancang menurut Pemasangannya Menurut cara pemasangannya dibagi dua bagian besar, yaitu : A. Tiang pancang pracetak Yaitu tiang pancang yang dicetak dan dicor di dalam acuan beton (bekisting), kemudian setelah cukup kuat lalu diangkat dan dipancangkan. Menurut cara pemasangannya terdiri dari : 1. Cara penumbukan Dimana tiang pancang tersebut dipancangkan ke dalam tanah dengan cara penumbukan oleh alat penumbuk (hammer). 2. Cara penggetaran Dimana tiang pancang tersebut dipancangkan ke dalam 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, yaitu : 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. c. Cara pemasangan dengan tekanan, yaitu tiang dipancangkan ke dalam tanah dengan memberikan tekanan pada tiang. 51

42 d. Cara pemancaran, yaitu tanah pondasi diganggu dengan semburan air yang ke luar dari ujung serta keliling tiang, sehingga tidak dapat dipancangkan ke dalam tanah. B. Tiang yang dicor di tempat (Cast in Place Pile) Tiang yang dicor di tempat (Cast in Place Pile) ini menurut teknik penggaliannya terdiri dari beberapa macam cara yaitu : 1. Cara penetrasi alas Cara penetrasi alas yaitu pipa baja yang dipancangkan ke dalam tanah kemudian pipa baja tersebut dicor dengan beton. 2. Cara penggalian Cara ini dapat dibagi lagi dari peralatan pendukung yang digunakan, antara lain : a. Penggalian dengan tenaga manusia, yaitu penggalian lubang pondasi tiang pancang dengan tenaga manusia adalah penggaliam lubang pondsi 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, yaitu penggalian lubang pondasi tiang pancang dengan tenaga mesin adalah penggalian lubang pondasi dengan bantuan tenaga mesin, yang memiliki kemampuan lebih baik dan lebih canggih. 4. Pondasi Tiang Berdasarkan Perpindahannya. Pondasi ini dapat dibagi menjadi 3 kategori, sebagai berikut : 52

43 A. Tiang Perpindahan besar (Large Displacement Pile) Yaitu tiang pejal atau berlubang dengan ujung tertutup dipancang ke dalam tanah sehingga terjadi perpindahan volume tanah yang relative besar seperti tiang kayu, tiang beton pejal, tiang beton prategang (pejal atau berlubang), tiang baja bulat (tertutup pada ujungnya). B. Tiang perpindahan Kecil (Small Displacement Pile) Yaitu sama seperti tiang kategori pertama hanya volume tanah yang dipindahkan saat pemancangan relative kecil, contohnya tiang beton berlubang dengan ujung terbuka, tiang beton prategang berlubang dengan ujung terbuka, tiang baja H, tiang baja bulat ujung terbuka, dan tiang ulir. C. Tiang Tanpa Perpindahan (Non Displacement Pile) Terdiri dari tiang yang dipasang di dalam tanah dengan cara menggali atau mengebor tanah seperti bored pile, yaitu tiang beton yang pengecorannya langsung di dalam lubang hasil pengeboran tanah (pipa baja diletakkan di dalam lubang dan dicor beton) (Hardiyatmo, 2002) Jenis-Jenis Alat Pancang Dalam pemasangan tiang ke dalam 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 (2.16a) sampai dengan (2.16d). Pada gambar tersebut diperlihatkan pula alat-alat perlengkapan pada kepala tiang dalam pemancangan. Menurut Bowles, jenis-jenis alat pancang adalah : 53

44 1. 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. Pelaksanaan pemancangan berjalan lambat, sehingga alat ini hanya dipakai pada volume pekerjaan pemancangan yang kecil. 2. Pemukul Aksi Tunggal (Single-acting Hammer) Berbentuk 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 2.16a). 3. Pemukul Aksi Double (Double-acting Hammer) Menggunakan uap atau udara untuk mengangkat ram dan untuk mempercepat gerakan ke bawahnya (Gambar 2.16b). Kecepatan pukulan dan energi output biasanya lebih tinggi daripada pemukul aksi tunggal. 4. Pemukul Diesel (Diesel Hammer) 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 (Gambar 2.16c). 5. Pemukul Getar (Vibratory Hammer) Pemukul getar merupakan unit alat pancang yang bergetar pada frekuensi tinggi (Gambar 2.16d). 54

45 (a) Pemukul aksi tunggal. Pada alas pukulan, katup masukan terbuka dengan tekanan uap menaikkan balok besi panjang. Pada puncak angkatan uap ditutup dan masuk menjadi pembuang yang membiarkan balok besi jatuh. (b) Pemukul aksi rangkap. Balok besi panjang dalam kedudukan bawah menekan S2, yang membuka klep masuk dan menutup klep buang di B dan menutup klep masuk dan membuka klep buang di A; palu kemudian naik oleh tekanan uap di B. Balok besi panjang dalam kedudukan atas menekan S1, yang menutup klep masuk B dan membuka klep buang; klep A buang menutup; uap masuk dan mempercepat balok besi panjang ke bawah. 55

46 (c) pemukul diesel. Kran mula-mula mengangkat balok besi. Balok besi dilepas dan jatuh; pada titik yang dipilih bahan bakar diinjeksikan. Balok besi beradu dengan landasan, yang menyalakan bahan bakar. Ledakan yang dihasilkan mendorong tiang pancang dan mengangkat balok besi untuk siklus berikutnya. (d) pemukul getar. Sumber tenaga luar (motor listrik atau pompa hidraulik yag digerakkan listrik) memutar pemberat eksentrik dalam arah relatif yang diperlihatkan. Komponen gaya horisontal saling meniadakan/komponen-komponen gaya vertikal saling memperkuat. Gambar Skema Pemukul Tiang Pancang: (a) Pemukul aksi tunggal (single acting hammer), (b) Pemukul aksi rangkap (double acting hammer), (c) Pemukul diesel (diesel hammer), (d) Pemukul getar (vibratory hammer) (Sumber : Joseph E. Bowles) 56

47 Metode Pemancangan Tiang Menurut Bowles, tiang pancang tersebut dipancang ke dalam tanah dengan sejumlah metode, yaitu : 1. Pemancangan dengan pemukulan berurutan secara tetap pada puncak tiang pancang dengan menggunakan sebuah martil tiang pancang. Cara ini menimbulkan suara yang berisik dari getaran setempat yang mungkin tidak diperbolehkan oleh peraturan setempat atau badan-badan yang memelihara lingkungan dan sudah tentu dapat merusak hak milik yang dekat dengan tempat tersebut. 2. Pemancangan yang menggunakan alat penggetar yang ditempatkan (diikatkan) di puncak tiang pancang. Cara ini relatif lebih sedikit mengeluarkan suara berisik dan getaran pancangan yang tidak berlebihan. Metode ini dipakai dalam endapan yang kohesinya kecil. 3. Dengan mendongkrak tiang pancang. Cara ini dipakai untuk bagianbagian kaku yang pendek. 4. Dengan membor sebuah lubang serta dengan memancang sebuah tiang pancang kedalamnya, atau yang lebih rumit lagi mengisi rongga dengan beton sehingga menghasilkan sebuah tiang pancang setelah dikeraskan Alasan Menggunakan Pondasi Tiang Pancang Alasan penggunaan pondasi tiang pancang ini adalah : 1. Biaya yang dikeluarkan lebih murah dari pada tipe pondasi dalam yang lain (bored pile). 2. Pengerjaannya relatif cepat dan pelaksanaannya juga lebih mudah. 3. Di Indonesia, peralatan yang digunakan tidak sulit untuk didapatkan. 57

48 4. Para pekerja di Indonesia sudah cukup terampil untuk melaksanakan bangunan yang mempergunakan pondasi tiang pancang. 5. Kualitas tiang pancang terjamin. Tiang pancang yang digunakan merupakan hasil pabrikasi, sehingga kualitas bahan yang digunakan dapat dikontrol sesuai dengan kebutuhan serta kualitasnya seragam karena dibuat massal. (Kontrol kualitas/kondisi fisik tiang pancang dapat dilakukan sebelum tiang pancang digunakan). 6. Dari segi kontrol kuaitas, karena pile dibuat di pabrik dengan pemeriksaan kualitas sangat ketat, hasilnya lebih dapat diandalkan. Pile ini mempunyai tegangan tekan yang besar dan mempunyai daya tahan terhadap pengaruh air maupun bahan-bahan yang korosif. 7. Dapat langsung diketahui daya dukung tiang pancangnya, pemancangan yang menggunakan drop hammer dihentikan bila telah mencapai tanah keras/final set yang ditentukan (kalendering). Sedangkan bila menggunakan Hydrolic Static Pile Driver (HSPD), terdapat dial pembebanan yang menunjukkan tekanan hidrolik terdiri dari empat silinder untuk menekan tiang pancang ke dalam tanah sampai ditemui kedalaman tanah keras Kelebihan dan Kekurangan Pondasi Tiang Pancang Kelebihan : a. Pemeriksaan kualitas pondasi sangat ketat sesuai standar pabrik. b. Pemancangan lebih cepat, mudah dan praktis. c. Pelaksanaan tidak dipengaruhi oleh air tanah. d. Daya dukung dapat diperkirakan berdasarkan rumus tiang. 58

49 e. Sangat cocok untuk mempertahankan daya dukung vertikal. Kekurangan : a. Pelaksanaannya menimbulkan getaran dan kegaduhan. b. Pemancangan sulit, bila diameter tiang terlalu besar. c. Kesalahan metode pemancangan dapat menimbulkan kerusakan pada pondasi. d. Bila panjang tiang pancang kurang, maka untuk melakukan penyambungan sulit dan memerlukan alat penyambung khusus. e. Bila memerlukan pemotongan maka dalam pelaksanaannya akan lebih sulit dan memerlukan waktu yang lama Penyelidikan dan Pemeriksaan Tanah di Lapangan (Soil Investigation) Penyelidikan ini harus direncanakan sedemikan rupa sehingga jumlah informasi maksimum dapat diperoleh dengan biaya minimum. Beberapa metode-metode pemeriksaan lapangan dan penyelidikan di lapangan diantaranya adalah : pemboran, sumur-sumur percobaan, penggambilan contoh tanah, percobaan penetrasi Pemboran Menurut Laporan Akhir Penyelidikan tanah (Soil Investigation) Jalan Bebas Hambatan Medan-Kualanamu, pengujian pengeboran bertujuan untuk membuat lubang pada lapisan tanah untuk : Mengetahui susunan lapisan tanah pendukung secara visual dan terperinci. Mengambil sampel tanah terganggu (disturbed sample) lapis demi lapis sampai kedalaman yang diinginkan untuk deskripsi dan 59

50 klasifikasi tanah (visual soil clasification) dan juga digunakan sebagai bahan pengujian laboratorium. Mengambil sampel tanah tak terganggu (undisturbed sample) untuk bahan pengujian di laboratorium. Pengujian standard penetration test (SPT) setiap interval 2 meter. Mengamati dan melaksanakan pengukuran kedalaman muka air tanah (ground water level). Terdapat dua macam cara pelaksanaannya, yaitu : 1. Bor tangan Bor tangan dapat digunakan untuk menggali lubang bor hinga kedalaman 5 meter dengan memakai seperangkat batang penyambung, bor tangan biasanya digunakan hanya bila sisi-sisi lubang bor tidak memerlukan penyangga (tanah tidak terlalu keras) dan bila tidak terdapat partikel-partikel berukuran kerikil atau yang lebih besar. Bor tangan yang umum digunakan yaitu bor spiral, bor helical, bor tipe iwan kecil dan tipe iwan besar. (a) (b) (c) (d) Gambar Jenis-Jenis Bor Tangan : (a) Iwan Besar, (b) Iwan Kecil, (c) Spiral, (d) helical (Sumber : Djatmiko & Edy,1997) 60

