PERENCANAAN PONDASI TIANG PADA TANAH LEMPUNG (STUDI KASUS: APARTEMEN MARGONDA RESIDENCE III)

Transkripsi

1 PERENCANAAN PONDASI TIANG PADA TANAH LEMPUNG (STUDI KASUS: APARTEMEN MARGONDA RESIDENCE III) 1 Nuryanto Dr. Sri Wulandari, ST., MT. 1 nuryanto_n@ymail.com swulanb@yahoo.com Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Gunadarma, Jakarta ABSTRACT: In any construction project required the development of a strong structural design, safe, and convenient. One part of the building to support it is the foundation. Planning pile foundation must be done carefully and as carefully as possible. Each foundation must be able to support loads up to the limit specified security, including supporting the maximum load that may occur. The purpose of this study was to plan the type of pile foundation, depth and dimension to the design bearing capacity of the foundation structure and load characteristics of the soil column. Characteristics of soil types in the apartment building project Margonda Residences III is a fine grain soil, hard soil to a depth of over 1 m. Calculation of carrying capacity of the end of the pole and pole carrying blankets using Tomlinson. Calculation of single-pole reduction using semi-empirical method and decreased the pole using empirical methods issued by Meyerhof. Decrease pile is then compared with the results obtained by using the drop Plaxis program. Foundation reinforcement refers to SNI on the Procedure for the Calculation of Structural Concrete Building. Based on the calculations, the dimensions of the foundation pile with a diameter of 1 and m long pole. Carrying capacity is the largest of tons. The largest decrease occurring is of 0.0 m. While the decline in use using Plaxis program is of 0.1 m. There is a difference of 0.04 m between manual calculation and Plaxis, because the accuracy of the data processing. The foundation uses 5D0 reinforcement for longitudinal reinforcement and D13-50 for shear reinforcement. Used thick pile cap size 1 m and using reinforcement between D3-0 and D3-30. Keywords : pile foundation, bearing capacity, decreased foundations. ABSTRAK: Dalam setiap pembangunan suatu proyek konstruksi dibutuhkan perencanaan struktur yang kuat, aman, dan nyaman. Salah satu bagian bangunan untuk mendukung hal tersebut adalah pondasi. Perencanaan pondasi tiang harus dilakukan dengan teliti dan secermat mungkin. Setiap pondasi harus mampu mendukung beban sampai batas keamanan yang telah ditentukan, termasuk mendukung beban maksimum yang mungkin terjadi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merencanakan pondasi tiang dari tipe pondasinya, kedalaman dan dimensi, kapasitas dukung sampai perancangan struktur pondasi dari karakteristik tanah dan beban kolom. Karakteristik jenis tanah pada proyek pembangunan apartemen Margonda Residences III ini adalah tanah butir halus, dengan kedalaman tanah keras lebih dari 1 m. Perhitungan daya dukung ujung tiang dan daya dukung selimut tiang menggunakan metode Tomlinson. Perhitungan penurunan tiang tunggal menggunakan metode semi empiris dan penurunan

