BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II Bab II Tinjauan Pustaka TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Kerangka Berfikir Di dalam pemilihan fondasi untuk suatu bangunan, faktor utama yang sering menjadi bahan pertimbangan adalah segi biaya dan keandalannya. Keandalan disini diartikan sebagai suatu keyakinan akan desain yang dibuat cocok untuk diterapkan di lapangan sesuai kondisi yang ada, sehingga dapat memikul beban yang direncanakan. Kecermatan dan ketepatan didalam pemilihan jenis fondasi untuk digunakan sebagai struktur fondasi sangatlah menentukan dalam keberhasilan suatu konstruksi bangunan dan juga pemilihan dipengaruhi kondisi struktur tanah tempat bangunan akan berdiri. Fondasi pada bangunan bertingkat mempunyai fungsi untuk mentransfer beban dari struktur atas ke lapisan tanah yang lebih dalam dan tentunya memiliki daya dukung yang baik. Fondasi juga dapat digunakan untuk menahan gaya angkat akibat tingginya muka air tanah dan menahan gaya gempa. Pada tanah lunak, penggunaan fondasi tiang umumnya untuk menghindari penurunan berlebih. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan fondasi, agar kegagalan dari fungsi fondasi dapat dihindari, yaitu : 1. Besarnya beban yang diteruskan oleh fondasi ke dalam tanah tidak boleh melampaui kekuatan dukung tanah, sehingga fondasi akan tetap. 2. Penurunan yang terjadi pada struktur tidak boleh melampaui batas yang ditentukan sehingga dapat menyebabkan kerusakan dan mengganggu fungsi dari suatu bangunan. II - 1

2 3. Faktor keamanan dari desain struktur bagian bawah yang terdiri dari faktor guling, faktor geser, dan daya dukung tidak boleh melebihi angka keamanan ijin. Di dalam merencanakan suatu fondasi, khususnya pada bangunan berlantai banyak perlu dilakukan analisa seakurat mungkin. Dan dalam menganalisa atau menentukan pilihan fondasi harus didasarkan oleh pertimbangan-pertimbangan dari segi teknis dan segi ekonomis Pertimbangan dari segi teknis antara lain : 1. Kuat dalam menahan beban bangunan yang diterimanya. 2. Kuat menahan gaya-gaya yang bekerja, seperti berat sendiri fondasi dan beban struktur yang bekerja. 3. Dapat dilaksanakan dengan kemampuan peralatan dan keahlian yang ada. 4. Memakai bahan-bahan yang sesuai dengan persediaan yang ada di pasaran dan lingkungan sekitar. 5. Tidak menimbulkan dampak negatif terhadap lingkungan dan bangunan disekitarnya. 6. Memberikan rasa aman dan nyaman terhadap penghuni di lingkungan sekitarnya. 7. Memperhitungkan penurunan (settlement) diatas batas yang diijinkan. Pertimbangan ekonomis antara lain: 1. Biaya pelaksanaan dapat semurah mungkin, akan tetapi tidak mengurangi mutu dan hasil pekerjaan. 2. Waktu pelaksanaan seefisien mungkin, sehingga pengaruhnya terhadap biaya akan lebih murah atau hemat. II - 2

3 2.2. Jenis-jenis Fondasi Bab II Tinjauan Pustaka Fondasi adalah bagian terendah dari bangunan yang meneruskan beban bangunan ke tanah atau batuan dibawahnya. Terdapat dua klasifikasi fondasi yaitu fondasi dangkal dan fondasi dalam. 1. Fondasi Dangkal (Shallow Foundation) Didefinisikan sebagai fondasi yang mendukung bebannya secara langsung, seperti : fondasi telapak, fondasi memanjang dan fondasi rakit. 2. Fondasi Dalam (Deep Foundation) Didefinisikan sebagai fondasi yang meneruskan beban bangunan ke tanah keras atau batu yang relatif jauh dari permukaan, contohnya fondasi sumuran atau fondasi tiang. Gambar 2.1 Macam-Macam Tipe Fondasi Fondasi telapak adalah fondasi yang berdiri sendiri dalam mendukung kolom. Fondasi memanjang adalah fondasi yang digunakan untuk mendukung dinding memanjang atau digunakan untuk mendukung sederetan kolom yang berjarak dekat sehingga bila dipakai fondasi telapak sisi-sisinya akan berimpit satu sama lain. II - 3

4 Fondasi rakit (raft foundation atau mat foundation) adalah fondasi yang digunakan untuk mendukung bangunan yang terletak pada tanah lunak atau digunakan bila susunan kolom-kolom jaraknya sedemikian dekat di semua arahnya, sehingga bila dipakai fondasi telapak, sisi-sisinya akan berimpit satu sama lain. Fondasi sumuran (pier foundation) yang merupakan bentuk peralihan antara fondasi dangkal dan fondasi tiang, diugunakan bila tanah dasar yang kuat terletak pada kedalaman yang relatif dalam. Pock, dkk. (1953) membedakan fondasi sumuran dengan fondasi dangkal dari nilai kedalaman (Df) dibagi lebarnya (B). Untuk fondasi sumuran Df/B > 4, sedangkan untuk fondasi dangkal Df/B < 1. Fondasi tiang (pile foundation), digunakan bila tanah fondasi pada kedalaman yang normal tidak mampu mendukung bebannya, dan tanah keras terletak pada kedalaman yang sangat dalam. Demikian pula, bila fondasi bangunan terletak pada tanah timbunan yang cukup tinggi, sehingga bila bangunan diletakan pada timbunan akan dipengaruhi oleh penurunan yang besar. Bedanya dengan fondasi sumuran adalah fondasi tiang umumnya berdiameter kecil dan lebih panjang Pemilihan Jenis Fondasi Pemilihan jenis fondasi tiang untuk suatu pekerjaan tergantung dari daya dukung yang cukup yang diberikan untuk fondasi yang direncanakan. Pemilihan tipe tiang untuk berbagai jenis keadaan tergantung pada banyak faktor. Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan fondasi tiang : 1. Tipe dari tanah dasar yang meliputi jenis tanah dasar dan ciri-ciri topografinya. 2. Jenis bangunan yang akan dibuat. II - 4

