 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 1
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Umum
Pondasi
adalah
konstruksi
yang
menghubungkan suatu
struktur
dengan
tanah,
dimana tanah berfungsi sebagai penopangnya. Untuk
membangun suatu struktur
bangunan
perlu
direncanakan
pondasi
yang
mampu
menghubungkan struktur
bangunan dengan tanah secara baik.
Pondasi harus memenuhi dua persyaratan dasar, antara lain :
a. Faktor keamanan terhadap keruntuhan
geser (shear failure) dari
tanah
pendukung harus memadai.
b. Penurunan pondasi dapat
terjadi dalam batas toleransi dan penurunan
sebagian (differential settlement) tidak boleh mempengaruhi fungsi struktur.
Terdapat 2 klasifikasi pondasi, yaitu :
a. Pondasi dangkal
Adalah
pondasi
yang
memindahkan
beban
langsung
ke
lapisan
permukaan
tanah.
Pada
prinsipnya
pondasi
dangkal
hanya
mengandalkan tahanan
ujungnya
saja,
karena
tahanan
gesek
dindingnya
(tahanan
selimut)
kecil.
Yang termasuk jenis pondasi dangkal adalah pondasi telapak (spread footing),
pondasi memanjang (continous footing) dan pondasi rakit (mat foundation).
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 2
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
b. Pondasi dalam
Adalah pondasi yang meneruskan beban struktur ke lapisan tanah keras atau
batuan
yang terletak
relatif
jauh
dari
permukaan. Pada prinsipnya
pondasi
dalam
dapat
mengandalkan tahanan
ujung
dan
tahanan
gesek
dindingnya
(tahanan selimut). Yang
termasuk
jenis
pondasi
dalam
adalah
pondasi
sumuran dan pondasi tiang.
Dinding
Kolom
(a)
(b)
Kolom
(c)
Rakit
Pilar
Jembatan
Kolom
Sumuran
(d)
Tiang
(e)
Gambar 2.1 Macam-macam Tipe Pondasi
(a) Pondasi Memanjang ;
(b) Pondasi Telapak
(c) Pondasi Rakit
(d) Pondasi Sumuran
(e) Pondasi Tiang
(Sumber : Hary Christiady Hardiyatmo, 2002)
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Untuk
membantu
memilih jenis pondasi, Peck
(1953)
memberikan rumus
digunakan yaitu :
a. Untuk pondasi dangkal
D
=
1
B
(2.1)
b. Untuk pondasi dalam
D
>
4
B
(2.2)
M
M
P
P
V
V
D
B
(a)
D
B
(b)
Gambar 2.2 Peralihan Gaya Pada Pondasi
(a) Dangkal
(b) Dalam
(Sumber : Coduto, 1994)
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.2
Pondasi Tiang
Fungsi umum pondasi tiang adalah :
a. Untuk memikul beban struktur atas dan menyalurkannya ke tanah pendukung
yang kuat
b.
Untuk
meneruskan beban
ke
tanah
yang
relatif
lunak
sampai
kedalaman
tertentu, sehingga pondasi bangunan dapat memberikan dukungan yang
cukup
untuk
menahan
beban
dengan
menggunakan
gesekan
dinding
tanah
sekitar
c.
Untuk
mengangker bangunan
yang
dipengaruhi gaya
angkat
(up-lift)
pada
pondasi
atau
dok
dibawah muka
air
akibat
momen
guling
atau
tekanan
hidrostatis
d. Untuk menahan gaya horisontal dan gaya yang arahnya miring
e. Untuk memadatkan tanah pasir
agar daya dukung tanah bertambah
f.
Untuk mengurangi penurunan (sistem tiang-rakit dan cerucuk)
g. Untuk
memberikan tambahan
faktor
keamanan,
khususnya
pada kaki
jembatan yang dapat mengalami erosi
h. Untuk menahan longsor, misalnya pada tanah yang mudah tergerus air
Pondasi
tiang
memperoleh daya dukungnya dari
gesekan antara
selimut
tiang
dengan tanah dan dari tahanan ujungnya, oleh karena itu pondasi tiang dibedakan
atas :
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
a. Tiang dukung ujung (end bearing pile)
Adalah
tiang
yang
daya
dukungnya ditentukan
oleh
tahanan
ujung
tiang.
Umumnya tiang dukung ujung berada pada zona tanah lunak di atas lapisan
tanah keras.
b. Tiang gesek (friction pile)
Adalah tiang
yang daya dukungnya lebih ditentukan oleh
gaya gesek
tiang
dengan dinding tanah di sekitarnya.
Pondasi tiang dapat dibedakan menjadi 3 kategori sebagai berikut :
a.
Tiang
perpindahan
besar
(large
displacement pile),
yaitu
tiang
berlubang
dengan
ujung
tertutup yang
dipancang ke dalam
tanah,
sehingga
menyebabkan terjadinya perpindahan volume
tanah
yang relatif besar. Yang
termasuk
dalam
kategori
tiang perpindahan
besar
(large
displacement
pile)
adalah tiang
kayu, tiang beton
pejal,
tiang
beton
prategang, dan tiang baja
bulat.
b.
Tiang
perpindahan
kecil
(small
displacement pile),
yaitu
tiang
berlubang
dengan
ujung
tertutup yang
dipancang ke dalam
tanah,
sehingga
menyebabkan terjadinya perpindahan volume
tanah
yang relatif kecil. Yang
termasuk
dalam
kategori
tiang
perpindahan
kecil
(small
displacement
pile)
adalah tiang
beton berlubang dengan
ujung
terbuka,
tiang beton
prategang
berlubang dengan ujung terbuka, tiang baja profil H, tiang baja bulat dengan
ujung terbuka, dan tiang ulir.
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 6
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
c.
Tiang
tanpa
perpindahan
(non-displacement pile)
terdiri
dari
tiang
yang
dipasang ke dalam tanah dengan cara
menggali atau
mengebor tanah. Yang
termasuk dalam kategori tiang tanpa perpindahan adalah tiang bor, yaitu tiang
yang
pengecorannya dilakukan
langsung
dalam
lubang
hasil
pengeboran
tanah.
Klasifikasi tiang berdasarkan jenis bahan tiang dan pembuatannya terdiri atas 5
kategori yaitu :
a. Pondasi tiang kayu
Jenis pondasi tiang yang paling primitif adalah tiang kayu. Pondasi jenis ini
mudah
diperoleh,
dapat
dipotong
sesuai
dengan
panjang
yang
diinginkan,
dan pada kondisi lingkungan tertentu dapat bertahan lama, akan tetapi tiang
kayu
dapat
mengalami pembusukan
atau
rusak
akibat
dimakan
serangga.
Tiang kayu diperoleh
dari pohon yang berdiameter
150 - 400 mm dan
panjang 6
-
15
m.
beban
maksimum yang dapat
dipikul
oleh
tiang
kayu
tunggal adalah
sekitar
270
–
300
kN.
Pondasi tiang
kayu
sangat
cocok
digunakan sebagai tiang gesekan. Tiang ini
umumnya mengalami kerusakan
ringan
saat
dipancang, sehingga
tidak
direkomendasikan untuk
digunakan
sebagai tiang tahanan ujung pada tanah pasir padat atau tanah berbatu.
