BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Parameter tanah adalah ukuran atau acuan untuk mengetahui atau menilai

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Parameter Tanah Parameter tanah adalah ukuran atau acuan untuk mengetahui atau menilai hasil suatu proses perubahan yang terjadi dalam tanah baik dari sifat fisik dan jenis tanah. Dengan mengenal dan mempelajari sifat-sifat tersebut, keputusan yang diambil dalam perancangan akan lebih ekonomis. Karena sifat-sifat tersebut maka penting dilakukan penyelidikan tanah (soil investigation). Adapun tujuan penyelidikan tanah antara lain: 1. Menentukan sifat tanah yang terkait dengan perancangan struktur yang akan dibangun. 2. Menentukan kapasitas daya dukung tanah menurut tipe pondasi yang dipilih. 3. Menentukan tipe dan kedalaman pondasi 4. Untuk mengetahui posisi muka air tanah. 5. Untuk memprediksi besarnya penurunan. 6. Dll. Dari uji lapangan yang dilakukan kita bisa mendapatkan parameter-parameter tanah yang dapat digunakan untuk analisis maupun desain. Data yang didapat dari uji lapangan harus dievaluasi terlebih dahulu untuk memperoleh hasil interpretasi yang baik. Interpretasi data geoteknik mempunyai tingkat ketelitian yang berbeda-beda tergantung pada uji yang dilakukan, kompleksitas material alami yang terjadi, II - 1

2 perubahan setempat dan asal-usul bahan. Pada skripsi ini akan dilakukan interpretasi profil dan parameter tanah berdasarkan : a. Uji Standar Penetrasi (Standard Penetration Test / SPT). b. Uji Penetrasi Krucut Statis (Static Cone Penetration Test) atau Uji Sondir. c. Uji Laboratorium. Untuk mendapatkan desain pondasi yang baik dan memenuhi kriteria perlu dicari parameter tanah baik sifat fisik maupun mekanis tanah. Uji tanah di laboraturium merupakan upaya silmulasi untuk mendapatkan parameter tanah yang mendekati sebenarnya. Jenis parameter sifat fisik tanah itu sendiri seperti berat jenis, porositas, ukuran butir tanah, berat isi, derajat kejenuhan, kepadatan tanah, kadar air, nilai atterberg, permeabilitas. Sedangkan sifat mekanis tanah adalah nilai kohesi, nilai sudut geser tanah, dan daya dukung tanah. 2.2 Daya Dukung Tanah Daya dukung tanah adalah kemampuan tanah untuk beban baik dari segi struktur pondasi maupun bangunan diatasnya tanpa terjadi keruntuhan geser. Besar beban yang bekerja disebut beban longsor dari tegangan yang bekerja disebut daya dukung batas. Daya dukung batas yang dimaksud adalah kemampuan tanah mendukung beban diasumsikan pada saat tanah mulai terjadi keruntuhan. Hal ini merupakan daya dukung terbesar dari tanah (q ult). Besarnya daya dukung batas tanah ditentukan oleh: II - 2

3 1. Parameter kekuatan geser yang terdiri dari kohesi ( c ) dan sudut geser dalam ( φ ) 2. Berat isi tanah ( γ ) 3. Kedalaman pondasi dari permukaan tanah ( Zf ) 4. Lebar dasar pondasi ( B ) 2.3 Pengertian Pondasi Pengertian umum untuk pondasi adalah struktur bagian bawah bangunan yang berhubungan langsung dengan tanah, atau bagian bangunan yang terletak di bawah permukaan tanah yang mempunyai fungsi memikul beban bagian bangunan lainnya di atasnya. Pondasi harus diperhitungkan untuk dapat menjamin kestabilan bangunan terhadap beratnya sendiri, beban - beban bangunan (beban isi bangunan), gaya-gaya luar seperti : tekanan angin, gempa bumi, dan lain-lain. Disamping itu, tidak boleh terjadi penurunan level melebihi batas yang diijinkan. Untuk mendesain struktur bagian bawah pada gedung berlantai banyak perlu analisa yang seakurat mungkin. Faktor utama yang menjadi bahan pertimbangan untuk analisa desain pondasi adalah faktor keamanan dan juga nilai ekonomisnya. Ketepatan dalam memilih jenis pondasi sangat penting dalam menganalisa desain struktur bagian bawah. 2.4 Pemilihan Jenis Pondasi Dalam pemilihan bentuk dan jenis pondasi yang memadai perlu diperhatikan beberapa hal yang berkaitan dengan pekerjaan pondasi tersebut. Ini disebabkan tidak semua jenis pondasi dapat dilaksanakan di semua tempat. Misalnya pemilihan II - 3

