Analisa Perbandingan Biaya Pelaksanaan Pondasi Tiang Pancang 1 Analisa Perbandingan Biaya Pelaksanaan Pondasi Tiang Pancang Ir. Arifin, MT., MMT. ABSTRAK Jembatan suramadu mempunyai fungsi yang sangat strategis dengan menghubungkan Pulau Madura dan Pulau Jawa yang berada di Kabupaten tingkat dua bangkalan dan Kota Surabaya sehingga kota Surabaya yang menjadi kota metropolitan perlu didukung oleh kota kota kabupaten di sekitarnya yaitu GERBANG KERTOSUSILO yang terdiri dari Gresik, Bangkalan, Mojokerto, Surabaya, Sidoarjo, dan Lamongan. Jembatan Suramadu dibangun dengan panjang 5.440 meter, lebar jembatan 30 meter yang terdiri atas 2x2x3,5 meter lajur kendaraan dan 2x2 meter lajur darurat dan 2x2 meter untuk kendaraan roda dua. Sistem struktur jembatan di bagi tiga bagian yaitu causeway, approach bridge dan main bridge bagian causeway menggunakan panjang causeway 1.400 meter = 36 bentang dengan konstruksi pondasi tiang pancang sedangkan sisi madura 1.838 meter = 45 bentang dengan kontruksi pondasi tiang pancang dan main bridge 2.200 meter dengan kontruksi pondasi bor pile. Tujuan penelitian ini adalah untuk membandingkan biaya pelaksanaan pondasi bor pile dengan pondasi tiang pancang dan berupaya mencari biaya pelaksanaan yang lebih ekonomis. Berdasarkan hasil penelitian di dapatkan biaya yang lebih ekonomis adalah dengan menggunakan pondasi bor pile sebesar Rp 1,077,392,726. Kata kunci : Bor pile, Tiang pancang. PENDAHULUAN Latar Belakang: Jembatan Suramadu adalah salah satu sarana transportasi yang sangat penting menyadari betapa pentingnya suatu jembatan yang merupakan sarana utama untuk menghubungkan dari satu tempat ke tempat lain maka pembangunannya perlu diprioritaskan. pembangunan harus memerlukan persiapan awal yang matang dalam perencanaan baik ditinjau dari segi teknis maupun ekonomis. Adanya perencanaan Jembatan Suramadu merupakan juga sarana pelengkap dan sebagai penghubung maka pemakaian konstruksi terdapat dua alternatif yaitu pondasi tiang pancang dan pondasi bor pile. Permasalahan: Dari kedua alternatif yaitu pondasi tiang pancang dan pondasi bor pile, manakah yang lebih ekonomis ditinjau dari segi biaya pelaksanaan? (tentunya tidak mengesampingkan segi teknis). TINJAUAN PUSTAKA Kapasitas Aksial Pondasi Tiang Pancang Kapasitas aksial pondasi tiang pancang dapat dihitung dengan cara statik, berdasarkan korelasi langsung dengan uji lapangan (in-situ test), dengan formula dinamik (dari rekaman pemancangan), analisis perambatan gelombang, berdasarkan hasil pendongkrakan secara hidrolik, dan dengan pengujian di lapangan. Penentuan Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang : Cara Statik Penentuan daya dukung pondasi tiang pancang dengan cara statik dapat dilakukan sebagai berikut :