2 kelompok tiang menggunakan metode empiris yang dikeluarkan oleh Meyerhof. Penurunan pondasi tiang tersebut kemudian dibandingkan dengan hasil penurunan yang diperoleh dengan menggunakan program Plaxis. Penulangan pondasi mengacu pada SNI tentang Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung. Berdasarkan hasil perhitungan diperoleh dimensi pondasi tiang bor dengan diameter 1 serta panjang tiang m. Daya dukung terbesar adalah sebesar 5,974 ton. Penurunan terbesar yang terjadi adalah sebesar 0,0 m. Sedangkan penurunan menggunakan menggunakan program Plaxis adalah sebesar 0,1 m. Terdapat perbedaan perhitungan sebesar 0,04 m antara manual dan Plaxis, dikarenakan keakuratan dalam pengolahan data. Pondasi menggunakan tulangan 5D0 untuk tulangan longitudinal dan D13 50 untuk tulangan geser. Tebal pile cap yang digunakan berukuran 1 m serta menggunakan tulangan antara D3 0 sampai D3 30. Kata kunci: pondasi tiang, daya dukung, penurunan pondasi. 1. PENDAHULUAN Di daerah perkotaan, terutama di kota-kota besar di Indonesia, pertambahan penduduk sangat sulit untuk dibendung yang mengakibatkan kebutuhan akan lahan semakin meningkat. Seiring dengan pertambahan jumlah penduduk, kemajuan jaman maupun perkembangan pembangunan yang selanjutnya mengakibatkan semakin sempitnya lahan yang tersedia. Hal ini terjadi karena ketersediaan lahan yang ada tetap, sementara pertambahan penduduk maupun kebutuhan lahan untuk tempat tinggal maupun lokasi pembangunan yang tersedia semakin sempit yang mengakibatkan harga jual tanah menjadi mahal, sehingga dengan alasan efisiensi, maka kebanyakan struktur berupa gedung-gedung dibangun secara bertingkat. Perkembangan struktur bangunan gedung di kota umumnya dikembangkan ke arah vertikal. Secara umum pondasi tiang merupakan elemen struktur yang berfungsi meneruskan beban pada tanah, baik beban dalam arah vertikal maupun arah horizontal. Pemakaian pondasi tiang pada suatu bangunan, apabila tanah dasar dibawah bangunan tersebut tidak mempunyai daya dukung yang cukup untuk memikul berat bangunan dan bebannya, atau apabila tanah keras yang mempunyai daya dukung yang cukup untuk memikul berat bangunan dan bebannya tetapi letaknya sangat dalam. (Ir. Sardjono HS). Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis akan merencanakan pondasi dalam/pondasi tiang. Perencanaan pondasi menggunakan metode-metode yang disesuaikan dengan kondisi tanah. Untuk merencanakan desain pondasi tiang ini selain dengan menggunakan model tanah Mohr Coulomb (Plaxis), penulis juga merencanakan dengan pendekatan secara statis/perhitungan manual.. METODE PENELITIAN Petencanaan pondasi tiang merupakan suatu hal yang kompeks dan membutuhkan waktu yang lama. Maka dari itu metode perencanaan harus membuat perecanaan pondasi tiang menjadi lebih mudah, cepat dan efisien. Pada diagram alir dibawah ini akan dijelaskan metode perencanaan pondasi tiang dengan menggunakan metode Tomlinson dan software Plaxis.

3 A Mulai Pengumpulan Data : 1. Data Tanah. Data Struktur Perencanaan Dimensi Pondasi dengan Persamaan Matematis Daya Dukung Daya Dukung Ujung Tiang Daya Dukung Selimut Tiang Tiang B Daya Dukung Ultimit Daya Dukung Izin Penentuan Jumlah Tiang Mulai Data Geometrik Tanah & Pondasi Data Karakteristik Tanah & Pondasi Efisiensi Kelompok Tiang Penurunan Pondasi Tiang 1. Tunggal. Kelompok Daya Dukung Lateral Penulangan Pondasi Perencanaan Pile Cap Penulangan Pile Cap Menentukan Jaringan Elemen Hingga Kondisi Awal (Initial Condition) Run Program Output 1. Defleksi/Penuruna pondasi. Tegangan yang terjadi 3. Gaya yang timbul pada pondasi Gambar 1 Selesai Selesai (a) (b) a) Diagram Alir Desain Pondasi Tiang dengan Cara Manual b) Diagram Alir Desain Pondasi Tiang dengan Plaxis 3. ANALISIS 3.1 Analisis Perhitungan Pondasi Tiang 1. Analisis Daya Dukung Pondasi Tiang Pada perhitungan daya dukung pondasi tiang ini menggunakan metode berdasarkan hasil uji laboratorium. Menggunakan nilai undrain shear strength tanah di ujung tiang

