Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 21 STUDI ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG Jhonson Tambunan Staf Pengajar Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Simalungun ABSTRAK Analisis daya dukung tiang pancang sangat diperlukan untuk mendapatkan perencanaan pondasi yang memenuhi persyaratan. Banyak metode perhitungan untuk menganalisis daya dukung tiang pancang, namun perlu dipertimbangkan metode mana yang lebih memenuhi, untuk itu perlu dilakukan analisis daya dukung dari beberapa metode berdasarkan data lapangan dengan menggunakan data sondir dan dibandingkan satu sama lainnya, sehingga didapatkan hasil yang lebih realistis. Data yang digunakan untuk menganalis daya dukung pondasi tiang pancang menggunakan data pondasi tiang pancang pada gedung Rumah Sakit Prima Medan meliputi data struktur gedung untuk analisis pembebanan, data penyelidikan tanah dengan sondir untuk menentukan daya dukung pondasi dengan metode Meyerhoff, Begeman, E.E.De Beer, umum, dan Trofimenkove. Hasil perhitungan kapasitas daya dukung tiang tunggal mununjukkan Metode Meyerhoft dan metode Umum lebih realistis, karena nilainya mendekati nilai rata-rata daya dukung tiang tunggal sebesar 95,95 ton. Jumlah tiang pancang dari masing-masing metode berbeda satu sama lainnya, nilai daya dukung tunggal yang rendah akan menghasilkan jumlah tiang yang lebih besar, hal ini terjadi pada metode Meyerhof, umum dan Trofimenkove. Jumlah tiang pancang sangat mempengaruhi nilai daya dukung tiang kelompok, semakin banyak tiang pancang yang digunakan, maka nilai daya dukung tiang kelompok juga semakin besar dan semakin aman untuk memikul beban konstruksi, akan tetapi kurang ekonomis. Kata kunci : pondasi tiang pancang, daya dukung, metode perhitungan ABSTRACT Analysis of pile bearing capacity is needed to get a plan that meets the requirements of the foundation. Many calculation methods for analyzing the carrying capacity of the stake, but to consider which method is more fulfilling, for it is necessary for the analysis of the carrying capacity of several methods based on field data by using data sondir and compared with each other, so we get more realistic results. The data used to analyze the carrying capacity of pile foundation pile foundation used data on Prima Field Hospital building includes the building structure for the analysis of data loading, data sondir soil investigation to determine the carrying capacity of the foundation by the method of Meyerhoff, Begeman, EEDe Beer, general, and Trofimenkove. The results of calculation of the bearing capacity of a single pole shown Meyerhoft method is more realistic and general methods, because its value is close to the average value of a single pile bearing capacity of 95.95 tons. Amount of the stake of each method are different from each other, the carrying value of a single low will produce a larger number of poles, this is the case in the method of Meyerhof, general and Trofimenkove. Greatly affect the amount of the stake value of the bearing capacity of pile groups, the more piles are used, then the carrying capacity of pile groups are also getting bigger and more safe to assume the burden of construction, but less economical. Key words: pile foundation, bearing capacity, method of calculation