4 pondasi tiang pancang ditempat padat penduduk tentu tidak tepat walaupun secara teknis cocok dan secara ekonomis sesuai dengan jadwal kerjanya. Beberapa hal yang harus dipertimbangkan dalam penentuan jenis pondasi adalah : 1. Keadaan tanah yang akan dipasang pondasi. 2. Batasan-batasan akibat konstruksi di atasnya (upper structure). 3. Faktor lingkungan. 4. Waktu pekerjaan. 5. Biaya. 6. Ketersediaan material pembuatan pondasi di daerah tersebut. Pemilihan bentuk pondasi yang didasarkan pada daya dukung tanah, perlu diperhatikan beberapa hal sebagai berikut : 1. Bila tanah keras terletak pada permukaan tanah atau 2-3 meter dibawah permukaan tanah, maka pondasi yang dipilih sebaiknya jenis pondasi dangkal ( pondasi jalur atau pondasi tapak). 2. Bila tanah keras terletak pada kedalaman hingga 10 meter atau lebih dibawah permukaan tanah maka jenis pondasi yang biasanya dipakai adalah pondasi tiang minipile dan pondasi sumuran atau bore pile. 3. Bila tanah keras terletak pada kedalaman hingga 20 meter atau lebih dibawah permukaan tanah maka jenis pondasi yang biasanya dipakai adalah pondasi tiang pancang atau pondasi bor pile Sumber : Hadihardjaja, joetata. Rekayasa Pondasi II : Fundasi Dangkal dan Fundasi Dalam, (Jakarta, Gunadarma,1977) II - 4

5 2.5. Pemilihan Jenis Pondasi Berdasarkan Kondisi Eksisting Bangunan gedung dengan 12 lantai dan 1 basemen ini akan mempunyai beban yang terkonsentrasi cukup besar, sedang lapisan tanahnya ini mempunyai konsistensi yang sangat bervariasi dari lunak hingga keras, sehingga pemilihan lapisan tanah pendukung (competent soil bearing layer) dan alternatif pemilihan pondasi dalam perlu dipertimbangkan dengan baik agar memadai dalam pelaksanaannya. Gambar 2 1 Statigrafi Tanah Berdasrkan Titik Bor (Sofoco) Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa lapisan tanah dengan konsistensi sangat padat dengan N-SPT>60 dijumpai pada dua lapisan yaitu lapisan 2a dan lapisan 2b, dan mulai dijumpai pada kedalaman 10-12m dari muka tanah. Jenis pondasi dalam yang dapat menembus tanah cemented adalah jenis pondasi bor dan pancang. Karena itu maka untuk mendukung bangunan 12 lantai ini II - 5

6 dianjurkan untuk menggunakan pondasi tiang bor dan pancang. Lapisan pasir juga dapat menjadi hambatan pada penggunaan tiang bor dan pancang terutama untuk lokasi dimana pasir tidak tersementasi, sehingga diperlukan casing untuk mencegah keruntuhan dinding bor pada waktu pengecoran. Untuk tiang bor dan pancang penulis akan merencanakan variasi ukuran penampang dan merencanakan daya dukung amannya. 2.6 Pondasi Dangkal Umum Pondasi bangunan secara umum dibedakan berdasarkan dari letak tanah kerasnya dan perbandingan kedalaman pondasi dengan lebar pondasi. Apabia lapisan tanah kerasnya berada dekat dengan permukaan tanah, maka pondasi dapat diletakan / dibangun langsung pada lapisan tanah tersebut. Pondasi yang seperti itu dapat disebut sebagai pondasi dangkal, dimana kedalamannya kurang atau sama dengan lebar pondasi Penggolonggan Pondasi Dangkal Pondasi dangkal dapat dibedakan menjadi : 1. Pondasi telapak. 2. Pondasi cakar ayam. 3. Pondasi sarang laba-laba. 4. Pondasi gasing. 5. Pondasi grid. II - 6