Untuk
mengatasi kerusakan
pada pemancangan
pondasi
tiang
kayu dapat
ditempuh cara sebagai berikut :
•
Menggunakan palu ringan
•
Pada ujungnya diberi gelang baja, cincin besi dan sepatu dari besi
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 7
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
•
Sebelum pemancangan dilakukan pemboran (pre-drilling)
b. Pondasi tiang baja
Pondasi
tiang
baja
umumnya
berbentuk
pipa
atau
profil
H
dan
umumnya
tiang
jenis
ini
ringan,
kuat,
mampu
menahan beban
yang
berat
dan
penyambungan tiang dapat dilakukan dengan sangat mudah. Tiang baja pipa
dapat dipancang dengan bagian ujung tertutup maupun terbuka. Berdasarkan
pengalaman, bentuk ujung terbuka lebih menguntungkan dari segi kedalaman
penetrasi
dan
dapat
dikombinasi
dengan pemboran bila
diperlukan.
Selain
itu,
tanah
yang berada pada bagian dalam
pipa dapat
dikeluarkan dengan
mudah dan dapat diisi kembali dengan beton jika diinginkan.
Untuk penetrasi ke dalam tanah berbatu disarankan menggunakan tiang baja
profil
H., karena jenis
ini tidak banyak
mendesak
volume
tanah
dan
tidak
menyebabkan
penyembulan.
Tiang
pipa
memiliki
inersia
lebih
tinggi
daripada
tiang
H,
sehingga
dapat
digunakan untuk
memikul
beban
lateral
yang besar.
Tipe lain dari tiang baja yang digunakan untuk memikul beban ringan adalah
screw
pile
yang
pemasangannya dilakukan
dengan
cara
memutar
tiang
tersebut ke dalam tanah tanpa adanya penggalian. Tiang ini dapat digunakan
untuk semua jenis tanah dan paling sering digunakan untuk menahan
tarik
(tension
piles).
Kelemahan dari
tiang
baja
adalah
memiliki
sifat
korosi
terhadap asam maupun air.
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 8
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
c. Pondasi tiang beton pracetak
Bentuk penampang tiang ini dapat berbagai rupa namun umumnya berbentuk
lingkaran,
persegi
empat,
segi
tiga
dan
oktagonal. Pembuatan tiang
beton
pracetak adalah dengan cara dicetak di lokasi tertentu, kemudian diangkut ke
lokasi pembangunan. Tiang beton
pracetak dapat
dibuat berlubang
maupun
tidak. Tiang beton pracetak dibuat berlubang dengan tujuan untuk
menghemat
berat
tiang
itu
sendiri. Ukuran
yang
biasa
dipakai
untuk
tiang
yang
tidak berlubang adalah berkisar antara
20
sampai 60
cm,
sedangkan
untuk
tiang
yang bagian tengahnya berlubang diameternya dapat
mencapai
140 cm. Panjang tiang beton pracetak yang tidak berlubang biasanya berkisar
antara 20 sampai 40
m,
sedangkan untuk tiang beton pracetak
yang bagian
tengahnya berlubang panjang tiang dapat mencapai 60 m.
Pondasi
tiang
beton
pracetak
dirancang agar
mampu
menahan gaya
dan
momen
lentur
yang
timbul
pada
saat
pengangkatan dan
tegangan-tegangan
saat pemancangan disamping beban yang harus dipikul. Tipe tiang
ini dapat
bersifat sebagai tiang gesekan maupun tiang tahanan ujung.
Keuntungan tiang beton pracetak adalah sebagai berikut :
•
Bahan tiang dapat diperiksa sebelum dipasang
•
Prosedur pemasangan tidak dipengaruhi oleh air tanah
•
Tiang dapat dipancang sampai kedalaman yang dalam
•
Pemancangan tiang dapat menambah kepadatan tanah granuler
Adapun kerugian dari tiang beton pracetak, yaitu :
•
Penggembungan tanah akibat pemancangan dapat menimbulkan masalah
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 9
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
•
Tiang kadang-kadang rusak akibat pemancangan
•
Bila diameter tiang terlalu besar akan sulit dilakukan pemancangan
•
Pemancangan tiang dapat mempengaruhi bangunan di sekitarnya
•
Penulangan
dipengaruhi
oleh
tegangan
yang
terjadi
pada
waktu
pengangkutan dan pemancangan tiang
d. Pondasi tiang beton cast-in-situ
Seluruh pengerjaan pondasi jenis ini dilakukan di lokasi pembangunan.
Tiang beton cast-in-situ terdiri dari 2 tipe, yaitu :
•
Tiang berselubung pipa
Pada
jenis
ini,
pipa
baja
dipancang terlebih
dahulu
ke
dalam
tanah
kemudian dimasukkan ke dalam lubang bor dan dicor. Pipa baja yang ada
di
lubang
bor
dan
telah
dicor
dibiarkan didalam
tanah.
Yang
termasuk
jenis ini adalah tiang standard Raymond.
•
Tiang tidak berselubung pipa
Pengerjaan tiang ini sama dengan tiang berselubung pipa hanya saja pipa
baja yang telah dicor ditarik keluar. Yang termasuk jenis tiang ini adalah
tiang Franky
e. Pondasi tiang beton pratekan
Tiang beton pratekan memiliki kekuatan yang lebih tinggi dan
memperkecil
kemungkinan
kerusakan
saat
pengangkatan
dan
pemancangan. Tiang
jenis
ini
sangat cocok
untuk kondisi dimana dibutuhkan tiang
yang panjang dan
memiliki daya dukung yang tinggi.
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 10
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
f.
Pondasi tiang komposit
Pondasi tiang komposit merupakan gabungan antara dua material yang
berbeda, misalnya material baja dengan beton, material kayu dengan beton.
Kesulitannya hanya pada ikatan antara kedua material tersebut terutama pada
material kayu - beton sehingga jenis ini ditinggalkan. Ikatan antara bahan
baja dan beton cukup baik.
2.2.1
Persyaratan Pondasi Tiang
Beberapa persyaratan yang harus dipenuhi oleh suatu pondasi tiang yaitu :
a. Beban yang diterima oleh pondasi tidak melebihi daya dukung tanah maupun
tegangan
yang
melebihi
kekuatan
bahan
tiang
untuk
menjamin keamanan
bangunan.
b. Pembatasan penurunan yang terjadi pada bangunan dengan
nilai penurunan
maksimum yang dapat diterima dan tidak merusak struktur.
c. Pengendalian
atau pencegahan
efek dari pelaksanaan
konstruksi pondasi
yang
bertujuan
untuk
membatasi
pergerakan bangunan
atau
struktur
lain
disekitarnya, misalnya : getaran saat pemancangan, galian dan lain-lain.
2.2.2
Prosedur Perancangan Pondasi Tiang
a. Penyelidikan Tanah
Penyelidikan tanah di
lapangan dibutuhkan
untuk data perancangan pondasi
bangunan. Penyelidikan tanah dapat dilakukan dengan cara
menggali lubang
uji (test pit), pengeboran dan uji langsung di lapangan (in-situ test). Dari hasil
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 11
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
penyelidikan tanah, sifat teknis
tanah dipelajari dan
dijadikan pertimbangan
dalam menganalisis daya dukung dan penurunan tanah.
Penyelidikan
tanah
biasanya
dilakukan
berdasarkan besarnya
beban
bangunan,
tingkat
keamanan
yang
diinginkan,
kondisi
lapisan
tanah,
dan
biaya yang tersedia.
Tujuan dilakukan penyelidikan tanah adalah :
•
Untuk
mendapatkan
informasi
mengenai
lapisan
tanah
dan
batuan
di
lokasi pembangunan, sehingga dapat diketahui lapisan tanah keras yang
dapat dijadikan lapisan pendukung untuk pondasi.
