analisis daya dukung pondasi tiang pancang pada …

ANALISIS DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG

PADA BORE HOLE 3 SECARA ANALITIS DAN NUMERIS

(PROYEK PEMBANGUNAN BENDUNG D.I SERDANG)

TUGAS AKHIR diajukan untuk memenuhi persyaratan mencapai gelas Sarjana S1 pada Departemen Teknik Sipil,

Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara

CHIKITA RIZKA RANI

16 0404 047

BIDANG STUDI GEOTEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2020

Universitas Sumatera Utara

i

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah

melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada saya sehingga saya dapat

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik

Sipil bidang studi Geoteknik Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara, dengan judul “Analisis Daya Dukung Pondasi

Tiang Pancang pada Bore Hole III secara Analitis dan Numeris (Proyek

Pembangunan Bendung D.I Serdang)”.

Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak

terlepas dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan

terima kasih kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu:

1. Terutama kepada kedua orang tua saya Ayahanda Eka Syahputra., dan

Ibunda Handayani Meiliza A., dan seluruh keluarga saya yang telah

memberikan dukungan penuh serta mendoakan saya dalam menyelesaikan

Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Rudi Iskandar, M.T. sebagai dosen pembimbing dan dosen

penguji yang telah memberikan bimbingan dengan sabar, dan memberikan

dukungan dalam segala bentuk untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

3. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE. selaku Koordinator Sub Jurusan

Geoteknik Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara sekaligus dosen

pembanding dan penguji saya.

4. Ibu Ika Puji Hastuty, S.T., M.T. selaku dosen pembanding dan dosen

penguji saya.

5. Bapak Medis Sejahtera Surbakti, S.T., M.T., Ph.D sebagai Kepala Jurusan

Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

6. Bapak Ridwan Anas, S.T., M.T., Ph.D. selaku Sekretaris Departemen

Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

7. Bapak dan Ibu Staf pengajar dan seluruh pegawai di Departemen Teknik

Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.


ii

8. Bapak Riszky Fachriza Rahman, ST dan Bapak Eliut V. Sumbayak, ST

yang bersedia memberikan data-data yang saya butuhkan dalam

mengerjakan Tugas Akhir ini, serta mendukung dan membimbing saya

dalam mengerjakan Tugas Akhir ini.

9. Partner skripsi saya Guntur Winaldi Tumanggor yang menjadi teman

seperjuangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

10. Teman-teman angkatan 2016, Nurul Utami, Rosmaito Harahap, Nova

Sonia, Ira Febrina S. Lingga, Devi Fahreza, Hilda Maulidza, Ihda Mariani

Simamora, Hertia Utami, Maulaya Annisa serta teman-teman 2016

lainnya.

11. Teman-teman seperjuangan saya Daniel Simbolon, Theresia Artha Ulina,

Christy Brenda Bondar, Marvel Partogi Simanjuntak, Juwita Haloho, Ponji

G. Malau serta teman-teman sub jurusan Geoteknik angkatan 2016

lainnya.

12. Kepada Kak Syarkiah Anna Batubara, ST dan Amirah Hanun Lubis, ST

yang senantiasa memberikan arahan dan dukungan dalam menyelesaikan

Tugas Akhir ini.

13. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas

dukungannya yang sangat baik.

Saya menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari

kesempurnaan. Oleh karena itu saya menerima kritik dan saran yang bersifat

membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.

Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini

dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, Juni 2020

Penulis

(Chikita Rizka Rani)

16 0404 047


iii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .................................................................................... i

DAFTAR ISI .................................................................................................. iii

DAFTAR TABEL ......................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... viii

DAFTAR NOTASI ........................................................................................ x

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xiii

ABSTRAK ..................................................................................................... xiv

BAB 1 PENDAHULUAN ............................................................................. 1

1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ......................................................................... 2

1.3 Tujuan Penelitian .......................................................................... 2

1.4 Batasan Masalah ........................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................ 3

1.6 Sistematika Penulisan ................................................................... 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA .................................................................... 5

2.1 Tanah ............................................................................................. 5

2.1.1 Definisi Tanah ............................................................. 5

2.1.2 Karakteristik Tanah .................................................... 6

2.2 Penyelidikan Tanah ....................................................................... 7

2.2.1 Standart Penetration Test (SPT) ................................. 8

2.2.2 Pile Driving Analyzer (PDA) Test .............................. 10

2.2.3 Kalendering ................................................................. 11

2.3 Pondasi .......................................................................................... 13

2.3.1 Pondasi Tiang Pancang ............................................... 14

2.3.2 Jenis-jenis Pondasi Tiang ............................................ 15


iv

2.3.3 Jenis-jenis Alat Pancang ............................................. 18

2.4 Kapasitas Daya Dukung Ultimate Tiang Pancang ........................ 19

2.4.1 Kapasitas Daya Dukung Aksial Tiang Pancang ......... 19

2.4.2 Kapasitas Daya Dukung Lateral Tiang Pancang......... 26

2.5 Efisiensi dan Kapasitas Kelompok Tiang ..................................... 39

2.6 Penurunan Tiang Pancang ............................................................. 42

2.6.1 Penurunan Tiang Pancang Tunggal ............................ 43

2.6.2 Penurunan Tiang Pancang Kelompok ......................... 48

2.7 Faktor Keamanan .......................................................................... 49

2.8 Metode Elemen Hingga ................................................................ 50

2.8.1 Plaxis V.8.6 Bidang Geoteknik ................................... 51

2.9 Studi Literatur ............................................................................... 60

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ...................................................... 62

3.1 Data Umum Proyek ....................................................................... 62

3.2 Data Teknis Tiang Pancang .......................................................... 63

3.3 Karakteristik Tanah ....................................................................... 63

3.4 Tahap Penelitian ............................................................................ 64

3.5 Tahap Pemodelan di program Plaxis ............................................ 65

3.6 Flowchart ...................................................................................... 72

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 66

4.1 Pendahuluan .................................................................................. 73

4.2 Perhitungan Daya Dukung Aksial Tiang Pancang ........................ 73

4.2.1 Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Ultimate

Aksial Tiang Pancang Berdasarkan Data SPT ............ 73

4.2.2 Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Ultimit Tiang

Pancang Berdasarkan Data Kalendering ..................... 77

4.3 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Ultimate Lateral Pondasi

Tiang Pancang .............................................................................. 78

4.4 Menghitung Efisiensi Tiang Pancang Kelompok ........................ 81

4.5 Menghitung Penurunan Tiang Pancang Tunggal dan


v

Kelompok ...................................................................................... 82

4.5.1 Penurunan pada Tiang Pancang Tunggal .................... 82

4.5.2 Penurunan pada Tiang Pancang Kelompok ................ 84

4.6 Menghitung Kapasitas Daya Dukung Ultimate Tiang Pancang

Berdasarkan Metode Elemen Hingga .......................................... 85

4.6.1 Pemodelan pada Program MEH .................................. 88

4.7 Diskusi .......................................................................................... 89

4.7.1 Perbandingan Daya Dukung Ultimit Sebelum dan

Setelah Konsolidasi dari Program Metode Elemen

Hingga ........................................................................ 89

4.7.2 Perbandingan Tekanan Air Pori Berlebih Sebelum

dan Setelah Konsolidasi dari Program Metode Elemen

Hingga ........................................................................ 90

4.7.3 Perbandingan Penurunan Sebelum dan Setelah

Konsolidasi dari Program Metode Elemen

Hingga ......................................................................... 91

4.7.4 Hasil Perhitungan Daya Dukung Ultimit Tiang

Pancang Tunggal ......................................................... 92

4.7.5 Hasil Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Lateral

Tiang Pancang ............................................................. 92

4.7.6 Hasil Penurunan Tiang Pancang ................................. 93

4.7.7 Nilai Efisiensi Kelompok Tiang (η) ............................ 93

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 94

5.1 Kesimpulan ................................................................................... 94

5.2 Saran ............................................................................................. 95

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 96

LAMPIRAN ................................................................................................... 98


vi

DAFTAR TABEL

No Judul Hal

2.1 Hal-hal yang perlu dipertimbangkan untuk penentuan harga N 20

dari data SPT (Sosrodarsono, 2000)

2.2 Hubungan antara Angka Penetrasi Standar dengan Sudut Geser 21

Dalam dan Kepadatan Relatif pada Tanah Pasir (Das, 1985)

2.3 Hubungan antara Harga N-SPT, Sudut Geser Dalam, dan 21

Kepadatan Relatif (Sosrodarsono & Nakazawa, 2000)

2.4 Hubungan antara Harga N-SPT dan Berat Isi Tanah (Das, 1985) 22

2.5 Koefisien Restitusi (Sosrodarsono, 2000) 24

2.6 Efisiensi Jenis Alat Pancang (Sosrodarsono, 2000) 25

2.7 Karakteristik Alat Pancang Diesel Hammer (Kobe Diesel 25

Hammer, 2018)

2.8 Kriteria Tiang Kaku dan Tiang Tidak Kaku (Hardiyatmo, 2002) 27

2.9 Hubungan Modulus Subgrade (k1) dengan Kuat Geser Undrained 28

untuk Lempung Kaku Terkonsolidasi Berlebih (Overconsolidated)

(Hardiyatmo, 2002)

2.10 Nilai-nilai nh untuk Tanah Granuler (c = 0) (Hardiyatmo, 2002) 29

2.11 Nilai-nilai nh untuk Tanah Kohesif (Hardiyatmo, 2002) 29

2.12 Klasifikasi Tiang Pancang Bulat Berongga

(PT. WIKA Beton 2015) 38

2.13 Nilai Koefisien Empiris (Cp) (Das, 1985) 48

2.14 Faktor Aman yang Disarankan oleh Reese dan O’Neill 49

2.15 Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah (Bowles, 1991) 56

2.16 Korelasi NSPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Lempung 57

2.17 Korelasi NSPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Pasir 57


vii

2.18 Hubungan Jenis Tanah, Konsistensi dan Poisson’s Ratio (μ) 58

(Hardiyatmo, 2002)

2.19 Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah (Das, 1985) 59

3.1 Deskripsi Tanah Bore Hole 3 dari hasil SPT 63

4.1 Bore Hole 3 Tiang Pancang Diameter 30 cm 75

4.2 Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang 76

4.3 Hasil Perhitungan Daya Dukung Lateral Tiang Pancang 80

4.4 Hasil Perhitungan Penurunan Elastis Tiang Pancang Tunggal 83

Diameter 30 cm

4.5 Data Data Pemodelan Tiang Pancang 85

4.6 Input Parameter Tanah untuk Program Metode Elemen Hingga 86

pada Bore Hole III

4.7 Daya Dukung Tiang Pancang dari Program Metode Elemen 90

Hingga

4.8 Perbandingan Nilai Tekanan Air Pori Berlebih 91

4.9 Penurunan Tiang Pancang dari Program Metode Elemen Hingga 92

4.10 Nilai Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang 92

4.11 Kapasitas Daya Dukung Ultimit Lateral Tiang Pancang 92

4.12 Hasil Penurunan Tiang Pancang 93

4.13 Efisiensi Kelompok Tiang 93


viii

DAFTAR GAMBAR

No Judul Hal

2.1 Diagram Fase Tanah (Das, Braja M.1985) 6

2.2 Proses Uji Penetrasi Standar (Sumber : SNI 4153-2008) 9

2.3 Grafik PDA Hasil Analisis CAPWAP (Sumber : Proyek 11

Bendung D.I. Serdang)

2.4 Pembacaan Kalendering (Sumber : Proyek Bendung D.I. 12

Serdang)

2.5 Tiang Dukung Ujung (Bowles, 1991) 16

2.6 Tumpuan Geser (Bowles,1991) 16

2.7 Grafik Hubungan antara Kuat Geser (Cu) dengan Faktor 23

Adhesi (α) (Sumber : API, 1987)

2.8 Mekanisme Keruntuhan Pondasi pada Tiang Ujung Bebas 31

Dalam Tanah Kohesif (Broms, 1964)

2.9 Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Kohesif (Broms, 1964) 32

2.10 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan 33

Kondisi Kepala Tiang Terjepit Akibat Beban Lateral pada Tanah

Kohesif (Broms, 1964)


Kondisi Kepala Tiang Bebas Akibat Beban Lateral pada Tanah

Granular (Broms, 1964)


Kondisi Kepala Tiang Terjepit Akibat Beban Lateral pada

Tanah Granular (Broms, 1964)

2.13 Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Granuler (Broms, 1964) 37

2.14 Pola susunan tiang pancang kelompok (Bowles, 1991) 39

2.15 Tiang Pancang Kelompok (Tomlinson, 1977) 39

2.16 Faktor Koreksi Penurunan Io (Poulos dan Davis, 1980) 44

2.17 Faktor Koreksi Penurunan Rk (Poulos dan Davis, 1980) 44

2.18 Faktor Koreksi Penurunan Rh (Poulos dan Davis, 1980)


ix

2.19 Faktor Koreksi Penurunan Rµ (Poulos dan Davis, 1980) 45

2.20 Faktor Koreksi Penurunan Rb (Poulos dan Davis, 1980) 46

2.21 Variasi Jenis Bentuk Unit Tahanan Friksi (Kulit) Alami 48

Terdistribusi Sepanjang Tiang Tertanam ke Dalam Tanah

(Bowles, 1991)

2.22 Jenis – jenis elemen (Sumber : Plaxis 2D Reference Manual, 50

2019)

2.23 Titik nodal dan integrasi (Sumber : Plaxis 2D Reference Manual, 53

2019)

3.1 Denah Bore Hole 62

3.2 Lembar tab proyek dari jendela pengaturan global 65

3.3 Lembar tab dimensi dari jendela pengaturan global 66

3.4 Pemodelan Tanah 67

3.5 Input Data Material Set 68

3.6 Hitungan pada Program Plaxis 70

3.7 Penentuan titik nodal A dan B 70

3.8 Tahap Kalkulasi 71

3.9 Diagram Alir Penelitian 72

4.1 Penentuan nilai ultimate lateral berdasarkan plot garis 80

4.2 Susunan Kelompok Tiang Pancang 81

4.3 Hasil Kalkulasi dan Besar ΣMsf Sebelum Konsolidasi 88

4.4 Hasil Kalkulasi dan Besar ΣMsf Setelah Konsolidasi 89

4.5 Nilai Tekanan Air Pori Berlebih 90

4.6 Nilai Penurunan Tiang Pancang Tunggal 91


x

DAFTAR NOTASI

Ap = Luas penampang tiang (m2)

B = Lebar atau diameter tiang (m)

Cp = Koefisien empiris

Cs = Konstanta Empiris

c = Kohesi tanah (kg/cm²)

cu = Kohesi undrained (kN/m2)

d = Diameter tiang (m)

Dr = Kerapatan relatif (%)

Eb = Modulus elastisitas tanah di dasar tiang (kN/m2)

Eg = Efisiensi kelompok tiang

Ep = Modulus elastis tiang (kN/m2)

Es = Modulus elastisitas tanah di sekitar tiang (kN/m2)

E = Angka pori

ef = Efisiensi hammer (%)

f = Jarak momen maksimum dari permukaan tanah (m)

Gs = Specific gravity

g = Jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang (m)

H = Tebal lapisan (m)

Hu = Beban lateral (kN)

I = Momen inersia tiang (cm4)

I0 = Faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat

JP = Jumlah perlawanan (perlawanan ujung konus + selimut)

JHL = Jumlah hambatan lekat (kg/cm)

K = Faktor kekakuan tiang

Kp = Koefisien tanah pasif


xi

K = Koefisien permeabilitas

ki = Modulus reaksi subgrade dari Terzaghi

kh = Koefisien permeabilitas arah horizontal

kv = Koefisien permeabilitas arah vertikal

L = Panjang tiang pancang (m)

Lb = Panjang lapisan tanah (m)

Li = Tebal lapisan tanah, pengujian SPT dilakukan setiap interval kedalaman

pemboran (m)

m = Jumlah baris tiang

My = Momen ultimit (kN-m)

NSPT = nilai SPT

N1 = Nilai SPT pada kedalaman 10D pada ujung tiang ke atas

N2 = Nilai SPT pada kedalaman 4D pada ujung tiang ke bawah

n = Jumlah tiang dalam satu baris

nh = Koefisien fariasi modulus

P = Keliling tiang (m)

pu = Tahanan tanah ultimit

𝑃𝑡𝑖𝑎𝑛𝑔 = Kekuatan yang diijinkan pada tiang (kg)

Q = Besar beban yang bekerja (kN)

Qg = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan keruntuhan

(Ton)

Qa = Beban maksimum tiang tunggal (Ton)

Qb = Tahanan ujung ultimit tiang (kg)

Qult = Kapasitas daya dukung ultimit tiang pancang tunggal (kg)

Qijin = Kapasitas daya dukung ijin tiang (kg)

Qp = Tahanan Ujung Ultimate (kN)


xii

Qs = Tahanan gesek ultimit dinding tiang (kg/cm2)

Qc = Tahanan ujung sondir (kg/cm2)

Rb = Faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung

Rh = Faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada tanah keras

Rk = Faktor koreksi kemudah mampatan tiang

Rμ = Faktor koreksi angka poisson

S = Penurunan untuk tiang tunggal

Sg = Penurunan Kelompok tiang

Se(1) = Penurunan elastis dari tiang

Se(2) = Penurunan tiang yang disebabkan oleh beban di ujung tiang

Se(3) = Penurunan tiang yang disebabkan oleh beban di sepanjang batang tiang

s = Jarak pusat ke pusat tiang (cm)

Tult = Daya dukung terhadap kekuatan tanah untuk tiang tarik (kg)

α = Koefisien adhesi antara tanah dan tiang

𝜂 = Efisiensi grup tiang

Ø = Sudut geser dalam (˚)

𝛾 = Berat isi tanah (kN/m3)

γdry = Berat jenis tanah kering (kN/m3)

γsat = Berat jenis tanah jenuh (kN/m3)

γw = Berat isi air (kN/m3)

ξ = Koefisien dari skin friction

ʋ = Poisson’s ratio

ψ = Sudut dilantansi (o)

𝜎𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 = Tegangan tekan ijin bahan tiang (kg/cm2)

𝜋 = Phi lingkaran


xiii

DAFTAR LAMPIRAN

1. Lampiran 1: Data-data Hasil Pengujian SPT

2. Lampiran 2: Data-data Hasil Pengujian PDA Analysis CAPWAP

3. Lampiran 3: Data-data Hasil Pengujia Kalendering

4. Lampiran 4: Gambar Lokasi Bore Hole


xiv

ANALISA DAYA DUKUNG PONDASI TIANG PANCANG

PADA BORE HOLE 3 SECARA ANALITIS DAN NUMERIS

(PROYEK PEMBANGUNAN BENDUNG D.I SERDANG)

ABSTRAK

Pondasi merupakan suatu konstruksi pada bagian dasar bangunan yang

berfungsi meneruskan beban dari bagian atas struktur bangunan ke lapisan tanah

yang berada di bagian bawahnya tanpa mengakibatkan keruntuhan geser tanah

dan penurunan yang berlebihan. Perencanaan pondasi harus diperhitungkan agar

dapat menjamin kestabilan bangunan terhadap berat sendiri, beban-beban

bangunan, dan gaya-gaya luar lainnya. Oleh karena itu diperlukan analisa yang

baik dalam merencanakan pondasi.

Penelitian pada Proyek Pembangunan Bendung D.I Serdang dilakukan

untuk mencari nilai daya dukung aksial pondasi tiang pancang berdasarkan data

SPT, data PDA, data Kalendering dan juga dengan menggunakan program Plaxis

versi 8.6. Untuk perhitungan daya dukung lateral dicari menggunakan metode

Broms. Selain itu, besar nilai penurunan dan efisiensi tian pancang juga dihitung.

Ada perbedaan nilai dari hasil perhitungan daya dukung dan penurunan

pondasi, baik ditinjau dari metode perhitungan dan lokasinya. Berdasarkan hasil

perhitungan daya dukung aksial tiang tunggal dengan data SPT = 174, 29 ton,

metode Hiley = 163,03 ton, metode Danish = 169,05 Ton, ENR = 194,82 ton, data

PDA = 120,2 ton, dengan Metode Elemen Hingga sebesar 233,1 ton. Sedangkan

perhitungan daya dukung lateral tiang tunggal dengan menggunakan metode

Broms diperoleh hasil secara analitis = 8,81 ton, secara grafis = 8,41 ton.