51 2. Bor mesin Bor mesin biasa dilaksanakan untuk pemboran yang mencapai kedalaman yang lebih besar dan untuk mengumpulkan contoh tanah yang tidak terganggu yang digerakkan dengan motor penggerak alat bor. Untuk jenis tanah yang berbeda-beda digunakan macam-macam alat bor dan cara-cara tertentu, antara lain : -Pemboran tumbuk, untuk kerikil dan pasir. -Pemboran dengan air, dilakukan untuk bahan yang lunak dan lepas. -Bor cepat dan pemotong inti, dilakukan untuk lempung, lanau, pasir berlanau. -Tabung inti, dilakukan untuk pemboran dalam batuan. Tabel 2.1. Jarak Pemboran (Sumber : Djatmiko & Edy, 1997) Proyek Jarak Boring (ft) (m) Gedung tingkat satu Gedung tingkat banyak Jalan Raya Bendungan Tanah Perencanaan Bangunan Tempat Tinggal (apartemen, dll) Sewaktu pengeboran, lubang bor dilindungi dengan casing agar tidak terjadi kelongsoran sehingga diperoleh hasil pengeboran yang baik dimana contoh tanah tidak terganggu oleh longsoran. Untuk tanah lunak (soft soil) pengeboran harus dilakukan dengan casing berputar, drilling rod dan ujung casing diberi mata bor. Bila ditemui tanah keras maka pemboran harus dilakukan dengan diamond bit. 61

52 Pengambilan sampel tak terganggu dilakukan setelah pengambilan contoh tanah, tabung contoh (tube sample) ditutup dengan parafin untuk mencegah penguapan pada contoh tanah tersebut serta diberi kode titik bor dan kedalaman pengujian pada tabung. Tabung contoh tanah yang digunakan adalah stainless tube sample ukuran OD (outer diameter) 3 inchi dan ID (internal diameter) 2 7/8 inchi, dengan tebal tabung 1/16 inchi dan panjang 50 cm Sumur Percobaan (Test Pit) Penggalian tanah yang yang digunakan untuk penyelidikan suatu tanah biasanya memiliki ukuran (1 X 1,5 2) m dengan kedalaman tanah sesuai dengan maksud dan tujuan yang diperlukan. Tujuan pembuatan sumur untuk mengetahui susunan tanah, warna tanah, tekstur tanah, dan dapat digunakan untuk pengambilan sempel tanah yang selanjutnya digunakan untuk penelitian di laboratorium. Pembuatan sumur percobaan sering dikerjakan dalam hubungan dengan pekerjaan pembuatan jalan raya atau landasan pesawat udara Pengambilan Contoh Tanah Penggambilan contoh tanah terdiri dari dua macam, yaitu : 1. Contoh Tanah Terganggu (Disturbeb Soil) Contoh tanah terganggu diambil dari lapangan tanpa adanya usaha untuk melindungi struktur asli tanah tersebut. Contoh tanah biasanya dibawa ke laboratorium dalam tempat tertutup untuk menjaga agar kadar airnya tidak berubah. Contoh tanah terganggu dapat dipakai untuk 62

53 percobaan-percobaan, seperti : analisa saringan, batas-batas Atterberg, (Specific Gravity Test), pengujian berat jenis dan lain-lain. 2. Contoh Tanah Tidak Terganggu (Undisturbed Soil) Contoh tanah tidak terganggu adalah suatu contoh tanah yang dianggap mendekati sifat-sifat asli tanahnya. Contoh tanah ini tidak mengalami atau sedikit sekali mengalami perubahan struktur, kadar air atau susunan kimianya. Contoh tanah yang benar-benar asli tidak mungkin diperoleh, akan tetapi dengan teknik pelaksanaan yang penuh pengalaman, kerusakan-kerusakan pada contoh tanah dapat dibatasi sekecil mungkin Percobaan Penetrasi Dengan menekan atau memukul berbagai macam alat ke dalam tanah dan mengukur besarnya gaya atau jumlah pukulan yang diperlukan, kita dapat menentukan dalamnya berbagai lapisan tanah yang berbeda dan mendapatkan indikasi tentang kekuatannya. Percobaan semacam ini disebut penetrasi dan alat yang digunakan disebut penetrometer. Pengujian lapangan dengan metode SPT merupakan percobaan dinamis yang dilakukan dalam satu lubang bor. Pengujian pada proyek ini dilakukan setiap interval kedalaman pemboran 2 meter dengan menggunakan tabung sampel yang berdiameter OD 2 inchi, ID 1 3/8 inchi dan panjang 24 inchi dengan tipe split spoon sample dan menggunakan massa pendorong (hammer) seberat 63,5 kg (140 lbs), dimana ketinggian jatuh bebas dari pendorong tersebut adalah 30 inchi (75 cm). Tabung SPT ditekan kedalaman dasar lubang sedalam 15 cm, kemudian untuk setiap interval 15 cm dilakukan pemukulan dan perhitungan jumlah pukulan 63

54 untuk memasukkan split spoon sample ke dalam tanah sedalam (3 x 15) cm. Banyaknya pukulan palu tersebut dinyatakan sebagai nilai N. Dimana nilai N yang diperhitungkan adalah jumlah pukulan pada 15 cm kedua dan 15 cm ketiga (2 x 15 = 30 cm). Percobaan SPT relatif lebih sederhana bila dibandingkan dengan percobaan sondir. Selain itu, contoh tanah terganggu dapat diperoleh untuk identifikasi jenis tanah, sehingga interpretasi kuat geser dan deformasi tanah dapat diperkirakandengan baik. Gambar Alat Percobaan Penetrasi Standard (Sumber : Sosrodarsono & Nakazawa, 2005) Tujuan Percobaan SPT yaitu : Untuk menentukan kepadatan relatif lapisan tanah tersebut dari pengambilan contoh tanah dengan tabung. Dapat diketahui jenis tanah dan ketebalan dari setiap lapisan tanah. 64

55 Untuk memperoleh data yang kumulatif pada perlawanan penetrasi tanah dan menetapkan kepadatan dari tanah yang tidak berkohesi yang biasanya sulit diambil sampelnya. Pelaksanaan pengujian dibagi atas 3 tahap yaitu berturut-turut setebal 15 cm untuk masing-masing tahap. Tahap pertama dicatat sebagai dudukan, sementara jumlah pukulan untuk memasukkan tahap kedua dan ketiga dijumlahkan untuk memperoleh nilai pukulan N atau perlawanan SPT dinyatakan dalam pukulan per 30 cm. Jika tabung contoh tidak dapat dipikul sampai 45 cm, jumlah pukulan per masing-masing tahap setebal 15 cm dan masing-masing bagian tahap harus dicatat pada pencatatan log bor. Untuk sebagian tahap kedalaman penetrasi harus dicatat sebagai tambahan pada jumlah pukulan misalnya tahap 2 sebesar 50 pukulan per 5 cm penetrasi. Metode uji ini dilakukan pada berbagai jenis tanah atau batuan lunak tetapi tidak dapat digunakan untuk mengetahui karakteristik deposit kerikil atau lempung lunak. Pengamatan dan perhitungan SPT dilakukan sebagai berikut : a. Mula-mula tabung SPT dipukul ke dalam tanah sedalam 45 cm yaitu kedalaman yang diperkirakan akan terganggu oleh pengeboran. b. Kemudian untuk setiap kedalaman 15 cm dicatat jumlah pukulan yang dibutuhkan untuk memasukkannya. c. Jumlah pukulan untuk memasukkan split spoon 15 cm pertama dicatat sebagai N 1. Jumlah pukulan untuk memasukkan 15 cm kedua adalah N 2 dan jumlah pukulan untuk memasukkan 15 cm ketiga adalah N 3. Jadi 65

56 total kedalaman setelah pengujian SPT adalah 45 cm dan menghasilkan N 1, N 2, dan N 3. d. Angka SPT ditetapkan dengan menjumlahkan 2 angka pukulan terakhir (N 2 +N 3 ) pada setiap interval pengujian dan dicatat pada lembaran Drillig Log. e. Setelah selesai pengujian, tabung SPT diangkat dari lubang bor ke permukaan tanah untuk diambil contoh tanahnya dan dimasukkan ke dalam kantong plastik untuk diamati di laboratorium. Kemudian hasil dari pekerjaan bor dan SPT dituangkan dalam lembaran drilling log Kalendering Kalendering adalah grafik catat yang berada pada alat pancang yang berfungsi untuk mengetahui sejauh mana pemancangan yang telah dilakukan sudah memenuhi spesifikasi daya dukung yang diinginkan yang digunakan pada pekerjaan pemancangan tiang pancang (beton maupun pipa baja) untuk mengetahui daya dukung tanah secara empiris melalui perhitungan yang dihasilkan oleh proses pemukulan alat pancang yang berupa diesel hammer maupun hydraulic hammer. Pembacaan ini dilakukan pada alat pancang sewaktu memancang. Jika dari bacaan tinggi bacaan sudah bernilai 1 cm, maka pemancangan sudah siap dihentikan. Itu artinya tiang sudah menencapai titik tanah keras, tanah keras itulah yang menyebabkan bacaan kalenderingnya kecil yaitu 1 cm atau kurang. Jika diteruskan dikhawatirkan akan terjadi kerusakan pada tiang pancang itu sendiri seperti pada topi tiang pancang atau badan tiang 66

57 pancang itu sendiri. Pembacaan 1 kalendering dilakukan dengan 10 pukulan. Perhitungan kalendering menghasilkan output yang berupa daya dukung tanah dalam Ton. kalendering dilaksanakan saat hampir mendekati top pile yang disyaratkan, final set 3 cm untuk 10 pukulan terakhir, atau bisa dilihat dari data bore log. Gambar Pembacaan Kalendering (Sumber : Proyek Jembatan Sei Batu Gingging Hulu) Tahapan pelaksanaannya yaitu : 1. Saat kalendering telah ditentukan dihentikan pemukulannya oleh hammer. 2. Memasang kertas millimeter blok pada tiang pancang dengan lem. 3. Menyiapkan spidol yang ditumpu pada papan penopang dan waterpass tukang, kemudian menempelkan ujung spidol pada kertas millimeter. 67

58 Gambar Persiapan Pelaksanaan Kalendering (Sumber : Tomat Bangun, 2012) 4. Menjalankan pemukulan. 5. Satu orang melakukan kalendering dan satu orang mengawasi serta menghitung jumlah pukulan. Gambar Pelaksanaan kalendering (Sumber : Tomat Bangun, 2012) 6. Setelah 10 pukulan kertas millimeter diambil. 7. Tahap ini bisa dilakukan 2-3 kali agar memperoleh grafik yang bagus. 8. Usahakan kertas bersih, karena kalau menggunakan diesel hammer biasanya kena oli dan grafiknya jadi kurang valid karena tertutup oli. 9. Setelah tahapan selesai hasil kalendering ditanda tangani kontraktor, pengawas, dan direksi lapangan untuk selanjutnya dihitung daya dukungnya. 68

59 Gambar Hasil Kalendering (Sumber : Proyek Jembatan Sei Batu Gingging Hulu) 2.7. Pile Driving Analyzer (PDA) PDA Test merupakan sebuah test untuk mengukur kapasitas tiang tekan secara dinamik pada pondasi dalam, baik itu tiang pancang atau tiang bor, integritas tiang, dan energy dari hammer yang mengacu pada ASTM D-4945 (Standard Test Method for High-Strain Dynamic Testing of Deep Foundations). Gambar Pile Driving Analyzer (PDA) Model Pax (Sumber : Proyek Jembatan Sei Batu Gingging Hulu) 69

60 Gambar Tipikal Penyusunan Pengetesan PDA (Sumber : Lauwtjunnji, 2015) Analisa data PDA dilakukan dengan prosedur Case Method, yang meliputi pengukuran data kecepatan (velocity) dan gaya (force) selama pelaksanaan pengujian (re-strike) dan perhitungan variabel dinamik secara real time untuk mendapatkan gambaran tentang daya dukung pondasi tiang tunggal. Gambar Tipikal Set-Up tes PDA (Sumber : Lauwtjunnji, 2015) Pengujian tiang cara dinamis dilakukan dengan menempatkan dua pasang sensor secara berlawanan. Satu pasang sensor terdiri dari pengukur 70