5 3. Kondisi lingkungan disekitar lokasi pekerjaan (adjacent structures). 4. Alasan teknis pada waktu pelaksanaan Berdasarkan data penyelidikan tanah yang dilakukan oleh PT. TARUMANEGARA Bumiyasa pada lokasi proyek apartemen berlantai banyak di Jakarta Barat, jenis fondasi yang memungkinkan untuk proyek tersebut adalah fondasi tiang. Fondasi tiang sendiri terdiri dari dua jenis, yaitu tiang pancang dan tiang bor. a. Tiang Pancang Merupakan fondasi yang pembuatannya dilakukan di pabrik dan pelaksanaannya dilapangan dilakukan dengan dipancangkan menggunakan alat pancang. Fondasi tiang pancang dikelompokan menjadi 3 kelompok : 1. Large displacement pile terdiri dari tiang dengan penampang yang solid atau hollow dengan ujung ditutup, yang dipancang kedalam tanah sehingga memindahkan tanah yang ditempati fondasi. Contoh : Kayu dolken, Beton precast, Beton prestressed, Pipa baja (ujung ditutup), dsb. 2. Small displacement pile dapat dipancang atau dijacking, namun pipanya relative lebih kecil, contohnya tiang baja roll atau baja penampang H atau I 3. Non Displacement Pile, dibentuk dengan pertama kali memindahkan tanah dengan rotary auger. Beton dimasukkan kedalam lobang dengan casing atau tanpa casing. Casing tersebut dapat ditarik selama pengecoran (bored pile) Keuntungan dari penggunaan tiang pancang adalah : 1. Tiang pancang dapat dipersiapkan sebelumnya. 2. Mutu beton terkontrol karena pembuatannya di pabrik. II - 5

6 3. Pada waktu pemancangan tidak terganggu air tanah. Bab II Tinjauan Pustaka 4. Dapat dipancang dengan panjang sesuai kebutuhan. 5. Praktis. 6. Persediaan yang cukup banyak di pabrik, sehingga mudah memperoleh tiang ini, kecuali jika diperlukan tiang dengan ukuran khusus. Disamping itu, bahkan untuk pekerjaan pemancangan yang kecil, biayanya relatif rendah. Kerugian dari penggunaan tiang pancang adalah : 1. Suara dan getaran pada waktu pemancangan tinggi sehingga untuk daerah yang padat penduduknya tidak bisa dilaksanakan. 2. Kemungkinan pile retak atau patah sewaktu dipancang. 3. Displacement pada waktu pemancangan, dapat mengakibatkan up lift atau heaving (mengurangi skin friction). 4. Untuk daya dukung yang besar, tiang menjadi besar dan panjang. Hammer juga harus besar, menjadi tidak praktis apabila lokasi sitenya sempit. b. Tiang Bor Merupakan fondasi yang langsung dicor di tempat (cast-in place piles), dibentuk dengan membuat sebuah lubang (dibor) didalam tanah sesuai dengan kedalaman tanah dan dimensi tiang yang diinginkan, selanjutnya dimasukan tulangan baja yang sudah dirakit, kemudian dituangkan beton cair dan didiamkan sehingga terbentuk tiang dengan tanah sebagai bekisting atau cetakannya. Keuntungan dari penggunaan tiang bor adalah : 1. Kapasitas lapisan tanah pendukung fondasi dapat dianalisa dengan pasti karena kedalaman/elevasi ujung fondasi tiang pada suatu lokasi dapat diukur langsung pada saat pengeboran. II - 6

7 2. Pemeriksaan lapisan tanah galian. Keandalan dari desain fondasi hanya baik bila kondisi tanah diketahui. Untuk fondasi tiang bor, saat penggalian/pengeboran dapat dilakukan pemeriksaan mengenai jenis tanah untuk membandingkan dengan jenis tanah yang telah dianalisis dalam perancangan. 3. Dapat dilakukan pada berbagai jenis tanah. Fondasi tiang bor pada umumnya dapat diterapkan pada hampir semua jenis tanah. Pengeboran dapat dilakukan pada tanah keras maupun tanah lunak dan dapat menembus bebatuan keras sekalipun. 4. Gangguan terhadap lingkungan yang minimal. Suara, getaran dan gerakan dari tanah dapat dikatakan minimum. 5. Kemudahan terhadap perubahan konstruksi. Kontraktor dapat dengan mudah mengikuti perubahan diameter atau panjang tiang bor untuk mengkompensasikan suatu kondisi yang tidak terduga. 6. Diameter dan kedalaman lubang bor mudah divariasikan, sehingga lebih ekonomis untuk beban-beban kolom yang besar dan menahan momen lentur pada kepala tiang (High Bearing Capacity Piles), serta tidak diperlukan sambungan untuk tiang-tiang yang dalam. Oleh sebab itu sangat cocok terutama untuk fondasi bangunan bertingkat banyak karena dapat menggantikan suatu kelompok tiang pancang sehingga dapat menghemat kebutuhan untuk pile cap. 7. Tidak ada resiko penyembulan (heaving) tiang. Kerugian dari penggunaan tiang bor adalah : 1. Kurang dapat diandalkan untuk daya dukung tahanan geser karena proses pelaksanaannya tidak sekaligus memadatkan tanah tetapi justru mengurangi masa tanah. II - 7

8 2. Kondisi tanah di kaki tiang kadangkala rusak oleh proses pemboran atau sedimentasi lumpur sehingga seringkali daya dukungnya tidak dapat diandalkan. 3. Berbahaya bila ada tekanan artesis karena tekanan ini dapat menerobos keatas dan merusak beton saat pengecoran. 4. Kondisi lapangan menjadi lebih kotor atau berlumpur dibandingkan dengan fondasi tiang pancang, sehingga harus dipersiapkan cara-cara untuk menangani tanah galian agar tidak menghambat pekerjaan dan mengurangi mutu. 5. Teknik pelaksanaan kadang-kadang sangat sensitif terhadap kondisi tanah yang dijumpai dan pengaruh cuaca. Disamping itu ada beberapa masalah tiang bor yang belum terjawab, diantaranya : 1. Besarnya reduksi kuat geser tanah akibat cara pengeboran yang berbeda. 2. Efek migrasi air dari beton ke dalam tanah. 3. Pengaruh dari teknik pelaksanaan. Untuk menanggulangi kekurangan/kelemahan dan mengoptimalkan keandalan yang ditawarkan oleh fondasi tiang bor, maka perhatian yang lebih besar harus dicurahkan pada detail pelaksanaannya dan pengaruh yang potensial terhadap prilaku serta biayanya. Hal ini dapat dilakukan dengan menganalisa data penyelidikan tanah yang lebih akurat dan engineer yang berpengalaman untuk pekerjaan inspeksi di lapangan. II - 8