Penurunan Poulos dan Davis = 10,9 mm, penurunan elastis tiang tunggal = 13,76

mm, dan penurunan dengan Metode Elemen Hingga = 19,18 mm. Nilai efisiensi

kelompok tiang dengan metode Seiler-Keeney = 0,797, metode Converse Labarre

= 0,843, metode Los Angeles = 0,871.

Perbedaan daya dukung dan penurunan yang terjadi pada pondasi tiang

pancang tersebut disebabkan oleh perbedaan jenis tanah, kedalaman yang ditinjau,

cara pelaksanaan pengujian yang bergantung pada ketelitian manusia, dan

perbedaan parameter yang digunakan dalam perhitungan.

Kata Kunci: Tiang Pancang, Daya Dukung, Penurunan, Metode Elemen Hingga


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Seiring berkembangnya jaman, pertumbuhan pembangunan infrastruktur

di Indonesia mengalami peningkatan. Hal ini dapat dilihat dari banyaknya

fasilitas-fasilitas umum yang dibangun, salah satunya adalah pembangunan

proyek bendung. Dalam pembangunan tersebut diperlukan pondasi yang kokoh,

aman, dan sesuai dengan standar.

Pondasi mempunyai peranan yang sangat penting dalam menyalurkan

gaya dari elemen struktur bagian atas ke tanah dasar. Pondasi harus dapat

menahan beban dan mengalami penurunan sampai batas keamaan yang telah

ditetapkan. Oleh karena itu, diperlukan pondasi yang sesuai agar lapisan tanah di

bawah pondasi mampu menahan seluruh beban dan pengaruh yang akan terjadi.

Dalam proyek pembangunan bendung daerah irigasi Serdang Kab. Deli

Serdang digunakan pondasi tiang pancang. Pemakaian tiang pancang sebagai

pondasi suatu bangunan dilakukan apabila tanah dasar dibawah bangunan tidak

memiliki daya dukung yang cukup untuk memikul beban bangunan atau apabila

lapisan tanah kerasnya cukup dalam. Oleh karena itu, penting melakukan

penyelidikan tanah untuk mengetahui letak lapisan tanah keras, mengetahui daya

dukung pondasi, penurunan pondasi, dan sebagainya.

Perhitungan daya dukung tiang pancang bisa dilakukan dengan

menggunakan metode yang disarankan para ahli berdasarkan data-data

penyelidikan tanah yang diperoleh, seperti data SPT, data PDA, Kalendering dan

data laboratorium. Dari hasil perhitungan dapat diperoleh informasi mengenai

perencanaan pondasi yang aman.

Selain itu, kapasitas daya dukung juga dapat dianalisa dengan metode

numerik dari program Plaxis. Plaxis adalah suatu program komputer berasaskan

metode elemen hingga yang dapat menganalisa deformasi dan stabilitas daya

dukung dari tanah.


2

1.2. Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :

1. Bagaimana menghitung dan membandingkan hasil daya dukung

ultimate tiang pancang berdasarkan data SPT dengan metode analitis,

dengan menggunakan data Pile Driving Analyzer (PDA), data

Kalendering, dan program Plaxis.

2. Bagaimana menghitung kapasitas daya dukung lateral pondasi tiang

pancang dengan menggunakan metode analitis dan grafis Broms.

3. Bagaimana menghitung besar daya dukung kelompok pondasi tiang

pancang.

4. Bagaimana menghitung besar penurunan elastis (elastic settlement)

tiang pancang tunggal secara analitis dengan Metode Elemen Hingga?

5. Bagaimana menghitung faktor keamanan pada tiang pancang.

1.3. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Menghitung dan membandingkan hasil daya dukung ultimate tiang

pancang berdasarkan data SPT dengan metode analitis, dengan

menggunakan data Pile Driving Analyzer (PDA), data Kalendering, dan

program Plaxis.

2. Menghitung kapasitas daya dukung lateral pondasi tiang pancang

dengan menggunakan metode analitis dan grafis Broms.

3. Menghitung besar daya dukung kelompok pondasi tiang pancang.

4. Menghitung besar penurunan elastis (elastic settlement) tiang pancang

tunggal secara analitis dengan Metode Elemen Hingga

5. Menghitung faktor keamanan pada tiang pancang.


3

1.4. Batasan Masalah

Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, maka penulis mengambil batasan-

batasan masalah yaitu:

1. Dalam menganalisa daya dukung pondasi tiang pancang, penulis

mengambil data-data terkait pada Proyek Pembangunan Bendung D.I

Serdang Kab. Deli Serdang.

2. Tiang yang di tinjau adalah pondasi tiang pancang no. 137 dengan

diameter 0,3 m.

3. Analisis biaya tidak dilakukan.

4. Metode yang digunakan untuk menganalisa tiang pancang adalah

metode elemen hingga Plaxis.

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Memberikan wawasan kepada para pembaca tentang penerapan mata

kuliah geoteknik, khususnya materi tentang pondasi dalam dan ilmu

teknik sipil pada umumnya.

2. Sebagai referensi untuk mahasiswa dan pihak-pihak yang

membutuhkan informasi mengenai topik yang dibahas dalam Tugas

Akhir ini.

1.6. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dalam Tugas Akhir ini akan dibuat dalam 5 (lima)

bab uraian sebagai berikut:

Bab 1 : Pendahuluan

Pada bab ini dijelaskan tentang latar belakang penelitian, rumusan

masalah, pembatasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan

sistematika penulisan.


4

Bab 2 : Tinjauan Pustaka

Pada bab ini berisi dasar teori, rumus dan segala sesuatu yang digunakan

penulis untuk menghitung daya dukung tiang pancang secara analitis dan dengan

menggunakan program Plaxis

Bab 3 : Metodologi Penelitian

Pada bab ini berisi segala metodologi yang dilakukan dalam menganalisa

daya dukung pondasi tiang pancang secara analitis dan numeris. Adapun tahapan-

tahapan pelaksanaan metodologi penelitian adalah sebagai berikut:

1. Mengumpulkan data-data yang berhubungan dengan Proyek Pembangunan

Bendung D.I Serdang Kab. Deli Serdang.

2. Melakukan studi literatur yang akan digunakan sebagai dasar teori dan

referensi.

3. Melakukan studi ke perpustakaan.

Bab 4 : Analisa dan Perhitungan

Pada bab ini berisi pembahasan mengenai perhitungan analisa daya

dukung dan penurunan pada pondasi tiang pancang baik secara analitis maupun

dengan menggunakan Metode Elemen Hingga. Hasil perhitungan dari masing-

masing metode selanjutnya akan dibandingkan.

Bab 5 : Kesimpulan dan Saran

Pada bab ini berisi kesimpulan dari hasil perhitungan dan saran-saran yang

diberikan atas hasil yang diperoleh.


5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tanah

Di dalam ilmu teknik sipil, semua konsruksi direkayasa untuk bertumpu

pada tanah. Peranan tanah dalam perencanaan atau pelaksanaan bangunan sangat

penting karena tanah tersebut berfungsi untuk memikul beban yang ada di

atasnya. Disamping fungsinya sebagai pendukung pondasi dan bangunan, tanah

juga berguna sebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil

seperti tanggul atau bendungan. Jadi dapat dikatakan bahwa tanah selalu berperan

dalam setiap pekerjaan teknik sipil.

Oleh karena itu, tanah yang akan dipergunakan untuk mendukung

konstruksi harus dipersiapkan terlebih dahulu sebelum dipergunakan sebagai

tanah dasar.

2.1.1. Definisi tanah

Tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran)

mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama

lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat)

disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara

partikel-partikel padat tersebut (Das, 1985).

Komponen tanah terdiri dari 3, yaitu udara, air, dan butiran padat (solid).

Udara dianggap tidak mempunyai pengaruh teknis, sedangkan air sangat

mempengaruhi sifat-sifat teknis tanah. Dimana ruang di antara butiran-butiran,

sebagian atau seluruhnya dapat terisi oleh air atau udara. Apabila ruang pori tanah

terisi air seluruhnya maka dikatakan tanah dalam kondisi jenuh air (saturated).

Bila ruang pori tanah terisi oleh air dan udara dikatakan tanah dalam kondisi jenuh

sebagian (partially saturated). Sedangkan tanah yang tidak mengandung air sama

sekali atau tidak memiliki kadar air maka kondisi tersebut dikatakan tanah kering

(unsaturated).

Bagian-bagian tanah dapat digambarkan dalam bentuk diagram fase,

seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1 berikut :


6

Gambar 2.1 Diagram Fase Tanah

(Sumber : Das, 1985)

2.1.2. Karakteristik tanah

Das (1985) menjelaskan bahwa tanah umumnya dapat disebut sebagai

kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt), atau lempung (clay), tergantung pada

ukuran partikel yang paling dominan pada tanah tersebut. Untuk menerangkan

tentang tanah berdasarkan ukuran-ukuran partikelnya, beberapa organisasi telah

mengembangkan batasan-batasan ukuran golongan jenis tanah (soil separate size

limits).

1. Kerikil adalah kepingan-kepingan dari batuan yang kadang-kadang juga

mengandung partikel-partikel mineral quartz, feldspar, dan mineral-

mineral lain.

2. Pasir sebagian besar terdiri dari mineral quartz dan feldspar. Butiran dari

mineral yang lain mungkin juga masih ada pada golongan ini.

3. Lanau sebagian besar merupakan fraksi mikroskopis (berukuran sangat

kecil) dari tanah yang terdiri dari butiran-butiran quartz yang sangat halus,

dan sejumlah partikel berbentuk lempengan-lempengan pipih yang

merupakan pecahan dari mineral-mineral mika.

4. Lempung sebagian besar terdiri dari partikel mikroskopis dan

submikroskopis (tidak dapat dilihat dengan jelas bila hanya dengan

mikroskopis biasa) yang berbentuk lempengan-lempengan pipih dan

merupakan partikel-partikel dari mika, mineral-mineral lempung (clay

minerals), dan mineral-mineral yang sangat halus lain.

Istilah pasir, lempung, lanau, dan sebagainya, selain digunakan untuk

menggambarkan ukuran partikel pada batas yang telah ditentukan, dapat juga


7

digunakan untuk menggambarkan sifat tanah yang khusus, seperti istilah

“lempung” untuk jenis tanah yang bersifat kohesif dan plastis, dan ”pasir” untuk

jenis tanah yang tidak kohesif dan tidak plastis.

2.2. Penyelidikan Tanah

Penyelidikan tanah dalam perencanaan pondasi konstruksi bangunan

merupakan hal yang penting untuk dilakukan. Penyelidikan tanah adalah proses

pengambilan contoh (sample) tanah yang bertujuan untuk mengetahui sifat-sifat

dan kondisi tanah yang sebenarnya di lapangan. Oleh sebab itu penyelidikan

tanah merupakan pekerjaan awal yang harus dilakukan agar dapat diketahui

parameter-parameter tanah yang akan digunakan dalam perhitungan daya dukung

tanah pondasi sehingga dapat ditentukan jenis dan kedalaman pondasi yang akan

digunakan.

Penyelidikan tanah (soil investigation) bertujuan untuk:

1. Mendapatkan sampel tanah asli (undisturbed) dan tidak asli (disturbed)

untuk mengidentifikasi tanah tersebut secara visual dan untuk keperluan

pengujian dilaboratorium.

2. Menentukan kondisi alamiah tanah yang terkait dengan perencanaan

struktur yang akan dibangun diatasnya.

3. Menentukan kedalaman tanah keras.

4. Menentukan kapasitas daya dukung tanah menurut tipe pondasi yang

dipilih.

5. Menentukan tipe dan kedalaman pondasi.

6. Untuk mengetahui posisi muka air tanah.

7. Untuk memprediksi besarnya penurunan.

8. Menentukan besarnya tekanan tanah.

Penyelidikan tanah terdiri dari dua jenis yaitu :

1. Penyelidikan di lapangan (in situ test)

Jenis penyelidikan di lapangan berguna untuk mengetahui karakteristik

tanah dalam mendukung pondasi. Jenis penyelidikan tanah dilapangan

seperti pengeboran (hand boring ataupun machine boring), Cone


8

Penetrometer Test (Sondir), SPT, Sand Cone Test dan Dynamic Cone

Penetrometer.

2. Penyelidikan di laboratorium (laboratory test)

Sifat-sifat fisik tanah dapat dipelajari dari hasil uji laboratorium pada

sampel tanah yang diambil dari pengeboran.Hasil yang diperoleh dapat

digunakan untuk menghitung kapasitas daya dukung ultimit dan

penurunan. Jenis penyelidikan di laboratorium terdiri dari uji index

properties tanah (Atterberg Limit, Water Content, Spesific Gravity, Sieve

Analysis) dan engineering properties tanah (Direct Shear Test, Triaxial

Test, Consolidation Test, Permeability Test, Compaction Test, dan CBR).

Dari hasil penyelidikan tanah di lapangan diperoleh contoh tanah (soil

sampling) yang dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:

1. Contoh tanah tidak terganggu (undisturbed soil)

Suatu contoh tanah dikatakan tidak terganggu apabila contoh tanah itu

dianggap masih menunjukkan sifat-sifat asli tanah tersebut. Sifat asli yang

dimaksud adalah contoh tanah tersebut tidak mengalami perubahan pada

strukturnya, kadar air, atau susunan kimianya. Undisturbed soil digunakan

untuk percobaan engineering properties.

2. Contoh tanah terganggu (disturbed soil)

Contoh tanah terganggu adalah contoh tanah yang diambil tanpa adanya

usaha-usaha tertentu yang dilakukan untuk melindungi struktur asli tanah

tersebut. Disturbed soil digunakan untuk percobaan uji index properties

tanah.

2.2.1. Standart penetration test (SPT)

Standart penetration test (SPT) adalah uji penetrasi standar yang bertujuan

untuk menentukan kepadatan relatif dan sudut geser lapisan tanah tersebut dari

pengambilan contoh tanah dengan tabung, sehingga dapat diketahui jenis tanah

dan ketebalan dari tiap-tiap lapisan tanah tersebut , dan juga untuk memperoleh

data yang kumulatif pada perlawanan penetrasi tanah serta menetapkan kepadatan

dari tanah yang tidak berkohesi. SPT sering digunakan untuk mendapatkan daya

dukung tanah secara langsung dilokasi. Pengujian ini dilakukan setiap interval


9

kedalaman pemboran 1-2 meter atau sesuai keperluan, langsung dilobang bor.

Adapun proses uji SPT terlihat pada Gambar 2.2.

Prosedur pengujian SPT bisa dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:

1. Lakukan pengujian pada setiap perubahan lapisan tanah atau pada interval

sekitar 1,50 m sampai dengan 2,00 m atau sesuai keperluan

2. Tarik hammer dengan tinggi jatuh bebas hammer adalah 30 inci (75 cm).

Hammer yang dipakai mempunyai berat 140 lbs (63,5 kg)

3. Lepaskan tali sehingga palu jatuh bebas menimpa penahan

4. Ulangi langkah 2 dan 3 berkali-kali sampai mencapai penetrasi 15 cm

5. Hitung jumlah pukulan atau tumbukan N pada penetrasi 15 cm yang

pertama

6. Ulangi langkah 2, 3, 4, dan 5 sampai pada penetrasi 15 cm yang kedua dan

ke-tiga

7. Catat jumlah pukulan N pada setiap interval penetrasi 15 cm. Jumlah

pukulan tersebut merupakan angka N dari pelaksanaan SPT dimana nilai N

yang dihitung adalah jumlah pukulan 15 cm kedua dan 15 cm ke tiga (N2 +

N3). Nilai pukulan pertama N1 tidak diperhitungkan karena masih kotor

bekas pengeboran.

8. Bila nilai N lebih besar dari pada 50 pukulan, hentikan pengujian dan

tambah pengujian sampai minimum 6 meter.

Gambar 2.2 Proses Uji Penetrasi Standar

(Sumber :SNI 4153-2008)

Keuntungan dan kerugian Standard Penetration Test (SPT) adalah :

1. Keuntungan

Dapat diperoleh nilai N dan contoh tanah terganggu.


10

Prosedur pengujian sederhana karena dapat dilakukan secara

manual.

Dapat digunakan pada sembarang jenis tanah dan batuan lunak.

Pengujian Penetrasi Standar pada pasir, hasilnya dapat digunakan

secara langsung untuk memprediksi kerapatan relatif dan kapasitas

daya dukung ultimit tanah.

Biaya yang digunakan relatif murah.

2. Kerugian

Sampel dalam tabung SPT diperoleh dalam kondisi terganggu.

Nilai N yang diperoleh merupakan data yang sangat kasar, bila

digunakan untuk tanah lempung.

Derajat ketidakpastian hasil uji SPT yang diperoleh bergantung

pada kondisi alat operator.

Profil kekuatan tanah tidak menerus.

Dalam tanah yang mengandung banyak kerikil, hasil tidak dapat

dipercaya.

2.2.2. Pile driving analyzer (PDA) Test

Uji PDA adalah suatu alat pengujian untuk mengukur daya dukung

pondasi dalam dengan beban dinamis (hammer dengan berat tertentu yang

dijatuhkan di atas kepala tiang uji).

Secara umum, uji PDA dilakukan pada saat tiang uji memiliki kekuatan

yang cukup untuk menerima dan menahan beban dinamis pengujian. Untuk

meminimalisir tegangan berlebih pada kepala tiang dapat dipakai cushion di sisi

atas kepala tiang.

Tujuan dari pengujian PDA adalah untuk memperoleh kapasitas daya

dukung, penurunan, dan keutuhan tiang pondasi tiang tunggal yang diuji.

Uji PDA mengacu pada ASTM D4945 - 17 (Standard Test Method for

High-Strain Dynamic Testing of Deep Foundations). Analisa data PDA dilakukan

dengan prosedur Case Method, yang meliputi pengukuran data kecepatan

(velocity) dan gaya (force) selama pelaksanaan pengujian (re-strike) dan

perhitungan variabel dinamik secara real time untuk mendapatkan gambaran

tentang daya dukung pondasi tiang tunggal.


11

CAPWAP (Case Pile Wave Analysis Program) adalah program aplikasi

analisa numerik yang menggunakan masukan data gaya (force) dan kecepatan

(velocity) yang diukur oleh PDA. Kegunaan program ini adalah untuk

memperkirakan distribusi dan besarnya gaya perlawanan tanah total sepanjang

tiang berdasarkan modelisasi sistem tiang-tanah yang dibuat dan memisahkannya

menjadi bagian perlawanan dinamis dan statis. Analisis menggunakan CAPWAP

akan menghasilkan : Daya dukung (Ru); Gaya ujung (Rb); Gaya gesek (Rs);

Displacement (DMX).

Gambar 2.3 Grafik PDA Hasil Analisis CAPWAP

(Sumber : Proyek Bendung D.I. Serdang)

2.2.3. Kalendering

Kalendering adalah grafik catat yang berada pada alat pancang yang

berfungsi untuk mengetahui sejauh mana pemancangan yang telah dilakukan

sudah memenuhi spesifikasi daya dukung yang diinginkan yang digunakan pada

pekerjaan pemancangan tiang. Kalendering dilaksanakan saat hampir mendekati

top pile yang disyaratkan, final set 3 cm untuk 10 pukulan terakhir, atau bisa

dilihat dari data bore log.

Secara umum kalendering digunakan pada pekerjaan pemancangan tiang

pancang (beton maupun pipa baja) untuk mengetahui nilai daya dukung tanah

secara empiris melalui perhitungan yang dihasilkan oleh proses pemukulan alat

pancang. Perhitungan kalendering menghasilkan output yang berupa daya dukung

tanah dalam satuan ton.


12

Pembacaan kalendering dilakukan pada alat pancang sewaktu memancang.