7 Pondasi telapak (spread footing) merupaan pondasi yang berdiri sendiri dalam mendukung kolom. Pondasi memanjang (continous footing) adalah pondasi yang digunakan untuk mendukung dinding memanjang atau digunakan untuk mendukung sederetan kolomkolom yang berjarak sangat dekat sehingga bila dipakai pondasi telapak sisi-sinya akan berhimpit satu sama lain. Pondasi rakit (raft foundation) adalah pondasi yang digunakan untuk mendukung bangunan yang terletak pada tanah lunak, atau bila susunan kolom-kolom jaraknya sedemikian dekat di semua arahnya, sehingga bila dipakai pondasi telapak sisi-sisinya akan berhimpit satu sama lain Pondasi Dalam Pondasi Tiang Pancang Pondasi tiang pancang adalah suatu konstruksi pondasi yang mampu menahan gaya orthogonal ke sumbu tiang dengan jalan menyerap lenturan. Pondasi tiang pancang dibuat menjadi satu kesatuan yang monolit dengan menyatukan pangkal tiang pancang yang terdapat di bawah konstruksi dengan tumpuan pondasi. Pelaksanaan pekerjaan pemancangan menggunakan diesel hammer. Sistem kerja diesel hammer adalah dengan pemukulan sehingga dapat menimbulkan suara keras dan getaran pada daerah sekitar. Itulah sebabnya cara pemancangan pondasi ini menjadi permasalahan tersendiri pada lingkungan sekitar. Permasalahan lain adalah cara membawa diesel hammer kelokasi pemancangan harus menggunakan truk tronton yang memiliki crane. Crane berfungsi II - 7

8 untuk menaikkan dan menurunkan. Namun saat ini sudah ada alat pancang yang menggunakan system hidraulik hammer dengan berat 3 7 ton Pondasi Tiang Bor Pondasi tiang bor (bored pile) adalah pondasi tiang yang pemasangannya dilakukan dengan mengebor tanah pada awal pengerjaannya. Bored pile dipasang ke dalam tanah dengan cara mengebor tanah terlebih dahulu, baru kemudian diisi tulangan dan dicor beton. Tiang ini biasanya dipakai pada tanah yang stabil dan kaku, sehingga memungkinkan untuk membentuk lubang yang stabil dengan alat bor. Jika tanah mengandung air, pipa besi dibutuhkan untuk menahan dinding lubang dan pipa ini ditarik ke atas pada waktu pengecoran beton. Pada tanah yang keras atau batuan lunak, dasar tiang dapat dibesarkan untuk menambah tahanan dukung ujung tiang. Jenis-jenis pondasi bored pile : 1. Bored pile lurus untuk tanah keras. 2. Bored pile yang ujungnya diperbesar berbentuk trapezium. 3. Bored pile yang ujungnya diperbesar berbentuk bel. 4. Bored pile lurus untuk tanah batuan. Fungsi pondasi tiang bor pada umumnya dipengaruhi oleh besar atau bobot dan fungsi bangunan yang hendak didukung dan jenis tanah sebagai pendukung konstruksi seperti : 1. Transfer beban dari konstruksi bangunan atas (upper structure) ke dalam tanah melalui selimut tiang dan perlawanan ujung tiang. II - 8