•
Untuk
mendapatkan
informasi
mengenai
kedalaman Muka
Air
Tanah
(MAT).
Pada
bangunan
yang
mempunyai lantai
basement
diperlukan
informasi
mengenai
tinggi
Muka Air Tanah
(MAT), agar dapat
ditentukan besarnya
tekanan pada basement baik tekanan
pada dinding
basement maupun
besarnya
gaya
angkat
(uplift).
Selain
itu
juga
penyelidikan
tanah
diperlukan
untuk
pertimbangan
metode
konstruksi
dan sistem dewatering lokasi.
•
Untuk mendapatkan
informasi sifat-sifat fisis dan sifat-sifat
mekanis
tanah/batuan.
Sifat-sifat
fisis
tanah
adalah karakteristik
dari suatu
material
yang
diperoleh
secara
alami
dan
digunakan untuk
klasifikasi
tanah.
Sifat-sifat mekanis tanah
adalah
respon
material
terhadap
pembebanan
dan
digunakan
untuk
memperkirakan kemampuan
tanah
mendukung beban yang direncanakan dan deformasi pada tanah.
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 12
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
•
Menentukan parameter tanah untuk analisis. Parameter tanah dapat
digunakan untuk analisis pondasi atau untuk simulasi proses konstruksi.
Dalam
hal
tertentu,
perancangan pondasi
dapat
dilakukan
dengan
menggunakan korelasi
langsung
berdasarkan
hasil
uji
lapangan,
khususnya SPT (Standard Penetration Test) dan CPT (Cone Penetration
Test).
Penyelidikan tanah biasanya terdiri dari 3 tahap, yaitu :
•
Penggalian lubang uji atau pengeboran
•
Pengambilan contoh tanah
•
Pengujian contoh tanah
Jarak
pengambilan
contoh
tanah
yang
dilakukan
bergantung
pada
tingkat
ketelitian
yang
dikehendaki, biasanya pengambilan contoh tanah dilakukan
pada jarak kedalaman 0,75 – 2 m.
Sebelum
dilakukan
pengambilan
contoh
tanah
perlu
dilakukan penentuan
jumlah, jarak dan kedalaman titik bor.
•
Jumlah titik bor
Jumlah
titik
bor
ditentukan oleh
kondisi
tanah,
apabila
kondisi
tanah
cukup homogen jumlah titik bor yang diperlukan untuk menggambarkan
potongan
melintang
lebih sedikit dibandingkan jika
kondisi tanah tidak
homogen.
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 13
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
•
Jarak titik bor
Jarak antara titik bor
untuk pekerjaan pondasi didasarkan jenis struktur
bangunan yang direncanakan. Pedoman penentuan jarak titik bor adalah s
sebagai berikut :
Tabel 2.1 Pedoman Penentuan Jarak Titik Bor
Jenis Struktur
Jarak Titik Bor (m)
Gedung Tinggi
15 – 45
Bangunan industri
30 – 90
•
Kedalaman titik bor
Pemboran
harus
dilakukan
hingga kedalaman lapisan
tanah cukup keras
(nilai
N
SPT
berkisar
antara
30-50),
tetapi
bila
di
bawah
lapisan
tanah
keras
terdapat
tanah
kompresibel pengeboran
harus
dilakukan kembali
(kecuali
lapisan
tersebut
tidak
mengakibatkan penurunan
yang
berlebihan).
Bila terdapat
rencana
penggalian,
maka
kedalaman
pemboran
di
lokasi
tersebut sekurangnya 1,5 - 2 kali kedalaman galian. Batas atas dilakukan
bila kondisi tanah lembek.
Hal
ini adalah
untuk memungkinkan analisis
kestabilan
lereng
galian
dan
mengevaluasi kemungkinan penyembulan
(heaving). Bila didapati
lapisan aquifer,
maka pemboran
mungkin dapat
lebih
dalam
lagi.
Bila kaki
pondasi
tiang
diharapkan masuk
ke
dalam
batuan,
maka
pengeboran
dilakukan
sekurangnya 3
m
ke
dalam
lapis
batuan tersebut.
Untuk
struktur
yang
berat
seperti
bangunan
tinggi,
satu
titik bor
perlu
dilakukan
hingga
mencapai
batuan
dasar
bila
kondisi
memungkinkan.
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 14
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Tabel 2.2. adalah kedalaman minimum pemboran yang perlu dilakukan
menurut Sowers (1979).
Tabel 2.2 Kedalaman Minimum Pemboran
Jenis Struktur
Kedalaman Titik Bor (m)
Sempit dan Ringan
3.S
0.7
Luas dan Berat
6.S
0.7
Keterangan : S adalah banyaknya lantai pada gedung tinggi
Pengambilan
contoh
tanah
dilakukan
dengan cara
menekan
tabung contoh
tanah secara hati-hati (terutama untuk tanah tidak terganggu) yang dipasang
pada
ujung
bawah
batang
bor.
Pada
waktu
pengeboran dilakukan, contoh
tanah
dapat
diperiksa dengan
cara
menarik
pipa
bor.
Jika
pada
tahap
ini
ditemui perubahan jenis tanah, maka kedalaman perubahan jenis tanah perlu
dicatat.
Pada
lapisan-lapisan
yang dianggap
penting
untuk
diketahui
karakteristik
tanahnya perlu dilakukan pengambilan contoh tanah secara kontinu.
Apabila pengeboran dilakukan pada lapisan batuan pengambilan contoh
tanah dapat dilakukan dengan menggunakan alat bor putar (rotary drill).
Teknik pengeboran dalam umumnya dipakai untuk penyelidikan tanah bagi
kepentingan perancangan pondasi dalam. Dengan pengeboran, contoh tanah
dan batuan dapat
diambil
dan diuji
di
laboratorium
untuk
klasifikasi dan
pengujian sifat fisis maupun sifat mekanisnya.
b. Menentukan Profil dan Karakteristik Teknis Tanah
Dalam perancangan pondasi tiang yang pertama kali dilakukan adalah
menentukan lapisan tanah, menggambarkan profil kadar air dan batas – batas
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 15
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Atterberg, menentukan kuat geser undrained dari Uji Triaksial UU atau Uji
Geser
Baling
(vaneshear), dan
menggambarkan
hasil
uji
lapangan (in-situ
test) dan menetapkan Muka Air Tanah (MAT) di lokasi proyek.
Penggambaran
potongan
penampang
perlu dilakukan
apabila
terdapat
beberapa pengeboran dan uji sondir. Penggambaran penampangan melintang
melalui
beberapa
titik
bor
dilakukan
agar
dapat
digunakan
untuk
mengevaluasi kondisi tanah dalam arah potongan tersebut.
Gambaran
profil
tanah
dapat
menjadi
pertimbangan dalam
merancang
pondasi,
misalnya : bila tidak terdapat lapisan tanah keras maka tiang dapat
dirancang sebagai tiang tahanan gesek.
c. Penentuan Jenis dan Dimensi Pondasi Tiang
Faktor yang menjadi bahan pertimbangan untuk menentukan jenis dan
dimensi pondasi tiang adalah :
1. Daya dukung vertikal, tarik, dan lateral
2. Ketersediaan peralatan
3. Pengalaman konstruksi di lokasi proyek
4. Pertimbangan lingkungan (suara, getaran, jalan akses, dan lain - lain)
5. Ekonomi (biaya)
d. Perancangan Pondasi Tiang
Salah satu langkah dalam merancang pondasi tiang adalah menentukan daya
dukung
ujung tiang, daya dukung gesekan selimut, daya dukung tarik, daya
dukung lateral.