61 regangan (strain transducer) dan pengukur percepatan (accelerometer) yang dipasang di bawah kepala tiang (minimum jarak dari kepala tiang ke transducer 1,5D 2D, dimana D adalah diameter tiang atau minimal 50 cm) sehingga ada jarak bebas pada saat tumbukan. Kedua sensor tersebut mempunyai fungsi ganda, masing-masing menerima perubahan percepatan dan regangan. Gelombang tekan akan merambat dari kepala tiang ke ujung bawah tiang (toe) setelah itu gelombang tersebut akan dipantulkan kembali menuju kepala tiang dan ditangkap oleh sensor. Gelombang yang diterima sensor secara otomatis akan disimpan oleh komputer. Rekaman hasil gelombang ini akan menjadi dasar bagi analisa dimana gelombang pantul yang diberikan oleh reaksi tanah akibat kapasitas dukung ujung dan gerak akan memberikan kapasitas dukung termobilisasi (mobilized capacity). Strain Transducer Accelerometer Gambar Sensor PDA : Strain Transducer dan Accelerometer (Sumber : Proyek Jembatan Sei Batu Gingging Hulu) Melalui strain transducer akan terukur nilai Force yang terjadi di dekat kepala tiang atau pada posisi sensor setelah ada impact dari tumbukan hammer terhadap kepala tiang. Sedangkan melalui accelerometer akan terukur nilai percepatan yang akan dihitung untuk mendapatkan variable velocity. Ketika ada impact dari hammer saat 71

62 ditumbukkan maka akan terjadi gelombang turun (wave down) dan gelombang naik (wave up), dengan kecepatan yang sama. Sehingga dapat diasumsikan bahwa ketika ada perlawanan dari tanah maka perubahan kecepatan gelombang akan mengembalikan gelombang naik (wave up). Dan metode dinamik ini menggunakan effect dari refleksi gelombang naik pada velocity dan force yang terukur dekat kepala tiang untuk mengevaluasi kapasitas tiang dan/atau integritas tiang. Akibat tumbukan hammer pada kepala tiang, sensor akan menangkap gerakan yang timbul dan mengubahnya menjadi sinyal listrik, kemudian direkam dan diproses Pile Driving Analyzer (PDA) model PAX. Hasil rekaman PDA dianalisa lebih lanjut dengan software CAPWAP. CAPWAP (Case Pile Wave Analysis Program) adalah program aplikasi analisa numerik yang menggunakan masukan data gaya (force) dan kecepatan (velocity) yang diukur oleh PDA. Kegunaan program ini adalah untuk memperkirakan distribusi dan besarnya gaya perlawanan tanah total sepanjang tiang berdasarkan modelisasi sistem tiang-tanah yang dibuat dan memisahkannya menjadi bagian perlawanan dinamis dan statis. 72

63 Tabel 2.2. Parameter Pengujian Tes PDA (Sumber : Lauwtjunnji, 2015) Kode Keterangan BN Pukulan RMX Daya dukung tiang (ton) FMX Gaya tekan maksimum (ton) CTN Gaya tarik maksimum (ton) EMX Energi maksimum yang ditransfer (tonm) DMX Penurunan maksimum (mm) DFN Penurunan permanen (mm) STK Tinggi jatuh palu (m) BPM Pukulan per menit BTA Nilai keutuhan tiang (%) LE Panjang tiang di bawah instrumen (m) LP Panjang tiang tertahan (m) AR Luas penampang tiang (cm 2 ) CSX, CSI0 Tegangan tekan maksimum (Mpa) TSX Tegangan tarik maksimum sepanjang tiang (Mpa) Penghentian re-strike dan perekaman data dilakukan setelah penguji yakin bahwa hammer telah memberikan energi transfer maksimum yang mampu dilakukannya. Perhitungan CASE Method berdasarkan teori wave mechanic didapatkan persamaan : R = F + Zv + F Zv......(2.1) Dimana : R = tahanan tanah total t 1 = waktu impact dari tumbukan t 2 = t1 + 2L/c (dimana L adalah panjang tiang) Z = EA/c = A (Er) (dikenal dengan impedance ) 73

64 Tahanan total tanah R yang dihitung menggunakan formula di atas mempunyai dua kompenen : 1. A displacement-dependent component, Static Resistance (Rs) ini yang akan kita ukur. 2. A velocity-dependent component, Dynamic Resitance (Rd), yang mana Rd diturunkan dari R untuk mendapatkan Rs. Variable Dynamic Resistance (Rd) sendiri dihitung dengan formula : R = J Z V......(2.2) Dimana : Jc = nilai damping factor, tergantung dari jenis tanah Z = pile impedance (Z=EA/c) V toe = velocity pada ujung tiang, didapatkan dari force and velocity yang terukur dekat kepala tiang, berdasarkan prinsip dari teori wave mechanics Dengan melalui pendekatan itu didapatkan persamaan untuk menghitung nilai Static Resistance (Rs), R = ( ) F + Zv + ( ) (F Zv )..... (2.3) Waktu Pengujian PDA test Pengujian PDA dapat dilakukan selama pemancangan untuk memonitori perkembangan daya dukung tiang sejalan dengan tiang masuk makin dalam, kenerja dari sistem pemancangan atau memonitor tegangan pada saat pemancangan yang ekstrim. 74

65 Tetapi umumnya PDA digunakan untuk menentukan daya dukung jangka panjang tiang pondasi. Untuk tujuan ini, pengujian PDA sebaiknya dilakukan beberapa hari setelah pemancangan, setelah gaya lengketan tanah mulai bekerja. Pada pengujian dengan PDA Test akan diperoleh hasil daya dukung yang bersifat salah satu dari dua kondisi berikut, yaitu refusal dan ultimate. Daya dukung yang bersifat refusal adalah daya dukung yang terdeteksi atau terdata dan dianalisa, merupakan daya dukung yang diperoleh dari kondisi pondasi tiang yang belum sepenuhnya termobilisasi. Kondisi belum sepenuhnya termobilisasi adalah kondisi dimana pondasi tiang belum mencapai kapasitas tertinggi atau ultimatenya. Kondisi ini dapat disebabkan karena pada saat pengujian/re-strike dilakukan, energi yang ditransfer tidak cukup besar untuk memobilisasi seluruh kemampuan tahanan atau daya dukung pondasi tiang yang diuji. Daya dukung yang bersifat ultimate adalah daya dukung yang diperoleh dari kondisi pondasi tiang yang sudah termobilisasi sepenuhnya. Dengan demikian angka daya dukung yang dihasilkan dari analisa PDA dan CAPWAP pada kondisi ini adalah benar-benar daya dukung ultimate atau batas yang dimiliki oleh pondasi tiang yang diuji. Kondisi ultimate ditentukan oleh salah satu dari : Telah bergeraknya tiang pancang akibat beban tertentu (beban ultimate) yang berarti terlampauinya tahanan friksi dan ujung dari pondasi tiang. 75

66 Telah terlampauinya kemampuan material tiang pancang itu sendiri yang jika diteruskan dengan beban yang lebih berat akan mengakibatkan kegagalan pada bahan/material tiang pancang. Akan tetapi kedua kondisi tersebut baik refusal maupun ultimate dapat diterima selama daya dukung yang diperoleh masih memenuhi syarat faktor keamanan yang dituntut dari desain yang ditetapkan. Dari beberapa data yang diambil pada waktu pelaksanaan pengujian PDA, pada umumnya akan diambil satu grafik dan data yang paling baik dalam mewakili dan menggambarkan kekuatan atau daya dukung pondasi tiang yang diuji yang pada umumnya diambil data dari transfer energi atau energi tersalurkan (EMX) yang paling besar/maksimum selama pelaksanaan re-strike dan terdata dalam program yang digunakan. Berikut ini contoh hasil pengujian PDA Test dan CAPWAP : Gambar Grafik Hasil Pengujian Tes PDA dan CAPWAP (Sumber : Lauwtjunnji, 2015) 76

67 Tabel 2.3. Hasil Pengujian Tes PDA dan CAPWAP (Sumber : Lauwtjunnji, 2015) Kode Keterangan Tiang : SU-51 BN Pukulan 12 RMX Daya dukung tiang (ton) 215 FMX Gaya tekan maksimum (ton) 294 CTN Gaya tarik maksimum (ton) 0 EMX Energi maksimum yang ditransfer (tonm) 2,78 DMX Penurunan maksimum (mm) 15 DFN Penurunan permanen (mm) 7 STK Tinggi jatuh palu (m) 2,1 BPM Pukulan per menit 44,4 BTA Nilai keutuhan tiang (%) 100 LE Panjang tiang di bawah instrumen (m) 9 LP Panjang tiang tertahan (m) 8 AR Luas penampang tiang (cm 2 ) 1225 adalah 2. Faktor keamanan yang digunakan untuk pengujian PDA pada umumnya 77

68 Tabel 2.4. Global Safety Factors-Allowable Stress Design Value (Sumber : Lauwtjunnji, 2015) Global Safety Factors-Allowable Stess Design Value Australia Code Year Design loads PDCA 2001 AASHTO 1992 IBC >40T AS ASCE (20-96) to 40 T For driven pile types 40 to 100T >100T ASCE (non-driven piles) >100T Static analysis Notes : to 3.44 NA NA NA NA Dynamic formula Notes : NA 2.50 to 3.06 c 2.0 to 2.4 h NR NR NA Wave equation Notes : NA 2.50 to to 2.2 h 1.9 to 2.3 h NR NA Dynamic testing Notes : 1.9 to 2.1 A B 1.72 to 2.12 a, f, g 1.6 to 2.0 h 1.7 to 2.0 h 2.0 to 2.4 h 2.6 to 3.6 h Static testing Notes : 1.8 to 2.0 D to 1.93 f, g 1.5 to 1.8 h 1.6 to 1.9 h 1.8 to 2.2 H 2.3 to 3.2 h Static & dinamic Notes : 1.65 to 1.9 a, b, e 1.90 J j j j J j c a f Notes : dynamic testing requires signal matching b requires correlating static test dynamic formula for sands only not clays d <2% static e >1% static or >3% dynamic higher SF if <3% dynamic or <1% static G H lower SF if>15% dynamic or >3% static, and extensive site investigation with careful construction control depends on pile type, site variabillity, load conditions, etc. J not specifically addreesed NA - not applicable NR - not recommended 2.8. Metode Pelaksanaan Pemancangan Pondasi Tiang Penggunaan metode yang tepat, cepat, praktis, dan aman, sangat membantu dalam penyelesaian pekerjaan pada suatu proyek konstruksi. Sehingga target waktu, biaya dan mutu yang ditetapkan dapat tercapai. Langkah-langkah untuk dimensi kubus/ukuran dan tiang pancang : 1. Menghitung daya dukung yang didasarkan pada karakteristik tanah dasar yang diperoleh dari penyelidikan tanah. Kemudian hitung kemungkinan nilai daya dukung yang diizinkan pada berbagai kedalaman dengan memperhatikan faktor keamanan terhadap 78

69 keruntuhan daya dukung yang sesuai, dan penurunan yang terjadi harus tidak berlebihan. 2. Menentukan kedalaman, tipe, dan dimensi pondasi. Hal ini dilakukan dengan memilih kedalaman minimum yang memenuhi syarat keamanan terhadap daya dukung tanah yang telah dihitung. Kedalaman minimum harus diperhatikan terhadap erosi permukaan tanah, pengaruh perubahan iklim, dan perubahan kadar air. Bila tanah yang lebih besar daya dukungnya berada dekat dengan kedalaman minimum yang dibutuhkan tersebut, dipertimbangkan untuk meletakkan dasar pondasi yang sedikit lebih dalam yang daya dukung tanahnya lebih besar. Karena dengan peletakan dasar pondasi yang sedikit lebih dalam akan mengurangi dimensi pondasi, dengan demikian dapat menghemat biaya pembuatan pelat betonnya. 3. Ukuran dan kedalaman pondasi yang ditentukan dari daya dukung izin dipertimbangkan terhadap penurunan toleransi. Bila ternyata hasil hitungan daya dukung ultimit yang dibagi faktor keamanan mengakibatkan penurunan yang berlebihan, dimensi pondasi diubah sampai besar penurunan memenuhi syarat. Tahapan pekerjaan pondasi tiang pancang adalah sebagai berikut : A. Tentukan titik pancang dengan theodolith dan tandai dengan patok. Pertama tim surveyor menentukan titik-titik dimana tiang pancang akan diletakkan, penentuan ini harus sesuai dengan gambar konstruksi yang telah ditentukan oleh perencana. 79