4 (C u ) yang disarankan oleh Tomlinson (1975). Berikut ini contoh perhitungan daya dukung pondasi rakit berdasarkan data DB 1 titik C 7. Q p = A p. N c. c = ¼ π D ,7 = ¼ 3,14 D. 105,3 = 8,1 D ton a. Lapisan 1, kedalaman 0,5 m. Q s1 = f. A s = C u. α. π.d. L =,1. 1,5. 3,14. D.,5 = 0,0 D ton b. Lapisan, kedalaman,5 7 m. Q s =,5. 1,5. 3,14. D. 5,5 = 53,99 D ton c. Lapisan 3, kedalaman 7 10,5 Q s3 =,7. 1,5. 3,14. D. 3,5 = 37,091 D ton d. Lapisan 4, kedalaman 10,5 14 m. Q s4 = 4,7. 1,5. 3,14. D. 3,5 = 4,5 D ton e. Lapisan 5, kedalaman m. Q s5 = 7,3. 1,5. 3,14. D. 4 = 114,10 D ton f. Lapisan, kedalaman 18 m. Q s = 11, ,14. D. 4 = 183,90 D ton Jadi daya dukung selimut tiang total adalah, Q s = Q s1 + Q s + Q s3 + Q s4 + Q s5 + Q s = 0,0 D + 53,99 D + 37, ,5 D + 114,10 D + 183,90 D = 474,533 D ton Perhitungan dimensi pondasi terhadap gaya kolom K1 = 1000 mm x 400 mm sebesar = 9,97 ton, dan karakteristik tanah pada bore hole 1 P = Q p + Q s - W p = 8,1 D + 474,533 D ¼. 3,14. D..,4 = 8,1 D + 474,533 D 41,448 D P = 41,13 D + 474,533 D 9,97 = 41,13 D + 474,533 D D = 0,94 m = 1,7 meter Jadi dalam perencanaan pondasi ini digunakan pondasi tiang bor dengan diameter 1 meter dari beban maksimum pada bore hole 1. Daya dukung ultimit pondasi tiang Q u = Q p + Q s W p Q u = 8,1 D + 474,533 D ¼. 3,14. D..,4

5 = 8, , ,448 1 Q u = 515,745 ton Daya dukung Ijin pondasi tiang Q Q u 515,745 a SF,5 0,98 ton Jumlah pondasi tiang P 495,490 n n 3 0,98 Q a. Perhitungan Penurunan Pondasi (Settlement) a. Penurunan sepanjang tiang (s 1 ) Q p. Qs. L s1 Ap. E p 8,1 0,5.474,533. 0, ,00374 m b. Penurunan tiang akibat beban pada ujung tiang (s) qb. D s 1 s Iwp Es 105,3.1 (1 0,3 ). 0,88 109,1 0,0399 m c. Penurunan tiang akibat beban yang diteruskan sepanjang tiang (s3) Qs D s3 1 s. Iws pl Es 474, ,3.3,4 3, ,1 0,01 m d. Penurunan kelompok tiang 0,17. Br. qe'. I Bg / B r. N0' 0,17. 0,3. 30,98. 0,5 9,7. 0 0,00 m r 3,5/ 0,3 3. Perhitungan Daya Dukung Tiang Terhadap Beban Lateral Perhitungan beban lateral yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah dengan metode Evans and Duncan s (198). a. Daya dukung lateral tiang tunggal Diketahui: = 1, untuk tanah lempung dan pasir B = 39,370 in E = 3,37E+0 R = 1 1

6 50 = 0,001, untuk tanah lempung c u =,35 lb/in Untuk tanah berbutir halus maka, p 4,. c V c M u 4,.,35 9,934 lb/in. B 9, ,370.3, , , c. B 1,5.10 p. E. R1. E R1 lb 9, ,370. 3, , lb.in m p. E. R1. E R1 m n n 0,83 0,4 0,001 0,001 0, 0,15 Setelah nilai V c dan M c diketahui, maka nilai V dan M pada pondasi dapat diperoleh dengan melihat grafik-grafik pada Gambar 5. dan Gambar 5.3. Gambar 1 Shear Load vs Lateral Deflection Curves for Free-head Condition in Cohesive Soil (Evans and Duncan, 198)