9 2. Menahan daya desak ke atas (up live) maupun guling yang terjadi akibat kombinasi beban struktur yang terjadi. 3. Memampatkan tanah, terutama pada lapisan tanah yang lepas (non cohesive). 4. Mengontrol penurunan yang terjadi pada bangunan terutama pada bangunan yang berada pada tanah yang mempunyai penurunan yang besar. 2.8 Daya Dukung Batas Pondasi Tiang Tunggal Pondasi tiang dipakai untuk mendukung beban-beban kompresif. Pondasi tiang juga dipakai untuk mendukung beban-beban tarikan, terutama dibawah menara listrik dan kaki-kaki menara antena dan dapat juga mendukung beban-beban lateral atau suatu kombinasi antara beban vertical dan lateral. Untuk persamaan daya dukung tiang dapat dinyatakan dalam bentuk rumus : Qu = Qp + Qs Dimana : Qu Qp Qs = daya dukung ultimit tiang (ton) = daya dukung ultimit ujung tiang (ton) = daya dukung ultimit selimut tiang (ton) 2.9 Daya Dukung Pondasi Tiang Tunggal Berdasarkan Data N-SPT (Dr. Ir. Suyono Sosrodarsono) Daya Dukung Ujung Tiang Penentuan daya dukung pondasi tiang dengan menggunakan data SPT antara lain diberikan oleh Meyerhof dan Schmertmann. Meyerhof mengajukan metode II - 9

10 untuk memperkirakan besarnya nilai tahanan ujung dan selimut berdasarkan data hasil uji SPT. Metode ini menggunakan besarnya nilai N-SPT sebagai parameter. Qp = Ap. qd dimana Ap = Luas penampang ujung tiang (1/4.π. D 2 ) qd = tahanan rata-rata ujung tiang, berlaku nilai 40.N (ton/m 2 ) untuk Sand dan 20.N (ton/m 2 ) untuk Silt / Clay N D = nilai N di bawah dasar tiang = Diameter Tiang Daya dukung selimut tiang Tahanan geser selimut tiang pada tanah dapat dinyatakan dengan persamaan : Q S = Σ A S. f i. L i (2.2) dimana As f i = Luas penampang selimut tiang = tahanan geser selimut tiang (ton/m2), nilai f i sebesar N/5 atau maksimum 10 ton/m 2 untuk Sand dan N maksimum atau 12 ton/m 2 untuk Silt / Clay L i = panjang segmen tiang yang ditinjau N = nilai N rata-rata sepanjang tiang yang ditinjau 2.10 Daya Dukung Pondasi Tiang Tunggal Bor Berdasarkan Data LAB Daya dukung ujung tiang dengan metode Vesic Qp = A q. q p = A q (c.nc* + σ' o.nσ*) II - 10

11 Dimana : Aq = Luas penampang 1/4 π D 2 P σ'o = Keliling tiang 2 π D = Tegangan efektif Nc & N σ' = variasi harga maksimum berdasarkan φ Gambar 2 2 Variasi harga maksimum dari Nc* dan Nq* berdasarkan sudut geser dalam tanah (ф) (Meyerhof, 1976) Daya dukung selimut tiang dengan metode α Gambar 2 3 Variasi Antara α dengan Cu/ σ'o (Ranolph and Murphy (1985)) II - 11

12 2.11 Daya Dukung Pondasi Tiang Tunggal Berdasarkan Data Sondir Daya Dukung Ujung Tiang Pada Tanah Lempung Metode LCPC: Qp = Ap.qp ; Q p = q c (eq) K b Dimana : q c (eq) = tahanan ujung rata-rata (tinjauan rata-rata antara 1.5D diatas ujung tiang sampai 1.5D dibawah tiang, setelah itu potong grafik sondir antara nilai lebih dari 1.3 qc (av) dengan kurang 0.7 qc (av) ) K b = faktor kapasitas dukung empiris, ( untuk lempung dan lanau = 0.6 ) ( untuk pasir dan batuan = ) Gambar 2 4 Simulasi Metode LCPC(Bustamante and Gianselli 1982) II - 12

13 Daya Dukung Selimut Tiang Metode Nottingham and Schmertmann (1975) : f = α. fc Dimana ; α = faktor adhesi Nottingham fc = local friksi dari data hasil sondir Sehingga : Qs = Σ f p (ΔL) = Σ α f c p (ΔL) Gambar 2 5 Tahanan Kulit Pada Pasir (Schmertmann 1978) Gambar 2 6 Tahanan Kulit Pada Lempung (Nottingham and Schmertmann, 1975) II - 13