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 16
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Masalah
yang cukup kritis pada perancangan adalah menentukan parameter
tanah
yang tepat. Dalam banyak
hal,
meskipun metode analisis untuk daya
dukung tiang cukup banyak dan dapat memberikan jawaban yang bervariasi,
tetapi kesalahan yang terjadi akibat kekeliruan parameter tanah adalah lebih
fatal (Peck 1988).
e. Penentuan Komposisi Tiang
Pengelompokan
tiang
dapat
dilakukan
berdasarkan beban
yang
bekerja di
struktur atas.
Apabila beban
yang
bekerja
di
struktur
atas
relatif
kecil,
kemungkinan
beban
dapat
dipikul
oleh
pondasi
tiang
tunggal.
Sedangkan
jika
beban
yang
bekerja di
struktur
atas
relatif
besar,
maka
pondasi tiang
yang digunakan harus disatukan dengan sebuah kepala tiang (pile cap).
f.
Pengaruh Konstruksi pada Bangunan Di Sekitar Proyek
Dalam
merancang
suatu
pondasi
tiang
perlu
dipertimbangkan pengaruh
konstruksi pada bangunan di sekitar proyek ketika penggalian untuk pile cap
maupun basement dilakukan.. Selain itu, perlu dilakukan evaluasi perubahan
daya
dukung
pondasi
dari
bangunan di
sekitar
proyek,
misalnya :
akibat
galian
pondasi
yang
dapat
menimbulkan perubahan
tegangan
vertikal
(overburden), gerakan lateral, dan perubahan Muka Air Tanah (MAT).
2.3
Pondasi Tiang Bor
Tiang pancang
dan
tiang bor dibedakan
karena
mekanisme
pemikulan
beban
yang relatif
tidak sama,
secara empirik
menghasilkan daya dukung
yang
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 17
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
berbeda, pengendalian
mutu yang berbeda, dan cara evaluasi yang berbeda
untuk masing masing jenis tiang tersebut.
Pondasi tiang
bor mempunyai karakteristik khusus karena cara
pelaksanaannya
yang
dapat
mengakibatkan perilaku
di
bawah
pembebanan
berbeda
dengan
perilaku
tiang
pancang.
Hal
-
hal
yang
mengakibatkan timbulnya
perbedaan
antara pondasi tiang bor dan tiang pancang adalah sebagai berikut :
a. Tiang bor dilaksanakan dengan menggali lubang bor dan mengisinya dengan
material
beton,
sedangkan tiang
pancang
dimasukkan
ke
tanah
dengan
mendesak tanah disekitarnya (displacement pile)
b. Beton
dicor
dalam
keadaan
basah
dan mengalami
masa curing
dibawah
tanah
c.
Untuk
menjaga
kestabilan
dinding
lubang
bor
digunakan casing
maupun
slurry
yang
dapat
membentuk
lapisan
lumpur
pada
dinding
galian,
serta
dapat mempengaruhi mekanisme gesekan tiang dengan tanah
d. Cara penggalian lubang bor disesuaikan dengan kondisi tanah
Keuntungan pemakaian pondasi tiang bor adalah:
a. Tidak ada resiko kenaikan Muka Air Tanah (MAT)
b. Kedalaman tiang dapat divariasikan berdasarkan kondisi tanah setempat
c. Pada pondasi tiang bor, saat penggalian dapat dilakukan pemeriksaan
mengenai
jenis
tanah
untuk
membandingkan dengan
jenis
tanah
yang
diantisipasi
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 18
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
d. Tiang dapat dipasang sampai kedalaman yang dalam
maupun dengan
diameter
yang besar, dan dapat dilakukan pembesaran ujung bawahnya jika
tanah dasar setempat berupa lempung.
e. Penulangan tidak dipengaruhi oleh tegangan pada waktu pengangkutan dan
pemancangan
f.
Gangguan lingkungan yang
minimal karena suara, getaran dan gerakan dari
tanah sekitarnya dapat dikatakan minimum
g. Kemudahan terhadap perubahan konstruksi. Kontraktor dapat dengan mudah
mengikuti perubahan diameter
atau
panjang
tiang
bor
untuk
mengkompensasikan suatu kondisi yang tidak terduga
h. Umumnya daya dukung yang amat tinggi
memungkinkan perancangan satu
kolom dengan
dukungan satu
tiang
(one column
one
pile)
sehingga
dapat
menghemat kebutuhan untuk pile cap
i.
Kepala tiang mudah diperbesar bila diperlukan, misalnya : untuk
meningkatkan inersia terhadap momen
j.
Tidak ada resiko penyembulan (heaving)
Namun demikian terdapat juga beberapa kerugian dari pondasi tiang bor :
a. Pengeboran
dapat
mengakibatkan
gangguan
kepadatan
bila tanah
setempat
berupa pasir atau tanah yang berkerikil
b. Mutu beton tidak dapat dikontrol dengan baik karena dipengaruhi air tanah
c. Air yang mengalir ke dalam lubang bor dapat mengurangi daya dukung tiang
terhadap tanah
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 19
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
d. Pelaksanaan konstruksi yang sukses sangat bergantung pada ketrampilan dan
kemampuan
kontraktor,
dimana
bila
pelaksanaannya buruk
dapat
menyebabkan penurunan daya dukung yang cukup berarti
e. Berbahaya jika terjadi tekanan artesis yang dapat menerobos ke atas
Karena kedalaman
dan
diameter dari tiang bor
dapat divariasi dengan
mudah,
maka jenis pondasi ini dipakai baik untuk beban ringan
maupun untuk struktur
berat
seperti
bangunan
bertingkat
tinggi dan jembatan. Dalam dekade
terakhir
ini pemakaian pondasi tiang bor semakin luas,
seperti diantaranya :
a. Pondasi jembatan
b.
Menara transmisi listrik
c.
Fasilitas dok
d. Soldier pile
e. Kestabilan lereng
f.
Dinding penahan tanah
g. Pondasi bangunan ringan pada tanah lunak
h.
Pondasi bangunan tinggi, dan struktur yang membutuhkan gaya lateral yang
cukup besar, dan lain-lain.
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 20
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Gambar 2.3 Macam-macam Kegunaan Pondasi Tiang Bor
(Sumber : Universitas Katolik Parahyangan, 2001)
2.3.1
Perancangan Pondasi Tiang Bor
2.3.1.1 Daya Dukung Vertikal Pondasi Tiang Bor
Rumus umum untuk menghitung daya dukung
vertikal pondasi untuk tiang bor
adalah :
Qu
=
Qs
+
Qp
(2.3)
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 21
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Dimana :
Q
u
=
daya dukung ultimit tiang
(ton)
Q
p
=
daya dukung ultimit ujung tiang (ton)
Q
s
=
daya dukung ultimit selimut tiang (ton)
Dalam perhitungan daya dukung vertikal pondasi tiang bor, daya dukung selimut
dan
daya
dukung
ujung
dapat
dihitung
dengan
menggunakan Metode Reese
&
wright dan Metode Kulhawy.
a. Daya dukung Ujung Tiang
Daya dukung ultimit pada ujung tiang bor dinyatakan sebagai berikut :
Q
p
=
q
p
. A
(2.4)
Dimana :
Q
p
=
daya dukung ultimit ujung tiang (ton)
q
p
=
tahanan ujung per satuan luas (ton/m²)
A = luas penampang tiang bor (m²
)
Pada tanah kohesif
besar
tahanan
ujung
per
satuan
luas
(q
p
)
dapat
diambil
sebesar
9
kali kuat
geser
tanah.