7 Gambar Shear Load vs Maximum Moment Curves for Free-head Condition in Cohesive Soil (Evans and Duncan, 198) Dengan memasukkan nilai defleksi tiang sebesar 0,5 in, maka diperoleh nilai y t /B =0,0035. Nilai tersebut kemudian di plot ke Gambar 3.1 dan Gambar 3. sehingga diperoleh nilai V/V c = 0,005 dan nilai M/M c = 0,005. Maka, V Vc V 0,005 0,005.3, , ,98ton lb dan M M c M 0,005 0,010.1,5.10 4, ,33 ton lb 9 Daya dukung lateral kelompok tiang dapat diperoleh melalui persamaan, V n V Jumlah tiang pada kelompok tiang n = 3 buah Daya dukung lateral tiang tunggal V = 9,98 ton n. V V g 3. 9,98 g 9,905 ton Untuk pengaruh momen dalam kelompok tiang, dapat diperoleh melalui persamaan, M g Pi. ri P. r P. r P. r ,98.1,44 0,98.1,44 0,98.1,44 893,373 ton.m 3. Penulangan Pondasi Perhitungan penulangan, penentuan dimensi dan penentuan tulangan pilecap pondasi pada tugas akhir ini mengacu pada SNI tentang Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung.

8 Diketahui: Mutu Beton f c = 5 MPa Mutu Baja fy = 350 MPa Ø Pondasi Tiang = 1000 mm Dari hasil perhitungan tulangan tersebut, dengan diameter 1000 mm, didapatkan tulangan 5D0 untuk tulangan longitudinal dan D13 50 untuk tulangan geser. Tebal pile cap yang digunakan berukuran 1 m serta menggunakan tulangan antara D3 0 sampai D Analisis Pondasi Tiang Dengan Plaxis Menggunakan Pemodelan Mohr- Coulomb. Analisis dengan program Plaxis digunakan untuk mendapatkan nilai deformasi (penurunan) pondasi tiang-rakit yang terjadi akibat beban yang bekerja pada pondasi tersebut. Selain itu, dapat pula diperoleh tegangan-tegangan yang terjadi akibat beban tersebut dan gaya-gaya yang timbul pada pondasi. Gambar 3 Output Deformation Pada Gambar 3, terlihat bahwa penurunan yang terjadi akibat beban vertikal sebesar 30,41 kn adalah sebesar 0,05841 m = 5,841 cm. Penurunan yang terjadi akibat pembebanan juga dapat dilihat pada jendela Plaxis Curves berikut ini. Gambar 4 Grafik Penurunan vs Beban Gambar 4 menunjukkan hubungan antara penurunan dan pembebanan, semakin bertambah beban yang bekerja pada pondasi, maka penurunannya akan semakin besar.