2 NEUTRON, VOL.8, NO.2, AGUSTUS 2008: 1-13 Daya Dukung Ujung Tiang (Q p ) 1. Tanah Pasir Formula yang digunakan adalah : * Q pl = A p.q p = A p.q.n q dimana: Q p = daya dukung ujung tiang. q p = q'n q * = daya dukung per satuan luas. A P = luas penampang ujung tiang. q = tegangan vertikal efektif. * N q = faktor daya dukung ujung. Harga q p tidak dapat melebihi daya dukung batas q l, karena itu daya dukung ujung tiang perlu ditentukan : Q p2 = A p.q l = A p.5.n * q.tan Q p2 = daya dukung ujung tiang (t/m 2 ). A p = luas penampang ujung tiang (m 2 ). * N q = faktor daya dukung ujung. = sudut geser dalam. q l = daya dukung batas. Untuk kemudahan, harga Q p1 dan Q p2 dibandingkan dan diambil harga yang lebih kecil sebagai daya dukung ujung tiang. Harga N * q ditentukan sebagai fungsi dari sudut geser dalam tanah () seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.1.1 Untuk tanah pasir berlapis, harga q p ditentukan dengan cara berikut q q q q Lb dimana: q l(l) = harga q l pada lapisan loose sand (pasir lepas). q l(d) = harga q l pada lapisan dense sand (pasir padat). L b = panjang penetrasi ke dalam lapisan bawah. D = diameter tiang. Harga q p di atas dibandingkan dengan harga q l(d) dan diambil harga yang lebih kecil. Kemudian dikalikan dengan luas penampang ujung tiang (A p ) sehingga diperoleh daya dukung ujung tiang (Q p ). 2. Tanah Lempung Formula yang digunakan adalah : Q p =A p.q p = A p.c u.n * c 9.c u.a p dimana: Q P = daya dukung ujung tiang. A P = luas penampang ujung tiang. * N c = faktor daya dukung ujung. = kohesi. c u p 1(1) 1(d) 1(1) 10.D
Analisa Perbandingan Biaya Pelaksanaan Pondasi Tiang Pancang 3 Daya Dukung Selimut Tiang (Q s ) Daya dukung selimut tiang ditentukan berdasarkan rumus berikut ini : Q s = A s.f Gambar 1. Faktor Daya Dukung Ujung N * * c dan N q dimana A s = luas selimut tiang = p x ΔL. p = keliling tiang. ΔL = panjang segmen tiang. f = gesekan selimut satuan. Di bawah ini diberikan cara untuk menentukan gesekan selimut (f). 1. Tanah Pasir Formula yang digunakan adalah : f = K. v. tan K = konstanta = 1- sin. 1 v = tegangan vertikal efektif tanah, yang dianggap konstan setelah kedalaman 15 D Untuk tiang pancang harga K ditentukan sebagai berikut : K = K 0 (batas bawah) K = 1.8K 0 (batas atas) K 0 = koefisien tekanan tanah at rest. K 0 = 1 sin. = sudut geser dalam Harga K dan menurut Tomlinson (1986) ditentukan berdasarkan tabel berikut ini.
4 NEUTRON, VOL.8, NO.2, AGUSTUS 2008: 1-13 Nilai K dari Tomlinson lebih realistik. Tabel 1: Penentuan Harga K dan δ Nilai K Bahan δ Dr Dr Tiang rendah tinggi Baja 20 0 0.5 1.0 Beton 3/4 1.0 2.0 Kayu 2/3 1.5 4.0 Gambar 2: Variasi Satuan Perlawanan Ujung Penetrasi Tiang pada Pasir Berlapis 2. Tanah Lempung Ada 3 metoda yang dapat digunakan untuk menghitung gesekan selimut pada tanah lempung, yaitu : 1. Metoda Lambda (Vijayvergiya & Focht) f λ σ' 2c dimana = konstanta. ave = tegangan vertikal efektif rata- rata. c u ave = kohesi rata-rata. = gesekan selimut rata-rata. f ave ave Harga rata-rata tegangan vertikal efektif ( 1 ave) dapat dijelaskan berdasarkan n ave uave Ai i1 ' ave L A i = luas diagram tegangan vertikal efektif. L = panjang tiang. Sedangkan, n A i i1 cuave L
Analisa Perbandingan Biaya Pelaksanaan Pondasi Tiang Pancang 5 c ui = kohesi (lapis). L i = panjang segmen tiang (lapis). L = panjang tiang. Gambar 3. Koefisien λ Gambar 4. Tegangan Vertikal Efektif 1. Metoda Alpha f =.c u dimana f = gesekan selimut.