70 B. Pekerjaan Persiapan 1. Persiapan Lokasi Pemancangan Mempersiapkan lokasi dimana alat pemancang akan diletakkan, tanah haruslah dapat menopang berat alat. Jika elevasi akhir kepala tiang pancang berada di bawah permukaan tanah asli, maka galian harus dilaksanakan terlebih dahulu sebelum pemancangan. Perhatian khusus harus diberikan agar dasar pondasi tidak terganggu oleh penggalian di luar batas-batas yang ditunjukkan oleh gambar kerja. 2. Membubuhi tanda, tiap tiang pancang harus dibubuhi tanda serta tanggal saat tiang tersebut dicor. Untuk mempermudah perekaan, maka tiang pancang diberi tanda setiap 1 meter. Gambar Tiang Pancang yang Dibubuhi Tanda (Sumber : Tomat Bangun, 2012) 3. Persiapan Alat Pemancang. Pelaksana harus menyediakan alat untuk memancang tiang yang sesuai dengan jenis tanah dan jenis tiang pancang sehingga tiang pancang tersebut dapat menembus masuk pada kedalaman yang telah ditentukan atau mencapai daya dukung yang telah ditentukan, tanpa kerusakan. Bila diperlukan, pelaksana dapat melakukan penyelidikan tanah terlebih dahulu. Alat pancang yang digunakan dapat dari jenis drop hammer, diesel atau hidrolik. Berat palu pada jenis drop hammer sebaiknya tidak kurang dari jumlah berat tiang beserta topi pancangnya. Sedangkan untuk diesel hammer 80

71 berat palu tidak boleh kurang dari setengah jumlah berat tiang total beserta topi pancangnya ditambah 500 kg dan minimum 2,2 Ton. Gambar Alat Pemancang (Sumber : Tomat Bangun, 2012) Peralatan dan bahan yang harus disiapkan untuk pekerjaan tiang pancang antara lain pile (tiang pancang), alat pancang (dapat berupa diesel hammer atau hydrolic hammer), dan service crane. 4. Persiapan tiang pancang Tiang pancang disusun seperti piramida, dialasi dengan kayu 5/10 dan disimpan di sekitar lokasi akan dilakukan pemancangan. Penyimpanan dikelompokkan sesuai tipe, diameter, dimensi yang sama. Gambar Penyimpanan Tiang Pancang (Sumber : Rahmawati Ayudia) 5. Mendirikan Alat Pemancang Alat pemancang tiang didirikan di daerah titik letak pemancangan pondasi yang akan dipancang, dimana alat pemancang ini harus berdiri tegak terhadap muka tanah. 81

72 Bagian-bagian alat pemancang adalah : Lead Rangka baja dengan dua bagian paralel sebagai pengatur tiang agar pada saat tiang dipancang arahnya benar. Jadi leader berfungsi agar jatuhnya pemukul tetap terpusat pada sistem tiang. Blok Anvil Bagian yang terletak pada dasar pemukul yang menerima benturan dari ram dan mentransfernya ke kepala tiang. Topi Helment atau drive cap Bahan yang dibuat dari baja coar yang diletakkan di atas tiang untuk mencegah tiang dari kerusakan saat pemancangan dan untuk menjaga agar as tiang sama dengan as pemukul. Bantalan (cushion) Dibuat dari kayu keras atau bahan lain yang ditempatkan diantara penutup tiang (pile cap) dan puncak tiang untuk melindungi kepala tiang dari kerusakan. Ram Bagian pemukul yang bergerak ke atas dan ke bawah yang terdiri dari piston dan kepala penggerak. 82

73 Gambar Bagian-bagian dari Alat Pemancang (Sumber : Ilmutekniksipil, 2012) C. Proses Pengangkatan Tiang pancang harus dipindahkan/diangkat dengan hati-hati sekali guna menghindari retak maupun kerusakan lain yang tidak diinginkan. Dengan service crane, tiang dipasangkan ke alat pemancang dimana biasa alat pemancang sudah berada tepat diarea titik pancang. Pengangkatan tiang terdiri dari dua tumpuan, yaitu : 1. Pengangkatan tiang untuk disusun (dengan dua tumpuan) Metode pengangkatan dengan dua tumpuan ini biasanya pada saat penyusunan tiang beton, baik itu dari pabrik ke trailer ataupun dari trailer ke penyusunan lapangan. Persyaratan umum dari metode ini adalah jarak titik angkat dari kepala tiang adalah 1/5 L. 83

74 Gambar Pangangkatan Tiang dengan Dua Tumpuan (Sumber : Bowles, 1991) 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. Gambar Pengangkatan Tiang dengan Satu Tumpuan (Sumber : Bowles, 1991) 84

75 D. Proses Pemancangan 1. Alat pancang ditempatkan sedemikian rupa sehingga as hammer jatuh pada patok titik pancang yang telah ditentukan. 3. Tiang diangkat pada titik angkat yang telah disediakan. 4. Tiang didirikan di samping driving lead dan kepala tiang dipasang pada helmet yang telah dilapisi kayu sebagai pelindung dan pegangan kepala tiang. 5. Setelah tiang pancang berdiri, lalu diantara kepala penumbuk dan tiang pancang diberi suatu bantalan dengan tujuan melindungi ujung tiang dari tegangan lokal yang berlebihan, dan mempunyai pengaruh khusus pada gelombang tegangan yang timbul pada tiang selama pemancangan. Pemilihan bantalan didasarkan pada karakteristik pemancangan tiang, seberapa dalam tiang dapat dipancang, dan daya dukung tiang. Kepala tiang pancang harus dilindungi dengan bantalan topi atau mandrel. Tiang pancang diikatkan pada sling yang terdapat pada alat, lalu ditarik sehingga tiang pancang masuk pada bagian alat. Gambar Tiang Pancang Ditarik dengan Sling (Sumber : Proyek Jembatan Tawang) 85

76 Gambar Tiang Pancang Dimasukkan pada Bagian Alat (Sumber : Proyek Jembatan Tawang) Gambar Tiang Pancang Diluruskan (Sumber : Proyek Jembatan Tawang) 6. 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. 86

77 Gambar Kemiringan Dicek dengan Waterpass (Sumber : Rahmawati Ayudia) Setelah kemiringan telah sesuai, kemudian dilakukan pemancangan dengan menjatuhkan palu secara kontiniu ke atas helmet yang terpasang di atas kepala tiang pada mesin pancang. Berat penumbuk, tinggi jatuh diperlihatkan pada tabel di bawah : Gambar Pemancangan Tiang Pertama (Sumber : Rahmawati Ayudia) Tabel 2.5. Spesifikasi Diesel Hammer untuk Piles (Sumber : PT. Wijaya Karya Beton) Spesifikasi Hammer K13 K25 K35 K45 Total Weight lb Weight of Ram lb Energy per blow ft. Lb. (mm-max) Lb Ram Stroke 4,60 4,26-4,11 3,93 - ft. (mm-max) 8,85 9,35 9,35 9,35 Number of Blows Blows /min Explosive Force lb lb.ft = 1,305 x 10-3 kn.m 1 ft = 3,05 x 10-1 m 87

78 Bila kedalaman pemancangan lebih dalam daripada panjang tiang pancang satu batang, maka perlu dilakukan penyambungan dengan tiang pancang kedua, yaitu dengan pengelasan. E. Proses Penyambungan Tiang 1. Tiang diangkat dan kepala tiang dipasang pada helmet seperti yang dilakukan pada batang pertama. 2. Ujung bawah tiang didudukkan di atas 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. Tempat sambungan las dilapisi dengan anti karat. Gambar Penyambungan Tiang Pancang dengan Pengelasan ( Sumber : Rahmawati Ayudia) 5. Selesai penyambungan, pemancangan dapat dilanjutkan seperti yang dilakukan pada batang pertama. Penyambungan dapat diulangi sampai mencapai kedalaman tanah keras yang ditentukan. 7. Rencanakan final set tiang, untuk menentukan pada kedalaman mana pemancangan tiang dapat dihentikan, berdasarkan data tanah dan data jumlah pukulan terakhir (final set). 8. Pemotongan tiang pancang pada cut off level yang telah ditentukan. 88

79 F. 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. 2. Toleransi Vertikalisasi tiang diperiksa secara periodik selama proses pemancangan berlangsung. Penyimpangan arah vertikal dibatasi < dari 1:75 dan penyimpangan arah horizontal dibatasi < 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. Pemancangan dihentikan jika sampai mencapai tanah keras, indikasi jika pemancangan sudah mencapai tanah keras adalah palu dari hammer sudah mental tinggi, biasanya dalam tiap alat pancang sudah ada ukurannya, jika sudah pada posisi seperti itu maka segera dilakukan pembacaan kalendering. Pembacaan ini dilakukan pada alat pancang sewaktu memancang. Jika dari bacaan tinggi bacaan sudah bernilai 1 cm atau lebih kecil, maka pemancangan sudah siap dihentikan. Itu artinya tiang sudah menencapai titik tanah keras, tanah keras itulah yang menyebabkan bacaan 89

80 kalenderingnya kecil yaitu 1 cm atau kurang. Jika diteruskan dikhawatirkan akan terjadi kerusakan pada tiang pancang itu sendiri seperti pada topi tiang pancang atau badan tiang pancang itu sendiri. Pembacaan 1 kalendering dilakukan dengan 10 pukulan Kapasitas Daya Dukung Aksial Tiang Pancang Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil SPT Pengujian lapangan dengan metode SPT merupakan percobaan dinamis yang dilakukan dalam satu lubang bor dengan memasukkan alat yang dinamakan split spoon ke dalam tanah dan banyak digunakan untuk mendapatkan daya dukung tanah secara langsung yang menghasilkan kepadatan relatif (relative density), sudut geser tanah (ø) berdasarkan nilai jumlah pukulan (N). Harga N yang diperoleh dari SPT tersebut diperlukan untuk memperhitungkan daya dukung tanah yang tergantung pada kuat geser tanah. Hipotesis pertama mengenai kuat geser tanah diuraikan oleh Coulomb yang dinyatakan dengan : τ = c + σ tan ø....(2.4) Dimana : τ = kekuatan geser tanah (kg/cm²) c = kohesi tanah (kg/cm²) σ = tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm²) ø = sudut geser tanah (º) 90

81 Table 2.6. Hal-Hal yang Perlu Dipertimbangkan Untuk Penentuan Harga N Klasifikasi (Sumber : Sosrodarsono, 1983) Hal-hal yang Perlu Diperhatikan dan Dipertimbangkan Hal yang perlu dipertimbangkan secara menyeluruh dari hasil-hasil survei sebelumnya Unsur tanah, variasi daya dukung vertikal (kedalaman permukaan dan susunannya), adanya lapisan lunak (ketebalan konsolidasi atau penurunan), kondisi drainase dan lain-lain Hal-hal yang perlu diperhatikan langsung Tanah pasir (tidak kohesif) Berat isi, sudut geser dalam, ketahanan terhadap penurunan dan daya dukung tanah Tanah lempung (kohesif) Keteguhan, kohesi, daya dukung dan ketahanan terhadap hancur Untuk mendapatkan sudut geser tanah dari tanah tidak kohesif (pasiran) biasanya dapat dipergunakan rumus Dunham (1962) sebagai berikut : 1. Tanah berpasir berbentuk bulat dengan gradasi seragam, atau butiran pasir bersegi segi dengan gradasi tidak seragam, mempunyai sudut geser sebesar : ø = 12N (2.5) 2. Butiran pasir bersegi dengan gradasi seragam, maka sudut gesernya : ø = 0,3N (2.6) Angka penetrasi sangat berguna sebagai pedoman dalam eksplorasi tanah dan untuk memperkirakan kondisi lapisan tanah. Hubungan antara angka penetrasi standart dengan sudut geser tanah dan kepadatan relatif untuk tanah berpasir, secara perkiraan dapat dilihat pada Tabel (2.7). 91