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 22 1. PENDAHULUAN Pembangunan suatu pondasi sangat penting fungsinya pada suatu kontruksi. Secara umum pondasi didefinisikan sebagai bangunan bawah tanah yang meneruskan beban yang berasal dari berat bangunan itu sendiri dan bangunan luar yang bekerja ke lapisan tanah di bawahnya. Perencanaan pondasi perlu diperhitungkan besarnya beban yang bekerja dan juga daya dukung tanah setempat. Apabila pondasi yang direncanakan tidak mencapai tanah keras, maka akan terjadi penurunan yang tidak merata yang mengakibatkan kerusakan pada bangunan. Pondasi tiang pancang ini berfungsi untuk mendukung beban bangunan serta meneruskan beban - beban menuju ke tanah dasar. Kapasitas daya dukung pondasi tiang pancang harus lebih besar dari besar beban yang terjadi sehingga dapat menahan bangunan secara aman. Arifin, (2008), dasar perhitungan pondasi tiang pancang dan pondasi bor pile di antaranya daya dukung singel pile dan group pile, analisa gaya geser negatif, Karena mengakibatkan beban tambahan, secara umum pondasi tiang pancang atau pondasi bor pile mempunyai ketentuan antara lain : untuk meneruskan gaya vertikal yang bekerja padanya untuk di teruskan kelapisan tanah pendukung; dengan adanya hubungan antara kepala tiang yang satu dengan lainnya mampu menahan bentuk ke arah mendatar. Dalam desain hendaknya diperhatikan perubahan daya dukung yang mungkin terjadi di lapangan, oleh karena itu hendaknya konstruksi didesain untuk berbagai kemungkinan faktor aman baik selama masa konstruksi, pasca konstruksi, dan angka keamanan selama masa penggunaan konstruksi (Alwan dan Indarto, 2010). Pertiwi, (2006) menyatakan bahwa apabila nilai daya dukung (Pult) sondir lebih kecil dari daya dukung (Pult) Jack, maka nilai koreksi lebih kecil 1 dan jika sebaliknya Pult sondir lebih besar dari Pult Jack, maka nilai koreksi lebih besar 1. Hasil penelitian Manoppo (2010) menunjukkan perbedaan yang cukup besar antara nilai kapasitas dukung tiang pancang kelompok Q u.kel.lab. dari percobaan di laboratorium dibandingkan dengan kapasitas dukung kelompok Q u.kel.teori perhitungan teori dari Meyerhof dan Ranjan. Untuk itu diperlukan faktor koreksi ataupun penelitian lebih lanjut dengan uji beban di lapangan dengan skala ukuran tiang pancang yang lebih besar dan lebih banyak untuk memperoleh hasil yang lebih baik. Sedangkan Nugroho, (2011), secara umum penambahan lapisan perkuatan berupa geotekstil dan grid bambu memberikan kontribusi yang signifikan untuk meningkatan daya dukung pondasi. Dari data pengujian dapat disimpulkan secara sederhana bahwa daya dukug selimut tiang pada tanah kering yang mengalami
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 23 pembasahan (perendaman) dalam 1 hari kekuatannya turun antara 35 % 60 % dan bila mengalami perendaman sampai 3 hari kekuatannya hilang hingga lebih dari 65 % (Ukiman, 2011). Perhitungan daya dukung tiang pancang sangat diperlukan untuk mendapatkan perencanaan pondasi yang memenuhi persyaratan. Banyaknya data yang diperlukan dengan metode perhitungan yang tidak sedikit, maka dalam artikel ilmiah ini perlu dilakukan analisis perhitungan dari berbagai metode dan dibandingkan hasil satu sama lainnya, sehingga didapatkan perbedaan nilai daya dukung antara metode yang satu dengan yang lainnya. 2. METODETODOLOGI Bahan untuk menganalis daya dukung pondasi tiang pancang menggunakan data pondasi tiang pancang. Beberapa metode pengumpulaan data antara lain : - Metode observasi dengan mengambil data yang berhubungan dengan data teknis gedung dan pondasi tiang pancang diperoleh langsung dari lokasi proyek. - Pengambilan data yang diambil meliputi gambar lengkap (denah, potongan, detail detail), denah pondasi, detail pondasi lengkap dengan ukurannya, data penyelidikan tanah yaitu data sondir. - Membaca studi kepustakaan dengan membaca dan mengutip isi buku yang berhubungan dengan permasalahan yang ditinjau untuk melengkapi dan menyelesaikan tulisan artikel ini. Data Gedung Denah gedung seperti pada Gambar 1, data gedung untuk perhitungan adalah : - Fungsi Bangunan : Rumah Sakit - Mutu Material : Mutu beton (fc') K- 350 = 35 Mpa Mutu baja (fy) U- 400 = 400 Mpa - Berat Jenis Beton : 2.4 ton/m 3 - Standart : SNI ( Standart Nasional Indonesia)