Jika dari bacaan tinggi bacaan yang diperoleh sudah bernilai ≤1 cm , maka

pemancangan sudah bisa dihentikan. Itu artinya tiang sudah mencapai titik tanah

keras, tanah keras itulah yang menyebabkan bacaan kalenderingnya kecil yaitu 1

cm atau kurang. Jika diteruskan dikhawatirkan akan terjadi kerusakan pada topi

tiang pancang atau badan tiang pancang itu sendiri.

Gambar 2.4 Pembacaan Kalendering


Tahapan pelaksanaan kalendering yaitu :

1. Saat kalendering telah ditentukan dihentikan pemukulannya oleh hammer.

2. Memasang kertas millimeter blok pada tiang pancang dengan lem.

3. Menyiapkan spidol yang ditumpu pada papan penopang dan waterpass

tukang, kemudian menempelkan ujung spidol pada kertas millimeter.

4. Menjalankan pemukulan.

5. Satu orang melakukan kalendering dan satu orang mengawasi serta

menghitung jumlah pukulan.

6. Setelah 10 pukulan kertas millimeter diambil.

7. Tahap ini bisa dilakukan 2-3 kali agar memperoleh grafik yang bagus.


13

8. Usahakan kertas bersih, karena kalau menggunakan diesel hammer

biasanya kena oli dan grafiknya jadi kurang valid karena tertutup oli.

9. Setelah tahapan selesai hasil kalendering ditanda tangani kontraktor,

pengawas, dan direksi lapangan untuk selanjutnya dihitung daya

dukungnya.

2.3. Pondasi

Pondasi merupakan bagian dari suatu sistem rekayasa yang meneruskan

beban yang ditopang oleh pondasi dan beratnya sendiri kepada dan ke dalam

tanah dan batuan yang terletak di bawahnya (Bowles, 1991).

Bowles (1991) menjelaskan bahwa sebuah pondasi harus mampu

memenuhi beberapa persyaratan stabilitas dan deformasi, seperti :

1. Kedalaman harus berada di bawah daerah perubahan volume musiman

yang disebabkan oleh pembekuan, pencairan, dan pertumbuhan tanaman.

2. Kedalaman harus memadai untuk menghindarkan pergerakan tanah lateral

dari bawah pondasi, khusus untuk pondasi tapak dan rakit.

3. Sistem harus aman terhadap penggulingan, rotasi, penggelinciran atau

pergeseran tanah.

4. Sistem harus aman terhadap korosi atau kerusakan yang disebabkan oleh

bahan berbahaya yang terdapat di dalam tanah.

5. Sistem harus cukup mampu beradaptasi terhadap beberapa perubahan

geometri konstruksi atau lapangan selama proses pelaksanaan dan mudah

dimodifikasi jika perubahan diperlukan.

6. Metode pemasangan pondasi harus seekonomis mungkin.

7. Pergerakan tanah keseluruhan (umumnya penurunan) dan pergerakan

diferensial harus dapat ditolerir oleh elemen pondasi dan elemen bangunan

atas.

8. Pondasi dan konstruksinya harus memenuhi syarat standar untuk

perlindungan lingkungan.


14

Pada umumnya jenis pondasi dapat digolongkan menjadi 2 tipe, yaitu

pondasi dangkal dan pondasi dalam.

1. Pondasi Dangkal (Shallow Foundation)

Pondasi dangkal adalah pondasi yang tidak memerlukan galian tanah yang

terlalu dalam karena letak tanah kerasnya tidak terlalu jauh dari permukaan tanah

dasar. Beberapa contoh dari pondasi dangkal adalah pondasi tapak, pondasi

memanjang, pondasi tikar,dll.

2. Pondasi Dalam (Deep Foundation)

Pondasi dalam adalah pondasi yang memerlukan pemancangan atau

pengeboran dalam karena letak tanah kerasnya yang jauh dari permukaan tanah

dasar. Beberapa contoh dari pondasi dalam adalah pondasi tiang pancang, bore

pile, dan pondasi sumuran. Dalam penelitian ini jenis pondasi yang digunakan

adalah pondasi tiang pancang.

2.3.1. Pondasi Tiang Pancang

Penggunaan pondasi tiang pancang sebagai pondasi bangunan apabila

tanah yang berada dibawah dasar bangunan tidak mempunyai daya dukung

(bearing capacity) yang cukup untuk memikul berat bangunan dan bebannya, atau

apabila tanah keras yang yang mempunyai daya dukung yang cukup untuk

memikul berat bangun dan bebannya letaknya sangat dalam (Sardjono, 1998).

Umunya pondasi tiang pancang digunakan untuk :

1. Untuk meneruskan beban bangunan yang terletak di atas air atau tanah

lunak ke lapisan tanah pendukung yang kuat.

2. Untuk mengangker bangunan yang dipengaruhi oleh gaya desakan ke atas

akibat tekanan hidrostatis atau momen penggulingan.

3. Memampatkan endapan tak berkohesi yang bebas lepas di dalam tanah

dengan melalui kombinasi perpindahan isi tiang pancang dan getaran

dorongan saat pemancangan sehingga kapasitas dukungnya bertambah.

4. Untuk mendukung pondasi bangunan yang permukaan tanahnya mudah

tergerus air. Dengan adanya pondasi tiang pancang, kegagalan gelincir

yang dapat disebabkan oleh erosi dan beban horisontal akan dapat diatasi.


15

5. Untuk menahan gaya-gaya horizontal dan gaya yang arahnya miring.

Dalam mendesain pondasi tiang pancang diperlukan informasi mengenai :

Data tanah dimana bangunan akan didirikan.

Daya dukung tiang pancang sendiri (baik single pile atau group pile).

Analisa negative skin friction (karena mengakibatkan beban tambahan).

2.3.2. Jenis-jenis Pondasi Tiang

Pondasi tiang dapat digolongkan berdasarkan perpindahannya, penyaluran

beban, pemakainan bahan dan menurut cara pemasangannya, berikut ini adalah

penjelasannya:

2.3.2.1. Pondasi Tiang Berdasarkan Perpindahannya

1. Tiang Perpindahan Besar (Large Displacement Pile)

Yaitu tiang pejal atau berlubang dengan ujung tertutup dipancang ke

dalam tanah sehingga terjadi perpindahan volume tanah yang relatif besar.

Termasuk dalam tiang perpindahan besar antara lain, tiang kayu, tiang beton pejal,

tiang baja bulat (tertutup pada ujungnya), tiang beton prategang (pejal atau

berlubang).

2. Tiang Perpindahan Kecil (Small Displacement Pile)

Yaitu sama seperti tiang kategori pertama hanya volume tanah yang

dipindahkan saat pemancangan relatif kecil, contohnya tiang beton berlubang

dengan ujung terbuka, tiang baja bulat ujung terbuka, tiang beton prategang

berlubang dengan ujung terbuka, tiang baja H, dan tiang ulir.

3. Tiang Tanpa Perpindahan (Non Displacement Pile)

Terdiri dari tiang yang dipasang di dalam tanah dengan cara menggali atau

mengebor tanah seperti bored pile, yaitu tiang beton yang pengecorannya

langsung di dalam lubang hasil pengeboran tanah dengan kata lain pipa baja

diletakkan di dalam lubang dan dicor beton (Hardiyatmo, 2002).

2.3.2.2. Pondasi Berdasarkan Penyaluran Beban

1. Tiang Dukung Ujung (End Bearing Pile)

Tiang dukung ujung merupakan tiang yang kapasitas dukungnya

ditentukan oleh tahanan ujung tiang. Umumnya tiang dukung ujung berada dalam


16

zone tanah yang lunak yang berada di atas tanah keras. Tiang-tiang dipancang

sampai mencapai batuan dasar atau lapisan keras lain yang dapat mendukung

beban yang diperkirakan tidak mengakibatkan penurunan berlebihan. Kapasitas

tiang sepenuhnya ditentukan dari tahanan dukung lapisan keras yang berada di

bawah ujung tiang seperti pada Gambar 2.5

Gambar 2.5 Tiang Dukung Ujung

(Sumber : Bowles, 1991)

2. Tumpuan Geser/Sisi (Friction Pile)

Tiang gesek merupakan tiang yang kapasitas dukungnya lebih ditentukan

oleh perlawanan gesek antara dinding tiang dan tanah disekitarnya seperti pada

Gambar 2.6. Tahanan gesek dan pengaruh konsolidasi lapisan tanah di bawahnya

diperhitungkan pada hitungan kapasitas tiang.

Gambar 2.6 Tumpuan Geser


3. Tiang pancang dengan tahanan lekat (adhesive pile)

Bila tiang dipancangkan di dasar tanah pondasi yang memiliki nilai kohesi

yang tinggi, maka beban yang diterima oleh tiang akan ditahan oleh lekatan antara

tanah di sekitar dan permukaan tiang (Hardiyatmo, 2002).


17

2.3.2.3. Pondasi Tiang Pancang Menurut Pemakaian Bahan

Menurut pemakaian bahannya, tiang pancang dapat dibagi ke dalam

beberapa kategori, antara lain :

1. Tiang Pancang Kayu

Pemakaian tiang pancang kayu ini merupakan cara tertua dalam

penggunaan tiang pancang sebagai pondasi. Tiang pancamg kayu umumnya

murah dan mudah dalam penanganannya. Permukaan tiang pancang dapat

dilindungi ataupun tidak dilindungi tergantung dari kondisi tanahnya. Tiang

pancang kayu ini dapat mengalami pembusukan atau rusak akibat dimakan

serangga. Biasanya tiang ini diberi pelindung dari besi yang disebut sepatu tiang

untuk menghindari kerusakan ujung tiang saat pemancangan (Hardiyatmo, 2002).

2. Tiang Pancang Beton

Tiang pancang beton terdiri dari 3 macam, yaitu :

a. Precast Reinforced Concrete Pile

b. Precast Prestressed Concrete Pile .

c. Cast in Place Pile

2.3.2.4. Pondasi Tiang Pancang Menurut Pemasangannya

1. Tiang Pancang Pracetak

Tiang pancang pracetak adalah tiang pancang yag dicetak dan di cor

didalam acuan beton, kemudian setelah cukup kuat lalu diangkat lalu

dipancangkan. Menurut cara pemasangannya tiang pancang pracetak terbagi atas

3, yaitu:

a. Cara penumbukan

Tiang pancang tersebut dipancangkan ke dalam tanah dengan cara

penumbukan dengan alat hammer.

b. Cara penanaman

Permukaan tanah dilubangi terlebih dahulu sampai kedalaman tertentu,

lalu tiang pancang dimasukkan, kemudian lubang tadi ditimbun lagi

dengan tanah.


18

c. Cara penggetaran

Tiang pancang tersebut dipancangkan ke dalam tanah dengan cara

penggetaran oleh alat vibrator.

2. Tiang yang dicor di tempat (Cast in place piles)

Tiang yang dicor di tempat menurut teknik penggaliannya terdiri

beberapa macam cara, antara lain adalah cara penetrasi alas dan cara penggalian.

2.3.3. Jenis-jenis Alat Pancang

1. Pemukul Jatuh (Drop Hammer)

Drop hammer adalah sebuah palu berat yang diletakkan pada ketinggian

tertentu di atas tiang dengan menggunakan kabel dan karekan. Palu tersebut

kemudian dilepaskan dan jatuh bebas mengenai tiang. Pada kepala tiang dopasang

topi/cap untuk menghindari tiang rusak akibat tumbukan hammer.

2. Pemukul Aksi Tunggal (Single-Acting Hammer)

Pemukul aksi tunggal berbentuk memanjang dengan ram yang bergerak

naik oleh udara atau uap yang terkompresi, lalu pemukul tersebut dijatuhkan

menumbuk kepala tiang pancang. Gerakan turun ram disebabkan oleh beratnya

sendiri. Energi pemukul aksi tunggal adalah sama dengan berat ram dikalikan

tinggi jatuh.

3. Pemukul Aksi Dobel (Double-Acting Hammer)

Pemukul aksi dobel menggunakan uap atau udara untuk mengangkat

penumbuk mencapai tinggi jatuh tertentu, kemudian penumbuk tersebut ditekan

ke bawah dengan tenaga uap pula. Jadi disini penumbuk jatuh dengan kecepatan

yang lebih besar daripada single – acting hammer maupun drop hammer.

4. Hydraulic Hammer

Cara kerjanya berdasarkan perbadaan tekanan pada cairan hidrolis.

Hammer tipe ini dapat dimanfaatkan untuk memancangkan pondasi tiang baja H

dan pondasi lempengan baja dengan cara dicengkram, didorong, dan ditarik.


19

5. Pemukul Diesel (Diesel Hammer)

Pemukul diesel terdiri dari silinder, ram, blok anvil dan system injeksi bahan

bakar. Pemukul tipe ini umumnya kecil, ringan dan digerakkan dengan

menggunakan bahan bakar minyak.

2.4. Kapasitas Daya Dukung Ultimate Tiang Pancang

Kapasitas daya dukung ultimate menyatakan tahanan geser tanah untuk

melawan penurunan akibat pembebanan yaitu tahanan geser yang dapat

dikerahkan oleh tanah disepanjang bidang-bidang gesernya

Perancangan pondasi harus mempertimbangkan adanya keruntuhan geser

dan penurunan yang berlebih. Untuk itu, perlu dipenuhi 2 (dua) kriteria, yaitu:

kriteria stabilitas dan kriteria keruntuhan. Untuk memenuhi stabilitas jangka

panjang, pondasi harus diletakkan pada kedalaman yang cukup untuk

menanggulangi resiko erosi permukaan, gerusan, kembang susut tanah dan

gangguan yang disekitar pondasi lainnya.

Hitungan kapasitas dukung tiang dapat dilakukan dengan pendekatan statis

dan dinamis. Hitungan kapasitas dukung tiang secara statis dilakukan menurut

teori mekanika tanah, yaitu dengan cara mempelajari sifat-sifat teknis tanah,

sedangkan hitungan dengan cara dinamis dilakukan dengan menganalisis

kapasitas ultimate dengan data yang diperoleh dari data pemancangan tiang.

Jika satuan yang digunakan dalam kapasitas dukung pondasi dangkal

adalah satuan tekanan (kPa), maka dalam kapasitas dukung tiang satuannya adalah

satuan gaya (kN). Dalam beberapa literatur digunakan istilah pile capacity atau

pile carrying capacity.

2.4.1. Kapasitas Daya Dukung Aksial Tiang Pancang

1. Kapasitas daya dukung aksial tiang pancang dari data SPT

SPT merupakan uji penetrasi dinamis yang banyak sekali digunakan untuk

mendapatkan daya dukung tanah secara langsung. Harga N yang diperoleh dari

SPT tersebut diperlukan untuk memperhitungkan daya dukung tanah yang

tergantung pada kuat geser tanah. Hipotesis pertama mengenai kuat geser tanah

diuraikan oleh Coulomb yang dinyatakan dengan :

(2.1)


20

Dimana :

τ = kekuatan geser tanah (kg/cm²)

c = kohesi tanah (kg/cm²)

σ = tegangan normal yang terjadi pada tanah (kg/cm²)

ø = sudut geser tanah (º)

Tabel 2.1 Hal-hal yang perlu dipertimbangkan untuk penentuan harga N

dari data SPT

Klasifikasi

Hal-hal yang Perlu Diperhatikan dan

Dipertimbangkan

Hal yang perlu

dipertimbangkan secara

menyeluruh dari hasil-

hasil survei sebelumnya

Unsur tanah, variasi daya dukung vertikal

(kedalaman permukaan dan susunannya), adanya

lapisan lunak (ketebalan konsolidasi atau

penurunan), kondisi drainase dan lain-lain

Hal-hal yang perlu

diperhatikan langsung

Tanah pasir (tidak

kohesif)

Berat isi, sudut geser

dalam, ketahanan

terhadap penurunan

dan daya dukung tanah

Tanah lempung (kohesif)

Keteguhan, kohesi, daya dukung dan ketahanan

terhadap hancur

Sumber: Sosrodarsono & Nakazawa, 2000

Untuk mendapatkan sudut geser tanah dari tanah tidak kohesif (pasir)

biasanya dapat dipergunakan rumus sebagai berikut :

1. Tanah berpasir berbentuk bulat dengan gradasi seragam, atau butiran pasir

bersegi segi dengan gradasi tidak seragam, mempunyai sudut geser

sebesar:

√ (2.2)

2. Butiran pasir bersegi dengan gradasi seragam, maka sudut gesernya :

(2.3)

Angka penetrasi sangat berguna sebagai pedoman dalam eksplorasi tanah

dan untuk memperkirakan kondisi lapisan tanah. Hubungan antara angka

penetrasi standart dengan sudut geser tanah dan kepadatan relatif untuk tanah

berpasir, secara perkiraan dapat dilihat pada Tabel 2.2


21

Tabel 2.2 Hubungan antara Angka Penetrasi Standar dengan Sudut Geser

Dalam dan Kepadatan Relatif pada Tanah Pasir

Angka penetrasi standar, N Kepadatan Relatif, Dr (%) Sudut geser dalam ø

(°)

0 – 5 0 – 5 26 – 30

5 – 10 5 – 30 28 – 35

10 – 30 30 – 60 35 – 42

30 – 50 60 – 65 38 – 46

Sumber: Das, 1995

Menurut Sosrodarsono, 2000 dari nilai N yang diperoleh pada uji SPT,

dapat diketahui hubungan empiris tanah non kohesif seperti sudut geser dalam (ø),

indeks densitas, dan berat isi tanah basah (γwet). Hubungan empirisnya dapat

dilihat pada Tabel 2.3 dan Tabel 2.4.

Tabel 2.3 Hubungan antara Harga N-SPT, Sudut Geser Dalam, dan

Kepadatan Relatif

Nilai N

Kepadatan relatif

Sudut geser dalam (ø)

Menurut

Peck

Menurut

Meyerhof

0 – 4 Sangat lepas (0,0 – 0,2) < 28,5 < 30

4 – 10 Lepas (0,2 – 0,4) 28,5 – 30 30 – 35

10 – 30 Sedang (0,4 – 0,6) 30 – 36 35 – 40

30 – 50 Padat (0,6 – 0,8) 36 – 41 40 – 45

>50 Sangat padat (0,8 – 1,0) > 41 >45

Sumber: Sosrodarsono & Nakazawa, 2000


22

Tabel 2.4 Hubungan antara Harga N-SPT dan Berat Isi Tanah

Tanah tidak

kohesif

Harga N < 10 10– 30 30 – 50 >50

Berat isi, 𝛾

(kN/m3)

12-16

14-18

16-20

18-23

Tanah

kohesif

Harga N < 4 4 – 15 16 – 25 > 25

Berat isi, 𝛾

(kN/m3)

14 – 18

16 – 18

16 – 18

>20

Sumber: Das, 1985

Tanah dikatakan mempunyai daya dukung yang baik dari hasil uji SPT

dapat dinilai dari ketentuan berikut, yaitu :

1. Lapisan kohesif mempunyai nilai SPT, N > 35.

2. Lapisan kohesif mempunyai nilai kuat tekan bebas (Unconfined

compression strength) (qu) 3-4 kg/cm2, atau harga N > 15.

Hasil percobaan pada SPT merupakan perkiraan kasar dan bukan

merupakan nilai yang teliti. Dalam pelaksanaan, hasil sondir lebih dapat dipercaya

daripada percobaan SPT. Hal yang juga perlu diperhatikan yaitu bahwa jumlah

pukulan untuk 15 cm pertama yang disebut dengan N1 tidak dihitung karena

permukaan tanah dianggap sudah terganggu.