Sedangkan pada
tanah
non kohesif,
Reese
mengusulkan korelasi antara q
p
dengan N
SPT
.
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 22
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Gambar 2.4 Tahanan Ujung Ultimit Pada Tanah Non Kohesif
( Sumber : Reese & Wright,1977 )
b. Daya Dukung Selimut Tiang
Perhitungan daya dukung selimut tiang pada tanah homogen dapat dituliskan
dalam bentuk :
Q
s
=
f . L . p
(2.5)
Dimana :
Q
s
=
daya dukung ultimit selimut tiang (ton)
f
=
gesekan selimut tiang (ton/m²)
L
=
panjang tiang (m)
p
=
keliling penampang tiang (m)
Bila tiang bor terletak pada tanah yang berlapis, maka formula tersebut dapat
dimodifikasi sebagai berikut :
n
Qs =
?
fs × l × p
i ¹
=¹
(2.6)
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 23
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Dimana :
Q
s
=
daya dukung ultimit selimut tiang (ton)
f
s
=
gesekan selimut tiang (t/m²)
l
=
panjang tiang (m)
p = keliling penampang tiang (m)
Nilai L
dan
p
untuk perhitungan diatas diperoleh dari data tiang yang
akan
digunakan, sedangkan untuk nilai f diperoleh dari perhitungan menggunakan
metode Reese & Wright (1977)
Gesekan
selimut
tiang
per
satuan
luas
dipengaruhi oleh
jenis
tanah
dan
parameter kuat
geser
tanah.
Untuk
tanah
kohesif
dan
non
kohesif
dapat
dihitung dengan menggunakan formula :
f = a . c
(2.7)
Dimana :
a
=
faktor koreksi
c
=
kohesi tanah (t/m²)
Berdasarkan hasil
penelitian
Reese
faktor koreksi
(a)
untuk
tanah kohesif
dapat diambil sebesar 0,55. Sedangkan untuk tanah non kohesif, nilai f dapat
diperoleh dengan korelasi langsung dengan nilai N
SPT
.
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 24
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Gambar 2.5 Tahanan Selimut Ultimit Vs N
SPT
( Sumber : Wright 1977 )
Untuk mendapatkan daya dukung ijin maka daya dukung ultimit yang didapatkan
dibagi dengan faktor keamanan sebesar 2 – 3.
2.3.1.2 Daya Dukung Tarik Pondasi Tiang Bor
Bila
pondasi
tiang
dirancang
untuk
menahan
gaya
tarik
maka
perlu
memperhatikan hal-hal sebagai berikut :
a. Tiang beton harus dilengkapi dengan tulangan memanjang
b. Sambungan tiang harus diperhitungkan untuk menahan gaya tarik
c. Tiang harus diangker ke dalam pelat penutup tiang dan pelat penutup harus
diikatkan
dengan kolom. Perancangan
pelat penutup tiang harus
diperhitungkan terhadap tegangan akibat tarikan.
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 25
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
d. Tahanan tiang terhadap gaya ke atas tiang tidak selalu sama dengan tahanan
gesek
tiang
yang
arah
gayanya ke
bawah.
Untuk
tiang
gesek
pada
tanah
lempung dapat dianggap sama, akan tetapi untuk tanah granuler hal ini tidak
sama.
Untuk
tiang pada tanah
lempung, tahanan tarik
ultimit dinyatakan dalam
persamaan :
T
ug
=
T
un
+
W
(2.8)
Dimana :
T
ug
=
daya dukung tarik total (ton)
T
un
=
daya dukung tarik bersih (ton)
W
=
berat efektif tiang (ton)
Menurut rumusan Das dan Seeley (1982) :
Tun
=
(L x p x cu
x
a )
'
(2.9)
Dimana :
L
=
panjang tiang (m)
P
=
keliling dari tiang (m)
c
u
=
kohesi tanah (kN/m²)
a’ = koefisien adhesi dari permukaan tiang
Nilai a’ untuk pondasi tiang bor cor di tempat dinyatakan dengan rumus :
a. Untuk nilai c
u
=
80 kN/m2
a’ = 0,9 – 0,00625
(2.10)
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 26
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
b. Untuk nilai c
u
>
80 kN/m²
a’ = 0,4
(2.11)
Gambar 2.6 Kapasitas Tiang Menahan Gaya Tarik
(Sumber : Das, 1990)
Untuk tanah pasir Das dan Seeley (1975) merumuskan :
T
un
=
1
p
2
?
L²K
u
tan d
(2.12)
Dimana :
T
un
=
daya dukung tarik netto (t/m²)
P
=
keliling tiang (m)
K
u
=
koefisien tarik
?
=
berat volume tanah (kN/m³) ; digunakan
?’ jika tanah terendam air
d
=
sudut gesek tanah (°)
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 27
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Gambar 2.7 (a) Korelasi Nilai f
u
(b) Korelasi Koefisien K
u
(c) Variasi Nilai d/f dan (L/D)
cr
(Sumber : Das, 1990)
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 28
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.3.1.3 Daya Dukung Lateral Pondasi Tiang Bor
Gambar 2.8 (a) Gaya Lateral Pada Tiang Pondasi
(b) Gaya Tahanan Tanah Akibat Dibebani
Lateral
(c) Defleksi , Putaran Sudut, Momen, Geser, dan
Tekanan Aktif Tanah Akibat Beban Lateral
(Sumber : Das, 1990)
Pondasi
tiang
harus
dirancang
dengan
memperhitungkan beban
horisontal atau
beban lateral, seperti : beban angin, tekanan tanah lateral, beban gelombang air,
benturan kapal,
dan
lain-lain.
Dalam
analisis,
kondisi kepala tiang dibedakan
menjadi 2, yaitu :
a. Kepala tiang terjepit (fixed head)
Adalah tiang yang pada bagian atasnya terjepit, biasa digunakan pada gedung
atau bangunan tinggi.
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 29
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
b. Kepala tiang bebas (free head)
Adalah tiang yang pada bagian atasnya tidak terjepit, biasa digunakan pada
jembatan.
Beban
lateral
yang
harus
didukung
pondasi
tiang
bergantung pada
rangka
bangunan
yang
mentransfer gaya
lateral ke kolom bagian bawah. Pondasi tiang
yang dipasang vertikal harus dirancang untuk menahan beban lateral yang cukup
besar,
maka
tanah
(khususnya
pada
bagian
atas)
yang
berfungsi sebagai
pendukung juga harus mampu menahan gaya yang bekerja.
Tiang pondasi
juga
perlu
dihubungkan dengan
gelagar-gelagar
horisontal
yang
berfungsi sebagai penahan gaya lateral.
Gaya lateral besarnya bergantung pada kekakuan tiang, tipe tiang, macam tanah,
penanaman ujung tiang ke dalam pelat penutup kepala tiang, sifat gaya-gaya dan
besarnya
defleksi
yang
terjadi.
Apabila
gaya
lateral
yang
bekerja
besar
maka
tiang yang dirancang dapat menggunakan tiang miring.
