ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG PADA PROYEK PEMBANGUNAN SWITCHYARD DI KAWASAN PLTU PANGKALAN SUSU SUMATERA UTARA Sultan Ansyari Utama 1 dan Roesyanto 2 1 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1Kampus USU Medan 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan ABSTRAK Pondasi tiang merupakan salah satu jenis dari pondasi dalam yang berfungsi untuk menyalurkan beban struktur ke lapisan tanah keras yang mempunyai kapasitas daya dukung tinggi yang letaknya cukup dalam di dalam tanah. Untuk menghitung kapasitas tiang, terdapat banyak rumus yang dapat digunakan dan menghasilkan nilai kapasitas yang berbeda-beda. Tujuan penelitian ini untuk meghitung daya dukung tiang dari hasil Sondir, Standart Penetration Test (SPT), Kalendering dan Loading Test, serta membandingkan hasil daya dukung tiang dari beberapa metode peyelidikan yang terjadi pada tiang tunggal. Hasil perhitungan daya dukung pondasi terdapat perbedaan nilai baik dilihat dari penggunaan metode perhitungan Aoki dan De Alencar, serta metode Meyerhof. Dimana dari data sondir Aoki dan De Alencar Q u =115,640 ton, dari data sondir metode Meyerhof Q u = 280,339 ton, dari data SPT metode Meyerhof Q u = 198,287 ton, dari data kalendering metode Danish Formula Q u = 123,337 ton, dari data kalendering metode Modifield New ENR Q u =133,131ton, dari bacaan loading test metode Davisson Q u = 124,0 ton dan dari data loading test metode Mazurkiewicz Q u = 216,0 ton Dari hasil perhitungan daya dukung tiang, lebih aman memakai perhitungan dari hasil data loading test karena lebih aktual. Kata kunci: pondasi tiang, daya dukung tiang, loading test ABSTRACT Pile foundation is one kind of foundation that work to distribute the load to the structure of the hard soil that has a high carring capacity that is located deep enough in the ground. To calculate the capcity of the pile, there are many formulas that can be used and yield values of different capacities. The research objective is to calculated the bearing capicity of the pile Sondir result, Standard Penetration Test (SPT), Kalendering and Loading Test reading, and compare the result of carring of pile of some methods of investigation that occured on a single pile. The result of the calculation of the carring capacity of the foundation there are differences in value, in terms of usage De Alencar Aoki calculation method and the Meyerhof. Where the data sondir Aoki and De Alencar Q u = 115,640 tons, data from sondir Meyerhof method Q u = 280,339 tons, data from SPT Meyerhof Q u =198,287 tons, data from kalendering Danish Formula method Q u = 123,337, data from kalendering Modifield New ENR method Q u =133,131 tons, reading of data loading test Davisson method Q u = 124,00 tons and data from loading test Mazurkiewicz method Q u = 216,0 tons. From the calculation of the carring capacity of the pile, safer use if computation data results Loading Test because more actual. Keywords : pile foundation, pile bearing capacity, loading test. 1. PENDAHULUAN Latar Belakang Pada pembangunan suatu konstruksi untuk pertama sekali yang dilaksanakan dan dikerjakan dilapangan adalah pekerjaan pondasi (struktur bawah) lalu kemudian melaksanakan pekerjaan struktur atas. Pembangunan suatu pondasi sangat besar fungsinya pada suatu konstruksi. Secara umum pondasi didefinasikan sebagai bangunan bawah tanah yang meneruskan beban yang berasal dari berat bangunan itu sendiri dan beban luar yang bekerja pada bangunan ke tanah disekitarnya. Bentuk dan struktur tanah merupakan suatu peranan yang penting dalam suatu pekerjaan konstruksi yang harus dicermati karena kondisi ketidaktentuan dari tanah berbeda-beda. Sebelum melaksanakan suatu pembangunan konstruksi yang pertama-tama dilaksanakan dan dikerjakan dilapangan adalah pekerjaan pondasi (struktur bawah). Pondasi merupakan suatu pekerjaan yang sangat penting dalam suatu pekerjaan teknik sipil, karena pondasi inilah yang memikul dan menahan suatu beban yang bekerja diatasnya yaitu beban konstruksi atas. Ponpdasi ini akan menyalurkan tegangan-tegangan yang terjadi pada beban struktur atas kedalam lapisan tanah yang keras yang dapat memikul beban konstruksi tersebut.