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 24 Gambar 1. Denah Gedung Data Pondasi Tiang Pancang Pondasi tiang pancang yang digunakan pada gedung adalah seperti terlihat pada Gambar 2 dengan data sebagai berikut: - Kedalaman pondasi tiang pancang (h) = 16 m, - pondasi tiang pancang (d) = 40 cm Gambar 2. Detail pondasi tiang pancang Data Sondir Grafik hubungan antara kedalaman dengan tahanan ujung konus (q c ) atau CR dan jumlah hambatan lekat (JHL) atau TSF dapat dilihat pada Gambar 3. Tahapan Analisis Data Analisis daya dukung tiang pancang dilakukan berdasarkan data-data tanah maupun data struktur. Berdasarkan metode Meyerhoff, metode Begeman, metode E.E.De
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 25 Beer, metode umum, dan metode Trofimenkove didapatkan nilai daya dukung pondasi tiang tunggal untuk kemudian digunakan untuk menentukan jumlah tiang pancang dan daya dukung tiang kelompok. Berdasarkan hasil dari semua metode dianalisis perbedaan dan persamaan satu sama lainnya, kemudian disimpulkan (Gambar 4). Gambar 3. Grafik data sondir
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 26 Mulai Pengumpulan data 1. Data tanah 2. Data struktur Perhitungan dan Analisa Pembebanan SAP 2000 Perhitungan Daya Dukung Tiang Perhitungan Jumlah Tiang Metode Meyerhoff Metode Begeman Metode E.E.De Beer Metode Umum Metode Trofimenkove Perhitungan Daya Dukung Tiang Kelompok Perbandingan Daya Dukung dari Beberapa Metode Hasil dan Pembahasan Kesimpulan Gambar 4. Diagram alir penelitian 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Hasil Analisa Pembebanan Hasil perhitungan dan analisa pembebanan baik gaya normal maupun momen yang bekerja pada pondasi kolom 1, kolom 3, kolom 5, dan pondasi pada kolom 7 dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Hasil Perhitungan Gaya Normal dan Momen Pada Kolom Nama Dimensi kolom Gaya normal Momen kolom ( m ) ( ton ) ( tm ) 1 0.8 x 0.8 489.21 12.43 3 0.9 x 0.9 649.81 12.86 5 0.9 x 0.9 647.63 12.84 7 0.8 x 0.8 486.93 12.44
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 27 3.2. Daya Dukung Tiang Pancang Hasil evaluasi daya daya dukung tiang pancang tunggal dan tiang pancang kelompok berdasarkan data sondir dengan menggunakan beberapa metode Meyerhoff, metode Begeman, metode E.E.De Beer, metode umum, dan metode Trofimenkove dengan menggunakan persamaan-persamaan 1, 2, 3, 4 dan Persamaan 5. Hasil perhitungannya seperti terlihat pada Tabel 2. Metode Meyerhof Perhitungan daya dukung tiang pancang menurut metode Meyerhof menggunakan Persamaan 1. Pu = 1/3. qc. Ap + 1/5. K. JHP (1) Metode Begeman Daya dukung tiang pancang metode Begeman didapat dengan Persamaan 2. qc. A JHP. Q Pall = + (2) 3 5 Metode E.E.De Beer Menurut metode E.E.De Beer, perhitungan daya dukung tiang pancang dapat dilakukan dengan menggunakan Persamaan 3. Pu = qc. A (3) Metode Umum Hasil perhitungan daya dukung tiang pancang menurut metode Umum dapat dihitung dengan Persamaan 4. kb. qc. A + ks. JHP. Q Pall = (4) FK Metode Trofimenkove Persamaan 5 digunakan untuk menghitung daya dukung tiang pancang metode Trofimenkove. JHP kb. qc. A + ( ). Q Pall = D (5) FK
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 28 Tabel 2. Hasil perhitungan daya dukung tiang pancang Metode Meyerhof Begeman E.E.De Beer Umum Trofimenkove P Tiang Tunggal (ton) 109,88 81,29 71,01 102,3 115,25 Kolom Jlh P grup Jlh P grup Jlh P grup Jlh P grup Jlh P grup Tiang (ton) Tiang (ton) Tiang (ton) Tiang (ton) Tiang (ton) Kolom 1 6 502,37 9 531,88 10 504,17 7 520,6 6 526,92 Kolom 3 9 718,94 12 692,59 14 688,94 9 669,35 9 754,08 Kolom 5 9 718,94 12 692,59 14 688,94 9 669,35 9 754,08 Kolom 7 6 502,37 9 531,88 10 504,17 7 520,6 6 526,92 3.3. Perbandingan Beberapa Metode Berdasarkan perhitungan daya dukung tiang tunggal didapatkan bahwa metode Meyerhoft dan metode