9 (a) (b) Gambar 5 a) Gaya Aksial Akibat Beban Lateral b) Momen Lentur Akibat Beban Lateral Pada Gambar 5(a) menunjukan gaya aksial yang diakibatkan oleh beban lateral dan Gambar 5(b) menunjukkan momen lentur akibat beban lateral, kedua gambar tersebut menunjukkan bahwa gaya dan momen yang ditimbulkan akibat beban lateral semakin ke bawah nilainya semakin kecil, sehingga letak tulangan pondasi yang menahan gaya lateral diletakkan tidak menyeluruh ke pondasi tetapi hanya /3 dari panjang pondasi. Sehingga tulangan pondasi yang digunakan akan lebih efisien. 4. SIMPULAN Berdasarkan hasil perancangan dan analisis yang telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan, 1. Berdasarkan hasil perhitungan, diperoleh desain dimensi pondasi tiang bor dengan diameter 1 m dan panjang tiang m.. Berdasarkan hasil perhitungan diperoleh daya dukung pondasi tiang bor sebesar 0,98 ton sampai 59,74 ton. 3. Berdasarkan hasil perhitungan diperoleh penurunan pondasi tiang bor tunggal sebesar 0,058 m sampai 0,117 m. Sedangkan untuk penurunan kelompok tiang diperoleh penurunan terbesar sebesar 0,0117 m. 4. Berdasarkan hasil perhitungan dengan menggunakan program Plaxis, diperoleh penurunan pondasi tiang bor sebesar 0,0584 m sampai 0,115 m. Terdapat perbedaan hasil perhitungan penurunan pondasi dengan cara manual dan hasil hitungan Plaxis sebesar % sampai 33 %. Dapat disebabkan karena beberapa faktor, seperti safety factor yang digunakan, pembacaan tabel dan grafik pada perhitungan manual, sedangkan pada perhitungan dengan program Plaxis menggunakan metode finite elemen, dimana analisa metode ini membagi suatu elemen menjadi beberapa bagian elemen yang lebih kecil. Semakin kecil bagian elemen akan didapatkan hasil yang semakin teliti.

10 5. Berdasarkan hasil perhitungan diperoleh daya dukung lateral tiang bor sebesar 9,98 ton sampai 19,47 ton. Defleksi yang terjadi akibat beban lateral adalah sebesar ¼ inch atau 0,0035 m.. Berdasarkan hasil perhitungan diperoleh dimensi pile cap yang bervariasi pada setiap titik pondasi yaitu dengan panjang dan lebar antara m sampai 5,5 m dengan tebal pile cap 1 m. 5. SARAN Untuk pengujian laboratorium sebaiknya dilakukan sampai kedalaman pondasi yang direncanakan, agar data karakteristik tanah yang didapat lebih akurat.. DAFTAR PUSTAKA Brinkgreve, R.B.J PLAXIS D Versi 8. Belanda: Penerbit PLAXIS b.v. Conduto, Donald P Foundation Design. New Jersey: Penerbit Prentice-Hall, Inc. Das, Braja M Principles of Foundation Engineering. Boston: Penerbit PWS- KENT Publishing Company. Das, Braja M Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid 1. Jakarta: Penerbit Erlangga. Duncan, J.M. and C.Y. Chang Nonlinear analysis of stress and strain in soils. Journal of Soil Mechanics Foundations Division. ASCE. 9(SM5).pp Rajeev Gupta. and Trivedi Ashutosh. Bearing Capacity and Settlement of Footing Resting on Confined Loose Silty Sands. Electronic Journal of Geotechnical Engineering Vol. 14 (010), Bund. A. Hardiyatmo, Hary Christady. 00. Teknik Fondasi 1, Cetakan Ketiga. Yogyakarta: Penerbit Beta Offset. Hardiyatmo, Hary Christady Teknik Fondasi, Cetakan Keempat, Yogyakarta: Penerbit Beta Offset. Muszynski Mark R. and Brumbaugh Charles D. Friction Pile Capacity in Soft, Fine- Grained Soil: Two Case Studies. Electronic Journal of Geotechnical Engineering Vol. 14 (010), Bund. B. Poulos, H. G. and E. H. Davis. Pile Foundation Analysis and Design. Canada: John Wiley and Sons, Inc. Rekayasa Fundasi II Fundasi Dangkal dan Fundasi Dalam Jakarta: Penerbit Gunadarma. Sardjono, H.S Pondasi Tiang Pancang II, Surabaya: Sinar Wijaya. Sosarodarsono, S. dan Nakazawa, K., 1983, Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi. Jakarta: PT Pradnya Paramita. Suryolelono, Basah K Teknik Fondasi Bagian II. Yogyakarta: Penerbit Nafiri. Tomlinson, M. J Pile Design and Construction Practice. London: A Viewpoint Publication.