Pondasi tiang pancang adalah batang yang relative panjang dan langsing yang digunakan untuk menyalurkan beban pondasi melewati lapisan tanah dengan daya dukung rendah kelapisan tanah keras yang mempunyai kapasitas daya dukung tinggi yang relative cukup dalam dibanding pondasi dangkal. Daya dukung tiang pancang diperoleh dari daya dukung ujung (end bearing capacity) yang diperoleh dari tekanan ujung tiang, dan daya dukung geser atau selimut (friction bearing capacity) yang diperoleh dari daya dukung gesek atau gaya adhesi antara tiang pancang dan tanah di sekelilingnya. Tujuan Adapun tujuan dari penulisan ini adalah: 1. Menghitung daya dukung pondasi tian pancang dari hasil sondir, SPT, kalendering dan loading test. 2. Menghitung kapasitas daya dukung ijin kelompok tiang. Manfaat Adapun manfaat dari penulisan ini adalah: 1. Sebagai bahan referensi bagi yang membacanya khususnya bagi mahasiswa yang menghadapi masalah yang sama. 2. Untuk menambah ilmu pengetahuan, wawasan, dan pembanding kelak jika akan melakukan suatu pekerjaan yang sama atau sejenis. 2. METODOLOGI Metode Pengumpulan Data Dalam penulisan ini dilakukan metode observasi ke lokasi proyek langsung untuk dapat mengumpulkan data yang mendukung untuk diselesaikan dengan baik. Beberapa data yang terkumpul antara lain: 1. Data Sondir 2. Data Standart Penetration Test (SPT) 3. Data Kalendering 4. Data Loading Test Metode Perhitungan Daya Dukung a. Kapasitas daya dukung tiang dari data sondir Kapasitas daya dukung ultimit di tetukan dengan persamaan sebagai berikut: Q u = Q b + Q s = q b A b + f.a s (1) Dimana : Q u = Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang pancang. Q b = Kapasitas tahanan di ujung tiang. Q s = Kapasitas tahanan kulit. q b = Kapasitas daya dukung di ujung tiang persatuan luas. A b = Luas di ujung tiang. f = Satuan tahanan kulit persatuan luas. Dalam menentukan kapasitas daya dukung aksial ultimit (Qu) dipakai Metode Aoki dan De Alencar : q b = q ca ( base) F b q ca (base) = Perlawanan konus rata-rata 1,5D diatas ujung tiang, 1,5D dibawah ujung tiang dan F b adalah faktor empirik tergantung pada tipe tanah. Tahanan kulit persatuan luas (f) diprediksi sebagai berikut : F = q c (side) s F s dimana : q c (side) = Perlawanan konus rata-rata pada lapisan sepanjang tiang. F s = Faktor empirik yang tergantung pada tipe tanah. = Faktor empirik yang tergantung pada tipe tanah. F b (2) (3)
Untuk menghitung daya dukung tiang pancang berdasarkan data hasil pengujian sondir dapat dilakukan dengan menggunakan metode Mayerhof. Daya dukung ultimate pondasi tiang dinyatakan dengan rumus : Qult = (q c x A p )+(JHL x K 11 ) (4) Dimana : Qult = Kapasitas daya dukung tiang pancang tunggal. q c = Tahanan ujung sondir. A p = Luas penampang tiang. JHL = Jumlah hambatan lekat. K 11 = Keliling tiang. Daya dukung ijin pondasi dinyatakan dengan rumus : Q ijin = q c xa 3 c JHLxK 11 5 (5) b. Kapasitas Daya dukung dari Data SPT Daya dukung pondasi tiang pada tanah non-kohesif Qp = 40. N-SPT. Tahanan geser selimut tiang adalah: L D. Ap < 400. N-SPT. Ap (6) Qs = 2 N-SPT. p.l (7) Dimana : D = Diameter tiang L i = Panjang lapisan tanah A p = Luas penampang tiang. P = Keliling tiang c. Kapasitas Daya Dukung dari Data Kalendering Kapasitas daya dukung tiang berdasarkan metode Danish Formula adalah: P u = x E x E x L S 2 x A x Ep 0.5 Dimana : P u = Kapasitas daya dukung ultimate tiang. η = Effisiensi alat pancang. E = Energi alat pancang yang digunakan. S = Banyaknya penetrasi pukulan diambil dari kalendering dilapangan. A = Luas penampang tiang pancang. Ep = Modulus elastis tiang (8) Kapasitas daya dukung tiang berdasarkan metode modified New ENR adalah : Qu =... (9) W Dimana: E C W p W R n = Effisiensi hammer = 0.254 cm untuk unit S dan h dalam cm = Berat tiang = Berat hammer = koef. Restitusi antara ram dan pile cap