14 2.12 Persamaan Daya Dukung Kelompok Tiang Penggunaan kelompok tiang pada pondasi tiang bor didasarkan pada beberapa alasan berikut ini : 1. Apabila tiang tunggal tidak memiliki kemampuan kapasitas yang cukup untuk menahan beban kolom sehingga pada waktu instalasi yang dapat meleset dari posisinya sehingga dapat terjadi eksentrisitas terhadap pusat beban dari kolom dan ini akan menimbulkan momen tambahan, maka sebaiknya menggunakan kelompok tiang. 2. Apabila beban kolom yang besar dapat dipikul secara merata oleh beberapa tiang dalam kelompoknya, sehingga dapat mengurangi harga eksentrisitas yang terjadi, maka sebaiknya menggunakan kelompok tiang. 3. Apabila terjadi kegagalan dari 1 (satu) tiang yang dapat diminimalisir akibat adanya tiang-tiang lain dalam kelompoknya, maka sebaiknya menggunakan kelompok tiang. Kapasitas dari kelompok tiang yang digunakan tidaklah selalu sama dengan jumlah kapasitas tiang tunggal yang berada dalam kelompoknya apabila tiang bor pada tanah pendukung yang berbeda-beda. Jarak antar tiang bor didalam group tiang sangat mempengaruhi perhitungan kapasitas daya dukung dari group tiang bor. Untuk bekerja sebagai group tiang jarak antar tiang (Spacing) S ini, biasanya harus mengikuti peraturan bangunan yang berlaku, seperti : 1. Pada umumnya S bervariasi antara 2D (jarak minimum) sampau 6D (jarak maksimum). II - 14

15 2. Jarak tiang berdasarkan fungsi pilenya, apabila pile berfungsi sebagai friction pile maka jarak S minimal adalah 3D. Sedangkan jika sebagai End Bearing minumum jarak minimum S adalah 2,5D. 3. Jarak tiang berdasarkan jenis tanahnya, apabila pile terletak pada tanah liat keras jarak minimum S adalah 3,5D. Sedangkan apabila terletak pada daerah lapis padat jarak S minimum adalah 2D. Pengaturan tiang disuatu poer (Kepala Tiang) dapa dilihat pada gambar berikut, Gambar 2 7 Tipikal Pengaturan Kelompook Pondasi Tiang (Tomlinson, 2001) Apabila pengaturan tiang pada suatu poer telah mengikuti persyaratan. maka kapasitas daya dukung group tiang tidak sama dengan kapasitas daya dukung satu tiang dikalikan dengan banyaknya tiang pada group tersebut. Tetapi didefinisikan sebagai perkalian antara kapasitas daya dukung satu tiang dengan banyaknya tiang dikalikan lagi efisiensi group tiang, atau dapat dituliskan sebagai berikut : II - 15

16 Qug = Qu 1 tiang x n x m x ηg Dimana : Qug Qu 1tiang m n ηg = kapasitas daya dukung kelompok tiang = Kapasitas daya dukung ultimate 1 tiang = Jumlah tiang dalam deret baris = Jumlah tiang dalam deret kolom = Efisiensi kelompok tiang 2.13 Efisiensi Kelompok Tiang Pada persamaan daya dukung kelompok tiang mengandung suatu efisiensi grup tiang yang mana dapat diterangkan seperti gambar berikut ini: Gambar 2 8 Skematik Mobilisasi Tekanan yang Digambarkan Dalam Bentuk Diagram Tegangan Berupa Gelembung (Rekayasa Fundasi II : Fundasi Dangkal dan Fundasi Dalam, Gunadarma : Jakarta, 1997) Berarti kapasitas daya dukung total tiang group = kapasitas daya dukung satu tiang dikalikan banyaknya tiang. Namum pada gambar (c) terdapat potongan antara diagram tegangan antar tiang grup. Dalam hal ini berarti bahwa mobilisasi tekanan tidak dapat sepenuhnya II - 16