9 2.3. Daya Dukung Aksial Tiang Tunggal Bab II Tinjauan Pustaka Daya dukung aksial tiang tunggal didapatkan dari kekuatan ultimit tahanan ujung fondasi dan tahanan gesek ultimit tiang dengan dikurangi berat tiang sendiri, hal ini sebagaimana dituangkan dalam persamaan sebagai berikut : Qu = Qp + Qs - Wp...(2.1) Dimana : Qu = tahanan ultimit tiang Qp = tahanan ujung tiang (end bearing) Qs = tahanan selimut tiang (skin friction) Wp = berat tiang Biasanya harga Wp (weight of the pile) ini diabaikan karena sangat kecil pengaruhnya terhadap daya dukung ultimit tiang. Namun dalam beberapa kondisi seperti fondasi tiang pada konstruksi lepas pantai, harga Wp diperhitungkan karena panjang tiang yang cukup besar. Sehingga dari persamaan diatas dapat ditulis : Qu = Qp + Qs...(2.2) Didalam perhitungan kapasitas daya dukung fondasi tiang bor, persamaan yang dipakai pada umumnya sama dengan rumus untuk menghitung kapasitas daya dukung fondasi tiang pancang. Yang kadangkala membedakan adalah daya dukung selimut (friction) tidak 100% tetapi ada pengurangan. Hal ini diakibatkan oleh adanya pengaruh pengeboran (drilling). Didalam perencanaan daya dukung suatu tiang dapat digunakan data-data dari hasil penyelidikan tanah yaitu data parameter tanah yang didapat dari uji sample di laboratorium, data sondir dan data N-SPT dari bor log. II - 9

10 Daya Dukung Fondasi Tiang Tunggal Berdasarkan Data Parameter Tanah dari Laboratorium A. Metode Statis Meyerhoff Meyerhoff (1976), mengajukan formula statis untuk menganalisa daya dukung tiang dengan menggunakan faktor da ya dukung (Nc dan Nq) berdasarkan parameter tanahnya (pasir menggunakan nilai sudut geser Ø, lempung menggunakan nilai kuat geser Cu), sehingga formulanya dibedakan untuk tanah pasir dan lempung. a. Tanah Pasir Meyerhoff (1976) merekomendasikan prosedur berikut untuk menentukan daya dukung tiang pada tanah granular. Gambar 2.2 Faktor Daya Dukung untuk Fondasi Dalam (Braja M.Das) Untuk daya dukung tiang ujung (Qp) Formula yang digunakan ialah : Qp 1 = A p.q p = Ap.q.N* q...(2.3) II - 10

11 Dimana : Qp1 Ap = daya dukung ujung tiang = luas penampang ujung tiang Bab II Tinjauan Pustaka qp = daya dukung batas diujung tiang per satuan luas q = tegangan vertical efektif pada ujung tiang N*q = faktor daya dukung ujung untuk tanah pasir (gambar 2.2) yang besarnya tergantung nilai Ø. Harga qp tidak boleh melebihi daya dukung batas q1, oleh sebab daya dukung ujung tiang tidak boleh lebih besar dari : Qp2 = Ap.qp1 = Ap.5.N*q. tan Ø...(2.4) Dimana Ø adalah sudut geser dalam. Dari kedua nilai daya dukung ujung Qp1 dan Qp2 diambil harga terkecil untuk perencanaan. Daya dukung selimut tiang (Qs) Tahanan gesek atau tahanan kulit tiang dapat ditulis sebagai berikut : Q s = p. L. f atau Q s = A s. f...(2.5) Untuk pasir f = K σ v tan δ atau f = K.q tan δ Untuk tanah lempung a) Metode Lamda ( λ ) ƒ = λ (σ ν + 2cu) b) Metode Alpha ( α ) ƒ = σ. cu c) Metode Beta ( β ) ƒ = β. σ ν II - 11

12 Dimana : Bab II Tinjauan Pustaka P atau As = keliling penampang tiang L ƒ σ ν δ σ ν = panjang tiang = tahanan gesek satuan pada setiap kedalaman z = tegangan vertical efektif = sudut gesek antara tiang-tanah = nilai tengah tegangan vertical efektif untuk seluruh panjang tiang cu = nilai tengah kuat gesek tak salur (konsep Ø = 0) α β ØR = faktor adhesion empiris = K tan ØR = sudut geser salur lempung remolded Untuk menentukan besarnya nilai α dapat ditentukan dengan digunakan nilai 0.55, hal ini berdasarkan hasil analisis dari beberapa pengujian pembebanan tiang oleh Reese dan O Neill 1989 merekomendasikan harga α sebesar Untuk tanah lempung jenuh kondisi taksalur (Ø = 0 ) Qp = N*c. cu. Aq = 9cu. Ap...(2.6) Dimana : cu = kohesi taksalur untuk tanah dibawah ujung tiang Ap = luas ujung tiang II - 12

13 B. Metode Vesic Bab II Tinjauan Pustaka Vesic (1977) mengajukan sebuah metode untuk menghitung daya dukung ujung tiang berdasarkan pada teori expansion of cavities. Merujuk pada teori ini, dengan parameter efektif, didapat formula seperti dibawah ini : a. Daya dukung ujung tiang (Qp)...(2.7) Dimana :...(2.8) σ 0 = tegangan efektif rata-rata normal pada level ujung tiang K0 N*c, N*q = koefiisien tekanan tanah diam = 1 sin Ø = faktor daya dukung b. Daya Dukung Selimut Tiang (Qs) Formula dari daya dukung selimut tiang sama dengan formula daya dukung pada metode statis Meyerhoff, baik untuk tanah pasir jenuh maupun tanah lempung. Formula yang digunakan adalah :...(2.8) Dimana : ƒ = α. Cu II - 13

