BAB II DASAR TEORI 2.1 Klasifikasi Tiang Di dalam rekayasa pondasi dikenal beberapa klasifikasi pondasi tiang. Pembagian klasifikasi pondasi tiang ini dibuat berdasarkan jenis material yang digunakan, kekakuan tiang, dan sebagainya. Pembagian klasifikasi pondasi tiang adalah sebagai berikut: a. Tiang perpindahan besar (large displacement pile), yaitu tiang pejal atau berlubang dengan ujung tertutup yang dipancang ke dalam tanah sehingga terjadi perpindahan volume tanah yang relatif besar. Termasuk dalam tiang perpindahan besar adalah tiang kayu, tiang beton pejal, tiang beton prategang (pejal atau berlubang), tiang baja bulat (tertutup pada ujungnya). b. Tiang perpindahan kecil (small displacement pile) adalah sama seperti tiang katagori pertama, hanya volume tanah yang dipindahkan saat pemancangan relatif kecil, conohnya : tiang beton berlubang dengan ujung terbuka, tiang baja H, tiang baja bulat terbuka, tiang ulir, dll. c. Tiang tanpa perpindahan (non displacement pile) terdiri dari tiang yang dipasang di dalam tanah dengan cara menggali atay mengebor tanah. Termasuk dalam tiang tanpa perubahan adalah tiang bor, yaitu tiang beton yang pengecorannya langsung di dalam lubang hasil pengeboran tanah (pipa baja diletakkan dalam lubang dan dicor beton). 2.1.1 Mekanisme Pemikulan Beban Pada Pondasi Tiang Pondasi tiang mengalihkan beban kepada tanah melalui dua mekanisme; gesekan selimut dan tahanan ujung. Oleh karena itu, berdasarkan mekanisme pemikulan beban pada pondasi tiang dibedakan menjadi 2, yaitu : Mulya Ilham Rizqi, Studi Perbandingan Daya..7
1. End bearing pile Adalah tiang yang daya dukungnya lebih ditentukan oleh tahanan ujung tiang. Umumnya tiang dukung ujung berada pada zona tanah lunak di atas lapisan tanah keras. 2. Friction pile Adalah tiang yang daya dukungnya lebih ditentukan oleh gaya gesek tiang dengan dinding tanah di sekitarnya. Gesekan selimut diperoleh sebagai akibat adhesi atau perlawanan geseran antara selimut tiang dengan tanah sekitarnya. 2.1.2 Metoda Penanaman Pondasi Tiang Berdasarkan metoda instalasinya, pondasi tiang pada umumnya dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu pondasi tiang pancang dan pondasi sumuran seperti dapat dilihat pada Gambar 2.1. (a) Gambar 2.1 (a) Ilustrasi pelaksanaan sumuran; (b) Ilustrasi pelaksanaan tiang pancang (b) Sumber:http://joelbarcacreative.blogspot.com Mulya Ilham Rizqi, Studi Perbandingan Daya..8
2.2 Pondasi Tiang pancang Pada pondasi tiang pancang untuk menghitung daya dukung friksi pada tanah homogen salah satunya menggunkan metoda alpha, betha, dan lamda. Berikut ini rumus menghitung daya dukung friksi pada tanah homogen. a. Daya Dukung Friksi Tiang Pancang pada Tanah Homogen Qs = AS. f (2.2) Dimana : As : Luas selimut tiang p : Keliling penampang ΔL : Panjang tiang f : tahanan friksi Gambar 2.2. Daya dukung friksi pada tanah homogen b. Daya Dukung Frksi pada Tanah Berpasir f = K. σv. tanδ (2.3) Dimana : K : Koef. Tek. Tanah lateral σv : Tekanan tanah vertikal efektiff δ : sudut gesek antara tiang-pasir a. Bored or jetter piles : K = K0 = 1 - sinφ b. Small displ. Piles : K = K0 (lower limit) K = 1,4. K0 (upper limit) c. Large dipl. Piles : K = K0 (lower limit) K = 1,8. K0 (upper limit) Mulya Ilham Rizqi, Studi Perbandingan Daya..9
2.2.1 Daya Dukung Friksi Pada Tanah Kohesif 1. Metoda Lamda λ ( Vijayvergiy& Foct ): f = λ (σv + 2. Cu) (2.3) Dimana: σv : Tekanan vertikal efektif rata-rata Cu : kohesi rata-rata λ = konstanta f(l), dibaca dari nomogram (Gambar 2.3) f = gesekan selimut rata-rata Gambar 2.3. koefisen λ Mulya Ilham Rizqi, Studi Perbandingan Daya..10
2. Metoda Alpha α (Tomlison) untuk φ = 0 f = α. Cu (2.4) Dimana : α = konstanta (Gambar 2.4) Cu= kohesi F= gesekan selimut Gambar 2.4. variasi harga α terhadap harga Cu 3. Metoda β (metoda tegangan efektif) : f = β.σv (2.5) β = K. tan φr φr : drained friction angle of remoldet clay K = 1 sin φr tanah NC K = (1 - sinφr). OCR tanah OC Mulya Ilham Rizqi, Studi Perbandingan Daya..11