Beban lateral yang diijinkan pada pondasi tiang diperoleh berdasarkan salah satu
dari dua kriteria berikut :
a. Beban
lateral
ijin
yang
ditentukan dengan
membagi beban
lateral
ultimit
dengan nilai faktor keamanan
b. Beban lateral ditentukan berdasarkan defleksi maksimum yang diijinkan
(0,25 inch atau 0,00635 m)
Dalam
perhitungan pondasi
tiang
yang
menerima
beban
lateral
selain
perlu
mempertimbangkan
kondisi kepala tiang juga perlu dilakukan pertimbangan
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 30
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
terhadap
perilaku
tiang. Untuk menentukan
apakah tiang berperilaku
seperti
tiang panjang (elastis) atau tiang pendek (kaku) ditentukan dengan rumus seperti
di bawah ini :
Tabel 2.3 Kriteria Jenis Tiang
Jenis tiang
Modulus Tanah
Kaku
(Pendek)
L
=
2 T
L
=
2 R
Elastis
(panjang)
L
=
4 T
L
=
3,5 R
a.
R =
4
EI
KD
(2.13)
Dimana :
E
=
modulus elastisitas tiang (t/m²
)
I
=
momen inersia (m
4
)
D = diameter tiang (m)
k
s
=
modulus subgrade tanah dalam arah horisontal (t/m³) ; dimana
k
s
=
c
67 x
u
B
(2.14)
K = modulus tanah (t/m³) ; dimana
K
=
k
s
1,5
(2.15)
b.
T = 5
EI
?
h
(2.16)
Dimana :
E
=
modulus elastisitas tiang (t/m²
)
I
=
momen inersia (m
4
)
?
h
=
koefisien variasi modulus yang diperoleh Terzaghi dari hasil uji beban
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 31
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
tiang dalam yang terendam tanah pasir (t/m²
); dimana
?
h
=
67 x c
u
(dengan
c
u
=
kohesi tanah (kN/m²)
(2.17)
Setelah kita menentukan jenis perilaku tiang, kita dapat menganalisis daya
dukung
ultimit
tiang
pondasi.
Untuk
tiang
pondasi
yang
dirancang untuk
menerima
beban
lateral
juga
harus
meninjau
besar
defleksi
maksimum yang
terjadi akibat menerima beban tersebut. Oleh karena itu, pada penelitian ini akan
meninjau besar daya dukung
ultimit
lateral dan besar defleksi maksimum pada
tiang
pondasi
tiang.
Berikut
metode
untuk
mencari besar
daya
dukung
lateral
pada tiang pondasi tiang dan defleksi maksimumnya, yaitu :
a. Metode Brinch Hansen
Metode ini berdasarkan teori tekanan tanah dan memiliki keuntungan karena
dapat
diterapkan
baik
pada
tanah
homogen,
tanah
dengan
c-f dan
tanah
berlapis, tetapi
hanya
berlaku
untuk
tiang
pendek
dan
dalam
solusinya
membutuhkan cara coba-coba untuk mendapatkan titik rotasi dari tiang.
b. Metode Broms
Metode
perhitungan
ini
menggunakan teori
tekanan
tanah
yang
disederhanakan dengan menganggap bahwa sepanjang kedalaman tiang,
tanah mencapai nilai ultimit.
Keuntungan metode Broms :
•
Dapat digunakan pada tiang panjang maupun tiang pendek
•
Dapat digunakan pada kondisi kepala tiang terjepit maupun bebas
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 32
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Kerugian metode Broms :
•
Hanya berlaku untuk lapisan tanah yang homogen, yaitu tanah lempung
saja atau tanah pasir saja
•
Tidak dapat digunakan pada tanah berlapis
Karena kedua metode diatas
tidak dapat digunakan dalam penelitian
maka
tinjauan pustaka yang dilakukan hanya garis besar saja.
c. Metode Reese & Matlock
Disamping kapasitas lateral ultimit sebagai kriteria desain, dapat pula
digunakan defleksi lateral ijin. Metode yang digunakan adalah Reese &
Matlock yang menggunakan pendekatan reaksi subgrade.
(a)
(b)
Gambar 2.9 Perlawanan Tanah dan Momen Lentur
Tiang Panjang – Kepala Tiang Terjepit
(a) Pada Tanah Pasir
(b) Pada Tanah Lempung
(Sumber, Broms, 1964)
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 33
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 2.10 Pondasi Tiang dengan Beban Lateral H dan Momen M
(a) Defleksi (b) Slope (c) Momen (d) Geser
(e) Reaksi Tanah
(Sumber: Reese & Matlock, 1956)
•
Kepala tiang bebas (free head)
Rumus
untuk
menghitung
defleksi
akibat beban
lateral
untuk
kondisi
kepala tiang bebas adalah sebagai berikut :
y
x
=
y
A
+ y
B
=
A
y
·
H
·
T
EI
+
B
y
M.T
2
EI
(2.18)
Nilai A
y
dan B
y
dapat dilihat pada Tabel 2.4. Koefisien A dan B
besarnya bervariasi
tergantung
pada harga Z. Rumus untuk mencari
harga Z adalah :
Z
=
x
(2.19)
T
Dimana :
x = kedalaman yang ditinjau
T
=
faktor kekakuan
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 34
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Tabel 2.4 Koefisien A untuk Tiang Panjang
(Z
max
=
5) Kondisi Kepala Tiang Bebas
(Sumber : R.J. Woodwood. et.al., 1972)
•
Kepala tiang terjepit (fixed head)
Untuk kepala tiang pondasi pada gedung tinggi biasanya dianggap terjepit
(fixed head)
maka
rumus
untuk
menghitung defleksi
yang
terjadi
pada
tiang pondasi menurut Reese dan Matlock adalah :
y
x
=
c
y
H
·
T
3
EI
(2.20)
Koefisien
c
y
diperoleh dari
grafik pada
Gambar
2.11,
dimana
koefisien
kedalaman diperoleh dari rumus 2.19. Untuk harga Z
max
diperoleh dengan
menggunakan rumus sebagai berikut :
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 35
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
L
Z
max
=
T
(2.21)
Gambar 2.11 Koefisien Defleksi (C
y
)
Pada Tiang Kepala Terjepit
(Sumber Reese and Matlock, 1956)
Nilai defleksi yang diijinkan untuk suatu gedung bertingkat adalah maksimal
0,25 inch atau 0,00635 m walaupun beban lateral yang bekerja berbeda-beda.
2.3.2
Pelaksanaan Pondasi Tiang Bor
Tiga metode pelaksanaan pondasi tiang bor adalah sebagai berikut :
•
Pelaksanaan dengan cara kering (dry method)
Cara ini sesuai dengan jenis tanah kohesif dan pada tanah dengan muka air
tanah
yang
berada
pada
kedalaman di
bawah
dasar
lubang
bor
atau
jika
permeabilitas tanahnya
sangat
kecil,
sehingga
pengecoran
beton
dapat
dilakukan sebelum pengaruh air terjadi.
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 36
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
•
Pelaksanaan dengan casing
Casing
diperlukan
karena
runtuhan
tanah
(caving) atau
deformasi
lateral
dalam
lubang bor dapat terjadi. Perlu dicatat bahwa slurry perlu
dipertahankan sebelum casing masuk.
Dalam kondisi tertentu, casing harus dimasukkan dengan menggunakan alat
penggetar (vibrator).
Penggunaan casing harus cukup panjang dan mencakup seluruh bagian tanah
yang
dapat
runtuh
akibat
penggalian dan
juga
diperlukan bila
terdapat
tekanan
artesis.
Kadang-kadang casing
sukar
dicabut
kembali
bila
beton
sudah
mengalami
setting,
tetapi
sebaliknya casing
tidak
boleh
dicabut
mendahului elevasi
beton
karena
tekanan
air
di
sekeliling
dinding
dapat
menyebabkan curing
beton
tidak sempurna.