6 NEUTRON, VOL.8, NO.2, AGUSTUS 2008: 1-13 α = konstanta. c u = kohesi. 2. Metoda Beta (Metoda Tegangan Efektif) f ave =. 1 v dimana: f ave = gesekan selimut rata-rata. = K tan r. r = sudut geser dalam pada kondisi terdrainase (dari uji triaksial CD). K = 1-sin r (untuk tanah terkonsolidasi normal). K = (1-sin r ). OCR (untuk tanah over-consolidated). 1 v = tegangan vertikal efektif. OCR = Over Consolidation Ratio. Penentuan daya dukung ijin (Q a ) diperoleh dengan membagi daya dukung ultimit dengan faktor keamanan sebagaimana telah ditentukan dengan menggunakan anjuran Tomlinson sebagai berikut : Qu Qa atau 2.5 Qp Qs Qa 3 1.5 Pengambilan faktor keamanan untuk Q s lebih rendah daripada faktor keamanan untuk Q p karena gerakan yang dibutuhkan untuk memobilisasi gesekan jauh lebih kecil dari pada gerakan untuk memobilisasi tahanan ujung. Di Indonesia digunakan faktor keamanan FK = 2 untuk gesekan selimut dan FK = 3 untuk daya dukung ujung. Efisiensi Kelompok Tiang Dan Daya Dukung Kelompok Efisiensi kelompok tiang didefinisikan sebagai : Daya dukung kelompok tiang E g Jumlah tiang x daya dukung tiang tunggal Meskipun beberapa formula sering dipergunakan untuk menentukan nilai efisiensi ini tetapi belum ada suatu peraturan bangunan yang secara khusus menetapkan cara tertentu untuk menghitungnya. Laporan terakhir ASCE Committee on Deep Foundation (1984), menganjurkan untuk tidak menggunakan efisiensi kelompok untuk mendeskripsikan aksi kelompok tiang (group action). Laporan yang dihimpun berdasarkan studi dan publikasi sejak 1963 itu menganjurkan bahwa tiang tahanan gesek pada tanah pasiran dengan jarak tiang sekitar 2.0 D - 3.0 D akan memiliki daya dukung lebih besar daripada jumlah total daya dukung individual tiang, sedangkan untuk tiang tahanan gesek pada tanah kohesif, geser blok disekeliling kelompok tiang ditambah dengan daya dukung ujung besarnya tidak boleh melebihi jumlah total daya dukung masing masing tiang. Efisiensi kelompok tiang tergantung pada beberapa faktor diantaranya Jumlah tiang, panjang, diameter, pengaturan, dan terutama jarak antara as ke as tiang. Modus pengalihan beban (gesekan selimut atau tahanan ujung).