h = tinggi jatuh W R x h = Energi palu d. Kapasitas Daya dukung dari data Loading Test prosedur untuk menentukan beban ultimate menggunakan metode Davisson adalah sebagai berikut: 1. Gambarkan kurva beban-penurunan. 2. Tentukan penurunan elastis, Δ = (Qva)L/AE dari tiang dimana Qva adalah beban yang digunakan, L adalah panjang tiang, A adalah luas potongan melintang tiang, dan E adalah modulus elastisistas tiang. 3. Gambarkan sebuah garis OA berdasarkan persamaan diatas dan gambarkan sebuah garis BC yang sejajar dengan OA pada jarak sejauh x = 0.15 + D/120 in, dimana D adalah diameter tiang (inchi). 4. Beban ultimate ditentukan dari perpotongan garis BC pada kurva beban-penurunan (titik C) Gambar 1. Interpretasi uji pembebanan metode Davisson prosedur untuk menentukan beban ultimate menggunakan metode Mazurkiewicz adalah sebagai berikut: 1. Plot kurva beban-penurunan. 2. Pilih sejumlah penurunan dan gambarkan garis vertikal yang memotong kurva. Kemudian gambar garis horizontal dari titik perpotongan ini pada kurva sampai memotong sumbu beban. 3. Dari perpotongan masing-masing kurva, gambar garis 45 º sampai memotong garis beban selanjutnya. 4. Perpotongan ini jatuh kira-kira pada garis lurus. 5. Titik yang didapat oleh perpotongan dari perpanjangan garis ini pada sumbu vertikal (beban) adalah beban ultimate. Gambar 2. Interpretasi uji pembebanan metode Mazurkiewicz
3. HASIL DAN PEMBAHASAN Menghitung Daya Dukung Tiang dari Data Sondir Kapasitas Tiang dengan Metode Aoki Dan De Alencar Data tiang pancang yang diperoleh : Dimensi tiang pancang = Ø 40 cm Keliling tiang pancang ( k ) = 125,6 cm Luas tiang pancang (A p ) = 1256 cm 2 a. Perhitungan kapasitas dukung ujung tiang (Q b ) Tiang Pancang Kedalaman Perlawanan konus (meter) (kg/cm 2 ) 31.00 90 31.20 95 31.40 98 31.60 103 31.80 103 32.00 103 32.20 103 Gambar 3. Perkiraan nilai q ca (base) Nilai q ca diambil rata-rata seperti dalam gambar.3 q ca = 99,28 kg/cm 2 Kapasitas dukung ujung persatuan luas (q b ) : q ca ( base) q b = (Nilai F b beton precast = 1,75) F q b = 56,73 kg/cm 2 b Kapasitas dukung ujung tiang (Q b ) : Q b = q b x A p = 71,253 ton. b. Perhitungan kapasitas dukung kulit (Q s ) 31,60 q c (side) = 13,748 kg/cm 2 Kapasitas dukung kulit persatuan luas (f) : s f = q c (side) = 0,1178 kg/cm 2 F s Gambar 4. Nilai q c (side) pada titik sondir
Kapasitas dukung kulit (Q s ) : Q s = f. A s = 44,387 ton Kapasitas daya dukung aksial ultimit tiang pancang (Q u ) : Q u = Q b + Q s = 115,640 ton Kapasitas ijin tian g (Q a ) : Q u Q a = SF = 38,547 ton Kapasitas Daya Dukung tiang dengan metode Meyerhof Daya dukung pondasi pada kedalaman 32,00 m sebagai berikut : Perlawanan Penetrasi konus ( PPK ), q c = 103 kg/cm 2 Jumlah Hambatan Lekat ( JHL ) = 1202 kg/cm Luas Tiang Pancang ( Ap ) = 1256 cm 2 Keliling Tiang Pancang(K 11 ) = 125,6 cm kapasitas daya dukung tiang pancang tunggal: Q ult = (q c. A p ) + (JHL. K 11 ) = 280,339 ton Kapasitas daya dukung ijin pondasi: Q ijin = q xa 3 JHLxK 11 5 c c = 73,317 ton Menghitung Kapasitas Daya Dukung Tiang dari Data SPT Kapasitas Daya Dukung Tiang dengan Metode Meyerhof Daya dukung ujung pondasi tiang pancang pada tanah non kohesif kedalaman 32,00 m sebagai berikut : Nilai N-SPT = 20 Q p = 40. N-SPT. D L. Ap < 400. N-SPT. Ap = 1000,000 kn