82 Tabel 2.7. Hubungan antara Angka Penetrasi Standar dengan Sudut Geser Dalam Angka Penetrasi Standart, N dan Kepadatan Relatif pada Tanah Pasir (Sumber : Das, 1985) Kepadatan Relatif Dr (%) Sudut Geser Dalam ø (º) Menurut Peck dan Meyerhoof, 1997, dari nilai N yang diperoleh pada uji SPT, dapat diketahui hubungan empiris tanah non kohesi seperti sudut geser dalam (ø), indeks densitas dan berat isi tanah basah (γ wet ). Hubungan empirisnya dapat dilihat pada Tabel (2.8) dan Tabel (2.9). Tabel 2.8. Hubungan antara Harga N-SPT, Sudut Geser Dalam dan Kepadatan Relatif (Sumber : Sosrodarsono & Nakazawa, 2005) Sudut geser dalam (ø) Nilai N Kepadatan relative Menurut Menurut Peck Meyerhoof 0 4 Sangat lepas 0,0 0,2 < 28,5 < Lepas 0,2 0,4 28, Sedang 0,4 0, Padat 0,6 0, >50 Sangat padat 0,8 1,0 > 41 > 45 Hubungan antara harga N dengan berat isi yang sebenarnya hampir tidak mempunyai arti karena hanya mempunyai partikel kasar (Tabel 2.9). Harga berat isi yang dimaksud sangat tergantung pada kadar air. Tanah tidak kohesif Tabel 2.9. Hubungan antara Harga N-SPT dan Berat Isi Tanah (Sumber : Braja, 1995) Harga N < >50 Berat isi γ kn/ m Tanah kohesif Harga N < >25 Berat isi γ kn/ m >20 92

83 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 dikatakan mempunyai daya dukung yang baik dari hasil uji SPT dapat dinilai dari ketentuan berikut, yaitu : 1. Lapisan kohesif mempunyai nilai SPT, N > Lapisan kohesif mempunyai nilai kuat tekan bebas (Unconfined compression strength) (q u ) 3-4 kg/cm 2, atau harga N > 15. Hasil percobaan pada SPT merupakan perkiraan kasar dan bukan merupakan nilai yang teliti. Dalam pelaksanaan, hasil sondir lebih dapat dipercaya daripada percobaan SPT. Hal yang juga perlu diperhatikan yaitu bahwa jumlah pukulan untuk 15 cm pertama yang disebut dengan N 1 tidak dihitung karena permukaan tanah dianggap sudah terganggu. Perhitungan daya dukung pondasi tiang pancang berdasarkan data SPT dapat digunakan metode Mayerhof, seperti : A. Kapasitas Daya Dukung Pondasi Tiang pada Tanah Non Kohesif (pasir dan kerikil) 1. Daya dukung ujung pondasi tiang Q = 40 x N x A 1600 A (2.7) 2. Tahanan geser selimut tiang Qs = 2 x N x p x Li (2.8) Dimana : Q = tahanan ujung ultimate (kn) N SPT = jumlah pukulan yang diperlukan dari percobaan SPT = N cor 93

84 N cor = (N 1 +N 2 )/2 N 1 N 2 = nilai Nrata-rata dari dasar ke 10D ke atas = nilai Nrata-rata dari dasar ke 4D ke bawah A p = luas penampang tiang pancang (m 2 ) p = keliling tiang (m) Li = tebal lapisan tanah, pengujian SPT dilakukan setiap interval kedalaman pemboran (m) Gambar Nilai N-SPT untuk Desain Tahanan Ujung pada Tanah Pasiran (Sumber : Mansyhur Irsyam) B. Kapasitas Daya Dukung Pondasi Tiang pada Tanah Kohesif 1. Daya dukung ujung pondasi tiang Q = 9 x c x A (2.9) 2. Tahanan geser selimut tiang Q s = α x c x p x Li (2.10) (Sumber : Hardiyatmo, 1994) Dimana : c u = kohesi undrained (kn/m 2 ) = N SPT x x 10 A p = luas penampang tiang (m 2 ) 94

85 α = koefisien adhesi antara tanah dan tiang (Gambar 2.41) p = keliling tiang (m) Li = tebal lapisan tanah, pengujian SPT dilakukan setiap interval kedalaman pemboran (m) Gambar Grafik Hubungan antara Kuat Geser (C u ) dengan Faktor Adhesi (α) (Sumber : API, 1986) Kapasitas Daya Dukung Tiang Pancang dari Hasil Kalendering Perhitungan kapasitas daya dukung tiang pancang dari data kalendering memakai 2 metode, yaitu : 1. Metode Modified New Engineering News Record (ENR) Energi yang masuk dapat dihitung dengan penjumlahan energi yang digunakan dengan energi hilang. Energi yang digunakan = tahanan tiang sewaktu pemancangan (driving resistance) X perpindahan tiang. Jika energi masuk (energy input) diketahui maka dapat kita estimasikan besarnya energi hilang berdasarkan pengalaman. Tahanan tiang waktu pemancangan dapat ditentukan dengan mengamati gerakan tiang sewaktu dipancang. Energi yang dihasilkan oleh pemukul ditransformasikan sebagai gaya (Rdu) yang menghasilkan penetrasi sebesar s dan energi yang hilang sewaktu pemancangan ( E), dirumuskan : E = R du s + E......(2.11) 95

86 Jika E = R du C; E = Wr h Dimana : C = konstanta empiris untuk energi hilang sewaktu pemancangan Wr = berat pemukul h = tinggi jatuh pemukul maka persamaan tersebut menjadi : Wr h = R du s + R du C = Rdu (s + C)......(2.12) Dari persamaan ini diperoleh : R du = Wr h S+C (2.13) Pada umumnya nilai C diambil 0,1 (0,254 cm) untuk pemukul dengan mesin tenaga uap, dan untuk pemukul jatuh (drop hammer) bernilai 1 (2,54 cm). Persamaaan di atas merupakan formula pemancangan tiang yang disarankan oleh Sander (1851) dengan faktor aman (FS) diambil 6. Kemudian rumus Engineering News Record (ENR) setelah bertahun-tahun disempurnakan menjadi : R du = ef Wr h S+0,25 Wr n2 Wp (2.14) Wr+Wp Dimana : ef = effisiensi hammer (%) (Tabel 2.10) Wr = berat hammer (Ton) Wp = berat pile (Ton) (Tabel 2.11) S = penetrasi pukulan per cm (cm) n = koefisien restitusi = 0,4 (Tabel 2.12) h = tinggi jatuh hammer (Tabel 2.13) 96

87 Tabel Nilai Effisiensi Hammer (Sumber : Sosrodarsono, 1997) Tipe Hammer Efficienci, ef Single and double acting Hammer 0,7-0,8 Diesel Hammer 0,8-0,9 Drop hammer 0,7-0,9 Outside Diameter (mm) Unit Weight (kg/m) Tabel Klasifikasi Tiang Pancang Bulat Berongga Class A2 A3 B C A1 A3 B C A2 A3 B C A1 A2 A3 B C A1 A2 A3 B C A1 A2 A3 B C (Sumber : PT. Wijaya Karya Beton) Panjang Tiang (m) Dan Diesel Hammer 6-13 K K-13/K K-25/K K K-35/K K-45 Concrete Cross Section (cm 2 ) Section Modulus (m 3 ) 2368, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,40 Momen Lentur (Ton m) Retak 2,50 3,00 3,50 4,00 3,50 4,20 5,00 6,00 5,50 6,50 7,50 9,00 7,50 8,50 10,0 11,0 12,5 10,50 12,50 14,00 15,00 17,00 17,00 19,00 22,00 25,00 29,00 Batas 3,75 4,50 6,30 8,00 5,25 6,30 9,00 12,00 8,25 9,75 13,5 18,00 11,25 12,75 15,00 19,80 25,00 15,75 18,75 21,00 27,00 34,00 25,50 28,50 33,00 45,00 58,00 Panjang tiang interval per m dengan mutu beton K-600 *) untuk tipe diesel hammer, angka dibelakang K menunjukkan berat ram dalam satuan kn. Allowable Axial Load (ton) 72,60 70,75 67,50 65,40 93,10 89,50 86,40 85,00 121,10 117,60 114,40 111,50 149,50 145,80 143,80 139,10 134,90 185,30 181,70 178,20 174,90 169,00 252,70 249,00 243,20 238,30 229,50 Tabel Koefisien Restitusi (Sumber : Sosrodarsono, 1997) Pile Material Coefficient of restitution, n Cast iron hammer and concrette pile (without cao) 0,4-0,5 Wood cushion ad concrette pile (without cap) 0,3-0,4 Wooden Pile 0,25-0,3 97

88 Tabel 2.13 Tinggi Jatuh Hammer (h) (Sumber : PT. Wijaya Karya Beton) Tinggi Ram Stroke (m) K13 K25 K35 K45 O 1,105 0,977 0,966 1,100 A 1,630 1,642 1,616 1,690 B 1,705 1,762 1,766 1,865 C 1,865 1,892 1,916 2,040 D 1,925 1,997 1,966 2,110 E 2,020 2,097 2,066 2,210 F - 2,197 2,166 2,310 G 2,595 2,997 2,866 2,870 H 2,685 3,097 2,966 2, Metode Danish P =, Gambar Tinggi Jatuh Hammer (h) (Sumber : PT. Wijaya Karya Beton) (2.15) Dimana : η = effisiensi alat pancang (Tabel 2.14) E = energi alat pancang (Tabel 2.15) L = panjang tiang pancang E p = modulus elastisitas tiang 98

89 Tabel Effisiensi Jenis Alat Pancang (Sumber : Sosrodarsono, 1997) 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) 0,85 1,00 Tabel Karakteristik Alat Pancang Diesel Hammer (Sumber : Sosrodarsono, 1997) Tenaga Hammer Jumlah Berat Balok Besi Panjang Type Pukulan kn-m Kip-fit Kg-cm Permenit 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, Kapasitas Daya Dukung Lateral Tiang Pancang Pondasi tiang harus dirancang dengan memperhitungkan bebanbeban aksial dan beban lateral. Pondasi tiang dapat menahan beban lateral yang bekerja pada dinding penahan tanah, dimana beban lateral berasal dari tekanan tanah lateral yang mendorongnya seperti yang terlihat pada Gambar (2.43a). Pondasi tiang juga dapat menahan beban lateral seperti beban angin yang bekerja pada struktur bangunan tingkat tinggi seperti struktur rangka baja atau gedung pencakar langit seperti yang terlihat pada Gambar (2.43b) dan Gambar (2.43c) sehingga pondasi tiang mengalami gaya tarik dan gaya tekan. Pondasi tiang juga dapat menahan dinding turap yang menyangga pada pondasi tiang seperti Gambar (2.43d). Pondasi tiang juga menanggung beban lateral yang disebabkan gaya eksternal seperti hempasan gelombang air laut, angin, dan benturan kapal pada konstruksi lepas pantai seperti Gambar (2.43e). 99

90 (a) (b) (c) (d) (e) Gambar Aplikasi Pondasi Tiang dalam Menahan Beban Lateral Gaya lateral yang terjadi pada tiang bergantung pada kekakuan atau tipe tiang, jenis tanah, penanaman ujung tiang ke dalam pelat penutup kepala tiang, sifat gaya-gaya dan besar defleksi. Jika gaya lateral yang harus didukung tiang sangat besar, maka dapat digunakan tiang miring. Karakteristik tanah yang mendukung pondasi harus ditinjau dalam menentukan kapasitas dukung maksimal lateral dari pondasi tiang. Dua jenis tanah yang ditinjau dalam hal ini adalah tanah kohesif dan tanah nonkohesif. Untuk tanah kohesif, kapasitas dukung ultimit mengandalkan lekatan yang terjadi antara permukaan tiang dengan tanah disekitarnya, sedangkan untuk tanah non kohesif kapasitas daya dukung maksimalnya didasarkan pada gesekan antara butir-butir tanah dengan permukaan tiang. 100