Analisa Perbandingan Biaya Pelaksanaan Pondasi Tiang Pancang 7 Prosedur pelaksanaan konstruksi (tiang pancang atau tiang bor). Urutan instalasi tiang. Jangka waktu setelah pemancangan. Interaksi antara pile cap dan tanah di permukaan. Efisiensi Kelompok Tiang Pada Tanah Pasiran Formula Sederhana Formula ini didasarkan pada jumlah daya dukung gesekan dari kelompok tiang sebagai satu kesatuan (blok). 2(m n - 2)s 4D E g p.m.n m = Jumlah tiang pada deretan baris. n = jumlah tiang pada deretan kolom. s = jarak antar tiang. D = diameter atau sisi tiang. p = keliling dari penampang tiang. Formula Converse-Labarre (n -1)m (m -1)n E g 1- θ 90.m.n = arc tan (D/s) Gambar 5: Efisiensi Kelompok Tiang
8 NEUTRON, VOL.8, NO.2, AGUSTUS 2008: 1-13 DATA DAN METODOLOGI Uraian Kegiatan Uraian kegiatan adalah perhitungan dan perbandingan harga pondasi tiang pancang dan pondasi bor pile sebagai berikut: 1. Pelaksanaan pondasi bor pile dengan meperhitungkan analisa biaya dengan menghitung volume dan harga satuan detail struktur pondasi bor pile. 2. Pelaksanaan pondasi tiang pancang dengan meperhitungkan analisa biaya dengan menghitung volume dan harga satuan detail struktur pondasi tiang pancang. Hasil Pembahasan Pondasi Tiang Pancang dan Pondasi Bor Pile Dasar perhitungan pondasi tiang pacang dan pondasi bor pile sebagai berikut : 1. Daya dukung singel pile dan group pile. 2. Analisa gaya geser negatif, Karena mengakibatkan beban tambahan. Secara umum pondasi tiang pancang atau pondasi bor pile mempunyai ketentuan sebagai berikut : 1. Untuk meneruskan gaya vertikal yang bekerja padanya untuk di teruskan kelapisan tanah pendukung. 2. Dengan adanya hubungan antara kepala tiang yang satu dengan lainnya mampu menahan bentuk ke arah mendatar. Perencanaan Perhitungan Biaya Harga Satuan Pondasi Tiang Pancang Perhitungan Pondasi Tiang Pancang o Diameter : 1 m o Panjang : 15 m (panjang tiang 8m + 7m) o Kekuatan beton : 29.000 mpa o Kekuatan baja : 390.000 mpa Kekuatan Bahan Tiang Qb o = Q bahan x A = 29.000 x ( ¼.3,14.50 2 ) = 569 ton Daya dukung tiang terhadap kekuatan tanah Q = AXCn / 3 + Ǿ X JHP / 5. dimana A Cn Ǿ JHP 3 dan 5 = Angka keamanan. Nilai konus menurut Mayerhoff. = Luas penampang tiang. = Nilai konus rata rata dari hasil sondir. = Keliling penampang tiang. = Jumlah hambatan pelekat dari hasil sondir. Harga rata rata dari nilai konus yang berada 4 D di atas ujung sampai 4 D dibawah ujung tiang diameter tiang 0,4 m 4 D = 2 m Nilai konus rata rata = 123,142857 Nilai JHP (Jumlah hambatan pelekat ) pada kedalaman 14 m = 1294 kg/cm A = ¼ x 3,14 x 40 2 = 1256 cm 2 Ǿ = 3,14 x 40 = 125,5 cm Q = AXCn / 3 + Ǿ X JHP / 5
Analisa Perbandingan Biaya Pelaksanaan Pondasi Tiang Pancang 9 = 1256 x 123,142 / 3 + 125,5 x 1294 / 5 = 84,03 ton 1. Direncanakan menggunakan pondasi tiang pancang (4x12) = 48 buah. Gambar 6: Rencana Pondasi Tiang Pancang 48 buah Banyak tiang pancang = 48 buah X max = 15 m : Y max = 4 m Banyak tiang pancang satu baris arah x ; Nx = 4 buah Banyak tiang pancang satu baris arah y ; Ny = 12 buah Σ x 2 = 4 x ( 15 2 ) = 900 m 2 Σ y 2 = 12 x ( 0,70 2 + 2,10 2 + 3,50 2 + 3,50 2 + 4 2 ) = 397,8 m 2 Tabel 2. Nilai Konus NO Kedalaman Konus 1 14 103 2 14,2 90 3 14,4 90 4 14,6 94 5 14,8 73 6 15 75 7 15,2 143 8 15,4 148 9 15,6 155 10 15,8 161 11 16 161 12 16,2 153 13 16,4 150 14 16,8 142 15 16,6 144 16 17 145 17 17,2 110 18 17,4 103 19 17,6 109 20 17,8 117 21 18 120