Casing
juga
dibutuhkan pada
pengecoran di atas
tanah
atau
di
tengah-tengah air, misalnya pada
pondasi
untuk dermaga atau jembatan.
•
Pelaksanaan dengan Slurry
Metode
ini
hanya
dapat dilakukan untuk
suatu
situasi
yang
membutuhkan
casing.
Perlu
dicatat
disini
bahwa
tinggi
slurry
dalam lubang
bor
harus
mencukupi untuk memberikan tekanan
yang lebih tinggi dari tekanan air di
sekitar lubang bor. Akan
tetapi, slurry
tidak boleh didiamkan dalam
jangka
waktu
yang
lama
pada
lubang
galian
karena
slurry
akan
menempel pada
dinding
lubang
galian.
Penempelan
slurry
akan
menyebabkan kapasitas
gesekan selimut tiang bor berkurang.
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 37
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Bentonite adalah
bahan
yang
dipakai
sebagai
slurry
dengan
mencampurkannya dengan air. Umumnya diperlukan bentonite sebanyak 4%
hingga 6 % untuk pencampuran tersebut.
2.4
Pengujian Beban Pada Tiang Pondasi (Pile Load Tests)
Pengujian beban pada tiang pondasi dilakukan dengan tujuan :
a. Untuk menentukan grafik hubungan beban dan penurunan
b.
Untuk
menentukan kapasitas
ultimit
tiang
pondasi
yang
sebenarnya, yaitu
dengan
cara
membandingkan hasil
hitungan
kapasitas
tiang
pondasi
(dari
rumus
empiris
statis
ataupun
dinamis)
dengan
kapasitas
tiang
pondasi dari
hasil pengujian di lapangan
c. Sebagai percobaan untuk meyakinkan bahwa keruntuhan pondasi tidak akan
terjadi sebelum beban rencana tercapai. Beban ini nilainya beberapa kali dari
beban kerja yang terpilih dalam perancangan. Berdasarkan Perda DKI Jakarta
No.
7
Tahun
1991
mengenai Bangunan Dalam
Wilayah
DKI
Jakarta
menetapkan, untuk
perencanaan pondasi dan
struktur
penahan tanah
harus
dilakukan percobaan
pembebanan
sebesar
200
%
dari
beban
kerja
rencana,
baik untuk aksial tekan, aksial tarik dan beban lateral
Menentukan letak titik pengujian perlu dilakukan sebelum menguji tiang pondasi.
Letak
titik
pengujian adalah titik
yang
dekat dengan
lokasi penyelidikan tanah,
dimana karakteristik tanahnya telah diketahui dan
lokasi yang
mewakili kondisi
yang paling buruk
di
lokasi rencana bangunan. Apabila tiang
yang akan diuji
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 38
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
bukan
bagian
dari
pondasi
yang
akan digunakan,
sebaiknya
memiliki
ukuran
yang sama dengan yang digunakan untuk mendukung bangunan.
2.4.1
Uji Pembebanan Statis (Static Loading Test)
Sistem pembebanan dalam static
loading test
terbagi atas
beberapa cara
yang
biasanya digunakan dalam pelaksanaan pengujian tiang, antara lain :
a. Dengan Metode blok-blok beton
Satu landasan (platform) yang dibebani dengan beban yang berat dibangun
dan diletakkan langsung di atas tiang uji. Cara ini biasanya memiliki resiko
ketidakseimbangan beban yang dapat menimbulkan kecelakaan.
Gambar 2.12 Pengujian Dengan Beban Langsung di Kepala Tiang
b. Dengan Metode Hidrolis
Gelagar reaksi
yang dibebani dengan beban berat, dibangun melintasi tiang
yang diuji. Sebuah dongkrak hidrolik
(hydraulic jack) yang berfungsi untuk
memberikan
gaya kebawah
dan pengukur
besar beban (load gauge atau
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 39
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
proving
ring)
diletakkan diantara
kepala
tiang
dan
gelagar
reaksi.
Untuk
memperkecil pengaruh pendukung
gelagar reaksi
terhadap penurunan tiang,
pendukung gelagar
disarankan harus berjarak
lebih
besar
1,25
m
dari
tiang
uji.
Gambar 2.13 Pengujian Dengan Sistem Dongkrak Hidrolik
c. Dengan Metode Tiang Angker
Yakni disekitar tiang
uji dibangun pondasi sementara sebagai angker untuk
mendapatkan gaya tekan. Gelagar reaksi diikat pada tiang-tiang angker yang
dibangun di kedua sisi tiang. Dongkrak hidrolik dan alat pengukur besar gaya
diletakkan diantara gelagar reaksi dan kepala tiang. Tiap angker harus
berjarak
paling
sedikit
3
kali
diameter tiang,
diukur
dari
masing-masing
sumbunya dan harus lebih dari 2 m. Jika tiang uji berupa tiang yang
membesar pada ujungnya, jarak sumbu angker ke sumbu tiang harus 2 kali
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 40
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
diameter
ujung atau 4
kali diameter badan tiang.
Dipilih
mana yang
lebih
besar.
Gambar 2.14 Pengujian Dengan Tiang Angker (Tomlinson, 1980)
Uji pembebanan statis memiliki 3 macam metode pembebanan, yaitu :
a. Slow Maintained Load Test Method (SM Test)
Metode ini mengikuti prosedur ASTM D1143-81 yang terdiri dari :
•
Penambahan beban terdiri dari 8 tahap yaitu 25 %, 50 %, 75 %, 100 %,
125 %, 150 %, 175 %, dan 200 % dari beban rencana
•
Untuk
setiap
penambahan
beban, pembacaan
penurunan diteruskan
hingga penurunan tidak lebih dari 2,54 mm/jam, tetapi tidak lebih dari 2
jam
•
Pada saat penambahan beban sebesar 200 % dari beban rencana, beban
ditahan selama 24 jam
•
Setelah penambahan beban sebesar 200 % selesai dilakukan, beban
diturunkan secara bertahap untuk pengukuran rebound
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 41
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Metode Slow Maintained Load Test Method (SM Test) membutuhkan waktu
yang lama pada proses pengerjaannya.
b. Swedish Cyclic Test Method (SC Test)
Metode ini
hampir sama dengan metode Slow Maintained Load Test Method
(SM Test), hanya saja pada metode ini sebelum penambahan beban dilakukan
pelepasan beban
(unloading-reloading). Dengan dilakukan pelepasan beban,
rebound dari setiap tahap dapat diketahui dan perilaku pemikulan beban pada
tanah dapat disimpulkan dengan lebih baik.
c. Quick Maintained Load Test Method (QM Test)
Prosedur pada Quick Maintained Load Test Method (QM Test) adalah
sebagai berikut :
•
Penambahan beban untuk pengujian dimulai dari 20 % sampai 300 % dari
beban rencana dengan
penambahan 15 % setiap tahapnya.
•
Penambahan
bebannya
dilakukan
setiap
periode
5
menit.
Untuk
pembacaan dilakukan setiap 2,5 menit. Selain itu, metode ini tidak
memperhatikan pergerakan tiang.
Metode Quick Maintained Load Test Method (QM Test) membutuhkan
waktu
3
–
5
jam
dalam
proses
pengerjaannya. Metode
ini
tidak
dapat
digunakan
untuk
memperkirakan penurunan
pada
suatu
bangunan
karena
penambahan beban dilakukan dalam waktu yang singkat.