14 Tabel 2.1 Faktor Daya Dukung untuk Fondasi Dalam, N*c dan N*σ II - 14

15 Sumber : Vesic, 1977 II - 15

16 Daya Dukung Fondasi Tiang Tunggal Berdasarkan Data N-SPT Metode Meyerhoff (1956). A. Metode Meyerhoff (1956) Penentuan daya dukung fondasi tiang pancang dengan menggunakan data SPT antara lain diberikan oleh Meyerhoff. Meyerhoff mengajukan metode untuk memperkirakan besarnya nilai tahanan ujung dan tahanan selimut berdasarkan data hasil uji SPT. Metode ini menggunakan besarnya nilai N-SPT sebagai parameter. Berikut formula yang diajukan oleh Meyerhoff untuk menghitung besarnya : a. Tahanan ujung tiang...(2.9) Dimana : Qp = tahanan ujung ultimit Nb = harga N-SPT pda elevasi ujung tiang Ap = luas penampang ujung tiang N = nilai NSPT rata-rata sepanjang tiang b. Untuk daya dukung selimut pada tiang bor dengan desakan tanah yang kecil maka formulanya : Qs = 0.1. N. As...(2.10) Sedangkan untuk tiang pancang dipakai rumus Qs = 0.2. N. As...(2.11) Jadi formula dari daya dukung tiang adalah : Qu = 40. Nb. Ap + 0,1. N. As (Bor )...(2.12) Qu = 40. Nb. Ap + 0,2. N. As ( Pancang )...(2.13) II - 16

17 Daya Dukung Fondasi Tiang Tunggal Berdasarkan Data Sondir A. Daya Dukung Ujung Tiang Pada Tanah Pasir a. Metode Vesic (1967) Menyarankan tahanan ujung tiang persatuan luas (fb) kurang lebih sama dengan tahanan kerucut (qc), atau : fb = qc (ton/m 2 ) Tahanan ujung batas tiang (Qb) dinyatakan dalam persamaan : Qb = Ab. qc...( 2.14 ) Dimana ; Qb = Daya dukung batas ujung tiang (ton) Ab = Luas penampang ujung tiang (m2) qc = Tahanan konus pada ujung tiang (ton/m 2 ) b. Metode Meyerhofff (1967) Menentukan kapasitas dukung ujung tiang tergantung jenis tanahnya. Berikut ini adalah rumus yang digunakan untuk menghitung kapasitas ujung tiang menurut jenis tanah berpasir : Qp = Ap. qp...( 2.15 ) qp = c. Nc + q. Nq Pada tanah pasir nilai c = o Qp = Ap. qp = Ap. 0,5. tgϕ. Nq. pa...( 2.16 ) Dengan : Qp = Kapasitas dukung ujung tiang (ton) Ap = Luas penampang ujung tiang (m 2 ) II - 17

18 qp = Kapasitas dukung batas / unit tahanan ujung Bab II Tinjauan Pustaka ϕ = Sudut gesek dalam tanah Nq = Faktor kapasitas dukung Pa = tekanan atmosfir (100 KN/m2) Nilai Nq dan Nc didapat dari gambar berikut : Gambar 2.3 Faktor nilai Nq dan Nc Pada Tanah Lempung a. Metode LCPC (Bustamante and Gianeselli 1982) Qp = Ap. qp...( 2.17 ) qp = qc (eq) kb...( 2.18 ) Dengan : qc (eq) = tahanan ujung rata-rata II - 18

19 (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) ). kb = faktor kapasitas dukungan empiris, ( untuk lempung dan lanau = 0.6 ) ( untuk pasir dan batuan = ) Gambar 2.4 Simulasi Metode LCPC b. Metode Dutch (DeRuiter and Beringen, 1979). Tinjauan rata-rata antara 8D diatas sampai 4D dibawah ujung tiang. Qp = Ap. qp...( 2.19 )...( 2.20 ) Dengan : R1 = faktor reduksi, dimana berfungsi atas kekuatan geser undrained. R2 = 1 kerucut elektrik penetrometer, = 0.6 kerucut mekanik penetrometer. qc1 = tahanan rata-rata 4D dibawah ujung tiang. qc2 = tahanan rata-rata 8D diatas ujung tiang. II - 19

20 Gambar 2.5 Simulasi Metode Dutch B. Daya Dukung Selimut Tiang Metode Nottingham and Schmertmann (1975) ƒ = α.ƒc...( 2.21 ) dengan : α = faktor adhesi Nottingham ƒ c = lokal friksi dari data hasil sondir Gambar 2.6 Tahanan kulit pada pasir II - 20

21 Gambar 2.7 Tahanan kulit pada lempung 2.4. Efisiensi dan Daya Dukung Pada Kelompok Tiang Dalam menentukan daya dukung kelompok tiang tidak hanya meninjau daya dukung sebuah tiang tunggal kemudian dikalikan dengan banyaknya tiang dalam kelompok, sebab daya dukung kelompok tiang belum tentu sama dengan daya dukung sebuah tiang tunggal yang dikalikan dengan jumlah tiang dalam kelompok. Akan tetapi daya dukung sebuah tiang dalam kelompok adalah sama dengan daya dukung tiang tersebut bila berdiri sendiri dikalikan dengan faktor efisiensi. Pada kelompok tiang, jika jarak masing-masing tiang cukup besar, maka daya dukung vertikal masing-masing tiang dapat dianggap sama besar dengan daya dukung sebuah tiang tunggal. Akan tetapi jika jarak antara tiang-tiang mengecil maka akan mengakibatkan daya dukungnya berkurang. Kebanyakan peraturan bangunan mensyaratkan jarak minimum antara tiang sebesar 2 kali diameter, sedangkan jarak maksimum antara tiang adalah kali tiang. Perlu diperhatikan bahwa walaupun persamaan kapasitas tiang adalah untuk tiang tunggal, namun dalam pelaksanaannya jarang digunakan sebuah tiang tunggal. Umumnya paling sedikit dua atau tiga tiang yang digunakan dalam II - 21