10 NEUTRON, VOL.8, NO.2, AGUSTUS 2008: 1-13 Efisiensi tiang pancang dalam kelompok pada abutment dihitung dengan metode elabarre : η = 1 d / s { (m 1) n + (n 1) m / 90 x m x n } η = Efisiensi m = Jumlah tiang dalam 1 baris arah x = 4 m n = Jumlah tiang dalam 1 baris arah y = 12 m d = Diameter tiang pancang = 1 m s = Jarak antar tiang (dari pusat kepusat) = 140 cm η = 1 1 / 140 X ( 4 1 ). 12 + ( 12 1 ).4 / 90 X 4 X 12 = 0,867 Q tanah = 0,867 x 84,03ton = 72,85 ton Q bahan = 569ton x 0,867 = 493,32 ton Diambil Q = 493,32 ton ( dari kedua daya dukung diambil yang terbesar) Harga Satuan Pondasi Tiang Pancang Tabel 3. Harga Satuan Pondasi Tiang Pacang No Uraian Pekerjaan Satuan Kuantitas 1 2 3 4 5 6 7 Penyediaan tiang pancang pipa baja dia. 600 mm, t = 12 mm Pemancangan tiang pancang pipa baja dia. 600 mm, t = 12 mm Pekerjaan baja WF 200x150 pengikat tiang pancang Urugan pasir isian tiang pancang Beton struktur K-250 untuk tiang pancang Baja tulangan BJTD-32 untuk pondasi Perlindungan korosi tiang pancang baja pada daerah cipratan air laut (Epoxy glass flake 2000 mikron), termasuk maintenance m 1,728.00 Harga Satuan 1,912,000.0 0 Total 3,303,936,000.00 m 1,392.00 685,600.00 954,355,200.00 kg 2,227.20 9,005.00 20,055,936.00 m3 345.90 151,926.00 52,551,628.79 ton 493.32 663,862.00 327,496,401.84 kg 11,394.40 9,805.00 111,722,092.00 m2 1,086.17 1,194,080.0 0 1,296,975,579.43 Total 6,067,092,838.06 Perencanaan Perhitungan Biaya Harga Satuan Pondasi Bor Pile Perhitungan Pondasi Bor Pile o Diameter : 1,8 m o Panjang : 26 m (panjang tiang 18m + 8m) o Kekuatan beton : 29.000 mpa o Kekuatan baja : 390.000 mpa o Kekuatan Bahan Tiang Qb = Q bahan x A = 29.000 x ( ¼.3,14.50 2 ) = 569 ton
Analisa Perbandingan Biaya Pelaksanaan Pondasi Tiang Pancang 11 o Daya dukung tiang terhadap kekuatan tanah Q = AXCn / 3 + Ǿ X JHP / 5 dimana. A = Luas penampang tiang. Cn = Nilai konus rata rata dari hasil sondir. Ǿ = Keliling penampang tiang. JHP = Jumlah hambatan pelekat dari hasil sondir. 3 dan 5 = Angka keamanan. 2. Direncanakan menggunakan pondasi bor pile (2x6) = 12 buah. Gambar 7: Rencana Bor Pile 12 buah Banyak bor pile = 12 buah X max = 15 m : Y max = 4,8 m Banyak tiang pancang satu baris arah x ; Nx = 2 buah Banyak tiang pancang satu baris arah y ; Ny = 6 buah Σ x 2 = 2 x ( 15 2 ) = 450 m 2 Σ y 2 = 6 x ( 0,70 2 + 2,10 2 + 3,50 2 + 3,50 2 + 4,8 2 ) = 241,14 m 2 Efisiensi tiang pancang dalam kelompok pada abutment dihitung dengan metode elabarre : η = 1 d / s { (m 1) n + (n 1) m / 90 x m x n } η = Efisiansi m = Jumlah tiang dalam 1 baris arah x = 2 m n = Jumlah tiang dalam 1 baris arah y = 6 m d = Diameter tiang pancang = 1,8 m s = Jarak antar tiang (dari pusat kepusat) = 190 cm η = 1 1,8 / 190 X ( 2 1 ).6 + ( 6 1 ).2 / 90 X 2 X 6 = 0,860 Q tanah = 0,860 x 84,03ton = 72,26 ton Q bahan = 569ton x 0,860 = 489,34 ton Diambil Q = 489,34 ton ( dari kedua daya dukung diambil yang terbesar ). Harga Satuan Pondasi Bor Pile