Untuk menghitung daya dukung pondasi tiang pancang berdasarkan data

SPT dapat digunakan metode Meyerhof. Berikut ini adalah rumus-rumus yang

dapat digunakan :

a. Kapasitas daya dukung pondasi tiang pada tanah non kohesif (pasir dan

kerikil)

1) Daya dukung ujung pondasi tiang

(2.4)

Nilai SPT pada kedalaman 10D pada ujung tiang ke atas

Nilai SPT pada kedalaman 4D pada ujung tiang ke bawah

Luas penampang tiang (m2)

Diameter tiang pancang (m)


23

2) Tahanan geser selimut tiang

(2.5)

Tebal lapisan tanah (m)

Keliling penampang tiang (m)

b. Kapasitas daya dukung pondasi tiang pada tanah kohesif

1) Daya dukung ujung pondasi tiang

(2.6)

2) Tahanan geser selimut tiang

(2.7)

Koefisien adhesi antara tanah dan tiang

(2.8)

Luas penampang tiang (m2)

Keliling penampang tiang (m)

Tebal lapisan tanah (m)

Gambar 2.7 Grafik Hubungan antara Kuat Geser (Cu) dengan Faktor Adhesi (α)

(Sumber: API, 1987)

2. Kapasitas daya dukung aksial tiang pancang dari data Kalendering

Perhitungan kapasitas daya dukung tiang pancang dari data kalendering

dilakukan dengan menggunakan 3 metode, yaitu :


24

a. Metode Hiley Formula

(2.9)

Dimana :

Kapasitas daya dukung (ton)

Berat pile (ton)

= Berat hammer (ton)

Tinggi jatuh hammer (cm)

Rata-rata penetrasi 10 pukulan terakhir (cm)

Koefisien restitusi

Rata-rata rebound untuk 10 pukulan terakhir

K = 0,5(k1+k2+k3)

k1, k2, k3 = Faktor capping, tiang, dan tanah

Koefisien restitusi adalah rasio besarnya kecepatan relatif sesudah dan

sebelum tumbukan antara drop hammer dengan kepala tiang.

Tabel 2.5 Koefisien Restitusi

Pile Material Coefficient of Restitution

Cast iron hammer and concrete pile

(without cap)

0,4 – 0,5

Wood cushion and concrete pile

(without cap)

0,3 – 0,4

Wooden pile 0,25 – 0,3

Sumber: Sosrodarsono, 2000

b. Metode Danish Formula

[

] (2.10)

Dimana :

Energi alat pancang (kg.cm)

Modulus elastisitas tiang (kg/cm2)

Panjang tiang pancang (cm)

Efisiensi alat pancang


25

Tabel 2.6 Efisiensi Jenis Alat Pancang

Jenis Alat Pancang Efisiensi

Pemukul jatuh (drop hammer) 0,75 – 1,00

Pemukul aksi tunggal (single acting hammer) 0,75 – 0,85

Pemukul aksi ganda (double acting hammer) 0,85

Pemukul diesel 0,85 – 1,00

Sumber: Sosrodarsono, 2000

Tabel 2.7 Karakteristik Alat Pancang Diesel Hammer

Tipe

Tenaga Hammer Jumlah

Pukulan

Per

Menit

Berat Balok Besi Panjang

kN-m

Kips-fit

Kg-cm

kN

Kips

Kg

K 42 379,9 280 1100000 45 - 60 147,20 33,11 4200

K 32 143,2 105,60 780000 45 - 60 58,70 13,20 3200

K 22 123,5 91,10 615000 45 – 60 44 9,90 2200

K 13 96 70,80 338000 45 – 60 34,3 7,70 1300

Sumber: Kobe Diesel Hammer, 2018

c. Metode Modified New Enginering News Record (ENR)

(2.11)

Dimana :

Efisiensi hammer (%)

Berat pile (ton)

Berat hammer (ton)

Tinggi jatuh hammer (cm)

Rata-rata penetrasi 10 pukulan terakhir (cm)

0,25

Koefisien restitusi


26

3. Kapasitas daya dukung aksial tiang pancang dari data PDA

Hasil uji dinamis tiang pancang dengan menggunakan PDA telah

dianalisis lanjut dengan menggunakan program Case Pile Wave Analysis Program

(CAPWAP).

2.4.2. Kapasitas Daya Dukung Lateral Tiang Pancang

Selain beban aksial, pondasi tiang pancang juga harus dirancang dengan

memperhitungkan beban lateral. Beban lateral merupakan beban yang memiliki

arah horizontal. Pada beban horizontal terdapat gaya lateral dan momen yang

bekerja pada pondasi tiang diakibatkan oleh gaya gempa, gaya angin pada struktur

atas, dan beban statis.

Gaya lateral yang terjadi pada tiang pancang bergantung pada kekakuan

atau tipe tiang, jenis tanah, penanaman ujung tiang ke dalam pelat penutup kepala

tiang, sifat gaya-gaya dan besar defleksi. Jika gaya lateral yang harus didukung

oleh tiang sangat besar, maka penggunaan tiang miring dapat dijadikan

pertimbangan.

Secara umum tiang yang menerima beban lateral dapat di bagi dalam dua

bagian besar, yaitu tiang pendek dan tiang panjang (elastic pile). Dalam analisis

gaya lateral juga terdapat model ikatan tiang dengan pelat penutup tiang pile cap.

Model ikatan tersebut sangat mempengaruhi perilaku tiang dalam mendukung

beban lateral. Model dari ikatan tiang terdiri dari 2 tipe, yaitu tiang ujung jepit

(fixed-end pile) dan tiang ujung bebas (free-end pile). Jika kepala tiang dapat

berinteraksi dan berotasi akibat beban geser dan/atau momen, tiang tersebut

dikatakan berkepala bebas (free head). Jika kepala tiang hanya bertranslasi maka

disebut dengan kepala jepit (fixed head).

Menurut McNulty (1956), tiang yang disebut berkepala jepit (fixed head)

adalah tiang yang yang ujung atasnya terjepit dalam pile cap paling sedikit

sedalam 60 cm, sedangkan tiang berkepala bebas (free head) adalah tiang yang

tidak terjepit ke dalam pile cap atau terjepit ke dalam pile cap kurang dari 60 cm.

Perkiraan nilai kapasitas dukung lateral pondasi tiang, dapat dihitung dari

data fisik pondasi dan parameter tanah, dengan menerapkan prinsip-prinsip


27

mekanika. Dalam penelitian ini metode yang digunakan untuk menentukan

tahanan lateral pada pondasi tiang adalah metode Broms.

1. Menghitung Tahanan Beban Lateral Ultimit

Langkah awal yang perlu dilakukan untuk menentukan kapasitas lateral

tiang adalah menentukan apakah tiang tersebut berperilaku sebagai tiang panjang

atau tiang pendek. Hal tersebut dilakukan dengan menentukan faktor kekakuan

tiang R dan T. Faktor kekakuan tersebut dipengaruhi oleh kekauan tiang EI dan

kompresibilitas tanah yang dinyatakan dalam modulus tanah (K) yang tidak

konstan untuk sembarang tanah tetapi bergantung pada lebar dan kedalaman tanah

yang dibebani.

Dari nilai-nilai faktor kekakuan R dan T yang telah dihitung, Tomlinson

(1977) mengusulkan kriteria tiang kaku (tiang pendek) dan tiang elastis (tiang

panjang) yang dikaitkan dengan panjang tiang yang tertanam dalam tanah (L).

Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.8 Batasan ini terutama digunakan untuk

menghitung defleksi tiang akibat gaya horizontal.

Tabel 2.8 Kriteria Tiang Kaku dan Tiang Tidak Kaku

Tipe Tiang Modulus tanah (K) bertambah

dengan kedalaman

Modulus tanah (K)

konstan

Kaku L ≤ 2T L ≤ 2R

Tidak Kaku L ≥ 4T L ≥ 3,5R

Sumber: Tomlinson, 1977

Untuk tanah berupa lempung kaku terkonsolidasi berlebihan (stiff over

consolidated clay), modulus tanah umumnya dianggap konstan di seluruh

kedalamannya. Faktor kekakuan R dinyatakan dengan persamaan :

√

(2.12)

Dimana :

K = khd = k1/1,5 = Modulus tanah

ki = Modulus reaksi subgrade dari Terzaghi (1995) (Tabel 2.9)

E = Modulus elastis tiang = 4700 √ (𝑘𝑔/ 𝑚2 (2.13)


28

I = Momen inersia tiang =

(2.14)

D = Diameter tiang (cm)

Tabel 2.9 Hubungan Modulus Subgrade (k1) dengan Kuat Geser

Undrained untuk Lempung Kaku Terkonsolidasi Berlebih

(Overconsolidated)

Konsistensi Kaku Sangat Kaku Keras

Kohesi Undrained Cu

kN/m2

100-200 200-400 ˃400

kg/cm2 1-2 2-4 ˃4

k1

MN/m3 18-36 36-72 ˃72

kg/cm3 1,8-3,6 3,6-7,2 ˃7,2

k1 direkomendasikan

MN/m3 27 54 ˃108

kg/cm3 2,7 5,4 ˃10,8

Sumber: Terzaghi, 1995

Untuk tanah lempung terkonsolidasi normal (normally consolidated) dan

tanah granular, modulus tanah dapat dianggap bertambah secara linier dengan

kedalamannya (semakin ke bawah semakin besar). Faktor kekakuan untuk

modulus tanah yang tidak konstan (T) dinyatakan oleh persamaan :

√

(2.15)

Dengan modulus tanah:

K = nh. z (2.16)

Kh = nh z/d (2.17)

Dimana:

K = Modulus tanah

E = Modulus elastis tiang

I = Momen inersia tiang

ℎ = Koefisien variasi modulus tanah (Tabel 2.10 dan 2.11)

D = Diameter tiang


29

Tabel 2.10 Nilai-nilai nh untuk Tanah Granuler (c = 0)

Kerapatan Relatif (Dr) Tidak Padat Sedang Padat

Interval nilai A 100-300 300-1000 1000-2000

Nilai A dipakai 200 600 1500

nh, pasir kering atau lembab

(Terzaghi) (kN/m3)

2425

7275

19400

nh, pasir terendam air (kN/m3)

Terzaghi

Reese, dkk.

1386

5300

4850

16300

11779

34000

Sumber: Hardiyatmo, 2002

Tabel 2.11 Nilai-nilai nh untuk Tanah Kohesif

Tanah nh (kN/m3) Referensi

Lempung terkonsolidasi

normal lunak

166 – 3518 Reese dan Matlock (1956)

277 – 554 Davisson - Prakash (1963)

Lempung terkonsolidasi

normal organik

111 – 277 Peck dan Davidsson (1962)

111 – 831 Davidsson (1970)

Gambut

55 Davidsson (1970)

27,7 – 111 Wilson dan Hilts (1967)

Loses 8033 – 11080 Bowles (1968)


2. Kapasitas Ultimit Tiang Pancang dengan Metode Broms

Metode perhitungan Broms menggunakan diagram tekanan tanah yang

disederhanakan dengan menganggap bahwa sepanjang kedalaman tiang reaksi

atau tahanan tanah mencapai nilai ultimit. Berikut ini adalah beberapa keuntungan

menggunakan metode Broms:

a. Dapat digunakan pada tiang panjang maupun tiang pendek.

b. Dapat digunakan pada kondisi kepala tiang terjepit maupun bebas.

Selain itu, ada pula beberapa kekurangan dalam penggunaan metode Broms,

diantaranya yaitu:


30

a. Hanya berlaku untuk lapisan tanah yang homogen, yaitu tanah kohesif saja

atau tanah non-kohesif saja.

b. Tidak dapat digunakan pada tanah berlapis.

Broms (1964) mengemukakan beberapa anggapan dalam metode ini

bahwa tanah adalah salah satu dari non-kohesif saja (c = 0) atau kohesif saja (f =

0), oleh sebab itu, tiang pada setiap tipe tanah dianalisis secara terpisah. Broms

juga menyatakan bahwa tiang pendek kaku (short rigid pile) dan tiang panjang

lentur (long flexible pile) dianggap terpisah. Jika L/T ≤ 2 atau L/R ≤ 2 maka tiang

dianggap tiang pendek kaku dan jika L/T ≥ 4 atau L/R ≥ 3,5 maka tiang dianggap

tiang panjang lentur.

a. Tiang dalam tanah kohesif

Broms (1964) mengusulkan cara pendekatan sederhana untuk

mengestimasi distribusi tekanan tanah yang menahan tiang dalam lempung. Yaitu,

tegangan tanah yang terjadi di permukaan tanah sampai kedalaman 1,5 kali

diameter (1,5D) dianggap sama dengan nol dan untuk kedalaman yang lebih besar

dari 1,5D tegangan tanah konstan sebesar 9cu . Hal ini dianggap sebagai efek

penyusutan tanah.

1) Tiang ujung bebas

Beban lateral yang bekerja pada tiang pendek dan tiang panjang akan

menghasilkan pergerakan yang berbeda dari segi defleksi dan mekanisme

keruntuhan tiang. Bentuk keruntuhan dan distribusi reaksi tanah ultimit serta

momen pada tiang ujung bebas untuk tiang pendek (kaku), ditunjukkan pada

Gambar 2.8 (a) Pada tiang pendek, tahanan tiang terhadap gaya lateral akan

ditentukan oleh tahanan tanah disekitar tiang. Sedangkan bentuk keruntuhan dan

distribusi reaksi tanah ultimit serta momen pada tiang ujung bebas untuk tiang

panjang (elastis), ditunjukkan pada Gambar 2.8 (b) Pada tiang panjang, tahanan

tiang terhadap gaya lateral akan ditentukan oleh momen maksimum yang dapat

ditahan tiangnya sendiri (My).


31

(a) (b)

Gambar 2.8 Mekanisme Keruntuhan Pondasi (a) Tiang Pendek dan (b)

Tiang Panjang pada Tiang Ujung Bebas Dalam Tanah Kohesif

(Sumber:Broms, 1964)

Pada Gambar 2.8 , f mendefinisikan letak momen maksimum, sehingga

dapat diperoleh :

f =

(2.18)

Dengan mengambil momen terhadap titik dimana momen pada tiang

maksimum, diperoleh :

Mmaks = (

)

= (

)

= (

)

Mmaks = (2.19)

Momen maksimum dapat pula dinyatakan oleh persamaan :

Mmaks = (

) 𝑔 (2.20)

L =

𝑔. (2.21)

Dimana :

L = Panjang tiang (m)

D = Diameter tiang (iangm)


cu = Kohesi tanah undrained (kN/m2)


g = Jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang (m)

e = Jarak beban lateral dari permukaan tanah (m)


32

Karena L =

𝑔, maka Hu dapat dihitung dari persamaan di atas,

diperoleh :

𝑔 (2.22)

Nilai beban lateral Hu dapat ditentukan secara langsung melalui grafik

pada Gambar 2.9 dimana nilai-nilai Hu yang diplot dalam grafik hubungan L/D

dan Hu/cud2 ditunjukkan pada Gambar 2.9 (a) yang berlaku untuk tiang pendek.

Hitungan Broms untuk tiang pendek di atas didasarkan pada penyelesaian statika,

yaitu dengan menganggap bahwa panjang tiang ekivalen dengan (L-3d/2), dengan

eksentrisitas beban ekivalen (e + 3d/2).

Sedangkan untuk tiang panjang Gambar 2.9 (b) tahanan terhadap gaya

lateral akan ditentukan oleh momen maksimum yang dapat ditahan tiangnya

sendiri (My) dengan menganggap Mmaks = My (Momen leleh), penyelesaian

persamaan diplot ke dalam grafik hubungan antara My/cud3 dan Hu/cud

2.

(a) (b)

Gambar 2.9 Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Kohesif; (a) untuk Pondasi

Tiang Pendek, (b) untuk Pondasi Tiang Panjang


2) Tiang ujung jepit

Pada tiang ujung jepit, Broms menganggap bahwa momen yang terjadi

pada tubuh tiang yang tertanam di dalam tanah sama dengan momen yang terjadi

di ujung atas tiang yang terjepit oleh pile cap.

Mekanisme keruntuhan akibat beban lateral yang terjadi pada pondasi

tiang dengan kondisi kepala tiang terjepit bisa dilihat pada Gambar 2.10


33

(a) (b)

Gambar 2.10 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan Kondisi

Kepala Tiang Terjepit Akibat Beban Lateral pada Tanah Kohesif; (a) Pondasi

Tiang Pendek, (b) Pondasi Tiang Panjang


Untuk tiang pendek, dapat dihitung tahanan ultimit tiang terhadap beban

lateral dengan persamaan :

𝑔 (2.23)

(2.24)

Dimana:


D = Diameter tiang (m)

cu = Kohesi tanah (kN/m2)


g = jarak dari lokasi momen maksimum sampai dasar tiang (m)

Nilai-nilai Hu dapat diplot dalam grafik hubungan L/D dan Hu/cud2

ditunjukkan pada Gambar 2.9

Sedangkan untuk tiang panjang, Hu dapat dicari dengan persamaan :

(2.25)

Dimana :

My = Momen leleh (kN-m)


Nilai-nilai Hu yang diplot dalam grafik hubungan My/cud3 dan Hu/cud

2

ditunjukkan pada Gambar 2.9


34

b. Tiang dalam tanah granular (non-kohesif)

Untuk tiang dalam tanah granuler (c = 0), seperti pasir, kerikil, batuan,

Broms menganggap sebagai berikut :

1. Tekanan tanah aktif yang bekerja di belakang tiang, diabaikan.

2. Bentuk penampang tiang tidak berpengaruh terhadap tekanan tanah ultimit

atau tahanan lateral ultimit.

3. Tahanan tanah lateral sepenuhnya termobilisasi pada gerakan tiang yang

diperhitungkan.

4. Distribusi tekanan tanah pasif disepanjang tiang bagian depan sama

dengan tiga kali tekanan tanah pasif Rankine.

Distribusi tekanan tanah dinyatakan oleh persamaan :

pu = 3 po Kp (2.26)

Dimana:

pu = Tahanan tanah ultimit

po = Tekanan overburden efektif

Kp = Tan2(45˚+ Ø/2) (2.27)

ø = Sudut geser dalam efektif

1) Tiang ujung bebas

Untuk tiang pendek, tiang dianggap berotasi di dekat ujung bawah tiang.

Tekanan yang terjadi di tempat ini dianggap dapat digantikan oleh gaya terpusat

yang bekerja pada ujung bawah tiang. Dengan mengambil momen terhadap ujung

bawah, maka :

(2.28)

Momen maksimum terjadi pada jarak f di bawah permukaan tanah, maka :

𝛾 (2.29)

Lokasi momen maksimum:

√

(2.30)


35

Sehingga momen maksimum dapat dinyatakan oleh persamaan :

Mmaks = Hu (e + 1,5f) (2.31)

Gambar 2.11 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan Kondisi

Kepala Tiang Bebas Akibat Beban Lateral pada Tanah Granular; (a) Pondasi

Tiang Pendek, (b) Pondasi Tiang Panjang

(Sumber: Broms, 1964)

2) Tiang ujung jepit

Untuk tiang ujung jepit yang kaku (tiang pendek), maka keruntuhan tiang

akan berupa translasi, beban lateral ultimit dinyatakan oleh :

𝛾 (2.32)

Lokasi momen maksimum:

√

(2.33)

Momen maksimum:

(2.34)

Momen leleh :

( 𝛾 ) (2.35)

Dimana:


Kp = Koefisien tekanan tanah pasif


36

Mmaks = Momen maksimum (kN-m)

My = Momen leleh (kN-m)




𝛾 = Berat isi tanah (kN/m3)

e = Jarak beban lateral dari permukaan tanah (m)

(a) (b)

Gambar 2.12 Defleksi dan Mekanisme Keruntuhan Pondasi Tiang dengan

Kondisi Kepala Tiang Terjepit Akibat Beban Lateral pada Tanah Granular; (a)

Pondasi Tiang Pendek, (b) Pondasi Tiang Panjang


Sedangkan untuk tiang ujung jepit yang tidak kaku (tiang panjang),

dimana momen maksimum mencapai My di dua lokasi (Mu+ = Mu-) maka Hu

dapat diperoleh dari persamaan:

(2.36)

√

(2.37)

Persamaan (2.37) disubstitusi ke Persamaan (2.36), sehingga nilai Hu

menjadi :

√

(2.38)


37

Nilai beban lateral (Hu) untuk pondasi tiang pendek dan tiang panjang

dapat diperoleh berdasarkan grafik gambar berikut :

(a) (b)

Gambar 2.13 Kapasitas Beban Lateral pada Tanah Granuler; (a) Tiang Pendek,

(b) Tiang Panjang



38

Tabel 2.12 Klasifikasi Tiang Pancang Bulat Berongga

Outside

Diameter

(mm)

Unit

weight

(Kg/m)

Class Panjang

Tiang

(m) dan

Diesel

Hammer

Concrete

Cross

Section

(cm2)

Section

Modulus

(m3)

Momen Lentur

(ton m)

Allowable

Axial

Load

(ton) Retak Batas

300

115

A2

6-15

K-13

452

2368,70 2,50 3,75 72,60

A3 2389,60 3,00 4,50 70,75

B 2431,40 3,50 6,30 67,50

C 2478,70 4,00 8,00 65,40

350

145

A1

6-15

K-13/

K-25

582

3646,00 3,50 5,25 93,10

A3 3693,90 4,20 6,30 89,50

B 3741,70 5,00 9,00 86,40

C 3787,60 6,00 12,00 85,00

400

195

A2

6-16

K-13/

K-35

765

5481,60 5,50 8,25 121,10

A3 5537,40 6,50 9,75 117,60

B 5591,30 7,50 13,50 114,40

C 5678,20 9,00 18,00 111,50

450

235

A1

6-16

K-35

929

7591,60 7,50 11,25 149,50

A2 7655,60 8,50 12,75 145,80

A3 7717,10 10,00 15,00 143,90

B 7783,80 11,00 19,80 139,10

C 7929,00 12,50 25,00 134,90

500

290

A1

6-16

K-35/

K-45

1159

10506,00 10,50 15,75 185,30

A2 10579,30 12,50 18,75 181,70

A3 10653,50 14,00 21,00 178,20

B 10727,80 15,00 27,00 174,90

C 10944,60 17,00 34,00 169,00

600

395

A1

6-16

K-45

1570

17482,80 17,00 25,50 252,70

A2 17577,70 19,00 28,50 249,00

A3 17792,70 22,00 33,00 243,20

B 17949,60 25,00 45,00 238,30

C 18263,40 29,00 58,00 229,50

Sumber: PT. WIKA Beton, 2015


39

2.5. Efisiensi dan Kapasitas Kelompok Tiang

Kelompok tiang merupakan sekumpulan tiang yang dipasang secara relatif

berdekatan dan biasanya diikat menjadi satu di bagian atasnya dengan

menggunakan pile cap. Pada keadaan sebenarnya jarang sekali didapatkan

pondasi tiang yang berdiri sendiri (single pile), akan tetapi pondasi tiang sering

didapatkan dalam bentuk kelompok tiang (group pile).