91 Perlu dibedakan model ikatan tiang dengan pelat penutup tiang pile cap dalam analisis gaya lateral. Model ikatan tersebut sangat mempengaruhi perilaku tiang dalam mendukung beban lateral. Model dari ikatan tiang terdiri dari 2 tipe, yaitu tiang ujung jepit (fixed-end pile) dan tiang ujung bebas (free-end pile). Jika kepala tiang dapat berinteraksi dan berotasi akibat beban geser dan/atau momen, tiang tersebut dikatakan berkepala bebas (free head). Jika kepala tiang hanya bertranslasi maka disebut dengan kepala jepit (fixed head). Menurut McNulty (1956), tiang yang disebut berkepala jepit (fixed head) adalah tiang yang yang ujung atasnya terjepit dalam pile cap paling sedikit sedalam 60 cm, sedangkan tiang berkepala bebas (free head) adalah tiang yang tidak terjepit ke dalam pile cap atau terjepit ke dalam pile cap kurang dari 60 cm. Kapasitas tahanan maksimal akibat beban lateral dapat dianalisis dengan beberapa metode diantaranya metode Broms, Metode Broms akan dibahas lebih lanjut sebagai metode analisis yang dipakai dalam penelitian ini Hitungan Tahanan Beban Lateral Ultimit Perancangan pondasi tiang yang menahan gaya lateral, harus memperhatikan dua kriteria, yaitu : a. Faktor aman terhadap keruntuhan ultimit harus memenuhi. b. Defleksi yang terjadi akibat beban yang bekerja harus masih dalam batas-batas toleransi. Pondasi tiang tunggal terdiri dari dua klasifikasi yaitu pondasi tiang pendek dan pondasi tiang panjang. Langkah pertama yang perlu kita 101

92 lakukan untuk menentukan kapasitas lateral tiang adalah menentukan apakah tiang tersebut berperilaku sebagai tiang panjang atau tiang pendek. Menurut Tomlinson, 1977, Kriteria tiang kaku/rigid pile (pendek) dan tiang tidak kaku/elastic pile (panjang) berdasarkan faktor kekakuan R dan T yang dikaitkan dengan panjang tiang yang tertanam dalam tanah (L) diperlihatkan pada table di bawah ini : Tabel Kriteria Pondasi Tiang Pendek dan Pondasi Tiang Panjang (Sumber : Tomlinson, 1977) Tipe Tiang Modulus Tanah (K) Bertambah Dengan Kedalaman Modulus Tanah (K) Konstan Kaku L 2T L 2R Tidak Kaku L 4T L 3,5R T dan R adalah faktor kekakuan tiang yang dipengaruhi oleh kekauan tiang EI dan kompresibilitas tanah yang dinyatakan dalam modulus tanah (K) yang tidak konstan untuk sembarang tanah, tetapi bergantung pada lebar dan kedalaman tanah yang dibebani. Jika tanah berupa lempung kaku terkonsolidasi berlebihan (stiff over consolidated clay), modulus tanah umumnya dapat dianggap konstan di seluruh kedalamannya. Faktor kekakuan R dinyatakan dengan : R = (2.16) Dimana : E = modulus elastisitas bahan tiang (kg/cm 2 ) I = momen Inersia tiang (cm 4 ) L = panjang tiang pancang (cm) K = k h d = k 1 /1,5 = modulus tanah k 1 = modulus reaksi subgrade dari Terzaghi (Tabel 2.17) 102

93 Tabel Hubungan Modulus Subgrade (k 1 ) dengan Kuat Geser Undrained untuk Lempung Kaku Terkonsolidasi Berlebihan (Overconsolidated) (Sumber : Hardiyatmo, 2002) Konsistensi Kaku Sangat kaku Keras kohesi undrained Cu kn/m kg/cm k 1 MN/m kg/cm 3 1,8-3,6 3,6-7,2 7,2 k 1 direkomendasikan MN/m kg/cm 3 2,7 5,4 10,8 Jika tanah lempung terkonsolidasi normal (normally consolidated) dan tanah granuler, modulus tanah dapat dianggap bertambah secara linier dengan kedalamannya (semakin ke bawah semakin besar). Faktor kekakuan untuk modulus tanah yang tidak konstan (T) dinyatakan oleh persamaan : T = (2.17) Dimana : E = modulus elastis tiang = 4700 fc kg cm I = momen inersia tiang = π D n h = koefisien variasi modulus tanah (Tabel 2.18 dan 2.19) D = lebar atau diameter tiang 103

94 Tabel Nilai-Nilai n h untuk Tanah Granuler (c = 0) (Sumber : Tomlinson, 1977) Kerapatan relatif (D r ) Tidak padat Sedang Padat Interval nilai A Nilai A dipakai n h, pasir kering atau lembab (Terzaghi) (kn/m 3 ) n h, pasir terendam air (kn/m 3 ) Terzaghi Reese dkk Tabel Nilai-Nilai n h untuk Tanah Kohesif (Sumber : Hardiyatmo, 2002) Tanah n h (kn/m 3 ) Referensi Lempung terkonsolidasi normal lunak Lempung terkonsolidasi normal organik Gambut Reese dan Matlock (1956) Davisson - Prakash (1963) Peck dan Davidsson (1962) Davidsson (1970) 55 Davidsson (1970) 27,7 111 Wilson dan Hilts (1967) Loess Bowles (1968) Metode Broms Metode perhitungan ini menggunakan teori tekanan tanah yang disederhanakan dengan menganggap bahwa sepanjang kedalaman tiang, tanah mencapai nilai ultimit. Keuntungan metode Broms : Dapat digunakan pada tiang panjang maupun tiang pendek. Dapat digunakan pada kondisi kepala tiang terjepit maupun bebas. Kerugian metode Broms : Hanya berlaku untuk lapisan tanah yang homogen, yaitu tanah lempung saja atau tanah pasir saja. 104

95 Tidak dapat digunakan pada tanah berlapis. Broms membedakan antara tiang pendek dan panjang serta membedakan posisi kepala tiang bebas dan terjepit. Broms, 1964, mengemukakan beberapa anggapan dalam metode ini bahwa tanah adalah salah satu dari non-kohesif saja (c = 0) atau kohesif saja (f = 0), oleh karena itu, tiang pada setiap tipe tanah dianalisis secara terpisah. Broms juga menyatakan bahwa tiang pendek kaku (short rigid pile) dan tiang panjang lentur (long flexible pile) dianggap terpisah. Tiang dianggap tiang pendek kaku (short rigid pile) jika L/T 2 atau L/R 2 dan dianggap tiang panjang lentur (long flexible pile) jika L/T 4 atau L/R 3,5. Gambar Tiang Pendek Dikenai Beban Lateral (Sumber : Hardiyatmo, 2002) Gambar Tiang Panjang Dikenai Beban Lateral (Sumber : Hardiyatmo, 2002) 105

96 Tiang pendek ujung bebas diharapkan berotasi di sekitar pusat rotasi, sedangkan untuk tiang ujung jepit bergerak secara lateral dalam bentuk translasi. A. Pada Tanah Kohesif Pada tanah kohesif, tegangan tanah yang terjadi di permukaan tanah sampai kedalaman 1,5 kali diameter (1,5D) dianggap sama dengan nol dan konstan sebesar 9c u untuk kedalaman yang lebih besar dari 1,5D tersebut. Hal ini dianggap sebagai efek penyusutan tanah. a. Tiang Ujung Bebas (Free-end Piles) Beban lateral yang bekerja pada kedua jenis tiang tersebut akan menghasilkan pergerakan yang berbeda dari segi defleksi dan mekanisme keruntuhan tiang. Bentuk keruntuhan dan distribusi reaksi tanah ultimit serta momen pada tiang ujung bebas untuk tiang pendek (kaku) (L/R 2), ditunjukkan pada Gambar (2.46a). Pada tiang pendek, tahanan tiang terhadap gaya lateral akan ditentukan oleh tahanan tanah disekitar tiang. Sedangkan bentuk keruntuhan dan distribusi reaksi tanah ultimit serta momen pada tiang ujung bebas untuk tiang panjang (elastis) (L/R 3,5), ditunjukkan pada Gambar (2.46b). Pada tiang panjang tahanan terhadap gaya lateral akan ditentukan oleh momen maksimum yang dapat ditahan tiangnya sendiri (M y ). 106

97 (a) (b) Gambar Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan Kondisi Kepala Tiang Bebas Akibat Beban Lateral pada Tanah Kohesif (a) Pondasi Tiang Pendek, (b) Pondasi Tiang Panjang (Sumber : Hardiyatmo, 2002) Pada gambar di atas, f mendefinisikan letak momen maksimum, sehingga dapat diperoleh : f = H u / (9c u.d)......(2.18) Dengan mengambil momen terhadap titik dimana momen pada tiang maksimum, diperoleh : Mmaks = H u e + 3 D 2 + f 1 2 f(9c D f) = H u e + 3 D 2 + f 1 2 f H u = H u e + 3 D f M maks = H u (e + 1,5D + 0,5f)......(2.19) (Sumber : Hardiyatmo, 2002) 107

98 Momen maksimum dapat pula dinyatakan oleh persamaan : Mmaks = 9 4 D g c u......(2.20) Dan L = 3D/2 + f + g......(2.21) Dimana : L = panjang tiang (m) D = diameter tiang (m) H u = beban lateral (kn) c u = kohesi tanah undrained (kn/m 2 ) f = jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m) g = jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang (m) e = jarak beban lateral dari permukaan tanah (m) Karena L = 3D/2 + f + g, maka Hu dapat dihitung dari persamaan di atas, diperoleh : H u = 9c x D (L g 1,5D)......(2.22) Dimana Nilai-nilai H u yang diplot dalam grafik hubungan L/D dan H u /c u d 2 ditunjukkan pada Gambar (2.47a) yang berlaku untuk tiang pendek. Hitungan Broms untuk tiang pendek di atas didasarkan pada penyelesaian statika, yaitu dengan menganggap bahwa panjang tiang ekivalen dengan (L-3d/2), dengan eksentrisitas beban ekivalen (e + 3d/2). Sedangkan untuk tiang panjang Gambar (2.47b) tahanan terhadap gaya lateral akan ditentukan oleh momen maksimum yang dapat ditahan tiangnya sendiri (M y ) dengan menganggap Mmaks = M y (Momen leleh), penyelesaian persamaan diplot ke dalam grafik hubungan antara M y /c u d 3 dan H u /c u d 2. Nilai beban lateral H u dapat ditentukan secara langsung melalui grafik pada Gambar (2.47). 108

99 (a) (b) Gambar Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Kohesif; (a) untuk Pondasi Tiang Pendek, (b) untuk Pondasi Tiang Panjang (Sumber : Hardiyatmo, 2002) b. Tiang Ujung Jepit (Fixed-end Pile) Pada Tiang ujung jepit, Broms menganggap bahwa momen yang terjadi pada tubuh tiang yang tertanam di dalam tanah sama dengan momen yang terjadi di ujung atas tiang yang terjepit oleh pile cap. Mekanisme keruntuhan akibat beban lateral yang terjadi pada pondasi tiang dengan kondisi kepala tiang terjepit dapat dilihat pada Gambar (2.48). (a) 109

100 (b) Gambar Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan Kondisi Kepala Tiang Terjepit Akibat Beban Lateral pada Tanah Kohesif; (a) Pondasi Tiang Pendek, (b) Pondasi Tiang Panjang (Sumber : Hardiyatmo, 2002) Untuk tiang pendek, dapat dihitung tahanan ultimit tiang terhadap beban lateral dengan persamaan : H u = 9C u D (L g 1,5D) (2.23) M maks = H u ( 0,5L + 0,75D)......(2.24) Dimana : H u D = beban lateral (kn) = diameter tiang (m) c u = kohesi tanah (kn/m 2 ) L g = panjang tiang (m) = jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang (m) Nilai-nilai H u dapat diplot dalam grafik hubungan L/D dan H u /c u D 2 ditunjukkan pada Gambar (2.47a). Sedangkan untuk tiang panjang, H u dapat dicari dengan persamaan : H u = (,, ) (2.25) (Sumber : Hardiyatmo, 2002) 110

101 Dimana : M y f = momen leleh (kn-m) = jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m) Nilai-nilai H u yang diplot dalam grafik hubungan M y /c u d 3 dan H u /c u d 2 ditunjukkan pada Gambar (2.47b). B. Pada Tanah Granular Untuk tiang dalam tanah granuler (c = 0), seperti pasir, kerikil, batuan, Broms menganggap sebagai berikut : 1. Tekanan tanah aktif yang bekerja di belakang tiang, diabaikan. 2. Bentuk penampang tiang tidak berpengaruh terhadap tekanan tanah ultimit atau tahanan lateral ultimit. 3. Tahanan tanah lateral sepenuhnya termobilisasi pada gerakan tiang yang diperhitungkan. Distribusi tekanan tanah dinyatakan oleh persamaan : p u = 3 p o K p (2.26) Dimana : p u p o K p ø = tahanan tanah ultimit = tekanan overburden efektif = tan 2 (45 o + ø/2) = sudut geser dalam efektif a. Tiang Ujung Bebas (Free-end Piles) Tiang pendek (Gambar 2.49a) dianggap berotasi di dekat ujung bawah tiang. Tekanan yang terjadi dianggap dapat digantikan oleh gaya terpusat yang bekerja pada ujung bawah tiang. Dengan mengambil momen terhadap ujung bawah, diperoleh : 111