22 sebuah kelompok, dikarenakan masalah penjajaran dan eksentrisitas yang kurang baik. Meskipun pada tiang yang berdiameter besar atau untuk beban yang ringan sering digunakan fondasi tiang tunggal untuk memikul kolom atau struktur beban di atas, lazimnya beban kolom dari struktur atas ini dipikul oleh kelompok tiang. Keuntungan dari penggunaan kelompok tiang adalah : 1. Tiang kelompok mempunyai kapasitas yang cukup untuk menahan beban kolom. 2. Kegagalan dari sebuah tiang dapat diminimalis oleh adanya tiang yang lain. 3. Pemancangan tiang atau instalasi tiang bor dapat meleset (sampai dengan 15 cm) dari posisinya. Effisiensi tiang tergantung pada beberapa faktor diantaranya : 1. Jumlah tiang, panjang, diameter, pengaturan dan jarak as tiang. 2. Metode pengalihan beban (gesekan selimut atau tahanan tiang). 3. Prosedur pelaksanaan konstruksi (tiang pancang / bor) dan jenis tanah. 4. Jangka waktu setelah pemancangan / pengeboran. 5. Interaksi antar pile cap dan tanah permukaan Efisiensi Kelompok Tiang Pada Tanah Pasir Formula yang digunakan dalam menghitung efisiensi tiang kelompok terdiri dari : 1. Formula Sederhana...(2.22) Dimana : Eg = efisiensi grup tiang m = jumlah tiang dalam baris II - 22

23 Bab II Tinjauan Pustaka 2. n = jumlah tiang dalam kolom s = jarak antar tiang D = diameter tiang P = keliling penampang tiang Formula Converse-Labarre...(2.23) Dimana : Eg = efisiensi grup tiang m = jumlah tiang dalam baris n = jumlah tiang dalam kolom θ = tan-1 (D/s) / arc tan (D/s) dalam derajat Gambar 2.8 Efisiensi Kelompok Tiang (Joseph E.Bowles) 3. Formula Fled Dalam metode ini kapasitas fondasi individual tiang berkurang sebesar 1/16 akibat adanya tiang yang berdampingan baik dalam arah lurus maupun dalam II - 23

24 arah diagonal. Ilustrasi hasil perhitungan Bab II Tinjauan Pustaka formula ini dapat dilihat pada gambar dibawah. Gambar 2.9 Efisiensi Kelompok Tiang Berdasarkan Formula Fled (Paulus P.Raharjo) Petunjuk umum untuk menentukan efisiensi kelompok tiang pada tanah pasir yaitu pada tiang bor dimana tahanan gesekan dominan dengan jarak s = 3D, nilai efisiensi berkisar antara 2/3 3/4. Akan tetapi pada tiang bor tahanan ujung, nilai efisiensi dapat dianggap Penurunan Fondasi Tiang Penurunan fondasi tiang dapat dibedakan menjadi dua yaitu penurunan fondasi tiang tunggal dan tiang kelompok, yang dapat dihitung dengan beberapa formula yang telah diketahui. Untuk mengontrol suatu perencanaan dari pembangunan gedung didaerah Jakarta, PEMDA DKI Jakarta mengatur tentang penurunan maksimum yang diijinkan. II - 24

25 Tabel 2.2 Penurunan Maksimum pada Fondasi Bangunan No. Jenis Fondasi Total Penurunan Bab II Tinjauan Pustaka Tanah Pasir Tanah Lempung 1 Fondasi setempat 4,0 cm 6,5 cm 2 Fondasi pelat lantai 7,5 cm 15 cm 3 Fondasi beton bertulang 7,5 cm 15 cm Sumber : Pemda DKI Jakarta Penurunan Fondasi Tiang Tunggal Perkiraan penurunan yang terjadi pada fondasi tiang merupakan masalah yang rumit yang disebabkan oleh beberapa faktor, seperti terjadinya gangguan pada tegangan tanah pada saat pekerjaan fondasi dan ketidakpastian mengenai distribusi dan posisi pengalihan beban (load transfer) dari tiang ke tanah. Karena penurunan dipengaruhi mekanisme pengalihan beban, maka penyelesaian untuk perhitungan penurunan bersifat pendekatan. Pada tanah pasir ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk memperkirakan settlement yang akan terjadi, diantaranya adalah : a. Metode Semi Empiris...(2.24) Dimana : S = Penurunan total fondasi tiang tunggal Ss Sp = Penurunan akibat deformasi aksial tunggal = Penurunan dari ujung tiang Sps = Penurunan tiang akibat beban yang dialihkan sepanjang tiang II - 25

26 Ketiga komponen diatas dihitung secara terpisah dengan menggunakan formula- formula berikut :...(2.25) Dimana : Qp = Daya dukung ujung tiang Qs = Daya dukung selimut tiang L = Panjang tiang AP = Luas penampang tiang E = Modulus elastisitas tiang αs = Koefisien yang harganya tergantung pada gesekan selimut sepanjang tiang. Vesic = 0.5 untuk distribusi gesekan yang seragam atau hiperbolik sepanjang tiang....(2.26) Dimana Cv = Koefesien Vesic Qp Qp D = Daya dukung ujung tiang = Daya dukung batas diujung tiang persatuan luas = Diameter tiang...(2.27) Dimana = Gesekan rata-rata yang bekerja sepanjang tiang P L = Keliling tiang = Panjang tiang yang terbenam II - 26

27 D Es Vs = Diameter tiang = Modulus elastisitas tanah = Poisson s ratio tanah Bab II Tinjauan Pustaka Iws = Faktor pengaruh = L D Metode Empiris...(2.28) S Q = Penurunan total kepala tiang = Beben kerja (lbs) Ap D = = Luas penampang tiang Diameter tiang (inch) L = Panjang tiang Ep = Modulus elastisitas tiang Penurunan Fondasi Tiang Kelompok Penurunan kelompok tiang umumnya lebih besar daripada fondasi tiang tunggal karena pengaruh tegangan pada daerah yang lebih luas dan lebih dalam. Metode yang digunakan yaitu : a. Metode Vesic (1977) Vesic (1977) memberikan formula sederhana sebagai berikut :...(2.29) Dimana : Sg = Penurunan kelompok tiang S = Penurunan fondasi tiang tunggal II - 27