Gambar 2.14 Pola susunan tiang pancang kelompok


Ada beberapa hal yang harus diperhatikan terlebih dahulu sebelum

menghitung nilai kapasitas dukung kelompok tiang, yaitu jumlah tiang dalam satu

kelompok, jarak tiang, dan susunan tiang.

Dalam perhitungan, poer dianggap/dibuat kaku sempurna sehingga :

Bila beban-beban yang bekerja pada kelompok tiang tersebut

menimbulkan penurunan maka setelah penurunan bidang poer tetap akan

merupakan bidang datar.

Gaya-gaya yang bekerja pada tiang berbanding lurus dengan penurunan

tiang-tiang tersebut.

Gambar 2.15 Tiang Pancang Kelompok

(Sumber : Tomlinson, 1977)


40

Menurut Coduto (1983), efisiensi tiang bergantung pada beberapa faktor yaitu :

1. Jumlah, panjang, diameter, susunan dan jarak tiang.

2. Model transfer beban (tahanan gesek terhadap tahanan dukung ujung).

3. Prosedur pelaksanaan pemasangan tiang.

4. Urutan pemasangan tiang.

5. Jenis tanah.

6. Waktu setelah pemasangan.

7. Interaksi antara pelat penutup pile cap dengan tanah.

a. Jarak Tiang (s)

Pada prinsipnya jika jarak tiang (s) makin rapat, maka ukuran pile cap

makin kecil dan secara tidak langsung membuat biaya menjadi lebih murah.

Tetapi bila memikul beban momen maka jarak tiang perlu diperbesar yang berarti

menambah atau memperbesar tahanan momen. Umumnya, jarak antara 2 (dua)

tiang dalam kelompok diisyaratkan minimum 0,60 m dan maksimum 2,00 m.

Ketentuan ini berdasarkan pada pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut :

Bila jarak antar tiang s < 2,5d kemungkinan tanah di sekitar kelompok

tiang akan naik terlalu berlebihan karena terdesak oleh tiang-tiang yang

dipancang terlalu berdekatan. Selain itu dapat menyebabkan terangkatnya

tiang-tiang di sekitarnya yang telah dipancang lebih dahulu.

Bila jarak antar tiang s > 3d akan menyebabkan perencanaan menjadi tidak

ekonomis sebab akan memperbesar ukuran/dimensi dari poer, jadi

memperbesar biaya.

b. Jumlah Tiang (n)

Untuk menentukan jumlah tiang yang akan dipasang didasarkan beban

yang bekerja pada pondasi dan kapasitas dukung ijin tiang, maka rumus yang

dipakai ditunjukkan pada Persamaan berikut :

(2.39)

Dimana :

P = Beban yang berkerja (ton)

Qa = Kapasitas dukung ijin tiang tunggal (ton)


41

c. Susunan Tiang

Susunan tiang sangat berpengaruh terhadap luas denah pile cap, yang

secara tidak langsung tergantung dari jarak tiang. Bila jarak tiang kurang teratur

atau terlalu lebar, maka luas denah pile cap akan bertambah besar dan berakibat

volume beton menjadi bertambah besar sehingga biaya konstruksi membengkak.

Metode perhitungan didasarkan pada susunan tiang, dengan mengabaikan

panjang tiang, variasi bentuk tiang yang meruncing, variasi sifat tanah dengan

kedalaman dan pengaruh muka air tanah.

Metode-metode yang dapat digunakan dalam menghitung efisiensi tiang

antara lain :

1. Metode Converse-Labarre

Efisiensi kelompok tiang (η) diperoleh dari Persamaan :

(2.40)

Dimana :

θ = Arc tan d/s dalam derajat



2. Metode Los Angeles

Efisiensi kelompok tiang (µ) diperoleh dari Persamaan berikut :

𝑚 𝑚 √ 𝑚 (2.41)

Dimana :

η = Efisiensi grup tiang



d = Diameter tiang (m)

s = Jarak antar tiang (m) (as ke as)

= Phi lingkaran =


42

3. Metode Seiler – Keeney

, *

+ *

+-

(2.42)

Dimana :

η = Efisiensi grup tiang



s = Jarak antar tiang (m) (as ke as)

Kapasitas ultimit kelompok tiang dengan memperlihatkan faktor efisiensi

tiang dinyatakan dengan Persamaan berikut :

Qg = η. n . Qa (2.43)

Dimana :

Qg = Beban maksimum kelompok tiang yang mengakibatkan

keruntuhan (ton)

n = Jumlah tiang dalam kelompok

Qa = Beban maksimum tiang tunggal (ton)

2.6. Penurunan Tiang Pancang

Besarnya penurunan dan kecepatan penurunan yang terjadi adalah dua hal

yang perlu diketahui dalam penurunan. Penurunan digunakan untuk menunjukkan

gerakan titik tertentu pada bangunan terhadap titik referensi yang tetap.

Istilah penurunan (settlement) digunakan untuk menunjukkan gerakan titik

tertentu pada bangunan terhadap titik referensi yang tetap. Umumnya, penurunan

yang tidak seragam lebih membahayakan bangunan dari pada penurunan totalnya.

Selain dari kegagalan daya dukung (bearing capacity failure) tanah, setiap

proses penggalian selalu dihubungkan dengan perubahan keadaan tegangan di

dalam tanah. Perubahan tegangan pasti akan disertai dengan perubahan bentuk,

umumnya ini yang menyebabkan penurunan pada pondasi.


43

2.6.1. Penurunan Tiang Pancang Tunggal

1. Penurunan Tiang Pancang Tunggal Menurut Poulos dan Davis

Penurunan yang dihasilkan oleh distorsi massa tanah yang tertekan dan

terjadi pada volume konstan. Termasuk penurunan pada tanah-tanah berbutir

kasar dan tanah-tanah berbutir halus yang tidak jenuh, karena penurunan terjadi

setelah terjadi penerapan beban.

Menurut Poulos dan Davis (1980), penurunan jangka panjang untuk

pondasi tiang tunggal tidak perlu ditinjau karena penurunan tiang akibat

konsolidasi dari tanah relatif kecil. Ini disebabkan karena pondasi tiang

direncanakan terhadap kuat dukung ujung dan kuat dukung friksinya atau

penjumlahan dari keduanya.

Perkiraan penurunan tiang tunggal dapat dihitung berdasarkan :

a. Untuk tiang apung atau tiang friksi

(2.44)

I = IoRkRhRμ (2.45)

b. ujung tiang dukung ujung (End Bearing)

(2.46)

I = IoRkRbRμ (2.47)

Dimana :

S = Penurunan untuk tiang tunggal (mm)

Q = Beban yang bekerja (kg)

Io = Faktor pengaruh penurunan tiang yang tidak mudah mampat

Rk = Faktor koreksi kemudah mampatan tiang

Rh = Faktor koreksi untuk ketebalan lapisan yang terletak pada tanah

Rb = Faktor koreksi untuk kekakuan lapisan pendukung

Rμ = Faktor koreksi angka poison µ = 0.3

H = Kedalaman total lapisan tanah

Pada Gambar (2.16), (2.17), (2.18), (2.19), dan (2.20) menunjukkan grafik

faktor koreksi. K adalah suatu ukuran kompressibilitas relatif dari tiang dan tanah

yang dinyatakan oleh persamaan berikut :

(2.48)


44

(2.49)

Dengan:

K = Faktor kekakuan tiang

Ep = Modulus elastisitas dari bahan tiang

Es = Modulus elastisitas tanah di sekitar tiang

Eb = Modulus elastisitas tanah di dasar tiang

Gambar 2.16 Faktor Koreksi Penurunan Io

(Sumber : Poulos dan Davis, 1980)

Gambar 2.17 Faktor Koreksi Penurunan Rk



45

Gambar 2.18 Faktor Koreksi Penurunan Rh


Gambar 2.19 Faktor Koreksi Penurunan Rµ



46

Gambar 2.20 Faktor Koreksi Penurunan Rb



47

2. Penurunan Tiang Elastis

Penurunan segera atau penurunan elastis ialah penurunan pondasi yang

terletak pada tanah berbutir halus yang jenuh dan dapat dibagi menjadi tiga

komponen. Penurunan total adalah jumlah dari ketiga komponen tersebut, yang

ditunjukkan pada Persamaan di bawah ini :

S = Se(1) + Se(2) + Se(3) (2.50)

Dengan :

S = Penurunan total

Se(1) = Penurunan elastis dari tiang

Se(2) = Penurunan tiang yang disebabkan oleh beban di ujung tiang

Se(3) = Penurunan tiang yang disebabkan oleh beban di sepanjang

batang tiang

( )

(2.51)

(2.52)

(2.53)

Dimana :

Se = Penurunan elastis dari tiang (mm)

Qwp = Daya dukung ujung (kN)

Qws = Daya dukung friction (kN)

Ap = Luas penampang tiang pancang (m2)

L = Panjang tiang pancang (m)

Ep = Modulus elastisitas dari bahan tiang (kN/ m2)

ξ = Koefisien dari skin friction, ambil 0,67


qp = Daya dukung ultimit (kN)

Cp = Koefisien empiris

Cs = Konstanta empiris

Cs = (0,93 + 0,16 √ ) . Cp (2.54)


48

Nilai ξ tergantung dari unit tahanan friksi alami (the nature of unit friction

resistance) di sepanjang tiang terpancang di dalam tanah. Nilai ξ= 0,5 untuk

bentuk unit tahanan friksi alaminya berbentuk seragam atau simetris, seperti

persegi panjang atau parabolik seragam, umumnya pada tanah lempung atau

lanau. Sedangkan untuk tanah pasir nilai ξ= 0,67 untuk bentuk unit tahanan friksi

alaminya berbentuk segitiga.

Pada Gambar 2.21 akan ditunjukkan bentuk unit tahanan friksi.

Gambar 2.21 Variasi Jenis Bentuk Unit Tahanan Friksi (Kulit) Alami

Terdistribusi Sepanjang Tiang Tertanam ke Dalam Tanah


Tabel 2.13 Nilai Koefisien Empiris (Cp)

Tipe Tanah Tiang Pancang Tiang Bor

Sand (dense to loose) 0,02-0,04 0,09-0,18

Clay (stiff to soft) 0,02-0,03 0,03-0,06

Silt (dense to loose) 0,03-0,05 0,09-0,12

(Sumber: Das, 1985)

2.6.2. Penurunan Tiang Pancang Kelompok

Penurunan tiang pancang kelompok didefinisikan sebagai perpindahan

titik tiang pancang yang diakibatkan oleh peningkatan tegangan pada lapisan

dasar sedalam pemancangan tiang pancang dengan sifat elastisitas tanah ditambah

pemendekan elastis tiang akibat pembebanan. Penurunan tiang pancang kelompok

merupakan jumlah dari penurunan elastis dan penurunan konsolidasi. Penurunan

elastis tiang ialah penurunan yang terjadi dalam waktu dekat atau dengan segera

setelah penerapan beban (elastic settlement atau immediate settlement).


49

Menurut Vesic (1969), penurunan tiang kelompok dapat dihitung dengan

persamaan berikut :

√

(2.55)

Dengan :

Sg = Penurunan Kelompok tiang (mm)

Bg = Lebar kelompok tiang (mm)

D = Diameter pondasi tiang (mm)

Se = Penurunan elastis dari tiang (mm)

Penurunan yang diizinkan dari suatu bangunan tergantung pada beberapa

faktor seperti jenis, tinggi, kekakuan, dan fungsi bangunan, besar dan kecepatan

penurunan serta distribusinya.

2.7. Faktor Keamanan

Untuk memperoleh kapasitas ijin tiang, maka kapasitas ultimit tiang dibagi

dengan faktor aman tertentu. Tabel 2.14 menunjukkan faktor keamanan yang

disarankan oleh Reese dan O’Neill.

Tabel 2.14 Faktor Keamanan yang Disarankan oleh Reese dan O’Neill

Klasifikasi

Struktur

Faktor Aman

Kontrol

Baik

Kontrol

Normal

Kontrol

Jelek

Kontrol

Sangat Jelek

Monumental 2 3 3,5 4

Permanen 3 2,5 2,8 3,4

Sementara 1,4 2,0 2,3 2,8

(Sumber: Reese dan O’Neill, 1989)


50

2.8. Metode Elemen Hingga

Metode elemen hingga dalam rekayasa geoteknik adalah metode yang

membagi-bagi daerah yang akan dianalisis kedalam bagian-bagian kecil. Bagian-

bagian kecil inilah yang disebut dengan elemen. Semakin banyak pembagian

elemen maka hasil perhitungan numeriknya akan semakin mendekati kondisi asli.

Metode elemen hingga pada rekayasa geoteknik memiliki sedikit

perbedaan dengan metode elemen hingga pada rekayasa struktur, karena pada

rekayasa geoteknik terjadi interaksi elemen yang memiliki kekakuan yang

berbeda-beda antara dua elemen, yaitu elemen tanah dan elemen struktur atau

pondasi itu sendiri.

Secara garis besar, terdapat tiga pembagian elemen dalam metode elemen

hingga, yaitu :

1. 1D (line elements) ; sering dipakai dalam pemodelan beam element. Beam

element menerima momen tahanan (bending moment), tegangan normal

dan juga tegangan geser.

2. 2D (plane elements) : bentuk elemen 2D yang umum dipakai adalah

triangular element (segitiga) dan quadrilateral element (segiempat).

3. 3D : secara umum elemen – elemen 3D bisa dibedakan menjadi solid

elements, shell elements, dan solid – shell elements. Bentuk elemen 3D

yang umum dipakai adalah tetrahedral element (limas segitiga) dan

hexahedral element (balok).

Gambar 2.22 Jenis – jenis elemen

(Sumber: Plaxis 2D Reference Manual, 2019)


51

Analisis menggunakan metode elemen hingga pada sebuah program

memerlukan adanya pemodelan terlebih dahulu. Secara umum pemodelan

geometri pada metode elemen hingga dibagi menjadi 3 yaitu :

1. Axysimteris

Digunakan untuk konstruksi yang simetris terhadap sumbu vertikal

seperti tiang pancang berbentuk bulat, pondasi telapak yang berbentuk lingkaran,

loading test, vertikal drain dsb.

2. Plane strain

Digunakan di geoteknik untuk memodelkan pekerjan penimbunan,

stabilitas lereng, saluran, tembok penahan tanah dsb.

3. Plane stress

Plane stress umumnya digunakan untuk memodelkan struktur seperti

tembok penahan tanah yang setempat, timbunan tanggul yang setempat, tiang

pancang yang single dan group.

Metode elemen hingga dalam geoteknik dapat dilakukan dengan

menggunakan program. Salah satu program metode elemen hingga yang dipakai

dalam penelitian ini adalah program Plaxis V.8.6.

2.8.1. Plaxis V.8.6 Bidang Geoteknik

Plaxis adalah sebuah paket program yang disusun berdasarkan metode

elemen hingga yang telah dikembangkan secara khusus untuk melakukan analisis

deformasi dan stabilitas dalam bidang rekayasa geoteknik (Plaxis, 2019). Kondisi

sesungguhnya dapat dimodelkan dalam regangan bidang maupun secara

axisymetris.

Program ini menerapkan metode antarmuka grafis yang mudah digunakan

sehingga memungkinkan pengguna dapat dengan cepat membuat model geometri

dan jaring elemen berdasarkan penampang melintang dari kondisi yang ingin

dianalisis. Program ini terdiri dari empat buah sub-program yaitu masukan,

perhitungan, keluaran, dan kurva.


52

Pada program Plaxis V.8.6, pemodelan geometri menggunakan tiga buah

komponen utama yaitu titik, garis dan klaster. Jika model geometri telah

terbentuk, maka suatu model elemen hingga dapat secara otomatis dibentuk

dengan komposisi dari klaster-klaster dan garis-garis yang membentuk model

geometri tersebut. Komponen penyusun sebuah jaring elemen hingga dapat

dibedakan menjadi 3 (tiga), yaitu :

1. Elemen

Sebuah pilihan dapat diambil antara elemen dengan 15 buah titik nodal

dan elemen dengan 6 buah titik nodal. Elemen 15 titik nodal sangat berguna untuk

menghasilkan perhitungan tegangan dan beban runtuh yang akurat. Sedangkan

elemen dengan 6 titik nodal dapat dipilih untuk melakukan proses perhitungan

yang singkat.

2. Titik Nodal

Titik nodal adalah titik yang menghubungkan elemen satu dengan elemen

lainnya. Pada titik nodal terjadi perpindahan. Sebuah elemen dengan 15 titik nodal

akan terdiri dari 15 titik nodal dan sebuah elemen segitiga dengan 6 titik nodal di

definisikan dengan 6 titik nodal. Penyebaran titik-titik nodal dalam suatu elemen

baik pada elemen 15 titik nodal maupun pada elemen 6 titik nodal ditunjukkan

pada Gambar 2.23

3. Titik Tegangan

Titik integrasi adalah adalah titik yang berada di dalam elemen. Dari titik

integrasi dapat diperoleh tegangan dan juga regangan di elemen. Sebuah elemen

15 titik nodal memiliki 12 buah titik tegangan seperti ditunjukkan pada Gambar

2.23 (a) sedangkan elemen 6 titik nodal memiliki 3 buah titik tegangan seperti

ditunjukkan pada Gambar 2.23 (b)


53

Gambar 2.23 Titik nodal dan integrasi

(Sumber: Plaxis 2D Reference Manual, 2019)

Di dalam program Plaxis terdapat beberapa jenis pemodelan tanah

beberapa diantaranya adalah model Mohr-Coulomb dan Soft Soil.