102 H u =, (2.27) Momen maksimum terjadi pada jarak f di bawah permukaan tanah sehingga : H u = 1,5γ D K p f (2.28) Lokasi momen maksimum : f = 0, (2.29) (Sumber : Hardiyatmo, 2002) Sehingga momen maksimum diperoleh dengan persamaan : M maks = H u (e + 1,5f)......(2.30) Gambar Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan Kondisi Kepala Tiang Bebas Akibat Beban Lateral pada Tanah Granular; (a) Pondasi Tiang Pendek, (b) Pondasi Tiang Panjang (Sumber : Hardiyatmo, 2002) 112

103 b. Tiang Ujung Jepit (Fixed-end Pile) Jika tiang ujung jepit yang kaku (tiang pendek), keruntuhan tiang berupa translasi, beban lateral ultimit dinyatakan oleh : H u = 1,5γ D L 2 K p (2.31) Lokasi momen maksimum : f=0,82 D K p γ (2.32) Momen maksimum : M max = 2 3 H u L (2.33) Momen leleh : M y = 0,5γ D L 3 K p - H L......(2.34) Dimana : H u = beban lateral (kn) = koefisien tekanan tanah pasif K p M max M y L D f = momen maksimum (kn-m) = momen leleh (kn-m) = panjang tiang (m) = diameter tiang (m) = jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m) = berat isi tanah (kn/m 3 ) e = jarak beban lateral dari permukaan tanah (m) 113

104 (a) (b) Gambar Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan Kondisi Kepala Tiang Terjepit Akibat Beban Lateral pada Tanah Granular; (a) Pondasi Tiang Pendek, (b) Pondasi Tiang Panjang (Sumber : Hardiyatmo, 2002) Sedangkan untuk tiang ujung jepit yang tidak kaku (tiang panjang), dimana momen maksimum mencapai M y di dua lokasi (M u + = M u -) maka H u dapat diperoleh dari persamaan : H u = (2.35) f=0,82 Hu D K p γ (2.36) 114

105 Persamaan (2.36) disubstitusi ke Persamaan (2.35), sehingga nilai H u menjadi : H u =, (2.37) (Sumber : Hardiyatmo, 2002) Dimana : H u K p = beban lateral (kn) = koefisien tekanan tanah pasif = tan 2 (45 o + ø/2) M y = momen ultimit (kn-m) (Tabel 2.11) D = diameter tiang (m) f = jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m) = berat isi tanah (kn/m 3 ) e = jarak beban lateral dari permukaan tanah (m) = 0 Nilai beban lateral (H u ) untuk pondasi tiang pendek dan panjang dapat diperoleh berdasarkan grafik gambar berikut : (a) (b) Gambar Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Granuler; (a) Tiang Pendek, (b) Tiang Panjang (Sumber : Tomlinson, 1977) Faktor Keamanan Faktor-faktor yang harus dipertimbangkan dalam penentuan faktor keamanan antara lain : 115

106 Tingkat ketelitian alat yang dipakai. Jika alat yang dipakai mempunyai ketelitian tinggi, maka kita dapat mengambil faktor keamanan yang lebih kecil. Kemampuan petugas yang melaksanakan percobaan pembebanan. Jika petugas yang melakukan percobaan pembebanan sudah cukup berpengalaman dan dapat melaksanakan dengan baik, tentu saja kita dapat mengambil faktor keamanan yang lebih kecil. Cara melakukan percobaan pembebanan. Faktor keamanan diambil lebih kecil jika percobaan pembebanan dilakukan dengan cara yang baik dan sesuai dengan spesifikasi yang berlaku. Keadaan lingkungan yang dapat mempengaruhui pelaksanaan percobaan pembebanan antara lain : getaran akibat pemancangan atau alat-alat yang bekerja di sekitar tempat percobaan. Adanya getaran-getaran dapat mempengaruhi pembacaan arloji. Jika selama percobaan pembebanan dilakukan pemancangan, ada kemungkinan hasil-hasil yang didapat menjadi tidak benar sehingga faktor keamanan yang kita ambil lebih besar. Faktor lainnya yang dapat mempengaruhi percobaan yaitu jika pompa dongkrak diletakkan pada tempat tidak terlindung sinar matahari. Karena panas oli, dongkrak akan memuai, sehingga beban yang bekerja pada dongkrak menjadi lebih besar. Dengan semakin besarnya beban, maka penurunan akan menjadi lebih besar. Hal ini akan mengacaukan pembacaan arloji. 116

107 Jika faktor-faktor tersebut dapat dihindarkan, maka biasanya percobaan pembebanan akan memberikan hasil cukup baik. Dari hasil banyak pengujian beban tiang, baik tiang pancang maupun tiang bor yang berdiameter kecil sampai sedang (600 mm), sehubungan dengan alasan butir (d), penurunan akibat beban bekerja (working load) yang terjadi lebih kecil dari 10 mm untuk faktor aman yang tidak kurang dari 2,5 (Tomlinson, 1977). Tabel Faktor Keamanan yang Disarankan (Sumber : Hardiyatmo,2002) Klasifikasi Struktur Kontrol baik Faktor keamanan (SF) Kontrol Normal Kontrol Jelek Kontrol sangat jelek Monumental 2,3 3 3,5 4 Permanaen 2 2,5 2,8 3,4 Sementara 1,4 2 2,4 2, Penurunan Elastis Tiang Tunggal Besarnya penurunan dan kecepatan penurunan yang terjadi adalah dua hal yang perlu diketahui dalam penurunan. Penurunan digunakan untuk menunjukkan gerakan titik tertentu pada bangunan terhadap titik referensi yang tetap Penurunan Tiang Tunggal dengan Rumus Poulus Davis Penurunan yang dihasilkan oleh distorsi massa tanah yang tertekan dan terjadi pada volume konstan. Termasuk penurunan pada tanah-tanah berbutir kasar dan tanah-tanah berbutir halus yang tidak jenuh, karena penurunan terjadi setelah terjadi penerapan beban. 117

108 Menurut Poulus dan Davis (1980), penurunan jangka panjang untuk pondasi tiang tunggal tidak perlu ditinjau karena penurunan tiang akibat konsolidasi dari tanah relatif kecil. Hal ini disebabkan karena pondasi tiang direncanakan terhadap kuat dukung ujung dan kuat dukung friksinya atau penjumlahan dari keduanya. Perkiraan penurunan tiang tunggal dapat dihitung berdasarkan : a. Untuk tiang apung atau friksi S =.....(2.38) Dimana : I = I. R. R. R....(2.39) b. Untuk tiang dukung ujung S =.....(2.40) Dimana : I = I. R. R. R...(2.41) Keterangan : S = besar penurunan yang terjadi untuk tiang tunggal Q = besar beban yang bekerja D = diameter tiang E s I 0 = modulus elastisitas tanah = faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat (Incompressible) dalam massa semi tak terhingga (Gambar 2.52) Rμ = faktor koreksi angka poisson untuk μ=0,3 (Gambar 2.53) Rk = faktor koreksi kemudahmampatan tiang (Gambar 2.54) Rh = faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada tanah keras (Gambar 2.55) 118

109 Rb = faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung (Gambar 2.56) H = kedalaman total lapisan tanah; ujung tiang ke muka tanah K adalah suatu ukuran kompressibilitas relatif dari tiang dan tanah yang dinyatakan oleh persamaan : K = (2.42) Dimana : R =......(2.43) Dengan : K = faktor kekakuan tiang E p = modulus elastisitas dari bahan tiang (kn/ m 2 ) E p = (2.44) E s = modulus elastisitas tanah di sekitar tiang (kn/ m 2 ) E s = 3. q c......(.2.45) E b = modulus elastisitas tanah di dasar tiang (kn/ m 2 ) E b = 10. E s......(2.46) 119

110 Gambar Faktor Penurunan I 0 (Poulus dan Davis, 1980) Gambar Faktor Koreksi Angka Poisson, R µ (Poulus dan Davis, 1980) 120

111 Gambar Faktor Koreksi Kompresi, R k (Poulus dan Davis, 1980) Gambar Faktor Koreksi Kedalaman, R h (Poulus dan Davis, 1980) 121

112 Gambar Faktor Koreksi Kekakuan Lapisan Pendukung, R b (Poulus dan Davis, 1980) 122

113 Penurunan Tiang Elastis Untuk tiang elastis, penurunan segera atau penurunan elastis dimana penurunan pondasi yang terletak pada tanah berbutir halus yang jenuh dapat dibagi menjadi tiga komponen. Penurunan total adalah jumlah dari ketiga komponen tersebut, yaitu : S = Se (1) + Se (2) + Se (3)......(2.47) Dengan : S Se (1) Se (2) Se (3) = penurunan total (mm) = penurunan elastis dari tiang (mm) = penurunan tiang yang disebabkan oleh beban di ujung tiang (mm) = penurunan tiang yang disebabkan oleh beban di sepanjang batang tiang (mm) Se ( ) = ( ) (2.48) Se ( ) = Se ( ) = (2.49) (2.50) Dimana : Q wp Q ws = daya dukung yang bekerja pada ujung tiang dikurangi daya dukung friction (kn) = daya dukung friction (kn) A p = luas penampang tiang pancang (m 2 ) L = panjang tiang pancang (m) E p = modulus elastisitas dari bahan tiang (kn/ m 2 ) ξ = koefisien dari skin friction, ambil 0,67 (Gambar 2.57) D = diameter tiang (m) q p = daya dukung ultimit (kn) Cp = koefisien empiris, ambil 0,02 (Tabel 2.21) Cs = konstanta Empiris 123

114 Cs = (0,93 + 0,16 L/D). Cp (2.51) Nilai ξ tergantung dari unit tahanan friksi (kulit) alami (the nature of unit friction resistance) di sepanjang tiang terpancang di dalam tanah. Nilai ξ = 0,5 untuk bentuk unit tahanan fiksi alaminya berbentuk seragam atau simetris, seperti persegi panjang atau parabolik seragam, umumnya pada tanah lempung atau lanau. Nilai ξ = 0,67 untuk bentuk unit tahanan fiksi alaminya berbentuk segitiga, umumnya pada tanah pasir. Gambar Variasi Jenis Bentuk Unit Tahanan Friksi (Kulit) Alami Terdistribusi Sepanjang Tiang Tertanam ke Dalam Tanah (Sumber : Bowles, 1993) Tabel Nilai Koefisien Empiris (Cp) (Sumber : Braja M. Das) Tipe Tanah Tiang Pancang Tiang Bor Sand (dense to loose) 0,02-0,04 0,09-0,18 Clay (stiff to soft) 0,02-0,03 0,03-0,06 Silt (dense to loose) 0,03-0,05 0,09-0, Metode Elemen Hingga Metode elemen hingga dalam rekayasa geoteknik adalah metode yang membagi-bagi daerah yang akan dianalisis menjadi bagian-bagian yang kecil yang disebut dengan elemen. Semakin banyak pembagian elemen maka hasil perhitungan numeriknya akan semakin mendekati 124