umum lebih realistis, karena setelah dirata-ratakan ternyata ratarata daya dukung tiang tunggal didapat sebesar 95,95 ton mendekati nilai daya dukung tiang tunggal metode Meyerhoft dan metode umum (Gambar 5). Jumlah tiang pancang dari masing-masing metode berbeda satu sama lainnya, karena nilai daya dukung tiang tunggal yang berbeda-beda pula. Kolom kiri (kolom 1 dan 7) jumlah tiangnya sama demikian juga kolom tengah (kolom 3 dan 5) memiliki jumlah tiang pancang yang sama pula. Nilai daya dukung tunggal yang rendah akan menghasilkan jumlah tiang yang lebih besar dibandingkan nilai daya dukung tunggal yang tinggi. Hal ini terjadi pada metode Meyerhof, umum dan Trofimenkove (Gambar 6). Jumlah tiang pancang sangat mempengaruhi nilai daya dukung tiang kelompok (Gambar 7), semakin banyak tiang pancang yang digunakan, maka nilai daya dukung tiang kelompok juga semakin besar dan semakin aman untuk memikul beban konstruksi, hanya tidak ekonomis. 140 120 Daya dukung (ton) 100 80 60 40 20 0 Meyerhof Begeman E.E.De Beer Umum Trofimenkave Rata-rata Gambar 5. Perbandingan perhitungan daya dukung tiang tunggal
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 29 Jumlah Tiang 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Meyerhof Begeman E.E.De Beer Umum Trofimenkave Kolom 1 Kolom 3 Kolom 5 Kolom 7 Gambar 6. Jumlah tiang pancang untuk masing-masing metode 800 Daya Dukung Tiang Kelompok (ton) 700 600 500 400 300 200 100 Kolom 1 Kolom 3 Kolom 5 Kolom 7 0 Meyerhof Begeman E.E.De Beer Umum Trofimenkave Gambar 7. Nilai daya dukung tiang kelompok 4. KESIMPULAN Berdasarkan analisis didapatkan kesimpulan sebagai berikut : 1. Hasil perhitungan kapasitas daya dukung tiang tunggal dengan menggunakan metode Langsung dan Meyerhof (1956) diperoleh P netto = 109.88 ton, metode Begeman diperoleh P netto = 81.29 ton, metode E.E.De Beer diperoleh P netto = 71.01 ton, metode Umum diperoleh P netto = 102.30 ton, metode Trofimenkove (1974) diperoleh P netto = 115.25 ton. Metode Meyerhoft dan metode Umum lebih realistis, karena nilainya mendekati nilai rata-rata daya dukung tiang tunggal sebesar 95,95 ton. 2. Jumlah tiang pancang dari masing-masing metode berbeda satu sama lainnya, karena nilai daya dukung tiang tunggal yang berbeda-beda pula. Nilai daya dukung tunggal yang rendah akan menghasilkan jumlah tiang yang lebih besar dibandingkan nilai daya dukung tunggal yang tinggi, hal ini terjadi pada metode Meyerhof, umum dan Trofimenkove. Jumlah tiang pancang sangat mempengaruhi nilai daya dukung tiang kelompok, semakin banyak tiang pancang yang digunakan, maka nilai daya dukung
Jurnal Rancang Sipil Volume 1 Nomor 1, Desember 2012 30 tiang kelompok juga semakin besar dan semakin aman untuk memikul beban konstruksi, akan tetapi kurang ekonomis. DAFTAR PUSTAKA Alwan, I., dan Indarto, (2010), Pengaruh Variasi Kadar Air Terhadap Daya Dukung Pondasi Tiang Type Friction Pile pada tanah Ekspansif, Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya. Arifin, (2008), Analisa Perbandingan Biaya Pelaksanaan Pondasi Tiang Pancang dan Bor Pile Jembatan Suramadu, Neutron, Vol.8, No.2: 1-13 Manoppo, F., J., (2010), perilaku tiang pancang miring pada daya dukung tiang pancang kelompok akibat beban vertikal di tanah pasir, Media Teknik Sipil, Vol. X, No. 2, Hal 81 84 Nugroho, S.,A., (2011), Studi Daya Dukung Pondasi Dangkal pada Tanah Gambut dengan Kombinasi Geotekstil dan Grid Bambu, Jurnal Teknik Sipil, Vol. 18 No. 1, : 31-40. Pertiwi, D., (2006), Korelasi Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang dengan Menggunakan Data-data Sondir dan Jack in Pile, Jurnal Aksial, Majalah Ilmiah Teknik Sipil, Vol. 8, No. 1 : 36-42. Ukiman, (2011), Penurunan Daya Dukung Tahanan Selimut Pondasi Tiang pada Tanah yang Mengalami Pembasahan, Orbith, Vol. 7 No. 3: 383-387.