28 Bg D = = lebar kelompok tiang Diameter tiang tunggal Bab II Tinjauan Pustaka b. Metode Meyerhoff (1976) Untuk menghitung penurunan tiang kelompok di dalam pasir atau kerikil, Meyerhoff (1976) memperkenalkan hubungan empiris yang sederhana yaitu berdasarkan data N- SPT dan sondir (CPT). 1. Menggunakan data N-SPT...(2.30) Dimana : Bg = lebar kelompok tiang N = N-SPT koreksi rata-rata dalam daerah (sedalam dibawah ujung tiang) q = tekanan pada dasar fondasi (kg/cm 2 ) I = faktor pengaruh (I-L/8B g ) 0.5 L = kedalaman fondasi tiang = Panjang tiang, untuk pasir kelanauan (SM) harga Sg dikalikan dua 2. Menggunakan data sondir (CPT) Dengan cara yang sama, penurunan tiang kelompok dapat juga dihubungkan dengan CPT sebagai :...(2.31) Dimana : qc = nilai CPT rata-rata daerah penurunan II - 28

29 Bab II Tinjauan Pustaka Formula-formula diatas adalah berdasarkan anggapan bahwa tanah bersifat homogen dalam daerah pengaruh fondasi. Gambar 2.10 Penurunan Fondasi Tiang Kelompok 2.6. Faktor Keamanan Faktor keamanan (FK) merupakan nilai banding antara beban dengan kekuatan bahan. Namun kedua besaran nilai banding ini tidak diketahui secara pasti, sehingga peraturan atau pengalaman sangat diutamakan untuk mendapat nilai yang sesuai. Dalam perencanaan fondasi, nilai faktor keamanan didapat dengan membagi gaya yang dapat ditahan oleh tiang dengan gaya dukung yang diijinkan. Besarnya beban yang bekerja harus lebih kecil dari daya dukung ijin tersebut agar fondasi dapat dinyatakan aman untuk memikul beban. Pernyataan diatas dapat dicontohkan dengan mencari faktor keamanan gaya lateral yaitu : II - 29

30 ...(2.32) Nilai-nilai yang digunakan untuk menentukan faktor keamanan diberikan oleh peraturan ACI sebagai berikut : 1. Dalam perencanaan gedung, beban yang berpengaruh adalah beban mati dan beban hidup, maka kedua beban ini diberikan faktor U = 1.2D+1.6L. 2. Jika beban angin akan menambah beban mati dan beban hidup, maka digunakan U = 0.75 (1.2 D+1.6 W). 3. Jika beban gempa dimasukan kedalam perencanaan. Maka beban berfaktor yang dapat digunakan U = 1.05D L H. 4. Untuk faktor reduksi kekuatan bahan dapat dicontohkan : kekuatan lentur digunakan 0.9, kekuatan tekan digunakan 0.85, kekuatan geser dan torsi digunakan Untuk menentukan faktor keamanan dapat digunakan klarifikasi struktur menurut Pugsley (1966) sebagai berikut : 1. Bangunan monumental, umumnya memiliki umur rencana 100 tahun. 2. Bangunan permanen, memiliki umur rencana 50 tahun. 3. Bangunan sementara, umur rencana kurang dari 25 tahun bahkan mungkin hanya beberapa saat selama konstruksi. Semakin besar faktor rencana, maka keamanannya juga semakin besar. Faktorfaktor lain kemudian ditentukan berdasarkan tingkat pengendaliannya pada saat konstruksi, yaitu ; 1. Pengendalian baik; kondisi tanah cukup homogen dan konstruksi didasarkan pada penyelidikan tanah. II - 30

31 2. Pengendalian normal; situasi sama dengan kondisi diatas hanya saja keadaan tanah bervariasi dan tidak tersedia data pengujian tiang. 3. Pengendalian kurang; tidak ada uji pembebanan, kondisi tanah sulit dan bervariasi, tetapi pengujian tanah dilakukan dengan baik. 4. Pengendalian buruk; kondisi tanah amat buruk dan sukar ditentukan, penyelidikan tanah tidak memadai Tabel 2.3 Faktor Keamanan Fondasi Tiang Klasifikasi Struktur Bangunan Bangunan Bangunan Probabilitas kegagalan yang FK (pengendalian baik) FK (pengendalian normal) FK (pengendalian kurang) FK (pengendalian buruk) Sumber : Donald P.Conduto 2.7. Interpretasi Parameter Tanah Data tanah yang didapat dari proyek tidak selalu lengkap dan sering kali dilakuan perlu dilakuakan korelasi korelasi data tanah untuk mendapatkan parameter parameter tanah lainnya. Pada umumnya korelasi data tanah dapat diperoleh melalui data SPT dan CPT. Korelasi nila N-SPT dengan parameter Kuat Geser Tanah 1. Pada tanah pasir Seperti kita ketahui tanah pasir adalah tanah yang tidak berkohesi. Kuat gesernya ( shear strength) ditentukan oleh parameter sudut geser dalam ( (Ø,) atau (Ød). Harga Ød sering dihitung dari persamaan empiris menggunakan nilai N persamaan yang terkait, antara lain: II - 31

32 Ød = (20N) 0, (Ohsaki dkk, 1959) Ød = (15N) 0, (Japan Road Association, 1990) Ød = (12N) 0, (angular and well grained soil particles) Bab II Tinjauan Pustaka Dunham, 1954 Ød = (12N) 0, (round,well-grained or angular & uniform grained) Ød = (12N) 0, (round & uniform-grained soil particles) Ød = (0,3N) 0, (Peack, dkk, 1953) Disamping itu grafik korelasi nilai N SPT terhadap Ø antara lain dibuat oleh Peck, Hanson, dan Thornburn (1953), De Mello (1971), Bolton M.D (1986), Skempton A.W (1986) maupun Hatanaka & Uchida (1996) sebagaimana ditunjukan pada Gambar berikut: Sumber : Hatanaka & Uchida (1996) Gambar 2.11 Internal Friction angle untuk tanah pasir dari data SPT Hatanaka & Uchida (1996) II - 32

33 Sumber : Peak et al ( 1974 ) Gambar 2.12 Korelasi N-spt dan Ø 2. Pada tanah lempung Kekuatan geser pada tanah lempung, kohesi (c) atau kekuatan tekan tak tersekap (unconfined compressive strength), yaitu qu. Khusus untuk undrained shear strength (Su), diperoleh dari pengujian triaksial UU (unconsolidated undrained triaxial test) maupun unconfined compressive strength (UCS). Adapun harga Su dari UCS yang menghasilkan harga qu, dihitung melalui persamaan (Hara,dkk,1974) Su = 0.5 qu...(2.32) Penelitian awal mengenai hubungan antara qu vs N SPT dilaksanakan (2.51) oleh Terzaghi & Peck (1967), sedangkan korelasi nilai N vs undrained shear strength, su diperlihatkan dalam Gambar berikut II - 33