17 (100%) karena ada satu daerah tegangan yang menjadi milik bersama sehingga perlu adanya yang disebut efisiensi grup tiang. Berikut ini ada persamaan efisiensi grup tiang : η = 1 - Dimana : η = Efisiensi kelompok tiang θ = Arc tan (d/s) derajat s = Jarak antar tiang d = Dimensi tiang m = Jumlah tiang dalam deret baris n = Jumlah tiang dalam deret kolom 2.14 Faktor Keamanan Daya dukung ijin pondasi tiang untuk beban aksial, Qa atau Q ult, dengan suatu faktor keamanan (FK) baik secara keseluruhan maupun secara terpisah dengan menerapkan faktor keamanan pada daya dukung selimut tiang dan pada tahanan ujungnya. Karena itu daya dukung ijin tiang dapat dinyatakan sebagai berikut : Qa = atau Qa = + Penentuan faktor keamanan tergantung pada beberapa faktor, antara lain adalah sebagai berikut : II - 17

18 1. Jenis dan kepentingan struktur. 2. Variasi kondisi tanah. 3. Tingkat kehandalan penyelidikan geoteknik. 4. Ketersediaan data uji pembebanan didekat lokasi. 5. Tingkat pengawasan dan pengendalian mutu pekerjaan pondasi. 6. Probabilitas beban rencana yang akan terjadi sepanjang masa bangunan. Untuk menentukan faktor keamanan dapat digunakan klasifikasi struktur bangunan menurut Pugsley (1966) sebagai berikut : 1. Bangunan monumental, umumnya memiliki umur rencana melebihi 100 tahun, seperti Tugu Monas, Monumen Garuda Wisnu Kencana, jembatanjembatan besar, dan lain-lain. 2. Bangunan permanen, umumnya adalah bangunan gedung, jembatan, jalan raya dan jalan kereta api, dan memiliki umur rencana 50 tahun. 3. Bangunan sementara, umur rencana bangunan kurang dari 25 tahun, bahkan mungkin hanya beberapa saat saja selama masa konstruksi. Faktor-faktor lain kemudian ditentukan berdasarkan tingkat pengendaliannya pada saat konstruksi. 1. Pengendalian baik : kondisi tanah cukup homogen dan konstruksi didasarkan pada program penyelidikan geoteknik yang tepat dan profesional, terdapat informasi uji pembebanan di dekat lokasi proyek dan pengawasan konstruksi dilaksanakan secara ketat. II - 18

19 2. Pengendalian normal : Situasi yang paling umum, hampir serupa dengan kondisi diatas, tetapi kondisi tanah bervariasi dan tidak tersedia data pengujian tanah. 3. Pengendalian kurang : Tidak ada uji pembebanan, kondisi tanah sulit dan bervariasi, pengawasan pekerjaan kurang, tetapi pengujian geoteknik dilakukan dengan baik. 4. Pengendalian buruk : Kondisi tanah amat buruk dan sukar ditentukan, penyelidikan geoteknik tidak memadai. Tabel 2 1 Faktor Keamanan Untuk Pondasi Tiang Klasifikasi struktur bangunan Bangunan monumental Bangunan permanen Bangunan sementara Probabilitas kegagalan yang dapat diterima FK (Pengendalian baik) FK (Pengendalian normal) FK (Pengendalian kurang) FK (Pengendalian buruk) (Sumber : Reese & O Neil, 1989; Pugsley, 1966) Untuk beban aksial tarik dianjurkan menggunakan faktor keamanan yang lebih tinggi daripada kondisi beban aksial tekan karena keruntuhan akibat beban tarik umumnya bersifat tiba-tiba. Karena itu dianjurkan untuk menggunakan faktor keamanan sebesar 1.5 kali dari nilai yang diberikan dalam Tabel 2.1. II - 19