1. Model Tanah Mohr-Coulomb

Model Mohr – Coulomb ini merupakan urutan pertama dalam pendekatan

perilaku tanah dan disarankan untuk menggunakan model ini dalam analisis

pertama dari masalah yang dipertimbangkan. Pemodelan Mohr-Coulomb

mengasumsikan bahwa perilaku tanah bersifat plastis sempurna (Linear Elastic

Perfect Plastic Model), dengan menetapkan suatu nilai tegangan batas dimana

pada titik tersebut tegangan tidak lagi dipengaruhi oleh regangan. Input parameter

meliputi 5 (lima) buah parameter yaitu :

a. Modulus young (E), rasio poisson (υ) yang memodelkan keelastisitasan

tanah

b. Kohesi (c), sudut geser (ø) memodelkan perilaku plastis dari tanah

c. Sudut dilantasi (ψ) memodelkan perilaku dilantansi tanah.

Pada pemodelan Mohr-Coulumb umumnya dianggap bahwa nilai E

konstan untuk suatu kedalaman pada suatu jenis tanah, namun jika diinginkan

adanya peningkatan nilai E perkedalaman tertentu disediakan input tambahan

dalam program Plaxis. Untuk setiap lapisan yang memperkirakan rata-rata

kekakuan yang konstan sehingga perhitungan relatif lebih cepat dan dapat

diperoleh deformasinya.

(a)

(b)


54

Kelebihan dari model Mohr – Coulomb adalah pada kondisi tanah Drained

perilaku keruntuhan tanah dapat didekati dengan cukup baik, serta efek dari

dilatansi dapat disertakan dalam model ini. Model Mohr – Coulomb juga memiliki

beberapa kelemahan diantaranya adalah melinearkan kekakuan tanah (tidak

memperhitungkan perubahan nilai E terhadap perubahan tegangan). Akibat dari

asumsi nilai E yang konstan maka prediksi deformasi dalam Mohr – Coulomb

tidak akan tepat. Selain itu pada model Mohr – Coulomb perilaku tanah

diasumsikan isotropik homogen, sampai keruntuhan terjadi tanah masih

diasumikan linear elastik, kekakuan tanah dianggap konstan dan tidak tergantung

pada tegangan yang bekerja, dan tidak ada perilaku yang bergantung kepada

fungsi waktu (no time dependent behaviour). Selain 5 (lima) parameter di atas,

kondisi tanah awal memiliki peran penting dalam masalah deformasi tanah.

Nilai rasio Poisson (υ) dalam pemodelan Mohr-Coulomb didapat dari

hubungannya dengan koefisien tekanan.

(2.56)

Dimana :

(2.57)

Secara umum nilai υ bervariasi dari 0,3 sampai 0,4 namun untuk kasus-

kasus penggalian (unloading) nilai υ yang lebih kecil masih realistis. Nilai kohesi

c dan sudut geser ø diperoleh dari uji geser Triaxial, atau diperoleh dari hubungan

empiris berdasarkan data uji lapangan. Sementara sudut dilantasi (ψ) digunakan

untuk memodelkan regangan volumetrik plastik yang bernilai positif.

Pada tanah lempung (NC), umumnya tidak terjadi dilantasi (ψ = 0),

sementara pada tanah pasir dilantasi tergantung dari kerapatan dan sudut geser (ø)

dimana ψ = ø -30°. Jika ø < 30° maka ψ = 0. Sudut dilantasi (ψ) bernilai negatif

hanya bersifat realistis jika diaplikasikan pada pasir lepas.

2. Model Tanah Lunak (Soft Soil)

Seperti pada pemodelan Mohr-Coulomb, batas kekuatan tanah dimodelkan

dengan parameter kohesi (c), sudut geser dalam tanah (ø), dan sudut dilantasi (ψ).

Sedangkan untuk kekakuan tanah dimodelkan menggunakan parameter λ* dan k*,

yang merupakan parameter kekakuan yang didapatkan dari uji Triaksial maupun

Oedometer.


55

(2.58)

𝑘

(2.59)

Model Soft Soil ini dapat memodelkan hal-hal sebagai berikut :

a. Kekakuan yang berubah bersama dengan tegangan (stress dependent

stiffness)

b. Membedakan pembebanan primer (primary loading) terhadap unloading-

reloading

c. Mengingat tegangan pra-konsolidasi

Parameter-parameter yang digunakan pada Program Plaxis :

1. Tanah

Model tanah yang dipilih yaitu model Mohr-Coulomb, dimana perilaku tanah

dianggap elastis dengan parameter yang dibutuhkan yaitu :

a. Modulus elastisitas, E (stiffness modulus)

b. Poisson’s ratio (υ) diambil 0,2 – 0,4

c. Sudut geser dalam (ø) didapat dari hasil pengujian laboratorium

d. Kohesi (c) di dapat dari hasil pengujian laboratorium

e. Sudut dilantansi (ψ) diasumsikan sama dengan nol

f. Berat isi tanah γ (kN/m3) didapat dari hasil pengujian laboratorium.

a. Modulus Young (E)

Karena sulitnya pengambilan contoh asli di lapangan untuk tanah granular

maka beberapa pengujian lapangan (in-situ-test) telah dikerjakan untuk

mengestimasi nilai modulus elastisitas tanah. Terdapat beberapa usulan nilai E

yang diberikan oleh peneliti, diantaranya pengujian Sondir yang dilakukan oleh

DeBeer (1965) memberikan korelasi antara tahanan kerucut qc dan E sebagai

berikut :

E = 2 qc (dalam satuan kg/cm) (2.60)

Bowles memberikan persamaan yang dihasilkan dari pengumpulan data

pengumpulan data Sondir, sebagai berikut :

E = 3 qc (untuk pasir) (2.61)

E = 2 sampai dengan 8 qc (untuk lempung) (kg/cm2) (2.62)


56

Nilai perkiraan modulus elastisitas dapat diperoleh dari pengujian SPT.

Nilai modulus elastis yang dihubungkan dengan nilai SPT, sebagai berikut:

E = 6 ( N + 5 ) k/ft2 (untuk pasir berlempung) (2.63)

E = 10 ( N + 15 ) k/ft2 (untuk pasir) (2.64)

Hasil hubungan yang diperoleh adalah modulus elastisitas undrained (Es)

sedangkan input yang dibutuhkan adalah modulus elastisitas efektif (Es’).

(

) (2.65)

Sedangkan untuk keperluan praktis dapat dipakai Persamaan di bawah ini:

Es’=0,8 Es (2.66)

Menurut Bowles (1991), nilai modulus elastisitas tanah juga dapat

ditentukan berdasarkan jenis tanah perlapisan pada Tabel 2.15

Tabel 2.15 Nilai Perkiraan Modulus Elastisitas Tanah

Macam Tanah Es

(Kg/cm2)

LEMPUNG

1. sangat lunak 3,0 – 30

2. lunak 20 – 40

3. sedang 45 – 90

4. berpasir 300 – 425

PASIR

1. berlanau 50 – 200

2. tidak padat 100 – 250

3. padat 500 – 1000

PASIR DAN KERIKIL

1. padat 800 – 2000

2. tidak padat 500 – 1400

LANAU 20 – 200

LOSES 150 – 600

CADAS 1400 – 14000

Sumber: Bowles, 1991


57

Selain itu modulus elastisitas tanah dapat juga dicari dengan pendekatan

terhadap jenis dan konsistensi tanah dengan N-SPT , seperti pada Tabel 2.16 dan

2.17

Tabel 2.16 Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah

Lempung

Subsurface

condition

Penetration

resistance

range N

(bpf)

Ɛ50

(%)

Poisson’s

Ratio (υ)

Shear

strengh

Su (psf)

Young’s

Modulus

Range Es

(psi)

Shear

Modulus

Range G

(psi)

Very soft 2 0,020 0,5 250 170-340 60-110

Soft 2-4 0,020 0,5 375 260-520 80-170

Medium 4-8 0,020 0,5 750 520-1040 170-340

Stiff 8-15 0,010 0,45 1500 1040-2080 340-690

Very stiff 15-30 0,005 0,40 3000 2080-4160 690-1390

Hard 30 0,004 0,35 4000 2890-5780 960-1930

40 0,004 0,35 5000 3470-6940 1150-2310

60 0,0035 0,30 7000 4860-9720 1620-3420

80 0,0035 0,30 9000 6250-12500 2080-4160

100 0,003 0,25 11000 7640-15270 2540-5090

120 0,003 0,25 13000 9020-18050 3010-6020

Sumber: Randolph, 1978

Tabel 2.17 Korelasi N-SPT dengan Modulus Elastisitas pada Tanah Pasir

Subsurface

condition

Penetration

Resistance

range (N)

Friction

Angle

ø (deg)

Poisson

Ratio

(υ)

Cone

penetration

qc = 4N

Relative

Density

Dr (%)

Young’s

Modulus

Range Es

(psi)

Shear

Modulus

Range G

(psi)

Very loose 0-4 28 0,45 0-16 0-15 0-440 0-160

Losse 4-10 28-30 0,4 16-40 15-35 440-1100 160-390

Medium 10-30 30-36 0,35 40-120 35-65 1100-3300 390-1200

Dense 30-50 36-41 0,3 120-200 65-85 3300-5500 1200-1990

Very Dense 50-100 41-45 0,2 200-400 85-100 5500-11000 1990-3900

Sumber: Schmertman, 1970


58

b. Poisson’s Ratio (μ)

Poisson’s ratio sering dianggap sebesar 0,2-0,4 dalam pekerjaan-pekerjaan

mekanika tanah. Nilai sebesar 0,5 biasanya dipakai untuk tanah jenuh dan nilai 0

(nol) sering dipakai untuk tanah kering dan tanah lainnya untuk kemudahan dalam

perhitungan. Namun pada program Plaxis khususnya model tanah undrained

μ'<0,5. Untuk nilai poisson ratio efektif (μ’) diperoleh dari hubungan jenis tanah,

konsistensi tanah dengan poisson ratio seperti terlihat pada Tabel 2.18

Tabel 2.18 Hubungan Jenis Tanah, Konsistensi dan Poisson’s Ratio (μ)

Soil Type Description (μ')

Clay

Soft 0,35-0,40

Medium 0,30-0,35

Stiff 0,20-0,30

Sand

Loose 0,15-0,25

Medium 0,25-0,30

Dense 0,25-0,35


c. Sudut Geser Dalam (ø)

Sudut geser dalam bersama dengan kohesi merupakan faktor dari kuat

geser tanah yang menentukan ketahanan tanah terhadap deformasi akibat tegangan

yang bekerja pada tanah. Deformasi dapat terjadi akibat adanya kombinasi

keadaan kritis dari tegangan normal dan tegangan geser. Nilai dari sudut geser

dalam didapat dari engineering properties tanah, yaitu dengan Triaxial Test dan

Direct Shear Test.

Hubungan antara sudut geser dalam (ø) dengan nilai SPT setelah dikoreksi

menurut Peck (1948) adalah :

ø (derajat) = 27,1 + 0,3 Ncor – 0,00054 N2

cor (2.67)

Dimana :

Ncor = Nilai N-SPT setelah dikoreksi


59

d. Kohesi (c)

Yaitu gaya tarik menarik antar partikel tanah. Bersama dengan sudut geser

tanah, kohesi merupakan parameter kuat geser tanah yang menentukan ketahanan

tanah terhadap deformasi akibat tegangan yang bekerja pada tanah. Deformasi

dapat terjadi akibat adanya kombinasi keadaan kritis dari tegangan normal dan

geser. Nilai dari kohesi didapat dari engineering properties, yaitu dengan Triaxial

Test dan Direct Shear Test.

e. Permeabilitas (k)

Koefisien rembesan (Permeability) pada tanah adalah kemampuan tanah

untuk dapat mengalirkan atau merembeskan air (atau jenis fluida lainnya) melalui

pori-pori tanah.

Nilai koefisien permeabilitas tanah dapat ditentukan berdasarkan jenis

tanah seperti pada Tabel 2.19

Tabel 2.19 Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah

Jenis Tanah

K

cm/dtk ft/mnt

Kerikil bersih 1,0-100 2,0-200

Pasir kasar 1,0-0,01 2,0-0,02

Pasir halus 0,01-0,001 0,02-0,002

Lanau 0,001-0,00001 0,002-0,00002

Lempung < 0,000001 < 0.000002

Sumber: Das, 1985

f. Berat Isi Tanah

1) Berat Jenis Tanah Kering (γdry)

Berat jenis tanah kering adalah perbandingan antara berat tanah kering

dengan satuan volume tanah. Berat jenis tanah kering dapat diperoleh dari

data Soil Test dan Direct Shear.

2) Berat Jenis Tanah Jenuh (γsat)

Berat jenis tanah jenuh adalah perbandingan antara berat tanah jenuh air

dengan satuan volume tanah jenuh.


60

2.9. Studi Literatur

Beberapa peneliti telah melakukan berbagai penelitian tentang analisis

daya dukung tiang pancang, penurunan tiang pancang, dan juga efisiensi dari

kelompok tiang pancang. Penelitian tersebut dapat dijadikan sebagai referensi

untuk perhitungan analitis dan metode elemen hingga. Beberapa hasil

penelitiannya adalah sebagai berikut:

Menurut penelitian yang dilakukan oleh Muhamad Yuda Afdhau

(2019)untuk mengetahui besar daya dukung ultimate dari tiang pancang dapat

diperoleh dengan menggunakan perhitungan secara analitis berdasarkan data SPT

dan secara aktual berdasarkan data yang diperoleh dari hasil pengujian

kalendering. Berdasarkan hasil penelitiannya, diperoleh perbedaan besar daya

dukung antara perhitungan berdasarkan data SPT dan data kalendering, dimana

daya dukung berdasarkan data kalendering lebih besar dibandingkan daya dukung

berdasarkan data SPT.

Menurut penelitian oleh Nur Latifah Khomsiati, I Wayan Jirna, dan Eko

Setyawan (2019) menyatakan bahwa hasil hitungan daya dukung pondasi tiang

yang didasarkan pada teori mekanika tanah, sebaiknya perlu dicek dengan

mengadakan pengujian tiang untuk meyakinkan hasilnya. Salah satu pengujian

tiang yang dilakukan adalah Pile Driving Analyzer (PDA) Test. Penelitian ini

membandingkan nilai daya dukung SPT menggunakan 3 metode yaitu Metode

Meyerhof, Poulos Davis, dan Luciano Decourt dengan hasil daya dukung PDA

Test serta mengetahui rumus perhitungan daya dukung SPT yang paling

mendekati hasil PDA Test. Nilai daya dukung ultimit (Qu) pondasi tiang bor

tunggal yang dihitung dengan Metode Meyerhof dan Luciano Decourt

menggunakan data SPT sudah mendekati nilai daya dukung PDA Test. Sehingga

daya dukung SPT dikatakan mampu memprediksi daya dukung pondasi dengan

baik. Sedangkan metode Poulos Davis hasilnya jauh dari metode lainnya karena

tidak memperhitungkan koreksi nilai N-SPT.

Husnah, (2018) meneliti tentang perhitungan daya dukung tiang pancang

yang dilakukan dengan menggunakan beberapa metode. Untuk analisis daya

dukung dari data sondir digunakan metode Aoki De Alencar dan metode


61

langsung, dan untuk analisis daya dukung dari data SPT digunakan metode

Meyerhof.

Penelitian yang dilakukan oleh Fajar Mohamad Elfaaz dan Indra Noer

Hamdhan (2016) menyatakan bahwa hasil analisis menggunakan metode elemen

hingga menunjukkan bahwa untuk meningkatkan daya dukung lateral, yaitu

dengan meningkatkan tahanan friksi dengan memperbesar luas selimut dengan

cara memperbesar ukuran penampang. Alternatif lain yaitu dengan

memperpanjang tiang, namun perlu diperhatikan kelangsingan tiang. Peningkatan

daya dukung lateral cukup signifikan dengan menerapkan sistem jepit pada kepala

tiang karena pada fondasi tiang panjang defleksi lateral maksimum terjadi pada

lapis tanah permukaan. Pada tiang yang memikul beban lateral menunjukkan

bahwa lapisan tanah dipermukaan paling dominan memikul beban lateral sehingga

kondisi tanah permukaan harus baik, hal tersebut menjadi latarbelakang dilakukan

analisis perbaikan tanah permukaan dengan dense sand.

Menurut penelitian mengenai daya dukung pondasi dengan uji PDAyang

dilakukan oleh Mohamad Isram M. Ain dan Emil Azmanajaya (2019) menyatakan

bahwa dari hasil penelitian perbandingan kapasitas dukung tiang tunggal dari hasil

perhitungan manual dengan hasil uji dinamik tes PDA dilapangan, dapat

disimpulkan bahwa nilai dari hasil metode Tomlinson memiliki nilai yang paling

mendekati dibandingkan dengan kedua metode lainnya yaitu metode Alpha dan

metode U.S. Army Corps yang diverifikasi dengan pengujian PDA

Sabrina Kawengian, Scjahrul Balamba, dan Alva N. Sarajar (2018)

melakukan penelitian tentang analisis daya dukung lateral tiang pancang

kelompok dengan menggunakan metode Broms, Meyerhof, Evans dan Duncan

dan software dibidang geoteknik yaitu GEO5. Dari beberapa metode tersebut,

metode Meyerhof yang memiliki nilai daya dukung lateral kelompok dan defleksi

tiang paling besar.


62

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Data Umum Proyek

Adapun data umum Proyek Pembangunan Bendung D.I Serdang

Kabupaten Deli Serdang adalah sebagai berikut :

1. Nama Proyek : Proyek Pembangunan Bendung D.I

Serdang Kabupaten Deli Serdang

2. Fungsi Bangunan : Bendung

3. Lokasi Proyek : Desa Araskabu, Kecamatan Beringin,

Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara

4. Pemilik Proyek : Kementerian Pekerjaan Umum dan

Perumahan Rakyat Direktorat Jenderal

Sumber Daya Air

5. Konsultan Perencana : PT. Mettana

PT. EsConsoil Ensan

6. Kontraktor Pelaksana : Adhi-Minarta, KSO

7. Status : Proyek Pemerintah

8. Pile Suplier : PT. Wijaya Karya (WIKA)

9. Tipe Hammer : Diesel Hammer

Gambar 3.1 Denah Bore Hole



63

3.2. Data Teknis Tiang Pancang

Dalam proyek ini digunakan pondasi tiang pancang dengan spesifikasi

sebagai berikut :

1. Jenis pondasi : Tiang pancang

2. Diameter tiang pancang : Ø 30 cm

3. Panjang tiang pancang : 36 m

4. Mutu beton :K-450

5. Jumlah tiang pancang : 261 buah

3.3. Karakteristik Tanah

Pada penelitian ini, titik yang ditinjau adalah titik bore hole tiga. Dari hasil

pengujian SPT dapat diketahui karakteristik tanah seperti yang tertera pada Tabel

berikut :

Tabel 3.1 Deskripsi Tanah Bore Hole 3 dari hasil SPT

Lapisan Kedalaman Deskripsi Tanah

Lapisan 1 0.00-3.35 Top-soil Lempung lanau

berpasir, kuning cokelat keabu-

abuan, kadar air rendah,

plastisitas sedang.

Lapisan 2 3.35-4.80 Lempung lanau berpasir, abu-

abu kebiruan, kadar air sedang,

plastisitas sedang.

Lapisan 3 4.80-6.10 Lempung berwarna cokelat,

kadar air tinggi, plastisitas

rendah.

Lapisan 4 6.10-8.70 Pasir berlanau, abu-abu,

kepadatan rendah.

Lapisan 5 8.70-11.30 Pasir berlanau, abu-abu, kadar

air sedang, kepadatan rendah.

Lapisan 6 11.30-17.35 Pasir berlanau, abu-abu, kadar

air rendah ke sedang,

kepadatan sedang.

Lapisan 7 17.35-26.70 Pasir, abu-abu, kepadatan

sedang ke tinggi, kadar air

rendah ke sedang.


64

Lapisan Kedalaman Deskripsi Tanah

Lapisan 8 26.70-31.45 Pasir berlanau, abu-abu,

kepadatan rendah, kadar air

sedang.

Lapisan 9 31.45-33.20 Lempung lanau, abu-abu

biruan kecokelatan, kadar air

sedang, plastisitas sedang ke

tinggi.