34 Gambar 2.13 Korelasi nilai NSPT vs Su (Terzaghi & Peck, 1967 ; Sowers, 1979) Tabel 2.4 Korelasi antara qu NSPT (Terzaghi & Peck 1967) Consistency N-SPT Qu (Kpa) Very soft < 2 < 25 Soft Medium Stiff Very stiff Hard > 30 > 400 Sumber : (Terzaghi & Peck 1967) 3. Korelasi Poisson ration, sudut geser dalam, modulus elastisitas dan angka pori pada tanah yang tidak kohesif. II - 34

35 Tabel 2.5 Korelasi Poisson ration, sudut geser dalam, modulus elastisitas dan angka pori pada tanah yang tidak kohesif Type of soil Properties of soil Void ratio ( e ) 0.41 to to to 0.70 Sand φ (course) E (lb/in²) v = 0.15 E (kn/m²) Sand φ (medium course) E (lb/in²) v = 0.2 E (kn/m²) Sand φ (fine grained) E (lb/in²) v = 0.25 E (kn/m²) Sandy silt φ v = 0.3 to 0.35 E (lb/in²) E (kn/m²) Sumber : foundation of theoretical soil mechanics : M.E Harr : (1996) Tabel 2.6 Hubungan antara kepadatan, relative density, nilai N, qc dan ϴ (Mayerhof, 1965) Kepadatan Relatif density Nilai N-SPT Tekanan Konus qc Sudut Geser (γd) (kg/cm²) ( cᵒ ) Very Loose ( sangat lepas ) < 0.2 < 4 < 20 < 30 Loose ( lepas ) Medium Dense ( agak kompak ) Dense ( kompak ) Very Dense ( sangat kompak ) > 50 > 200 > Korelasi antara tipe tanah dengan Specific Gravity Tabel 2.7 General range of Gs for various Soils Soil Type Range of Gs Sand Silts Clay and Silty clay Organic Soil less than 2 5. Korelasi antara jenis tanah dan nilai Cp II - 35

36 Tabel 2.8 Nilai tipikal Cp (dari Design of pile Foundations by A.S. vesic, 1977) Jenis tanah Tiang pancang Tiang bor Pasir (padat ke lepas) Lempung (kaku ke lunak) Lanau (padat ke lepas) Stratigrafi Stratigrafi adalah gambaran mengenai lapisan suatu permukaan tanah sampai kedalaman permukaan tanah yang ditinjau. Statigrafi sangat penting untuk mengetahui strutur bagian bawah tanah secara umum Studi Referensi Yang Pernah Dilakukan. Pada tugas akhir ini juga terdapat beberapa referensi penelitian yang sudah dilakukan oleh beberapa orang yang dimana memiliki penelitian yang bertujuan sama diantaranya : 1. Tugas Akhir Dede Mahpudin dengan judul Evaluasi Daya Dukung Tiang Pancang Tunggal pada Proyek Graha Anabatic di BSD, Tangerang Banten. Dengan melihat hasil yang diperoleh pada tugas akhir ini, maka dapat diambil kesimpulan, daya dukung tiang pancang tunggal pada proyek pembangunan Graha Anabatic, BSD Tangerang, dengan dimensi 500 x 500 mm dengan kedalaman tiang 12 meter dengan menggunakan data N-SPT. Maka nilai daya dukung tiang pancang tunggal berdasarkan dari metode Mayerhoff adalah 488 ton. Sedangkan daya dukung ijin ( Qall ) yang sebesar 177,3 ton. Untuk efisiensi dan daya dukung kelompok tiang adalah 2196 ton dengan banyak tiang yang diperlukan adalah 6 tiang. Kapasitas tarik tiang pondasi sebesar 15,18 ton. Kapasitas dukung lateral tiang pancang sebesar 20,41 ton. Penurunan yang akan terjadi pada pondasi tiang tunggal adalah 7 cm. Dari II - 36

37 hasil pile load test akisal tekan yang di uji sebayak satu buah pada tiang berukuran 500 x 500 mm, kedalaman tiang 11,6 m daya dukung ultimit yang di dapat adalah 316 ton dan daya dukung ijinnya adalah 158 ton. Pehitungan hasil analisis statis menggunakan metode mayerhoff yang kurang konserpatif sehingga didapatkan hasil yang lebih besar dari hasil loading test. Perbedaan panjang tiang pancang yang digunakan antara perhitungan manual dan panjang tiang yang digunakan pada loading test. 2. Tugas Akhir Ega Sarwasih dengan Perancangan Daya Dukung Pondasi pada Sebuah gedung perkantoran di daerah Alam Sutera, Tangerang yang memiliki 16 lantai. Dengan melihat hasil yang diperoleh pada tugas akhir ini, maka Daya dukung ijin tiang (Qall) yang dipakai dalam perancangan pondasi adalah Qall rata-rata dari hasil perhitungan semua metode yang digunakan. a. Tiang Pancang Zona 1 (Qall) = 110,96 Ton Zona 2 (Qall) = 91,87 Ton Zona 3 (Qall) = 98,26 Ton b. Tiang Bor Zona 1 (Qall) = 175,05 Ton Zona 2 (Qall) = 148,57 Ton Zona 3 (Qall) = 138,19 Ton Kapasitas kelompok ijin tiang pancang, ditinjau dari kolom dengan jumlah beban terbesar pada masing-masing zona. II - 37