115 kondisi asli. Metode elemen hingga pada rekayasa geoteknik memiliki sedikit perbedaan dengan metode elemen hingga pada rekayasa struktur, sebab dalam rekayasa geoteknik terjadi interaksi elemen yang memiliki kekakuan yang berbeda. Seperti halnya dalam menganalisis pondasi dengan metode elemen hingga terdapat perbedaan kekakuan antara dua elemen, yaitu elemen tanah dan elemen struktur atau pondasi itu sendiri. Tekanan (P) dan defleksi (y) pada suatu titik direlasikan dengan koefisien reaksi tanah dalam arah horizontal (k h ) menjadi : P= k h y (2.52) Tiang biasanya dianggap sebagai batang tipis yang memenuhi persamaan : E p I p d4 y dz 4 =-P B (2.53) Dimana : E p = modulus elastisitas tiang I p = momen inersia penampang tiang z = kedalaman B = lebar atau diameter tiang Dari Persamaan (2.52) dan (2.53) diperoleh persamaan defleksi tiang dengan beban lateral, yaitu sebagai berikut : E I + k B y = (2.54) Solusi dari persamaan differensial di atas dapat diperoleh baik secara analitis maupun secara numerik. Untuk solusi secara analitis mudah dilakukan jika nilai k h konstan sepanjang tiang. Apabila harga k h bervariasi, maka dapat diselesaikan dengan cara numerik yang menggunakan metode finite difference (Palmer dan Thompson, 1948; Gleser, 1953). 125

116 Dalam metode tersebut, persamaan differensial dasar, Persamaan (2.54) ditulis dalam bentuk finite difference untuk titik i sebagai berikut : E p I p y y i-1 +6y i -4y i+1 +y i+2 + k δ h B y 4 i = (2.55) Dari Persamaan (2.52) diperoleh : y i-2-4y i-1 +α i y i -4y i+1 +y i+2 = (2.56) Dengan : α i =6+ K hi L 4 B E p I p n (2.57) Dimana : n = banyaknya interval sepanjang tiang K hi = koefisien reaksi tanah dalam arah horizontal di titik i Persamaan (2.57) dapat ditetapkan dari titik 2 sampai n sehingga memberikan (n-1) persamaan. Pada dasarnya, elemen-elemen dalam Metode Elemen Hingga (MEH) dibedakan menjadi 3, yaitu 1D (disebut juga line elements), 2D (disebut juga plane elements), dan 3D. Untuk alasan biaya, sebisa mungkin pemodelan MEH dilakukan dengan elemen yang paling sederhana. Di tahun 1998, Plaxis 2D pertama untuk Windows dirilis. Pada waktu yang sama, pengembangan untuk perhitungan elemen hingga 3 dimensi dilakukan sehingga program 3D Tunnel dapat dirilis tahun D Foundation adalah program tiga dimensi kedua yang dirilis tahun Kedua program tersebut tidak mampu untuk mendefinisikan bentuk geometri 3 dimensi yang lebih kompleks karena keterbatasan geometris. Tahun 2010 program Plaxis 3D dirilis. Plaxis 3D adalah program Finite Element tiga dimensi yang dikembangkan untuk analisa deformasi, 126

117 stabilitas, dan aliran air tanah dalam ilmu geoteknik. Pengembangan Plaxis dimulai tahun 1987 di Delft University of Technology sebagai inisiatif dari Dutch Ministry of Public Works and Water Management (Rijkswaterstaat). Tujuan awal pengembangan adalah untuk menciptakan program elemen hingga 2 dimensi untuk analisis bantaran sungai yang terdiri dari tanah lunak pada dataran rendah di Belanda. Dalam beberapa tahun, Plaxis dikembangkan untuk mengatasi sebagian besar area geoteknik. Karena pertumbuhan yang sangat pesat dan berkelanjutan, perusahaan Plaxis dibentuk tahun Gambar Jenis-Jenis Elemen Di dalam elemen terdapat dua jenis titik, yaitu titik nodal dan juga titik integrasi. Titik nodal adalah titik yang menghubungkan elemen satu dengan elemen lainnya. Pada titik nodal terjadi perpindahan. Sementara titik integrasi adalah adalah titik yang berada di dalam elemen. Dari titik integrasi dapat diperoleh tegangan dan juga regangan di elemen. Titik integrasi juga dikenal sebagai stress point. 127

118 2.14. Plaxis Gambar Titik Nodal dan Titik Integrasi Plaxis (Finite Element Code For Soil and Rock Analyses) merupakan suatu rangkuman program elemen hingga yang telah dikembangkan untuk menganalisa deformasi dan stabilitas geoteknik dalam perencanaan-perencanaan sipil. Plaxis pertama kali dikembangkan di Belanda pada tahun 1987 oleh Technical University Of Delft sebagai alat bantu dalam menganalisis permasalahan tanah yang sering dihadapi oleh ahli-ahli Geoteknik. Walaupun pengujian dan validasi telah banyak dilakukan, tetap tidak ada jaminan bahwa program Plaxis bebas dari kesalahan. Berdasarkan prosedur input data yang sederhana, mampu menciptakan perhitungan elemen hingga yang kompleks dan menyediakan fasilitas output tampilan secara detail berupa hasil-hasil perhitungan. Perhitungan program ini hasilnya didapat secara otomatis berdasarkan prinsip penulisan angka yang benar. Plaxis dapat digunakan untuk melakukan pemodelan dan analisis semua permasalahan geoteknik seperti slope stability, seepage, dan konsolidasi. Selain itu Plaxis juga dapat memodelkan dan menganalisis struktur geoteknik dan interaksi tanah dengan struktur seperti pondasi dangkal, pondasi dalam, dinding penahan tanah, angkur (anchor), dan sebagainya. Dalam mempergunakan program ini terlebih dahulu harus memahami dan mengerti tentang teori pemodelan 128

119 tanah yang akan dipilih serta menguasai teori dan konsep mengenai mekanika tanah dan rekayasa pondasi. Secara garis besar tahapan permodealan dan analisis menggunakan Plaxis terdiri dari :1. General Setting, 2. Geometry, 3. Material Properties, 4. Initial Condition, 5. Calculation. Sebelum melakukan perhitungan secara numerik, maka harus terlebih dahulu dirancang pemodelan dari pondasi tiang pancang yang akan dianalisis seperti terlihat pada Gambar (2.60). Gambar Model Pondasi Tiang Pancang Material yang dipergunakan dalam pemodelan tersebut meliputi material tanah dan pondasi yang mempunyai sifat-sifat teknis dari masingmasing material yang mempengaruhi perilakunya. Dalam program Plaxis, sifat-sifat tersebut diwakili oleh parameter dan pemodelan yang spesifik. Tanah dan batuan mempunyai kecenderungan perilaku yang non-linier dalam kondisi pembebanan. Pemodelan dalam program ini sangat terbatas 129

120 dalam memodelkan perilaku tanah, sehingga lebih umum digunakan untuk struktur yang padat dan kaku di dalam tanah. Input parameter berupa modulus elastisitas E dan Poisson rasio μ dari material yang bersangkutan. E = (2.58) μ = (2.59) Simulasi geoteknik dengan menggunakan metode elemen hingga secara implisit melibatkan kesalahan pemodelan dan kesalahan numerik yang tidak dapat dihindari. Akurasi dari keadaan sebenarnya di lapangan sangat bergantung pada keahlian pengguna dalam memodelkan permasalahan, pemahaman terhadap model-model, penentuan parameter yang akan digunakan dan kemampuan untuk melakukan interpretasi dari hasil analisis menggunakan program Plaxis tersebut. Di dalam program Plaxis ada beberapa jenis pemodelan tanah beberapa diantaranya adalah model soft soil, hardening soil, jointed rock, Hoek dan Brown serta model tanah Mohr Coulomb Model Tanah Mohr Coulomb Mohr Coulomb mengasumsikan bahwa perilaku tanah bersifat plastis sempurna, dengan menetapkan suatu nilai tegangan batas, dimana pada titik tersebut tegangan tidak lagi dipengaruhi oleh regangan. Input model Elastik - Plastik Mohr Coulomb melibatkan lima parameter masukan, yaitu : - Modulus kekakuan tanah atau modulus Young (E) dan Poisson rasio (μ) yang memodelkan keelastikan tanah. - Sudut geser dalam tanah (Ø) dan kohesi (c) yang memodelkan perilaku plastis dari tanah. 130

121 - Ψ sebagai sudut dilantansi yang memodelkan prilaku dilatansi tanah. Model Mohr Coulomb ini merupakan urutan pertama dalam pendekatan perilaku tanah dan disarankan untuk menggunakan model ini dalam analisis pertama dari masalah yang dipertimbangkan. Untuk setiap lapisan yang memperkirakan rata-rata kekakuan yang konstan sehingga perhitungan cenderung relatif cepat dan dapat diperoleh kesan pertama deformasi. Setiap lapis tanah dianggap mempunyai kekakuan yang konstan atau meningkat secara linear terhadap kedalaman. Selain itu kelebihan model Mohr Coulomb adalah pada kondisi tanah Drained perilaku keruntuhan tanah dapat didekati dengan cukup baik, serta efek dari dilatansi dapat disertakan dalam model ini. Model Mohr Coulomb juga memiliki beberapa kelemahan diantaranya melinearkan kekakuan tanah (tidak memperhitungkan perubahan nilai E terhadap perubahan tegangan). Akibat dari asumsi nilai E yang konstan maka prediksi deformasi dalam Mohr Coulomb tidak akan tepat. Selain itu pada model Mohr Coulomb prilaku tanah diasumsikan isotropik homogen, sampai keruntuhan terjadi tanah masih diasumikan linear elastik, kekakuan tanah dianggap konstan dan tidak tergantung pada tegangan yang bekerja, dan tidak ada prilaku yang bergantung kepada fungsi waktu (no time dependent behaviour) (Gouw Tjie-Liong, 2012). Selain lima parameter model yang disebutkan di atas, kondisi tanah awal memiliki peran penting dalam masalah tanah yang paling deformasi. Tegangan horizontal kondisi awal tanah harus dihasilkan dengan memilih nilai K 0 yang tepat. 131

122 Nilai rasio Poisson dalam pemodelan Mohr Coulomb didapat dari hubungannya dengan koefisien tekanan. Ko = Dimana : = (2.60) (2.61) Secara umum nila μ bervariasi dari 0,2 sampai 0,4 namun untuk kasus-kasus penggalian (unloading) nilai μ yang lebih kecil masih realistis. Nilai kohesi c dan sudut geser dalam ø diperoleh dari uji geser seperti uji triaxial jika memungkinkan, atau diperoleh dari hubungan empiris berdasarkan data uji lapangan, sementara sudut dilantasi Ψ digunakan untuk memodelkan regangan volumentrik plastis yang bernilai positif. Pada tanah lempung, umumnya tidak terjadi dilantasi (Ψ=0), sementara pada tanah pasir dilantasi tergantung dari kerapatan dan sudut geser ø dimana Ψ= ø Jika ø < 30 maka Ψ=0. Sudut dilantasi Ψ bernilai negatif hanya realistis jika diaplikasikan pada pasir lepas Pemilihan Parameter Studi parameter dimaksudkan untuk mendapatkan dan melengkapi parameter-parameter tanah laboratorium yang digunakan sebagai input untuk program Plaxis dengan menggunakan korelasi-korelasi data lapangan seperti N-SPT dengan kohesi, N-SPT, tekanan efektif dengan sudut geser dalam, jenis tanah dengan daya rembesan, konsistensi tanah dengan angka Poisson, N-SPT dengan modulus elastisitas, dan sebagainya. 132

123 a. Tanah Model tanah yang dipilih yaitu model Mohr Coulomb, dimana perilaku tanah dianggap elastis dengan parameter yang dibuthkan yaitu : 1. Modulus elastisitas, E (stiffness modulus). 2. Poisson s ratio (μ) diambil 0,2 0,4. 3. Sudut geser dalam (ø) didapat dari hasil pengujian laboratorium. 4. Kohesi (c) di dapat dari hasil pengujian laboratorium. 5. Sudut dilantansi (Ψ) diasumsikan sama dengan nol. 6. Berat isi tanah γ (kn/m 3 ) didapat dari hasil pengujian laboratorium. b. Tiang pancang, material yang dipilih adalah linier elastis Gambar Tab Parameter untuk Model Mohr Coulomb Parameter Tanah Terdapat beberapa parameter tanah, diantaranya yaitu : 1. Modulus Elastisitas (E) Karena sulitnya pengambilan contoh asli di lapangan untuk tanah granuler maka beberapa pengujian lapangan (in-situ-test) telah dikerjakan untuk mengestimasi nilai modulus elastisitas tanah. Terdapat beberapa usulan nilai E yang diberikan oleh peneliti, diantaranya pengujian sondir yang dilakukan oleh DeBeer (1965) dan Webb (1970) memberikan korelasi antara tahanan kerucut q c dan E sebagai berikut : 133