20 2.15 Penurunan Pondasi Tiang Perkiraan penurunan (settlement) pada pondasi tiang merupakan masalah yang kompleks karena beberapa hal berikut : 1. Adanya gangguan pada kondisi tegangan tanah saat pemancangan. 2. Ketidakpastian mengenai distribusi dari posisi pengalihan beban ( load transfer) dari tiang ke tanah Penurunan Konsolidasi Tiang Tunggal Penurunan konsolidasi tiang kelompok di tanah lempung dapat dihitung dengan menggunakan metode distribusi tegangan 2:1. Prosedur perhitungan menggunakan langkah-langkah berikut ini: 1. Misalkan panjang tiang yang tertanam adalah L. Tiang kelompok menderita beban total Qg. Jika kepala tiang berada di bawah permukaan tanah asli, Qg adalah sama dengan beban total dari bangunan atas (upper structure) yang diterima tiang dikurangi dengan berat efektif tanah di atas tiang kelompok yang dibuang oleh penggalian. 2. Asumsikanlah bahwa beban Qg akan disalurkan ke tanah mulai dari kedalaman 2L/3 dari puncak tiang, seperti ditunjukkan dalam Gambar 2.6 Puncak tiang adalah pada kedalaman z = 0. Beban Qg tersebar sepanjang garis 2 vertikal : 1 horizontal dari kedalaman ini. Garis aa_ dan bb_ adalah garis 2:1. 3. Peningkatan tegangan yang timbul di tengah-tengah setiap lapisan tanah dengan beban Qg: II - 20

21 Δpi = dimana : Δpi = peningkatan tegangan di tengah lapisan i Bg, Lg = panjang dan lebar tiang kelompok zi = jarak dari z = 0 ke tengah lapisan i Sebagai contoh, dalam Gambar 2.6 untuk lapisan No. 2, zi = L1/2. Sama juga halnya dengan Lapisan No. 3, zi = L1 + L2/2; dan untuk lapisan No. 4, zi = L1+L2+L3/2. Namun tidak akan ada peningkatan tegangan pada lapisan No. 1, karena berada di atas bidang horizontal (z = 0) dimana distribusi tegangan pada tanah dimulai. Gambar 2 9 Penurunan konsolidasi tiang kelompok (Tomlinson, 1994) 4. Perhitungan penurunan untuk masing-masing lapisan akibat adanya peningkatan tegangan pada lapisan itu. Besarnya penurunan dapat dihitung II - 21

22 dengan menggunakan persamaan penurunan konsolidasi satu dimensi untuk lempung terkonsolidasi normal dan terkonsolidasi lebih. Untuk lempung terkonsolidasi normal : Untuk lempung terkonsolidasi lebih dengan : (B) + (B) < Pc B Untuk lempung terkonsolidasi lebih dengan : po(i) <pc (i)< po (i) + pi Dimana : Δsi p (i) pc(i) e (i) = Penurunan konsolidasi pada lapisan i = Tegangan efektif rata-rata pada lapisan i tanpa pembebanan = Tekanan prakonsolidasi (preconsolidated pressure) = Angka pori awal pada lapisan i Cc(i) = Indeks kompresi (compression index) Cs(i) = Indeks pengembangan (swelling index) II - 22

23 Hi = Ketebalan lapisan i (Catatan: Di dalam Gambar II.6, nilai Hi untuk lapisan No. 2 adalah L1. Untuk lapisan No. 3, Hi = L2, dan untuk apisan No. 4, Hi = L3) Penurunan konsolidasi total tiang kelompok Penurunan konsolidasi tiang disamping yang sudah diuraikan di atas bisa juga dipicu oleh pengisian tempat di sebelah konstruksi, beban di dekat lantai, dan juga turunnya mukai air tanah Penurunan Elastik Tiang Tunnggal Penurunan tiang di bawah beban kerja vertikal (Qw) disebabkan oleh tiga faktor berikut ini: s = s1 + s2 + s3 (1) dimana s = penurunan tiang total s1 = penurunan batang tiang s2 = penurunan tiang akibat beban titik s3 = penurunan tiang akibat beban yang tersalur sepanjang batang Berikut ini adalah prosedur untuk menentukan ketiga faktor penuruanan tiang diatas. Menentukan S1 Jika diasumsikan bahwa bahan tiang adalah elastik, maka deformasi batang tiang dapat dievaluasi dengan menggunakan prinsip-prinsip mekanika bahan: II - 23