38 a. Zona 1 (L=7 m, D=0,5 m) beban terbesar pada kolom C.35 = 1074 Ton maka didapat kapasitas ijin kelompok tiang adalah 1130,28 Ton dengan jumlah tiang 16 tiang. b. Zona 2 (L=6 m, D=0,5 m) beban terbesar pada kolom C.32 = 1001,57 Ton maka didapat kapasitas ijin kelompok tiang adalah 1086 Ton dengan jumlah tiang 18 tiang. c. Zona 3 (L=5 m, D=0,5 m) beban terbesar pada kolom C.28 = 1074,89 Ton maka didapat kapasitas ijin kelompok tiang adalah 1116 Ton dengan jumlah tiang 18 tiang. Desain jarak antara tepi tiang ke tepi beton pile cap adalah 15 cm ( Analisis dan Perancangan Fondasi-II, Hardiyatmo). Jarak antar tiang 2,5D (Teng). Setelah di desain dengan gambar pile cap dan di letak kan pada titik-titik kolom sesuai dengan jumlah tiang yang dibutuhkan, tidak terjadi penumpukan tiang. Sehingga dapat disimpulkan bahwa perencanaan pondasi menggunakan tiang pancang masih memenuhi kapasitas ijin kelompok tiang, yang berarti kebutuhan tiang masih cukup dalam penempatan dan konfigurasi nya. Kapasitas kelompok ijin tiang bor, ditinjau dari kolom dengan jumlah beban terbesar pada masing-masing zona. a. Zona 1 (L=12 m, D=0,6 m) beban terbesar pada kolom C.35 = 1074 Ton maka didapat kapasitas ijin kelompok tiang adalah 1220,49 Ton dengan jumlah tiang 10 tiang. b. Zona 2 (L=9 m, D=0,6 m) beban terbesar pada kolom C.32 = 1001,57 Ton maka didapat kapasitas ijin kelompok tiang adalah 1139,42 Ton dengan jumlah tiang 11 tiang. II - 38

39 c. Zona 3 (L=7 m, D=0,6 m) beban terbesar pada kolom C.28 = 1074,89 Ton maka didapat kapasitas ijin kelompok tiang adalah 1089,20 Ton dengan jumlah tiang 12 tiang. Desain jarak antara tepi tiang ke tepi beton pile cap adalah 15 cm ( Analisis dan Perancangan Fondasi-II, Hardiyatmo). Jarak antar tiang 2,5D (Teng). Setelah di desain dengan gambar pile cap dan di letak kan pada titik-titik kolom sesuai dengan jumlah tiang yang dibutuhkan, tidak terjadi penumpukan tiang. Sehingga dapat disimpulkan bahwa perencanaan pondasi menggunakan tiang bor masih memenuhi kapasitas ijin kelompok tiang, yang berarti kebutuhan tiang masih cukup dalam penempatan dan konfigurasi nya. 3. Tugas Akhir M. Fadhil Choliq dengan Perencanaan Pondasi Tiang Bor Pada Proyek Pembangunan Central Natural GAS di Stasiun GAS Induk Bitung Tangerang. Dengan melihat hasil yang diperoleh pada skripsi ini sebagai berikut : a. Hasil analisis perhitungan daya dukung pondasi tiang bor kelompok dengan menggunakan 4 buah tiang bor berdiameter 0,4 m dengan panjang tiang 8,1 m dengan menggunakan beberapa metode didapat nilai daya dukung kelompok tiang berdasarkan Meyerhof (1976) untuk data SPT = 272,78 ton dengan SF = 5,65, Skempton (1966) dan O neil and Reese (1989) untuk data laboratorium = 321,664 ton dengan SF = 6,67 dan berdasarkan program GEO5 v.17 = 716,543 ton dengan SF = 6,24. b. Hasil perhitungan tahanan beban lateral pada tiang kelompok dengan menggunakan 4 buah tiang bor berdiameter 0,4 m dengan panjang tiang 8,1 m II - 39

40 didapat Hu = 65,911 ton dengan SF 4,272 dan defleksi tiang kelompok yang didapat sebesar 0,00355 cm. c. Berdasarkan perencanaan pile cap didapat dimensi pile cap 2,6 x 7 x 0,85 m dengan tulangan tarik arah x dan y sebesar D dan tulangan tekan arah x dan y sebesar D dengan jarak sengkang sebesar 250 mm dan perencanaan pondasi ting bor didapat dimensi tiang bor 0,4 m dengan tulangan longitudinal tekan lentur sebesar 8 D19, serta tulangan geser (sengkang spiral) sebesar D Penurunan pondasi tiang bor kelompok dengan menggunakan 4 buah tiang bor berdiameter 0,4 m dengan panjang tiang 8,1 m berdasarkan metode Meyerhof (1976) untuk data SPT = 0,67 cm, Skempton (1966) dan O neil and Reese (1989) untuk data laboratorium = 1,176 cm, untuk program GEO5 v.17 didapatkan nilai yaitu 1,09 cm 4. Jurnal Hasriyati Saptowati, Utomo Pusat Rekayasa Perangkat Nuklir dengan Pemilihan Struktur Pondasi Pada Gedung Pabrik Bahan Bakar Nuklir di Kawasan BATAN, Serpong. Dengan melihat hasil yang diperoleh pada jurnal ini Bored Pile tunggal dapat digunakan pada tiang kelompok atau tunggal dan dimana kedalaman tiang dapat bervariasi. Pada saat pemancangan dilakukan, getaran dapat mengakibatkan kerusakan pada bangunan disekitarnya. Proses pemancangan pada tanah lempung akan membuat tanah bergelombang yang menyebabkan tiang pancang sebelumnya bergeser ke samping, hal ini tidak terjadi jika menggunakan bored pile. Dapat melakukan pengeboran mulai dari diameter 30 cm sampai dengan 100 cm. Kecepatan pelaksanaan pekerjaan tergantung pada faktor-faktor seperti kondisi lapisan tanah setempat, lokasi kerja, Kelancaran pasokan material, Cuaca dll. II - 40

41 5. Tugas Akhir Suwendo dengan judul Perancangan Pondasi pada proyek Appartment Roseville soho di BSD, Tangerang Selatan Banten. Dengan melihat hasil yang diperoleh pada tugas akhir ini, maka dapat diambil kesimpulan, daya dukung tiang pancang tunggal pada proyek pembangunan Roseville Soho di kedalaman 9 meter dengan ukuran tiang 50x50 cm tidak dapat dijadikan sebagai alternatif pondasi pada proyek ini. Hal itu disebabkan karena daya dukung masih sangat lemah sehingga menyebabkan jumlah tiang yang cukup banyak dan ukuran pile cap pun semakin besar pada tiap titiknya. Kemudian penulis menggunakan alternatif tiang bor sebagai alternatif pondasi dengan ukuran 80 cm, 90 cm, 100 cm, dan 120 cm dan kedalaman hingga 30 meter. Dari hasil analisa maka didapatkan tiang pondasi bor mampu menopang beban diatasnya dengan jumlah pile yang lebih sedikit dan ukuran pile cap pun tidak terlalu besar. II - 41