Tahanan geser selimut tiang (kumulatif) pada tanah non kohesif kedalaman 32,00 m sebagai berikut : Q s = 2. N-SPT. Pp. Li = 989,722 kn Kapasitas daya dukung pondasi tiang pancang pada tanah non kohesif kedalaman 32,00 m : Q ult = Q p + Q s = 198,972 ton Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Tiang dari Data Kalendering Kapasitas Daya Dukung Tiang dengan Metode Danish Formula Daya dukung pada kedalaman 32,00 m sebagai berikut : Dimensi tiang = Ø 40 cm Luas tiang pancang (A p ) = 125,6 cm Effisiensi alat pancang = 85 % Energi alat pancang (E) = 979200 kg/cm Banyaknya penetrasi pukulanan diambil dari data kalendering pemancangan pada 10 (sepuluh) pukulan terakhir (S) = 1,1 cm Panjang tiang pancang (L) = 3200 cm Modulus Elastisitas tiang = 4700. fc ' = 332340,18 kg/cm 2
Kapasitas daya dukung ultimit tiang : P u = x E x E x L S 2 x A x Ep = 123,337 ton 0.5 Kapasitas daya dukung ijin tiang pancang : Pu P a = SF = 41,112 ton Kapasitas Daya Dukung Tiang dengan Metode Modifield New ENR Daya dukung pada kedalaman 32,00 m sebagai berikut : E = 0,85 C = 0.254 cm untuk unit S dan h dalam cm W p = 6,11 ton W R = 3,5 ton n = 0,25 h = 1,5 m S = 1,1 cm Q u =... W = 133,131 ton Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang Dari data Loading Test Data tiang pancang di dapat dari lapangan: Diameter tiang (D) = Ø 40 cm Panjang tiang (L) = 32,0 m Modulus Elastisitas tiang = 4700. fc ' = 332340,18 kg/cm 2 Beban rencana = 50 Ton Beban uji (Q va ) = 150 Ton Cara kerja = Cycle Loading test Gambar 5. Grafik beban dan penurunan pada tiang pancang
Kapasitas Daya Dukung Tiang Dengan Metode Davisson Penghitungan penurunan elastis : L Δ = (Q va ) AxE = 1,149 mm D X = 0,15 + (ichi) = 0,281 inchi = 7,1 mm 120 OA BC Gambar 6. Perhitungan grafik dengan metode Davisson Kapasitas beban maksimum (Q ult ) dengan metode Davisson sebesar= 124 ton. Kapasitas Daya Dukung Tiang Dengan Metode Mazurkiewicz Gambar 7. Perhitungan grafik dengan metode Mazurkiewicz Kapasitas beban maksimum (Q ult ) dengan metode Mazurkiewicz sebesar = 216,0 ton.
4. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Hasil perhitungan daya dukung ultimit tiang pada kedalaman 32,00 m berdasarkan data sondir, data SPT, data kalendering dan data loading test adalah sebagai berikut: dari data sondir Aoki dan De Alencar, Q u = 115, 640 ton dari data sondir Meyerhof, Q u = 280,339 ton dari data SPT Meyerhof, Q u = 198,972 ton dari data kalendering Danish Formula, Q u = 123,337 ton dari data kalendering Modifield New ENR, Q u = 133,131 ton dari data loading test Davisson, Q u = 124,0 ton dari data loading test Mazurkiewicz, Q u = 216,0 ton 2. berdasarkan dari perhitungan daya dukung tiang pancang, lebih aman memakai perhitungan dari hasil data kalendering dan loading test dikarenakan mendapat hasil secara langsung. Saran 1. penyelidikan di lapangan dengan sondir dan SPT untuk perencanaan daya dukung pondasi tiang pancang masih kurang akurat, sehingga masih diperlukanalat uji lain. 2. Dalam menganalisa daya dukung pondasi lebih baik memakai hasil data loading test. 5. DAFTAR PUSTAKA Bowles, J. E., 1991, Analisa dan Desain Pondasi, Edisi keempat Jilid 1, Erlanggga, Jakarta. Hardiyatmo, H. C., 1996, Teknik Pondasi 1, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Hardiyatmo, H. C., 2002, Teknik Pondasi 2, Edisi kedua, Beta Offset, Yogyakarta. Sardjono, H. S., 1988, Pondasi Tiang Pancang Jilid 1, Sinar Jaya Wijaya, Surabaya. Sosarodarsono, S. dan Nakazawa, K., 1983, Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi, PT pradnya Paramita, Jakarta.