2.3 Pondasi Sumuran Prinsip daya dukung untuk pondasi bored pile sama dengan pondasi tiang pancang yaitu (Q u = Q e +Q s ). Meskipun prinsip daya dukung antara kedua pondasi tiang sama. Akan tetapi daya dukung friksinya memiliki perhitungan yang berbeda. Hali itu disebabkan karena daya dukung friksi pada pondasi bored pile direduksi sebesar 0,0-0,3 seperti pada persamaan Tomlison berikut. Tomlinson (sumuran): C direduksi menjadi 0,30 c (Tomlinson) C direduksi menjadi 0,45 c (Skempton untuk long pile) C direduksi menjadi 0,30 c (Skempton untuk short pile) K direduksi menjadi 0,70 k (2.6) 2.4 Teori Mohr Coulomb (Kuat Geser Tanah) Kuat geser tanah suatu massa tanah merupakan adalah kemampuan tanah melawan tegangan geser yang terjadi pada saat terbebani (Das, 1993). Mohr (1980) menyuguhkan teori mengenai keruntuhan pada material yang menyatakan bahwa keruntuhan terjadi pada suatu material akibat kombinasi kritis antara tegangan normal dan geser, serta bukan hanya akibat tegangan normal maksimum atau tegangan geser maksimum saja. Hubungan dapat dilihat pada persamaan 2.7 berikut: Kuat geser dinyatakan dalam rumus: τ = c + σ n.tanυ (2.7) Gambar 2.5 Garis keruntuhan (failure envenlope) Mulya Ilham Rizqi, Studi Perbandingan Daya..12
2.5 Hubungan Teori Gesek Newton dan Kekuatan Mohr-Couloumb Gaya gesekan adalah gaya yang muncul apabila dua permukaan yang bersentuhan mengalami pergeseran atau berada pada kecenderungan untuk bergeser. Arah gaya gesekan berlawanan dengan arah gerak benda atau arah kecenderungan gerak benda sehingga bersifat mengurangi gaya yang diberikan untuk menggerakkan benda. Dalam persamaan Newton didapatkan f s = μ. N (2.8) dimana : fs = gaya gesekan μ = koefesien gesekan N = gaya normal Jika rumus tersebut ditulis kembali dalam satuan tegangan maka akan diperoleh : =. (2.9) dimana : = tegangan geser μ = koefesien gesekan = tegangan normal Dan perumusan inilah yang selanjutnya disempurnakan oleh Mohr dan Coulomb dalam teori kekuatan geser tanah menjadi = c + tan. Dimana c adalah kohesi, sementara koefisien gesek pada persamaan Newton diganti dengan tan ( adalah simbol dari sudut gesek antar butiran tanah). Dari sini terlihat persamaan dan perbedaan antara teori gesekan Newton dengan Mohr-Coulomb. Pada teori Newton menyatakan bahwa variabel penentu besarnya friksi (tegangan gesek) hanya ditentukan oleh dan. Sedangkan pada teori gesekan Mohr-Coulomb, variabel besarnya friksi tidak hanya ditentukan oleh (yang dilambangkan sebagai tan ) dan, tetapi juga ada faktor penentu lain, yaitu c (kohesi tanah). Mulya Ilham Rizqi, Studi Perbandingan Daya..13
2.6 Hubungan Teori Gesek Newton Dengan Kuat Geser Tanah Hukum Newton dan kuat geser tanah yang dirumuskan oleh Mohr Coulomb, pada dasarnya memiliki kesamaan yaitu kedua teori tersebut membahas mengenai tegangan gesek antara dua buah benda. Hukum Newton pada Persamaan (2.8) merupakan teori awal yang membahas mengenai gesekan dua buah benda. Namun pada butiran tanah, gesekan antar butir tanah juga dipengaruhi oleh kohesi (c). Kohesi merupakan gaya tarik menarik antar butir tanah. Oleh karena itu, Mohr Coulomb kemudian merumuskannya kembali kedalam satu persamaan seperti pada Persamaan (2.9). Apabila persamaan tersebut dihubungkan dengan jenis tanah, maka pada tanah lempung dengan sudut geser dalam (φ) sangat kecil bahkan mendekati 0, maka persamaan tersebut menjadi : τ = c + σn.tan υ τ = c + σn.tan 0 τ = c + σn. 0 τ = c (2.10) Apabila Persamaan 2.10 dihubungkan dengan teori gesek Newton, pada tanah non kohesif (lempung) teori gesek Newton tidak berfungsi hal ini disebabkan karena pada tanah lempung yang mempengaruhi gesekan hanya nilai kohesi (c) dan hal itu tidak dijelaskan pada hukum gesek Newton. Mulya Ilham Rizqi, Studi Perbandingan Daya..14
2.7 Konsistensi Tanah Konsisteni berhubungan dengan derajat adhesi antara partikel tanah dan tahanan yang muncul guna melawan gaya yang cenderung merubah atau meruntuhkan agregat tanah. Berikut harga-harga konsistensi tanah lempung berdasarkan harga kekuatan tekanan tak tersekap. Tabel 2.1 Harga konsistensi tanah Konsistensi Tanah Taksiran harga kekuatan geser undrained Cu Kpa T/m2 Kg/cm2 Hard >200 >20.0 >2.00 >4.00 Sumber : Karl Terzagi, 1993:24 Kuat geser undrained, terutama untuk tanah lempung dana lanau dengan Sr = 100 % berlaku hubungann Cu = 0,5.qu qu (Kg/cm2) Very Soft 0-12.5 0-1.25 0-0.125 <0.25 Soft 12.5-2.5 1.25-2.5 0.125-0.25 0.25-0.50 Medium 25-50 2.5-5.0 0.25-0.50 0.50-1.00 Stiff 50-100 5.0-10.0 0.50-0.100 1.00-2.00 Very Stiff 100-200 10.0-20.0 1.00-2.00 2.00-4.00 Mulya Ilham Rizqi, Studi Perbandingan Daya..15