24 dimana Qwp = beban yang dipikul ujung tiang di bawah kondisi beban kerja Qws = beban yang dipikul kulit tiang di bawah kondisi beban kerja Ap = luas penampang tiang L = panjang tiang Ep = modulus Young bahan tiang Besarnya ξ bergantung pada sifat distribusi tahanan kulit sepanjang batang tiang. Jika distribusi f adalah seragam atau parabola, seperti diperlihatkan pada Gambar 1(a) dan (b), ξ adalah 0.5. Namun untuk distribusi f dalam bentuk segitiga [Gambar 1(c)], nilai ξ sekitar 0.67 (Vesic, 1977). Gambar 2 10 Jenis distribusi tahanan kulit sepnjang tiang (Vesic, 1977). Menentukan s2 Penurunan tiang yang ditimbulkan oleh beban pada ujung tiang dapat dinyatakan dalam bentuk yang sama seperti yang diberikan dalam pondasi dangkal: (1 μ2s)iwp qwp = Qwp/Ap II - 24

25 dimana D = lebar atau diameter tiang qwp = beban titik per satuan luas ujung tiang Es = modulus Young tanah μs = nisbah Poisson tanah Iwp = faktor pengaruh Untuk tujuan praktis, Iwp dapat ditentukan sama dengan αr sebagaimana digunakan pada penurunan elastik pondasi dangkal. Dalam keadaan tidak adanya hasil eksperimen, nilai modulus Young dan nisbah Poisson dapat diperoleh dari Tabel Tabel 2 2 Parameter Elastik Tanah (Braja M Das, 2006) Vesic (1977) juga mengajukan suatu metode semi empiris untuk menentukan besarnya penurunan s2. Metode itu dapat dinyatakan dalam rumus berikut: S dimana qp = tahanan ujung batas tiang Cp = koefisien empiris Nilai-nilai Cp untuk berbagai jenis tanah diberikan pada Tabel II - 25

26 Tabel 2 3 Nilai Tipikal Cp (dari Design of Pile Foundation by A.S Vesic, 1977) Menentukan s3 Penurunan tiang yang ditimbulkan oleh pembebanan pada kulit tiang dapat diberikan dengan rumus berikut: ) dimana p = keliling tiang L = panjang tiang yang tertanam Iws = faktor pengaruh Perlu dicatat bahwa suku Qws/pL pada persamaan di atas adalah nilai rata-rata f di sepanjang batang tiang. Faktor pengaruh Iws dapat dinyatakan dengan sebuah hubungan empiris yang sederhana sebagai (Vesic, 1977) Iws = Vesic (1977) juga mengajukan sebuah hubungan empiris sederhana untuk menentukan s3 sebagai s3 = dimana Cs = sebuah konstanta empiris = ( )Cp. Nilai-nilai Cp dapat diperoleh dari Tabel Penurunan Elastik Tiang Kelompok II - 26

27 Beberapa penyelidikan tentang penurunan tiang kelompok yang telah dilaporkan dalam literatur memiliki hasil yang sangat beragam. Hubungan yang paling sederhana untuk penurunan tiang kelompok diberikan oleh Vesic (1969) sebagai dimana sg(e) = penurunan elastik tiang kelompok Bg = lebar tiang kelompok D = diameter satu tiang dalam kelompok s = penurunan elastik tiang tunggal 2.16 Pile Cap Fungsi dari pile cap adalah untuk menerima beban dari kolom yang kemudian akan terus disebarkan ke bored pile dimana masing-masing pile menerima 1/N dari beban oleh kolom dan harus daya dukung yang di izinkan (Y ton) (N= Jumlah kelompok pile). Jadi beban maksimum yang bisa diterima oleh pile cap dari suatu kolom adalah sebesar N x (Y ton). Pile cap merupakan suatu cara untuk mengikat pondasi sebelum didirikan kolom di bagian atasnya. Pile cap ini bertujuan agar lokasi kolom benar-benar berada dititik pusat pondasi seehingga tidak menyebabkan eksentrisitas yang dapat menyebabkan beban tambahan pada pondasi. Selain itu, seperti halnya kepala kolom, pile cap juga berfungsi untuk menahan gaya geser dari pembebanan yang ada. II - 27