Lapisan 10 33.20-35.60 Lempung lanau, abu-abu

kebiruan, kadar air sedang,

plastisitas sedang ke tinggi.

Lapisan 11 35.60-37.35 Lempung berpasir, abu-abu

kebiruan, kadar air sedang,

plastisitas sedang ke tinggi.

Lapisan 12 37.35-41.75 Lempung organic busukan

kayu, abu-abu, plastisitas

sedang.

Lapisan 13 41.75-46.45 Pasir padat berlanau, abu-abu,

kadar air rendah. (Proyek Bendung D.I. Serdang, 2020)

Muka air tanah pada Bore Hole 3 dijumpai pada kedalaman -3,50 m

3.4. Tahap Penelitian

Dalam penulisan Tugas Akhir ini, ada beberapa tahapan pelaksanaan sehingga

tercapai tujuan dari penelitian ini. Untuk mempermudah tercapainya tujuan

penulisan Tugas Akhir ini maka penulis melakukan beberapa tahapan sebagai

berikut :

1. Tahap pertama

Mengumpulkan berbagai jenis literatur baik dalam bentuk textbook dan

jurnal-jurnal yang berhubungan dengan Tugas Akhir ini.

2. Tahap kedua

Melakukan pengumpulan data-data penyelidikan tanah dari proyek

tersebut yang terkait dengan penelitian yang sedang dikerjakan. Data-data tersebut

antara lain : data SPT, data PDA dan data Kalendering.


65

3. Tahap ketiga

Melakukan analisa antara data yang didapat dari lapangan dengan

menggunakan buku dan jenis literatur lainnya yang berhubungan dengan

penulisan Tugas Akhir ini.

4. Tahap keempat

Menghitung dan membandingkan daya dukung ultimate dan penurunan

elastis tiang pancang tunggal dan kelompok secara analitis pada Bore Hole 3 dari

data hasil SPT, PDA dan Kalendering.

3.5. Tahap Pemodelan di program Plaxis

Langkah-langkah pemasukan data ke program Plaxis adalah sebagai

berikut

1. Atur parameter dasar dari model elemen hingga di jendela pengaturan

global, atur pada bagian proyek dan dimensi, terlihat pada Gambar 3.2 dan

Gambar 3.3 seperti dibawah:

Gambar 3.2 Lembar tab proyek dari jendela pengaturan global


66

Gambar 3.3 Lembar tab dimensi dari jendela pengaturan global

2. Pemodelan tanah digambar menggunakan garis geometri , lalu buatlah

layer sesuai dengan data Bore Hole III, aturlah tiap layer dengan teliti

sesuai dengan ketebalannya.

3. Setelah itu gambarkan dinding diafragma sebagai tiang menggunakan

tombol pelat , lalu pisahkan kekakuan antara tanah dan tiang pancang

menggunakan tombol antar muka (interface) yang di indikasikan

sebagai garis putus-putus sepanjang garis geometri.

4. Setelah itu gambarkan beban permukaan, yaitu sistem beban A-beban

terpusat dengan menggunakan , kemudian masukan nilai bebannya

dengan mengklik ujung beban.

5. Untuk membentuk kondisi batas, klik tombol jepit (standard fixities)

maka akan terbentuk jepit penuh pada bagian dasar dan jepit rol pada sisi

sisi vertikal, seperti terlihat pada Gambar 3.4 berikut :


67

Gambar 3.4 Pemodelan Tanah

6. Kemudian masukkan data material dengan menggunakan tombol

material set . Untuk data tanah, pilih tanah dan antar muka (soil &

interface) pada jenis kumpulan data, sedangkan data tiang pilih plates pada

set type. Setelah itu seret data-data yang telah diinput ke dalam pemodelan

geometri awal, seperti pada Gambar 3.5

(a)


68

(b)

(c)

Gambar 3.5 Input Data Material Set; (a) Data Lapisan Tanah(b) Data

Tiang Pancang (c) Data material dimasukkan ke Pemodelan

7. Kemudian klik generate mesh untuk membagi-bagi elemen menjadi

beberapa bagian yang beraturan sehingga mempermudah dalam

perhitungan lalu klik perbaharui (update)


69

8. Kemudian klik tombol kondisi awal (initial conditions) untuk memodelkan

muka air tanah. Lalu klik pada tombol phreatic level untuk menentukan

letak muka air tanah.

9. Kemudian klik tombol generate water pressure untuk mendefenisikan

tekanan air tanah. Lalu setelah muncul diagram active pore pressures, klik

update, maka akan kembali ke tampilan initial water pressure, lalu klik

initial pore pressure, dan generate pore pressure maka akan muncul

diagram untuk effective stresses, klik update lalu calculate.

10. Dalam jendela perhitungan terdapat beberapa fase yang akan dikerjakan

otomatis oleh Plaxis dari awal hingga akhir pemodelan. Adapun

tahapannya adalah sebagai berikut :

a. Tahap 1: pendefenisian terhadap material pelat dilakukan pada fase1,

dimana parameter dari fase 1 ini adalah staged construction, yang

memodelkan sebuah konstruksi.

b. Tahap 2: Pendefinisian beban yang bekerja pada tiang dilakukan pada

fase 2, dimana parameter dari fase 2 ini adalah staged construction.

c. Tahap 3: merupakan phi/c reduction, yang mensimulasikan kondisi

dimana berkurangnya nilai Phi sebelum konsolidasi sehingga

didapatkan faktor keamanan (FS).

d. Tahap 4: konsolidasi, yaitu proses konsolidasi dengan parameter

minimum pore pressure.

e. Tahap 5: phi/c reduction setelah proses konsolidasi. Kelima fase

tersebut dapat dilihat pada Gambar berikut.


70

Gambar 3.6 Hitungan pada Program Plaxis

11. Sebelum melakukan perhitungan, terlebih dahulu lakukan pemilihan titik

nodal sebagai titik yang ditijau, titik nodal A terletak di ujung atas tiang

dan B di ujung bawah tiang kemudian diperbaharui.

Gambar 3.7 Penentuan titik nodal A dan B

12. Kemudian klik Hitung untuk melakukan perhitungan dengan otomatis

pada program. Perhitungan yang telah selesai ditandai dengan tanda

centang berwarna hijau pada setiap fase di Window Calculations.


71

Gambar 3.8 Tahap Kalkulasi


72

3.6. Flowchart

Mulai

Rumusan Masalah

Studi Literatur

Pengumpulan Data Sekunder

Analisa Perhitungan Data

Sekunder

Hasil dan Pembahasan

Kesimpulan

Selesai

Data Penyelidikan Lapangan :

- SPT

- Kalendering

- PDA

Analisa Daya Dukung Vertikal

pondasi tiang pancang :

- Analitis

a. SPT : Metode Meyerhof

b. Kalendering : Metode

Hiley Formula, Metode

Danish Formula, Metode

ENR

c. PDA : CAPWAP

- Metode Elemen Hingga :

Pemodelan Mohr-Coulomb

Analisa Daya Dukung Lateral

pondasi tiang pancang :

- Metode Broms

Analisa Efisiensi pondasi tiang

pancang :

- Metode Converse Labarre,

Los Angeles, Seiler-Keeney

Analisa Penurunan pondasi tiang

pancang :

- Metode Poulos and Davis

- Penurunan Elastis

Gambar 3.9 Diagram Alir Penelitian


73

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pendahuluan

Pada Bab ini penulis akan membahas perhitungan daya dukung ultimate

dan penurunan pondasi tiang pancang, yaitu dengan metode Analitis seperti yang

telah dijelaskan dalam Bab 2 dan metode Numerik dengan menggunakan bantuan

program Plaxis. Daya dukung ultimate tiang akan dihitung dengan menggunakan

data dari hasil pengujian SPT (Standart Penetration Test), kalendering dan PDA

(Pile Driving Analyzer).

4.2. Perhitungan Daya Dukung Aksial Tiang Pancang

Perhitungan daya dukung ultimate tiang pancang secara analitis dilakukan

berdasarkan data hasil SPT, kalendering dan PDA.

4.2.1. Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Ultimate Aksial Tiang Pancang

Berdasarkan Data SPT

Untuk menghitung kapasitas daya dukung ultimate tiang pancang

menggunakan data SPT yang dilakukan perlapisan tanah menggunakan metode

Meyerhof. Terdapat dua rumus yang digunakan untuk melakukan perhitungan ini,

yaitu :

1. Untuk jenis tanah non-kohesif (pasir).

2. Untuk jenis tanah kohesif (lempung).

A. Daya Dukung Ultimit Pondasi Tiang pada Tanah Non-Kohesif (Pasir).

Contoh perhitungan diambil dari kedalaman 26,5 m BH-3, diameter 30 cm:

Jenis Tanah = Pasir

N-SPT = 34

N1 (10D ke atas) = 35,5

N2 (4D ke bawah) = 25

Nb =

Li = 2 m

Ap =

( )( )

P = ( ) = 0,942 m


74

Daya dukung ujung tiang pancang dari Persamaan (2.4) adalah :

Qp = 400 x 30,25 x 0,07

= 847 kN

= 87,17 Ton

Daya dukung selimut tiang pancang dari Persamaan (2.5) adalah :

Qs = 2 x 30,25 x 0,942 x 2

= 113,98 kN (0,101972)

= 11,62 Ton

B. Daya Dukung Ultimate Pondasi Tiang Pancang pada Tanah Kohesif

(Lempung)

Contoh perhitungan diambil dari kedalaman 36,5 m, BH-3 diameter 30 cm:

Jenis tanah = Lempung berpasir

N-SPT = 8

Daya dukung ujung tiang pancang dari Persamaan (2.8) adalah :

=

= 53,33 kN/m2

Qp = 9 x 53,33 x 0,07

= 33,6 kN

= 3,46 Ton

Daya dukung selimut tiang pancang dari Persamaan (2.7) adalah :

α = 0,61 (APIMethod)

Li = 2 m

Qs = 0,61 x 53.33x 0,942 x 2

= 68.85 kN

= 7,02 Ton


75

Tabel 4.1 Bore Hole 3 Tiang Pancang diameter 30 cm

(Proyek Bendung D.I. Serdang, 2020)


76

4.2 Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang

Soil End Bearing Q ultimate

Layer Local (ton) Cumm (ton) (ton) (ton)

0 Lempung lanau berpasir 1 0.00 0.00 6.50 3.25 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

2.5 Lempung lanau berpasir 1 13.00 6.50 10.50 8.50 0.50 86.67 10.41 10.41 5.62 16.03

4.5 Lempung lanau berpasir 2 8.00 10.50 6.50 8.50 0.69 53.33 7.02 17.43 3.46 20.89

6.5 Pasir berlanau 3 5.00 6.50 8.00 7.25 0.00 0.00 0.00 17.43 0.00 17.43

8.5 Pasir berlanau 4 11.00 8.00 8.00 8.00 0.00 0.00 3.07 20.50 18.44 38.94

10.5 Pasir berlanau 5 5.00 8.00 13.50 10.75 0.00 0.00 4.13 24.63 18.59 43.22

12.5 Pasir berlanau 6 22.00 13.50 31.50 22.50 0.00 0.00 8.65 33.28 25.94 59.21

14.5 Pasir berlanau 6 41.00 31.50 31.50 31.50 0.00 0.00 12.10 45.38 90.77 136.15

16.5 Pasir berlanau 6 22.00 31.50 39.00 35.25 0.00 0.00 13.54 58.92 101.58 160.50

18.5 Pasir 7 56.00 39.00 39.00 39.00 0.00 0.00 14.98 73.91 43.08 116.99

20.5 Pasir 7 22.00 39.00 36.50 37.75 0.00 0.00 14.50 88.41 108.79 197.20

22.5 Pasir 7 51.00 36.50 44.00 40.25 0.00 0.00 15.47 103.88 115.99 219.87

24.5 Pasir 7 37.00 44.00 35.50 39.75 0.00 0.00 15.27 119.15 114.55 233.70

26.5 Pasir 8 34.00 35.50 25.00 30.25 0.00 0.00 11.62 130.78 87.17 217.95

28.5 Pasir berlanau 8 16.00 25.00 26.00 25.50 0.00 0.00 9.80 140.57 44.09 184.66

30.5 Pasir berlanau 8 36.00 26.00 22.50 24.25 0.00 0.00 9.32 149.89 69.88 219.77

32.5 Lempung lanau 9 9.00 22.50 9.50 16.00 0.61 60.00 7.04 156.93 3.89 160.83

34.5 Lempung lanau 10 10.00 9.50 9.00 9.25 0.54 66.67 6.88 163.81 4.32 168.13

36.5 Lempung berpasir 11 8.00 9.00 8.50 8.75 0.69 53.33 7.02 170.83 3.46 174.29

38.5 Lempung organik busukan kayu 12 9.00 8.50 11.50 10.00 0.61 60.00 7.04 177.87 3.89 181.77

40.5 Lempung organik busukan kayu 12 14.00 11.50 40.50 26.00 0.50 93.33 8.97 186.84 6.05 192.89

42.5 Pasir padat berlanau 13 67.00 40.50 65.50 53.00 0.00 0.00 20.36 207.20 38.18 245.39



Skin Friction (ton)

Drilling Log BH-3

Depth (m) Soil Description N-SPT N1 N2 Nb α(kn/m2)


77

4.2.2. Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang Berdasarkan

Data Kalendering

Perhitungan daya dukung tiang pancang berdasarkan data Kalendering

dengan data sebagai berikut :

Diameter tiang pancang (D) = 30 cm

Panjang tiang = 36 m = 3600 cm

Luas tiang pancang (Ap) = 0,07 m2

= 700 cm2

Berat Tiang per meter = 0.12 T/m

Berat tiang keseluruhan (Wp) = 0,12 x 36 = 4,32 Ton

Tinggi jatuh (h) = 2,3 m = 230 cm

Rata-rata penetrasi 10 pukulan terakhir (S) =

Besarnya Rebound (K) = 2,3 cm

Berat Hammer (Wr) = 1,80 T

Koefisien restitusi (e) = 0,5

Efisiensi alat pancang (μ) = 0,85

Efisiensi hammer (Ef) = 33,82 % = 0.34

Energi alat pancang (E) = 330.000 kg.cm

Modulus elastis tiang (Ep) = 28.723,88 Mpa = 292.902,07 kg/cm2

Berdasarkan Persamaan (2.9), (2.10), dan (2.11) maka daya dukung ultimate tiang

pancang adalah :

a. Metode Hiley

( )( )

( ) ( )

163,03 Ton

b. Metode Danish Formula

[

]

c. Metode Modified New Enginering News Record (ENR)

( ) ( ) ( )

( ) ( )

= 194,824 Ton


78

4.2.3. Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Ultimate Tiang Pancang Berdasarkan

Data PDA

No

Tiang

CAPWAP

Daya Dukung

Total

(Ton)

Daya dukung

Friksi

(Ton)

Daya Dukung

Ujung

(Ton)

P. 137 120,2 74,4 45,7

(Proyek Bendung D.I. Serdang, 2020)

4.3. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Ultimate Lateral Pondasi Tiang

Pancang

Kapasitas daya dukung lateral (horizontal) berfungsi untuk mengetahui

kestabilitasan apakah tanah tersebut akan runtuh atau tidak. Untuk menghitung

daya dukung horizontal, terlebih dahulu kita harus menghitung faktor kekakuan

tiang untuk jenis tanah non-kohesifnya. Metode yang digunakan untuk

perhitungan kapasitas daya dukung lateral tiang pancang adalah metode Broms.

Metode Broms hanya dapat digunakan pada satu jenis tanah saja, misalnya

untuk lapisan lempung saja atau lapisan pasir saja. Maka, apabila tanah tersebut

mempunyai lapisan yang bervariasi, maka akan diambil lapisan yang dominan

untuk mewakili semua lapisan.

Dari data SPT, contoh tanah yang dominan untuk mewakili jenis tanah

yaitu tanah pasir pada kedalaman 26,5 m.

a. Data Tanah BH-III

Jenis tanah = Granular (pasir)

Berat isi tanah (γ) = 17 kN/m3 (Dari interpolasi Tabel 2.4

menggunakan nilai N-SPT yaitu 34)

Sudut geser tanah (ø) = 41o (Dari interpolasi Tabel 2.3 dengan

menggunakan nilai N-SPT yaitu 34)

Koefisien variasi tanah (nh) = 34000 kN/m3 ( Reese, dkk.)

b. Data tiang pancang

Diameter tiang pancang (D) = 30 cm

Panjang tiang pancang (L) = 36 m

Mutu beton (f’c) = 37,35 Mpa

Momen ultimit (My) = 4,5 Ton meter

= 45 kNm (Tabel 2.12)


79

1. Daya dukung lateral BH-III untuk tiang pancang berdiameter 30 cm

a. Cek kekakuan tiang akibat beban lateral (Persamaan 2.13 dan 2.14)

K 450 fc’ = 37,35 Mpa

E = 4700 √37,35

= 28.723,88 Mpa

= 28.723.880 kN/m2

I =

π(0,3)

4

= 0.00039 m4

Dari Persamaan (2.15) maka faktor kekakuan untuk modulus tanah

granular:

√( )( )

= 0,80

L ≥ 4T

36 m ≥ 3,2

Jenis tiang pancang dikategorikan tiang panjang/elastic pile. Tahanan

tiang terhadap gaya lateral akan ditentukan oleh momen maksimum yang

dapat ditahan tiangnya sendiri (My).

b. Cek keruntuhan tanah akibat beban lateral

Kp = Tan2

(45˚+ 41˚ /2)

= 4,82

Maka dari Persamaan (2.38) nilai Hu adalah:

( )

√

( )( )( )

Hu = 88,059 kN = 8,81 Ton

Beban ijin lateral

H =

= 4,4Ton

c. Cek terhadap grafik

Tahanan momen ultimit =

( ) ( )( )


80

Gambar 4.1 Penentuan nilai ultimate lateral berdasarkan plot garis

Nilai tahanan ultimit sebesar 67,8 diplot ke grafik pada Gambar 2.13

sehingga diperoleh tahanan lateral ultimit sebesar 38.

38 =

Hu = 84,07 kN = 8,41 Ton

Beban ijin lateral

H =

= 4,2 Ton

Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Daya Dukung Lateral Tiang Pancang

Metode Perhitungan Bore Hole 3

H.ultimate (ton)

Analitis 8,81

Grafis 8,41

Hasil yang diperoleh secara analitis tidak jauh berbeda dengan cara

grafis.

38

67,8


81

4.4. Menghitung Efisiensi Tiang Pancang Kelompok

Gambar 4.2 Susunan Kelompok Tiang Pancang

1. Metode Converse-Labarre

Dari Persamaan (2.40), Efisiensi kelompok tiang (η) :

n = 29 : m = 9

( )( ) ( )

( )( )

2. Metode Los Angeles

Dari Persamaan (2.41) maka efisiensi grup tiang adalah :

( )( )( )

( ) ( ) √ ( )( )

= 0,871

3. Metode Seiler – Keeney

Berdasarkan Persamaan (2.42), maka :

s = 225 cm = 7,382 ft

{ [ ( )

( )] [

]}

Berdasarkan ketiga metode efisiensi kelompok tersebut, diambil nilai

terkecil, yaitu metode Seiler – Keeney dengan η = .