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 42
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
d. Constant Rate of Penetration Test Method (CRP Test)
Metode
CRP
merupakan
salah
satu
alternatif
lain
yang
digunakan untuk
pengujian tiang secara statis. Prosedur metode CRP adalah sebagai berikut :
•
Tiang dibebani terus menerus hingga kecepatan penetrasi ke dalam tanah
konstan.
Umumnya diambil
patokan
sebesar 0,254
cm/menit atau
lebih
rendah bila jenis tanah adalah lempung
•
Pengujian dihentikan apabila pergerakan total kepala tiang mencapai 10%
dari diameter tiang atau pergerakan tiang sudah cukup besar
•
Hasil pengujian tiang dengan metode CRP
menunjukkan bahwa bebann
runtuh relative tidak tergantung oleh kecepatan penetrasi bila digunakan
batasan kecepatan penurunan kurang dari 0,125 cm/menit
pengujian tiang dibawah beban
yang diterapkan secara kontinu oleh sebuah
dongkrak hidrolis dengan kecepatan penetrasi tiang ke tanah konstan. Waktu
yang digunakan untuk
pengujian tergantung dari
ukuran
dan daya
dukung
tiang.
Dari
hasil
uji
pembebanan,
dapat
dilakukan
interpretasi
untuk
menentukan
besar beban
ultimit. Ada
berbagai
metode
interpretasi hasil
uji pembebanan
statis pada pondasi tiang bor, yaitu :
a. Metode P – S
Metode ini dilakukan dengan cara menarik garis lurus yang menyinggung
lengkung kurva
beban
terhadap
penurunan pondasi.
Dari
hasil
perpotongan kedua
garis
tersebut
ditarik
ke
arah
sumbu
beban
akan
diperoleh daya dukung ultimit tiang bor.
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 43
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
b. Metode Fuller dan Hoy
Metode Fuller dan Hoy hampir sama dengan metode P – S, hanya salah
satu garis singgung harus membentuk sudut tangen 0,05 in/ton.
Metode ini tidak efektif digunakan untuk tiang panjang.
Interpretasi dapat
dilakukan
jika
kurva penurunan
–
beban
mencapai
nilai
ultimit, sehingga jika kurva tidak mencapai ultimit daya dukung ultimit dapat
dicari dengan cara mengambil nilai beban uji
maksimum (200 % dari beban
rencana).
2.4.4.1 Uji Beban Vertikal (Axial Compression Loading Test)
Uji beban vertikal digunakan untuk mengetahui besar daya dukung ultimit tiang
untuk menerima gaya aksial.
Gambar
2.15 menunjukkan jenis kurva
penurunan –
beban
yang
dialami oleh
tiang vertikal dalam berbagai kondisi.
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 44
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Gambar 2.15 Ciri Khusus Beban - Penurunan Pada Uji Pembebanan
Vertikal yang Berada Pada :
(a) Lempung lunak – kaku padat atau pasir tak padat
(b) Lempung kaku
(c) Tiang dukung ujung pada batu berpori lunak
(d) Badan tiang dari beton lunak tergesek secara
menyeluruh
(e) Celah tiang tertutup akibat beban
(f)
Beton kurang kuat dan mengalami keretakan
(Sumber : Tomlinson, 1977)
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 45
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.4.4.2 Uji BebanTarik (Uplift Loading Test)
Pada
uji
pembebanan
tarik, pengukuran beban dengan
gerakan tiang
ditarik ke
atas sama dengan seperti pengujian beban aksial.
Uji beban tarik digunakan
untuk mengetahui daya dukung ultimit pondasi tiang
menahan tarik, seperti beban gempa, momen dan lain sebagainya.
Interpretasi untuk menentukan beban keruntuhan pada
uji tarik bisa bervariasi,
tergantung pada
besarnya
gerakan
yang
bisa
ditolerir,
tetapi
lebih
mudah
dilakukan
dibandingkan dengan
uji
tekan
karena
komponen
perlawanan
tidak
bercampur dengan tahanan ujung. Cara
untuk
menentukan daya dukung
ultimit
untuk tarik dicapai pada defleksi kepala tiang sebesar 6,25 mm.
Gambar 2.16 Uji Pembebanan Tarik
(Sumber :Tomlinson, 1980)
2.4.4.3 Uji Beban Lateral (Lateral Loading Test)
Uji
beban
lateral
(horisontal) digunakan
untuk
mengetahui kekakuan
defleksi
tiang
pada
waktu
beban
telah
bekerja. Beban
lateral
yang
diijinkan dapat
ditentukan dari nilai beban pada defleksi tiang tertentu (0,25
inchi atau 0,00635
m) yang dibagi dengan faktor keamanan (McNulty,1956). Pada uji pembebanan
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 46
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
lateral yang diamati adalah pergeseran yang dialami pondasi akibat variasi
pembebanan lateral. Pengujian dilakukan sampai defleksi tiang mencapai 2 inch.
Uji pembebanan
lateral dilakukan
dengan cara menekan satu atau sepasang
kepala dengan dongkrak hidrolik yang disandarkan pada suatu sistem reaksi yang
berupa blok beban, pondasi tiang, maupun blok jangkar (Gambar 2.14).
Pada saat pembebanan, pergerakan kepala tiang dapat diukur dengan dial gauge.
Cara pengujian beban
lateral dapat bervariasi, akan
tetapi
umumnya dilakukan
dengan
cara
menambahkan
beban
secara
berangsur-angsur sampai
kecepatan
gerakan tertentu.
Alideth dan Davidson (1970)
menunggu sampai 1 jam
untuk
tiap penambahan beban atau setelah gerakan kepala tiang kurang dari 0,01 inch
per jam.
Gambar 2.17 Uji Pembebanan Lateral
(Sumber :Tomlinson, 1980)
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 47
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.4.2
Uji Beban Dinamis (Dynamic Loading Test)
Uji pembebanan dinamis
awal
dikembangkan
hanya
untuk
pondasi
tiang
pancang, namun dengan cara analog uji pembebanan dinamis dapat diaplikasikan
pada tiang bor.
Uji
pembebanan
dinamis
yang
mulai
berkembang digunakan
adalah
uji
Pile
Driving
Analyzer
(PDA)
yang
dikembangkan oleh
Professor
Goble
di
Case
Institute of Technology, Ohio.
Cara
pengujian Pile
Driving
Analyzer (PDA)
adalah dengan
memasang
strain
transducer dan accelerometer di dekat kepala tiang
yang kemudian alat tersebut
dihubungkan ke komputer. Strain transducer dan accelerometer
berguna untuk
menginterpretasikan gelombang
satu
dimensi
(one
dimensional
wave)
yang
dihasilkan tiang pondasi agar regangan dan percepatan yang terjadi di sepanjang
tiang pondasi dapat diukur.
Pada
uji
PDA
digunakan
model
analitis
yang
menggabungkan data
lapangan
dengan teori
perambatan
gelombang
untuk
memprediksi besarnya daya
dukung
ultimit, distribusi gesekan selimut di sepanjang tiang dan simulasi perilaku beban
terhadap penurunan dari tiang pondasi.
|
 Universitas Bina Nusantara
Fakultas Teknik - Jurusan Teknik Sipil
2 - 48
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Gambar 2.18 Komputer yang Digunakan Sebagai Perekam Gelombang
Tiang
(a)
(b)
Gambar 2.19 (a) Strain transducer dan accelerometer (b) DropHammer
|