12 NEUTRON, VOL.8, NO.2, AGUSTUS 2008: 1-13 TABEL 4. Harga Satuan Pondasi BOR PILE No Uraian Pekerjaan Satuan Kuantitas Harga Satuan Total 1 Penyediaan pipa casing ID = 1.4 m, t m 486.00 4,411,346.41 2,143,914,352.94 = 12 mm, L = 27 m 2 Pemancangan pipa casing m 414.00 1,599,733.33 662,289,600.00 3 Pengeboran bored pile dia. 120 cm m 594.00 2,570,398.42 1,526,816,662.14 4 Baja tulangan BJTD- 32 untuk pondasi kg 101,319.43 9,805.00 57,688,190.00 5 Beton struktur K- 300 untuk bored ton 489.34 1,224,080.00 598,991,307.20 pile Total 4,989,700,112,28 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Setelah dilakukan perbandingan perhitungan dan perkalian harga satuan pekerjaan di dapat biaya seluruh jenis pekerjaan struktur bangunan bawah jembatan menggunakan pondasi tiang pancang adalah Rp 6,067,092,838 tempat lokasi causeway pada pier 57 sedangkan biaya seluruh jenis pekerjaan struktur bangunan bawah jembatan menggunakan pondasi bor pile adalah Rp 4,989,700,112 tempat lokasi approach bridge pada pier 59 sehingga penulis dapat menarik kesimpulan bahwa biaya pekerjaan pondasi bor pile lebih murah dari pada biaya pekerjaan pondasi tiang pancang dengan selisih harga Rp 1,077,392,726. Saran Untuk pelaksanaan pembangunan jembatan yang berada dilaut sebaiknya menggunakan konstruksi pondasi dengan bor pile karena biayanya lebih murah. DAFTAR PUSTAKA ASCE (American Society of Civil Engineers) (1976), Subsurface Investigation for Design and Construcion of Foundations for- Buildings. ASCE (American Society of Civil Engineers), 1993, Design of Pile Foundation. ASTM D 1143., Standard Method of Testing Piles Under Static Axial Compressive Loads. ASTM D 34441-75 T., Tentative Method for Deep, Quasi-Static,Cone and Friction-Cone Penetration Tests of Soil. ASTM D 3689., Method for Testing Individual Piles Under Static Axial Tensile Load. ASTM D 3966., Method of Testing Piles Under Lateral Loads. Bell, F.G., (1993), Engineering Geology, Blackwell Scientific Publications.
Analisa Perbandingan Biaya Pelaksanaan Pondasi Tiang Pancang 13 Bowles, J.E., (1993), Foundation Analysis and Design, Mc Graw Hill. Brinch Hansen, J., (1961), The Ultimate Resistance of Rigid Piles Against Transversal Forces, Danish Geotechnical Institute Bulletin, no.12.,p.5-9. Broms, B., (1964), The Lateral Resistance of Piles in Cohesive Soils, Journal of Soil Mechanics and Foundation Engineering, ASCE, vol 90, no SM-2. Broms, B., (1964), Tire Lateral Resistance of Piles in Coliesionless Soils, Journal of Soil Mechanics and Foundation Engineering, ASCE, vol 90, no SM-3. Canadian Geotechnical Society, (1992), Canadian Foundation Engineering Manual, 3 rd edition. Chin, F.K., (1970), Estimation of the Ultimate Load of Piles Not Carried to Failure, Proceedings of the 2"d S.E. Asia Conference on Soil Engineering, pp. 81-9. Das, Braja M., (1999), Principles of Foundation Engineering, 4 th edition, PWS Kent.