Dari data PDA didapat nilai Qa= 120,2 Ton. Maka berdasarkan Persamaan

(2.43) nilai Qg adalah :

Qg = (261)(120,2)

= 25.003,643 Ton


82

4.5. Menghitung Penurunan Tiang Pancang Tunggal dan Kelompok

4.5.1 Penurunan pada Tiang Pancang Tunggal

Beban rencana : 100 ton

Nilai qc= 4N = 4(8) = 32 kg/cm2

Dimana:

qc(side) = perlawanan konus rata-rata pada masing-masing lapisan

sepanjang tiang

Dari Persamaan (2.63), besar modulus elastisitas tanah di sekitar tiang (Es)

adalah :

𝐸𝑠= 8 x 32 = 256 kg/cm2 = 25,6 MPa

Dari Persamaan (2.66), besar modulus elastisitas tanah di dasar tiang:

𝐸𝑏 = 6 x (8 + 5) MPa

= 6 x 13 MPa

= 78 MPa

Ep = 4700. √

Ep = 28.723,88 MPa

Menentukan faktor kekakuan tiang dari Persamaan (2.48) dan (2.49) :

(

)

( )

Untuk

Untuk

1. Metode Poulos dan Davis (1980) :

Dengan menggunakan grafik pada Gambar (2.16), (2.17), (2.18), (2.19),

dan (2.20) diperoleh :

Io = 0,0225 (untuk

dan

)

Rk = 2,4 (untuk

dan K = 1122,03)

Rh = 0,83 (untuk

dan

)


83

Rμ = 0,93 (untuk dan K = 1122,03)

Rb = 0,86 (untuk

)

Berdasarkan Persamaan (2.44) dan (2.45), maka tiang apung atau tiang

friksi :

I = (0,0225)(2,4)(0,83)(0,93)

= 0,041

( )

( )

Berdasarkan Persamaan (2.46) dan (2.47), untuk tiang dukung ujung :

I = (0,0225)(2,4)(0,86)(0,93)

= 0,043

( )

( )

Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Penurunan Elastis Tiang Pancang Tunggal

Diameter 30 cm

No Bentuk Penurunan Penurunan Tiang (mm)

1 Untuk tiang apung 5,3

2 Untuk tiang dukung ujung 5,6

Total Penurunan 10,9

Besar penurunan yang diijinkan (Sijin) : 10,9 mm < 25 mm (Aman).

2. Penurunan Elastis

Qwp = Daya dukung ultimate – daya dukung selimut kumulatif

= 174,29-170,83 (dari Tabel 4.2)

= 3,46 ton = 33,91/2 kN = 16,96 kN

Qws = 170.85 ton = 1675.26/2 kN = 837,63 kN (dari Tabel 4.2)

Ap = 0,07 m2

Ep = 28.723,88 MPa = 28.723.880 kN/m2

L = 36 m


84

Dari Gambar 2.21 maka ζ= 0,67

D = 0,30 m

Cp = 0.02 (Cp dari Tabel 2.13)

Cs = (0,93 + 0,16√36/0,3) 0,02 = 0.05

Qp = 174,29 ton (dari Tabel 4.2) = 1709,2/2 kN = 854,6 kN

Berdasarkan Persamaan (2.51), (2.52), dan (2.53) maka :

( ) ( )

( )

( ) ( )

( )

( ) ( )

( )

Maka, dari Persamaan (2.50) didapat penurunan tiang total adalah :

Se = 10,35 + 1,32+ 1,36= 13,76 mm

4.5.2 Penurunan pada Tiang Pancang Kelompok

Berdasarkan Persamaan (2.55), maka penurunan kelompok tiang adalah :

Diperoleh beban rencana pondasi dari data proyek sebesar 100 ton.

√

( )


85

4.6. Menghitung Kapasitas Daya Dukung Ultimate Tiang Pancang

Berdasarkan Metode Elemen Hingga

Perhitungan kapasitas daya dukung tiang pancang pada bagian ini dihitung

dengan menggunakan bantuan Software Plaxis. Daya dukung ultimate yang akan

dihitung adalah daya dukung aksial pondasi tiang pancang. Pemodelan tanah yang

diterapkan yaitu pemodelan Axisimetry.

Pemodelan geometri Axisimetry, dimana kondisi awal digambarkan

seperempat yang sudah mewakili sisi yang lain karena dianggap simetris dan juga

secara pemodelan tanah Mohr Coulomb. Pada model ini perilaku tanah dianggap

bersifat plastis sempurna. Adapun data-data yang perlu diketahui sebelum

memulai pemodelan pondasi tiang pancang dapat dilihat pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Data Data Pemodelan Tiang Pancang

No Keterangan Nilai

1 Lokasi Bore Hole III

2 Jenis Pondasi Tiang Pondasi tiang pancang

3 Diameter Tiang (m) 0,3 m

4 Panjang Tiang (m) 36 m

5 Luas Penampang (m2) 0,07

6 Modulus Elastisitas (Ep) (MPa) 28.723,88

7 Momen Inersia (I) (m4) 0,00039

8 Berat Tiang (kN/m) 1,15

9 EA (kN/m) 2.010.671,6

10 EI (kNm2/m) 11.202,31

11 Angka Poisson (μ) 0,4


86

Tabel 4.6 Input Parameter Tanah untuk Program Metode Elemen Hingga pada Bore Hole III

Lapisan

Ke-

Depth N-

SPT

Jenis dan

Konsistensi

Tanah

Tebal

Lapisan

MAT ϒdry ϒwet Kx Ky Es’ µ' C Ø Ψ

(m) (m) (m) (kN/m3) (kN/m

3) (m/day) (m/day) (kN/m

2) (kN/m

2)

1 0.00-

3.35

13 Lempung

berpasir

3.35 3.5 10,8 20,6 8,64 x 10-4

8,64 x 10-4

6645

0,3 77,8 0 0

Medium

2 3.35-

4.8

8 Lempung

berpasir

1.45 10,2 20 8,64 x 10-4

8,64 x 10-4

5319

0,3 48,5 0 0

Medium

3 4.8-

6.1

6 Lempung 1.3 9,4 19,2 8,64 x 10-4

8,64 x 10-4

4644

0,35 33,5 0 0

Soft

4 6.1-

8.7

8 Pasir

berlanau

2.6 7,9 17,7 0,86 0,86 19450

0,15 1 31.9 1,9

Loose

5 8.7-

11.3

5 Pasir

berlanau

2.6 7,1 16,9 0,86 0,86 17540

0,15 1 31 1

Loose

6 11.3-

17.35

28 Pasir

berlanau

6.05 9,5 19,3 0,86 0,86 29550

0,25 1 37.7 7,7

Medium

7 17.35-

26.7

40 Pasir 9.35 9,9 19,7 0,86 0,86 32290

0,25 1 39 9

Medium


87

Lapisan

Ke-

Depth N-

SPT

Jenis dan

Konsistensi

Tanah

Tebal

Lapisan

MAT ϒdry ϒwet Kx Ky Es’ µ' C Ø Ψ

(m) (m) (m) (kN/m3) (kN/m

3) (m/day) (m/day) (kN/m

2) (kN/m

2)

8 26.7-

31.45

26 Pasir

berlanau

4.75 9,5 19,3 0,86 0,86 28590 0,15 1 37,5 7,5

Loose

9 31.45-

33.2

9 Lempung

lanau

1.75 10,4 20,2 8,64 x 10-4

8,64 x 10-4

5693

0,30 56,3 0 0

Medium

10 33.2-

35.6

10 Lempung

lanau

2.4 10,5 20,3 8,64 x 10-4

8,64 x 10-4

6281

0,30 59,9 0 0

Medium

11 35.6-

37.35

8 Lempung

berpasir

1.75 10,2 20 8,64 x 10-4

8,64 x 10-4

5683

0,30 47,9 0 0

Medium

12 37.35-

41.75

11 Lempung 4.4 10,6 20,4 8,64 x 10-4

8,64 x 10-4

6558

0,30 65,8 0 0

Medium

13 41.75-

46.45

65 Pasir lanau 4.7 11,7 21,5 0,86 0,86 40260

0,15 1 42,1 12,1

Loose


88

4.6.1. Perhitungan pada Program Plaxis

Setelah perhitungan telah selesai, akan diperoleh nilai ΣMsf dari kotak

dialog Phi/c reduction seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3 dan 4.4.

Gambar 4.3 Hasil Kalkulasi dan Besar ΣMsf Sebelum Konsolidasi

Nilai Σ Msf pada fase 3 (sebelum konsolidasi) sebesar maka Qu titik

Bore Hole III adalah :

Qu = Σ Msf x (10 x 100) kN

= 1,982 x 1000 kN

= 1982 kN

= 198,2 Ton


89

Gambar 4.4 Hasil Kalkulasi dan Besar ΣMsf Setelah Konsolidasi

Nilai Σ Msf pada fase 5 (setelah konsolidasi) sebesar maka Qu titik Bore

Hole III adalah :

Qu = Σ Msf x (10 x 100) kN

= 2,331 x 1000 kN

= 2331 kN

= 233,1 Ton

Dari Gambar 4.10 dan Gambar 4.11 dapat dilihat nilai ∑Msf

sebelum konsolidasi dan setelah konsolidasi. Nilai ∑Msf setelah

konsolidasi lebih besar dibandingkan dengan sebelum konsolidasi.

4.7. Diskusi

4.7.1. Perbandingan Daya Dukung Ultimit Sebelum dan Setelah Konsolidasi dari

Program Metode Elemen Hingga

Berdasarkan perhitungan dengan Program Metode Elemen Hingga

didapatkan besar nilai daya dukung ultimit yang berbeda antara keadaan sebelum

konsolidasi dan setelah konsolidasi. Besar nilai dukung ultimit tersebut dapat

dilihat pada Tabel 4.7.


90

Tabel 4.7 Daya Dukung Tiang Pancang dari Program Metode Elemen

Hingga

Qult Sebelum Konsolidasi

(Ton)

Qult Setelah Konsolidasi

(Ton)

198,2 233,1

Daya dukung setelah konsolidasi akan lebih besar daripada sebelum

konsolidasi, hal ini disebabkan karena termampatnya tanah akibat dari proses

konsolidasi. Tanah yang mampat memiliki susunan partikel yang lebih rapat dan

kokoh dalam memikul beban.

4.7.2. Perbandingan Tekanan Air Pori Berlebih Sebelum dan Setelah Konsolidasi

dari Program Metode Elemen Hingga

Nilai tekanan air pori berlebih ditentukan oleh jenis tanah. Gambar 4.5

menunjukkan besarnya tekanan air pori berlebih yang terjadi sebelum terjadi

konsolidasi (fase 2) dan setelah terjadinya proses konsolidasi (fase 4).

(a) Sebelum Konsolidasi (b) Setelah Konsolidasi

Gambar 4.5 Nilai Tekanan Air Pori Berlebih


91

Tabel 4.8 Perbandingan Nilai Tekanan Air Pori Berlebih

Jenis tekanan air pori Proses

Sebelum Konsolidasi Setelah Konsolidasi

Tekanan air pori berlebih 11,91 kN/m2 876,67x10

-3 kN/m

2

Pada Gambar 4.5 kita dapat melihat bahwa tekanan air pori berlebih tanah

pada saat sebelum konsolidasi dan setelah proses konsolidasi adalah mengecil.

Hal ini disebabkan karena setelah konsolidasi pori-pori air mengecil sehingga

tekanan air pori berlebih setelah konsolidasi kecil.

4.7.3. Perbandingan Penurunan Sebelum dan Setelah Konsolidasi dari Program

Metode Elemen Hingga

Penurunan pondasi dapat ditinjau dalam dua keadaan yaitu sebelum (fase 2)

dan sesudah konsolidasi (fase 4). Dari hasil perhitungan dengan program Metode

Elemen Hingga didapat hasil penurunan seperti pada Gambar 4.6 berikut :

(a) Sebelum Konsolidasi (b) Setelah Konsolidasi

Gambar 4.6 Nilai Penurunan Tiang Pancang Tunggal

Dari hasil pemodelan, maka pondasi dinyatakan aman terhadap penurunan

karena memenuhi syarat penurunan maksimum yaitu ≤ 25 mm.


92

Tabel 4.9 Penurunan Tiang Pancang dari Program Metode Elemen Hingga

Penurunan Tanah sebelum konsolidasi

(mm)

Penurunan Tanah setelah konsolidasi

(mm)

16,23 19,18

Pada saat tiang baru selesai di pancang maka akan terjadi penurunan yang

besar sehingga bangunan yang direncanakan di atas tiang tidak boleh langsung di

bangun. Setelah proses konsolidasi selesai, partikel tanah telah rapat, air dan

udara telah keluar sehingga penurunan yang terjadi akan lebih kecil dan daya

dukung telah konstan.

4.7.4. Hasil Perhitungan Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang Tunggal

Tabel 4.10 Nilai Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang

Data dan Metode

Perhitungan

Kedalaman

(m)

Diameter

(cm)

𝑢

(ton)

SPT

- Metode Meyerhof

36,5 30

174,29

Kalendering

- Metode Hiley

- Metode Danish

- Metode ENR

36

30

163,03

169,05

194,82

PDA 36 30 120,2

Metode Elemen Hingga 36 30 233,1

4.7.5. Hasil Perhitungan Kapasitas Daya Dukung Lateral Tiang Pancang

Tabel 4.11 Kapasitas Daya Dukung Ultimit Lateral Tiang Pancang

Metode Perhitungan Bore Hole III

𝑢𝑙 𝑖 𝑖 (ton) 𝑖𝑗𝑖 (ton)

Secara Analitis (ton) 8,81 4,4

Secara Grafis (ton) 8,41 4,2


93

4.7.6. Hasil Penurunan Tiang Pancang

Tabel 4.12 Hasil Penurunan Tiang Pancang

Metode Penurunan Hasil Penurunan

Tiang

(mm)

Kontrol Penurunan

Tiang

(mm)

Penurunan Poulos dan Davis 10,9 < 25

Penurunan Elastis 2,09 < 25

Program MEH 19,18 < 25

4.7.7. Nilai Efisiensi Kelompok Tiang (η)

Tabel 4.13 Efisiensi Kelompok Tiang

Metode Perhitungan Efisiensi Kelompok Tiang

Metode Converse – Labarre 0.843

Metode Los Angeles 0,871

Metode Seiler – Keeney 0,797

Maka efisiensi kelompok tiang (η) diambil sebesar 0,797 (Metode Seiler –

Keeney). Maka hasil perhitungan nilai daya dukung kelompok sebesar 25.003,643

Ton.


94

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan pada Proyek Pembangunan Bendung D.I

Serdang dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Daya dukung ultimit pondasi tiang pancang diameter 0,3 m panjang 36 m

pada bore hole III dengan data SPT didapat Qu = 174,29 ton, dengan data

PDA didapat Qu = 120,2 ton, menggunakan data kalendering, dengan tiga

metode, yaitu :

a. Hiley = 163,03 Ton

b. Danish = 169,05 Ton

c. ENR = 194,82 Ton

sedangkan dengan program Plaxis didapat Qu sebelum konsolidasi = 198,2

ton, dan Qu setelah konsolidasi = 233,1 ton.

2. Hasil perhitungan kapasitas daya dukung lateral tiang pancang tunggal

pada kedalaman 26,5 dengan metode Broms secara analitis bernilai 8,81

Ton, dan secara grafis bernilai 8,41 Ton.

3. Hasil perhitungan penurunan Poulos and Davis bernilai 10,9 mm, untuk

penurunan elastis tiang tunggal bernilai 13,76 mm, dan menggunakan

Metode Elemen Hingga bernilai 19,18 mm dengan penurunan ijin tiang

sebesar 25 mm.

4. Hasil perhitungan efisiensi kelompok tiang dengan metode Converse

Laberre bernilai 0,843, untuk efisiensi metode Los Angeles bernilai 0,871,

dan efisiensi metode Seiler – Keeney bernilai 0,797, berdasarkan ketiga

metode tersebut, diambil nilai terkecil yaitu metode, Seiler – Keeney.

Maka daya dukung kelompok sebesar 25.003,643 Ton.

5. Faktor keamanan tiang pancang yang didapat sebelum konsolidasi bernilai

1,98 dan sesudah konolidasi bernilai 2,33.


95

5.2. Saran

1. Dalam melakukan analisa perhitungan pada suatu pondasi, sebaiknya kita

memiliki data parameter tanah yang lengkap karena kelengkapan data

akan sangat membantu untuk mendapatkan perhitungan yang lebih akurat,

baik secara analitis maupun Metode Elemen Hingga

2. Dalam penggunaan program Elemen Hingga, dibutuhkan banyak referensi

dalam mencari nilai parameter tanah sehingga dapat menghasilkan analisa

yang lebih akurat.

3. Pelaksanaan setiap pengujian di lapangan hendaknya dilakukan secara

menyeluruh dan lengkap.


96

DAFTAR PUSTAKA

Afdhau, M. Y. (2019) ‘Perbandingan Daya Dukung Ultimit Tiang Pancang secara

Teoritis pada Abutmen Hasil Calendering’, Jurnal Poros Teknik, 11.

Ain, M. I. M. and Azmanajaya, E. (2019) ‘Studi Perbandingan Daya Dukung

Tiang Pancang Diverifikasi dengan Hasil Uji Pile Driving Analyzer’,

Jurnal Teknik Sipil Politeknik Negeri Balikpapan.

API (1987) Recommended Practice for Planning, Design and Constructing Fixed

Offshore Platform, American Petroleum Institute. Washington DC.

ASTM D4945 - 17 Standard Test Method for High-Strain Dynamic Testing of

Deep Foundations (2017).

De Beer, M. (1965) ‘A normalization for the Thiele modulus’, Dassault Systemes

Simulia Corp.

Bowles, J. E. (1991) Analisa dan Desain Pondasi. 4th edn. Jakarta: Erlangga.

Broms, B. B. (1964a) ‘Lateral Resistance of Piles in Cohesive Soil’, Journal of

the Soil Mechanics and Foundation Division.

Broms, B. B. (1964b) ‘Lateral Resistance of Piles in Cohesiveless Soil’, Journal

of the Soil Mechanics and Foundation Division.

Coduto, D. P. (1983) Geotechnical Engineering : Principles and Practices.

Pearson.

Das, B. M. (1985) MEKANIKA TANAH 1. 1st edn. Edited by Sianipar.

Elfaaz, F. (2016) ‘Analisis Daya Dukung Lateral Fondasi Tiang Tunggal

Menggunakan Metode Elemen Hingga’, Jurnal Online Institut Teknologi

Nasional, 2.

Hardiyatmo, H. C. (2002) Teknik Fondasi 2. Ke-2. Yogyakarta: Beta Offset.

Husnah (2018) ‘Analisa Daya Dukung Pondasi Tiang Pancang pada Proyek

Pembangunan Pondasi Tissue Block 5 & 6’, Jurnal Teknik Sipil

Universitas Abdurrab.

Kawengian, S., dkk (2018) ‘Analisis Daya Dukung Lateral pada Tiang Pancang

Kelompok di Dermaga Belang’, Jurnal Sipil Statik, 6.

Khomsiati, Nur Latifah, dkk (2019) ‘Perbandingan Daya Dukung Aksial Pondasi

Tiang Bor Tunggal Menggunakan Data Standard Penetration Test (SPT)

DAN Pile Driving Analizer (PDA) Test pada Proyek Pembangunan Jalan

Tol Pandaan Malang’, Jurnal Bangunan, 24.


97

McNulty, J. F. (1956) ‘Thrust Loading on Piles’, Journal Soil Mech and

Foundation Div LXXII.

Peck, R. B. (1948) Soil Mechanics in Engeineering Practices. New York: John

Wiley and Sons, Inc.

Plaxis (2019) Manual Plaxis Versi 8.

Poulos, H. G. and Davis, E. H. (1980) Pile Foundations Analysis and Design. The

University of Sydney.

Randolph, M. F. (1978) ‘Analysis of Deformation of Vertically Loaded Piles’,

Geot Eng.

Reese, L. C. and O’Neill, M. W. (1989) ‘New Design Method for Drilled Shafts

from Common Soil and Rock Test’, American Society of Civil Engineers.

Sardjono (1998) Pondasi Tiang Pancang Jilid 1. Surabaya: Sinar Wijaya.

Schmertmann, J. H. (1970) ‘Static Cone to Compute static settlement over sand’,

PASCE 96.

SNI 4153-2008 Cara Uji Penetrasi Lapangan Dengan SPT (2008).

Sosrodarsono, S. and Nakazawa (2000) Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi. PT.

Pradny. Jakarta.

Terzaghi, K. (1995) ‘Evaluation of Coefficient of Subgrade Reaction’,

Geotechnique, 4.

Tomlinson, M. J. (1977) Pile Design and Construction Practice. Cement and

Concrete Assosiation.


98

Lampiran 1


99

Lampiran 2


100


101


102


103


104

Lampiran 3


105


106

Lampiran 4


analisis daya dukung pondasi tiang pancang pada …

Documents